2021年全球激光清洗市場產(chǎn)值約6.67億美元，2023年這一數(shù)值達(dá)到7.24億美元，需求呈持續(xù)上升趨勢。在市場需求的推動下，激光清洗應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，從工業(yè)制造到汽車、航空航天、核電、半導(dǎo)體，甚至醫(yī)療和美容行業(yè)，激光清洗技術(shù)都發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢，為各領(lǐng)域帶來清潔、高效的解決方案。本文主要介紹了ZMC408SCAN-V22激光振鏡運(yùn)動控制器在激光清洗行業(yè)的應(yīng)用，幫助讀者更深入地了解ZMC408SCAN-V22這一款產(chǎn)品的性能特點(diǎn)。

　　文/深圳市正運(yùn)動技術(shù)有限公司

　　1 市場應(yīng)用背景

　　激光清洗通過高能量的連續(xù)或脈沖激光束瞬間聚焦于基體表面的污染物，實(shí)現(xiàn)高效的“消融”清洗過程，極大地減少了對基體材料的損傷和環(huán)境污染的影響，展現(xiàn)了其在提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面的非凡潛力。

　　2021年全球激光清洗市場產(chǎn)值約6.67億美元，2023年這一數(shù)值達(dá)到7.24億美元，需求呈持續(xù)上升趨勢。在市場需求的推動下，激光清洗應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，從工業(yè)制造到汽車、航空航天、核電、半導(dǎo)體，甚至醫(yī)療和美容行業(yè)，激光清洗技術(shù)都發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢，為各領(lǐng)域帶來清潔、高效的解決方案。

　　圖1 常見激光清洗材料

　　2 ZMC408SCAN-V22激光振鏡運(yùn)動控制器在激光清洗的應(yīng)用與傳統(tǒng)方案的對比

　　(1)傳統(tǒng)方案存在的問題

　　傳統(tǒng)工業(yè)清洗過程主要依賴機(jī)械清洗和化學(xué)清洗，常面臨效率低、成本高和環(huán)境污染等問題，而傳統(tǒng)激光清洗方案也存在一些難題：

　　l 化學(xué)清洗：利用化學(xué)反應(yīng)去除表面污染物，雖效率較高，但化學(xué)劑可能對環(huán)境和操作人員造成危害，且常需額外處理以減少化學(xué)殘留;

　　l 機(jī)械清洗：通過物理方法如打磨或刷洗等來清除表面污垢。直接性強(qiáng)，但可能損傷基體表面，尤其是在處理較為薄弱材料時，限制了其應(yīng)用范圍，并且效率極低;

　　l 傳統(tǒng)激光清洗：激光振鏡控制系統(tǒng)+PLC/機(jī)器人+觸摸屏的方式，激光振鏡清洗系統(tǒng)與運(yùn)動控制系統(tǒng)是分開的、相互獨(dú)立的，兩者之間要相互通訊，增加了硬軟件成本和通訊不穩(wěn)定風(fēng)險。

　　(2)正運(yùn)動技術(shù)解決方案

　　針對市場應(yīng)用“痛點(diǎn)”，正運(yùn)動開發(fā)了一種基于開放式激光振鏡運(yùn)動控制器的激光清洗解決方案，同一套硬件，既能控制激光清洗工藝，也能做運(yùn)動控制和機(jī)器人控制，與運(yùn)動模組、輸送帶、機(jī)械臂等設(shè)備配合使用，可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模且高精度的清洗作業(yè)。

　　該方案無需化學(xué)清洗液、研磨、應(yīng)力、耗材，即可實(shí)現(xiàn)基體表面污染物的非接觸式高速激光振鏡清洗;同時支持多種清洗軌跡控制，主要以激光打標(biāo)方式的掃描填充模式進(jìn)行掃描，其中螺旋掃描路徑模式可減少出現(xiàn)未燒蝕與重復(fù)燒蝕現(xiàn)象，提高清洗過程的整體均勻清洗和效率，為用戶提供了一種可持續(xù)且環(huán)保的激光清洗解決方案。

　　圖2 正運(yùn)動基于開放式激光振鏡運(yùn)動控制器的激光清洗解決方案

　　3 ZMC408SCAN-V22激光振鏡運(yùn)動控制器的產(chǎn)品介紹

　　圖3 ZMC408SCAN-V22產(chǎn)品圖

　　PCIE464產(chǎn)品硬件性能特點(diǎn)如下：

　　(1)4?16軸運(yùn)動控制，支持點(diǎn)到點(diǎn)到多軸同步控制;

　　(2)板載4路差分脈沖軸接口+1路專用手輪接口;

　　(3)2路帶反饋激光振鏡接口、1路LASER和1路FIBER激光電源專用接口;

　　(4)激光振鏡控制與運(yùn)動控制相互融合，可靈活構(gòu)建多軸聯(lián)動等方式的激光加工系統(tǒng);

　　(5)支持一維/二維/三維PSO功能，可做視覺飛拍、精密點(diǎn)膠和激光能量控制;

　　(6)板載24路通用輸入和20路通用輸出，其中4路高速色標(biāo)鎖存，4路PSO和8路PWM輸出;

　　(7)激光振鏡控制與運(yùn)動控制相互融合，可靈活構(gòu)建多軸聯(lián)動等方式的激光加工系統(tǒng)。

　　圖4 ZMC408SCAN-V22方案架構(gòu)圖

　　4 ZMC408SCAN-V22激光振鏡運(yùn)動控制器在激光清洗應(yīng)用中的方案

　　(1)ZMC408SCAN-V22激光清洗解決方案

　　圖5 ZMC408SCAN-V22激光清洗解決方案

　　l 運(yùn)動軸：EtherCAT總線或者脈沖軸連接伺服/步進(jìn)驅(qū)動器;

　　l 激光接口：連接YLR光纖激光器;

　　l 振鏡接口：通過XY2-100協(xié)議連接激光振鏡頭;

　　l EtherNET口：Modbus_TCP連接觸摸屏;

　　l EtherCAT接口：連接EtherCAT驅(qū)動器和EtherCAT IO擴(kuò)展模塊。

　　(2)控制流程

　　采用第3方組態(tài)軟件+正運(yùn)動RTSys編程平臺開發(fā);支持總線或者脈沖伺服控制、激光功率控制、以及多種清洗軌跡控制。

　　圖6 激光清洗控制系統(tǒng)界面圖

　　①配置激光參數(shù)：根據(jù)激光器類型和接線配置相應(yīng)參數(shù);

　?、谡耒R校正：使用校正軟件調(diào)整振鏡，保存校正參數(shù);

　　③編輯清洗工藝和軸控制：根據(jù)產(chǎn)品設(shè)定激光路徑、焦點(diǎn)位置和軸動作;

　?、軋?zhí)行清洗：觸發(fā)激光和機(jī)械運(yùn)動，進(jìn)行清洗作業(yè);

　?、輽z測清洗效果：清洗結(jié)果是否符合預(yù)期，激光清洗效果如圖7所示。

　　圖7 激光清洗效果圖

　　在圖7中，左側(cè)：經(jīng)過激光清洗后，表面更為平滑且色澤均勻，基體無損耗;右側(cè)：未處理的原始生銹的金屬片，表面覆蓋著大量的鐵銹斑跡。

　　(4)硬件選型配置如表1所示。

　　5 ZMC408SCAN-V22激光振鏡運(yùn)動控制器在激光清洗中的應(yīng)用優(yōu)勢

　　l 嵌入式激光振鏡運(yùn)動控制器集成了運(yùn)動控制、振鏡控制和激光控制等功能;

　　l 支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議與第三方HMI組態(tài)交互，助力設(shè)備系統(tǒng)商快速開發(fā)交付;

　　l 靈活的激光器功率調(diào)整，可根據(jù)激光器類型及接線配置自由調(diào)整相應(yīng)激光器參數(shù);

　　l 支持雙振鏡雙激光器控制、提高清洗加工效率;

　　l 支持同步控制功能，實(shí)時調(diào)整激光功率與移動速度，保證最佳清洗效果，避免燒蝕過度或不足，提高整體清洗質(zhì)量;

　　l 無需化學(xué)清洗液，無需耗材且不產(chǎn)生二次污染物，安全環(huán)保。