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  基础知识    
一文看懂激光振镜:锂电池激光加工的核心是如何工作的?
作者:cmh        来源:OFweek激光网 
日期:2026-02-23    阅读次数:1460
副标题:

   据OFweek激光网,于2026年02月13日报道,激光振镜(又称为扫描振镜或Galvanometer Scanner)是激光加工设备中的一个核心光学执行部件。它本质上是一种通过受控电流来驱动镜片进行高速、精密偏转的电机系统,用于控制激光束在加工平面上的扫描路径。

振镜的核心工作原理可分为电子控制和光路偏转两部分,共同实现激光束的快速、精确引导。

 

一、电子控制原理(如何驱动镜片运动?)

振镜的驱动原理类似于电流计,因此也被称为“电流计扫描振镜”。

核心驱动:振镜内部的摆动电机(伺服电机)  的转子(即反射镜片)上附有线圈。当控制板卡向线圈输入一个 ±5V或±10V的直流电压信号时,线圈在磁场中产生电磁力矩。

角度生成:这个电磁力矩与机械扭簧(或其他方式)产生的复位力矩相平衡,使得转子(镜片)偏转一个精确的角度。偏转角度的大小与输入电流的大小成正比。

高速响应:由于镜片非常轻、惯量极小,且负载只有镜片本身,因此系统响应速度极快,加速度极大。文档指出,其运动过程通常被认为没有加减速,可以实现极高的扫描速度(例如 3 m/s,即180,000 mm/min)。

控制链条可以概括为:上位机/工控机 (发送加工图形坐标) → 振镜控制板卡 (将数字坐标转换为模拟电压信号) → 振镜摆动电机 (将电压信号转换为镜片偏转角)。

 

二、 光路偏转原理(激光束如何被引导?)

光路系统是振镜实现其功能的物理路径,典型结构如下图所示:

激光入射:从激光器射出的激光,首先经过 扩束镜 被调整为均匀的平行光。

两级偏转:平行光先后投射到 X轴振镜 和 Y轴振镜 的反射镜片上。

X振镜 负责控制激光在X轴方向的偏转(角度ωx)。Y振镜 负责控制激光在Y轴方向的偏转(角度ωy)。通过同步控制两个镜片的偏转角度,即可决定激光束最终落在加工平面上的二维坐标(x, y) 。

聚焦成像:经过两次反射的激光,最后进入 F-θ 平场镜(场镜)。这是一种特殊设计的透镜,其作用是:

聚焦:将激光束聚焦到工件表面,形成高能量密度的加工光斑。

矫正畸变:校正因光程差造成的枕形或桶形失真,确保激光在整个扫描平面内的焦点始终保持在同一平面上,从而保证加工精度。

 

三、总结:核心特点与优势

综合以上原理,激光振镜系统的主要特点是:

非接触、高速度:通过镜片偏转引导光束,无机械惯性延迟,扫描速度远超传统机械轴。

高精度与柔性:可编程控制,能快速完成任意复杂平面轨迹(如直线、圆形、O形等)的扫描,适用于飞行切割/焊接等高动态场景。

集成度高:通常与视觉定位、温度补偿等技术结合,形成智能加工单元。

在锂离子电池制造的激光工艺中,振镜正是实现高节拍、高精度加工的关键执行机构。

以上内容均为本人日常工作,交流,阅读文献所得,由于本人能力有限,文中阐述观点难免会有疏漏,欢迎业内同仁积极交流,共同进步!

 

参考资料(锂电解码资料库可下载):

锂电池极耳激光切割系统研究与实现,罗伟森

激光振镜系统参数在锂电池极耳切割中应用研究,吴刘斌


    
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