Glavos gesucht

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increasingcurrant
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Glavos gesucht

Beitrag von increasingcurrant » Mi 13 Sep, 2017 9:26 pm

Schönen guten Abend,

Mittlerweile gibt es sehr erschwingliche SLA 3D Drucker am Markt. So zum Beispiel auch der Moai.

Die Frage ist: welche Galvos werden da verwendet? In einem Aufbau-Video sind die Platinen mit dem Aufdruck AT40-314X zu erkennen. Dazu ist aber auf google nichts zu finden. Habt ihr eine Idee was für Galvos das sind und wo man die herbekommen könnte? Gff. auch vergleichbare?

vielen Dank schon mal im Voraus!
mfg
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guido
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Re: Glavos gesucht

Beitrag von guido » Do 14 Sep, 2017 5:23 am

Moins,

erstmal heissen die Dinger Galvos.
Die Typenbezeichnung von dir ist relativ unbekannt, Hersteller geht aber eher so Richtung "Bodensatz" :-(
Verkäufer dieser Galvos als OEM sind mir nicht bekannt. Google mal nach PT-40A.
Da gibt's eher was so um 450€.

Und nein, man kann nicht "irgendwas" nehmen. Bei deinem Einsatzzweck sind auch die Spiegel wichtig.
Die aus dem Showbetrieb sind für die dort eingesetzte Wellenlänge wohl nicht optimal.
Wenn du bei den üblichen verdächtigen für gute Spiegel anfragst kann der Satz optimiert für einen Wellenlägen schon mal
100-400€ kosten.

Da muss man halt genau schauen und wenn du nen Chinesen ansprichst wird die Antwort wohl auch immer "Ja" sein.
Auch die Linearität sollte dir wichtig sein, kurz gesagt: Wenn du mit Preisen von 700-1000€ leben kannst wird sich sicher
was finden was ordentlich funktioniert. Gut wäre um 2K, so la la ab 250€

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VDX
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Re: Glavos gesucht

Beitrag von VDX » Do 14 Sep, 2017 8:54 am

... ich hatte das mal mit einem von diesen Billigst-Galvoscannern für 250€ und den kleinen 6mm-Spiegelchen drauf mit einer 455nm-Laserdiode und später mit einem 1070nm-Faserlaser ausprobiert - hier ein Video von einem Test mit einer 445nm-Diode:
https://vimeo.com/87801765

"Irgendwie funktioniert" hat das schon, nur sind die 6mm Spiegelbreite einfach zuwenig, um da Leistung drüberzubekommen - um den Strahl komplett draufzubekommen, mußte ich den auf unter 3mm Durchmesser kollimieren, was in einem Abstand von 150mm unter dem Galvokopf dann auch keinen Punkt mehr ergab, sondern eher eine Linie mit etwa 300x100µm.

Mit dem Faserlaser sah das schon etwas besser aus - allerdings sind mir die Spiegelchen bei einer CW-Leistung von etwa 3Watt nach ein paar Sekunden zersprungen :shock:

Ich habe dann immer größere Spiegel draufgeklebt - selbst bei 15x15mm hat's mir den Spiegel bei einem Strahldurchmesser von 7mm bei einer CW-Leistung von "nur" etwa 15 Watt weggesprengt.

Dann habe ich statt der Galvos Servomotoren mit 400:1-Getrieben genommen und 5mm dicke Spiegel mit 40x40mm mit einem Strahldurchmesser von etwas unter 20mm verwendet - das hat immerhin bis über 50Watt Leistung durchgehalten.

Hier ein Video von einem Vortest mit dem "Servo-Spiegelschwenker" bei etwa 17Watt CW-Leistung:
https://vimeo.com/95512748


Aktuell verwende ich Galvoscanner von Von.Jan für einen Preis unter 1500€ mit dielektrischen Spiegeln, passend zur Wellenlänge von 1064nm, die bis zu 160Watt Leistung abkönnen sollen ... nächste Woche bekomme ich welche mit Silber-Beschichtung für Versuche mit Laserdioden im sichtbaren und NIR-Bereich (975nm), die mit einem passenden f-theta-Objektiv auch für CO2-Laser geeignet wären ...

Viktor


*** EDIT ***

Zur Sicherheit -- bei den Versuchen mit "offenen", nicht eingehäusten Lasern verwende ich immer passende Schutzbrillen!

Das "Brutzeln" auf die schwarze Fliese mit aufsteigendem Rauch (bzw. Glasur-Dampf) war auch nur ein Vortest ohne Absaugung mit offenem Fenster - normal habe ich eine Absaugung mit Aktivkohlefilter dran -- einmal um mich selber zu schützen, aber auch, damit der Rauch die Optik nicht verschmutzt.

Nur "wegblasen", wie viele im DIY-Bereich das machen, ist überhaupt nicht gut -- der Rauch, aber vor Allem auch die dabei entstehenden Dämpfe sind ziemlich ungesund und korrosiv ... und auch das "aus dem Fenster blasen" kann bei Kunststoffen oder Organika so stark stinken, daß Nachbarn sich beschweren könnten ...
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Re: Glavos gesucht

Beitrag von jojo » Do 14 Sep, 2017 6:58 pm

Viktor, hier ging es um Belichten mit 405nm Diode (Bluray) und da gehen sowohl "normale" Spiegelgrößen als auch gängige Breitbandbeschichtungen. Okay, Silber wäre besser.

Also zum Einen werden die in Ihrem 1000 Dollar Bausatz keine x-Watt Bluray Dioden verbaut haben,
zum anderen können die Galvos von so ziemlich jedem Hersteller in China sein.
PT40 könnte sein, aber mittleweile kopieren die Chinesen ja auch von den Chinesen, so dass "AT40" auch ein billiger Clone der "PT40" sein könnte. 8)
Wie man sieht sind die Spiegel da auch nicht viel breiter als 5-6mm. Ist also vermutlich kein spezieller Spiegel.

Gruß

Joachim
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Re: Glavos gesucht

Beitrag von increasingcurrant » Di 19 Sep, 2017 11:21 am

Hallo,

vielen Dank für eure Unterstützung :)
guido hat geschrieben:
Do 14 Sep, 2017 5:23 am
Google mal nach PT-40A.
Da gibt's eher was so um 450€.
Habe ich gemacht, danke! Die sehen auch nicht schlecht aus. Womit ich mich momentan noch schwer tue, ist es die technischen Daten der Galvos zu vergleichen. Überall wird die Geschwindigkeit ja in kpps (ILDA) angegeben. Für meine Anwendung möchte ich aber eher wissen wie genau (Auflöung und Wiederholgenauigkeit!) ich auf einen bestimmten Winkel positionieren kann, nicht wie ein Testframe dargestellt wird.

Was unterscheidet qualitativ also so ein:
http://www.laserwinkel.nl/product.php?id=76
von so einem:
http://www.laserwinkel.nl/product.php?id=74
Galvo-Set?

Außerdem noch eine andere ganz grundlegende Frage: Wie wird so ein Galvo-Controller angesteuert? Mit einer analogen Spannung, die sich proportional zum Auslenkungswinkel verhält? Und wie funktioniert die Feedbackleitung des Reglers? Ist das für gewöhnlich auch analog oder ein Inkremental-Encoder und kann bei analogen Spannungswerten immer von einer Proportionalität ausgegangen werden?

Über die Spiegel und die Leistung mache ich mir erstmal nicht so viele Sorgen. Da ich auch ein Fotopolymer belichten möchte, wird es wahrscheinlich im Sub-Watt-Bereich bleiben und ich schätze dafür könnten auch die kleinen Spiegelchen reichen.

Nochmals ein großes Dankeschön für eure Hilfe *thumbsup*

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guido
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Re: Glavos gesucht

Beitrag von guido » Di 19 Sep, 2017 11:34 am

Hi,

die unterschiede gehen quer durch das ganze Teil.
In der Regel ist die Treiberschaltung irgendwo abgekupfert und nie ideal.
Das heisst Anpassung an Spiegelgrösse (Masseunterschiede ! ), eigentlich der ganze Regelkreis.

Bei den Galvos geht's über die Lager, Achse (Spiel ), schief aufgeklebte Spiegel (Unwucht ), zu dünne Spiegel ( verwinden sich ) usw.
Das ein richtiger Belichterkopf a la Scanlab >2K kostet hat schon seinen Grund.
Gesteuert werden sie über ein -10 / +10V Signal. 0V= Mittelstellung. Linearität sicher keine 100% und wenn du belichten möchtest denk
auch an Fokusprobleme. Der Nullpunkt ist näher als die Aussengrenzen = Fokus ändert sich.

Über das Feedback ( bei diesen Galvos optisch, der Regelkreis im Treiber braucht das ja schon intern ) brauchst du dir eigentlich
keine Gedanken zu machen. Ist da und funktioniert :-)

Die DT40 gibt's mit einem etwas besserem Stereo - Treiber made in Germany unter anderem bei mir.

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VDX
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Re: Glavos gesucht

Beitrag von VDX » Di 19 Sep, 2017 12:19 pm

... die kleinen Spiegel haben auch mit das Problem, daß du den Strahl nicht aufweiten kannst - die 40mm-Spiegel mit den Servos statt Galvos habe ich nicht nur wegen der Leistung genommen, sondern auch, weil ich damit den Strahldurchmesser von 3mm auf 20mm aufweiten konnte, was einen viel feineren Spot ergibt!

Wenn die Geschwindigkeit nicht so die Rolle spielt und, da du kein Publikum bestrahlst, auch ein "stehender Strahl" unproblematisch wäre, könntest du sogar Schrittmotore mit einem hochauflösenden Vorsatz-Getriebe verwenden.

Bei meinem "Servo-Spiegelschwenker" habe ich hinten auf den Servos 500-er Encoder dran und die Getriebe haben eine Untersetzung von 400:1 ... damit komme ich auf eine superfeine (eigentlich schon zu feine) Winkel-Auflösung und immer noch knap 1m/s maximale Scan-Geschwindigkeit.

Um jedes Spiel aus dem Getriebe zu eliminieren, habe ich den Abtrieb mit einer Feder vorgespannt ...

Viktor


*** PS:
Was mit "richtigen Galvos" geht, kannst du hier sehen -https://vimeo.com/233174892

Da habe ich eine Sprung-Geschwindigkeit von 50m/s und eine Scan-Geschwindigkeit von 2m/s - die "Wackel-Punkte" sind Spiralen mit um die 10 Umläufen, um die Energie zu verteilen ... im endgültigen "Laser-Löter" lasse ich das f-theta-Objektiv weg und gehe mit einem leicht reduzierten Strahldurchmesser von etwa 3-5mm durch, so daß ich dann wieder direkt, ohne "Wobbeln" draufhalten kann ...
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Re: Glavos gesucht

Beitrag von jojo » Do 21 Sep, 2017 9:26 am

VDX hat geschrieben:
Di 19 Sep, 2017 12:19 pm
... die kleinen Spiegel haben auch mit das Problem, daß du den Strahl nicht aufweiten kannst - die 40mm-Spiegel mit den Servos statt Galvos habe ich nicht nur wegen der Leistung genommen, sondern auch, weil ich damit den Strahldurchmesser von 3mm auf 20mm aufweiten konnte, was einen viel feineren Spot ergibt!
Ja, allerdings sollte man nicht nur immer EINE Tatsache erwähnen, sonder auch allen anderen. Diese widersprechen sich nämlich oft und zwingen zu einem Kompromiss.

Thema Strahlaufweitung:
Die Spotgröße UND die Schärfentiefe sind proportional bzw. umgekehrt proportional zum (parallelen) Eingangsstrahl.
Je "fetter" der Strahl, desto kleiner der Spot aber desto geringer die Schärfentiefe.
Die extreme Aufweitung macht nur bei einem X/Y/Z Achsensystem (Plotter) Sinn, bei dem der Laserkopf in gleichem Abstand über das Werkstück fährt.
Alle anderen Systeme mit Galvos aber benötigen dann eine Flachfeldlinse.

Thema F-Theta Linse:
So wie es aussieht verwendet dieser Kickstarter-Printer keine Flachfeldlinse (F-Theta).
Wäre auch bei 1000 Dollar Enduserpreis kaum möglich. Eine solche Linse kostet ab 150,- Dollar (in China).
Der relativ große Abstand der Galvos zum Belichtungsfeld und die Galvospiegel lassen in etwa auf den erzielbaren Spotdurchmesser schließen. 70µm können hinkommen, ich tippe aber eher auf 100µm.
Bei dem 3mm Eingangsstrahl wird die Schärfentiefe einige Millimeter betragen. Das reicht in der Mitte des Belichterbereichs aus, wird aber in den Randbereichen einen Spot von 150µm oder mehr erzeugen.
Würde man wie Viktor einen Strahl von 20mm verwenden, dann würde sich die Schärfentiefe auf wenige Zehntelmillimeter reduzieren. Und dies wäre dann nur mit einer Flachfeldlinse in den Griff zu bekommen, sonst hätte man nur an genau einem Punkt in der Mitte des Belichtungsfeldes einen "scharfen" Spot.

Gruß

Joachim
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Re: Glavos gesucht

Beitrag von jojo » Do 21 Sep, 2017 10:53 am

Anhand der Bilder dieses SLA-printers mal ein paar Schätzberechnungen:

Bei einer geschätzten Brennweite der Fokuslinse von 300mm (nach den Bildern Abstand Galvos<>Bearbeitungsfläche), einer Wellenlänge von 405nm und einem Strahl von 3mm ergibt sich ein ungefährer Fokuspunkt von Faustformel:
1,27 x Brennweite x Wellenlänge x M2 / Strahldurchmesser
M2 ist die Beugungsmesszahl. Ich nehme mal für einen singlemode Diodenlaser einen Schätzwert von 2.
Ergibt 1,27 x 300 x 0,000405mm x 2 / 3 = 102 Mikrometer.
Das entspricht meiner spontanen Schätzung im letzten Posting.

Die vom Hersteller angegebenen 70 Mikrometer KÖNNTEN eventuell durch eine bessere Beugungsmesszahl von 1,5 oder eine geringere Brennweite erreicht werden. Ich halte die 70 Mikrometer aber für "sehr optimistisch" :-)

Nehmen wir mal an, der maximale Scanwinkel ist 30 Grad (15 Grad Halbwinkel).
Der Strahlweg ist in der Mitte der Zielfläche, also bei Null-Ablenkwinkel, kürzer als am Rand bei Vollauslenkung. Und zwar um 1 / cos(halbwinkel) = 1 / cos (15 Grad) = 1,035.
Wenn der Abstand Galvo<>Bearbeitungsfläche 250mm beträgt, sind dies 250 x 1,035 = 258,8mm.

Der Fokuspunkt am Rand liegt also zirka 8,8 Millimeter (exakt cos(15°)x8,8 = 8,5)) "unterhalb" der Bearbeitungsfläche !
Praktischerweise stellt man den Fokus so ein, dass die Maximalschärfe bei etwa 70% der Maximalauslenkung liegt, so dass in diesem Fall dann der Fokus im Randbereich um 4 Millimeter "zu niedrig" liegen würde und im Zentrum bei Nullauslenkung um 4 Millimeter "zu hoch".
Diese +/-4 Millimeter bzw. 8 Millimeter sind also unsere benötigte "Schärfentiefe".

Schärfentiefe ist in etwa 2,5 x Wellenlänge x (Brennweite / Strahldurchmesser)2
= 2,5 x 0,000405 x (300 / 3)zum Quadrat = 10,12 Millimeter. Würde also bei diesem Aufbau reichen!

Gehen wir nun einen Schritt weiter und nehmen eine starke Strahlaufweitung auf 20 Millimeter und riesige Galvospiegel, um einen möglichst feinen Fokuspunkt hinzubekommen.

Fokus = 1,27 x 300 x 0,000405mm x 2 / 20 = 15 Mikrometer. Whow!!!
Aber Schärfentiefe = 2,5 x 0,000405 x (300 / 20)zum Quadrat = 0,228 Millimeter. Öha!!!

Das Gemeine an der Sache ist nämlich, dass der Fokus sich linear zur Änderung eines Eingangsparameters (Strahldurchmesser, Brennweite, Wellenlänge etc.) ändert, die Schärfentiefe sich aber zum Quadrat ändert.
Habe ich also einen 5fach fetteren Eingangsstrahl, bekomme ich theoretisch einen 5mal kleineren Fokuspunkt, aber einen 25fach kleineren Schärfentiefebereich.

Mich würde mal bezüglich dieses Geräts interessieren, wie sich das ganze auf die Aushärtung des Materials auswirkt. Denn mit 10mm Schärfentiefe würde der Strahl ja weit in transparentes Material eindringen und dieses sehr tief aushärten, was ja nicht Sinn der Sache sein kann.
Und ohne diese Schärfentiefe bekomme ich am Rand keinen scharfen Fokus hin.
Oder zerstreut das Resin den Laser nach dem ersten Auftreffen so, dass er keine Aushärtung mehr bewirkt? Das kann vielleicht jemand sagen, der sich mit SLA auskennt.
Meine bisherigen Anwendungen beziehen aich auf das Ausbelichten von Fotos auf Fotopapier. Die optischen Anforderungen sind aber exakt die selben.

Die F-Theta Linse würde den Fokus so korrigieren, dass sich dieser immer auf gleicher Ebene befinden würde (deshalb Flachfeld- oder Planfeldlinse).
Dies erlaubt es, mit einem sehr sehr kleinen Schärfentiefenbereich auszukommen (theoretisch Null) und dann natürlich den Fokus extremst zu verkleinern (theoretisch nur begrenzt durch die Wellenlänge und Strahlqualität des Lasers).

Noch anzumerken, dass es sich hier um Faustformeln handelt und dass andere Faktoren, die das Ergebnis verändern können, nicht berücksichtigt sind.

Gruß

Joachim
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Re: Glavos gesucht

Beitrag von JETS » Do 21 Sep, 2017 12:36 pm

...Du Fuchs.

danke für die ausfühliche Erklärung inklusive Beispielrechnung.
Da hab jetzt sogar ich sehr viel dazugelernt.
Do not stare into the laser beam with your remaining eye!

Bunt ist nur eine Frage des Spektrums.

...wäre unsere Phantasie realistisch, dann wäre unsere Realität phantastisch.

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Re: Glavos gesucht

Beitrag von VDX » Do 21 Sep, 2017 8:52 pm

... zur Reduzierung der Belichtungstiefe haben wir bei den ersten UV-Resins ewas Acryl-Farbe als Diffusor und Blocker beigemischt - etwa 2% reichen schon und haben zusätzlich noch den Vorteil, daß das "langweilig klar/gelblich durchischtige" Resin eine definierte Farbe bekommt :wink:

Statt mit Laser haben wir das mit DLP-Beamern belichtet, aber hier ist die Belichtungstiefe pro Zeit ebenfalls ein Problem -- die feinsten Details mit reduzier-Linsen lagen so bei einer Pixel-Auflösung von 10x10µm und auch einer Schichthöhe von 10µm ...

Viktor
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