激光打标振镜原理及故障排除

2016-02-19 15:13 来自:拓普银光电

 
振镜简单来讲是用在激光行业的一种扫描振镜,其专业名词叫做高速扫描振镜Galvo scanning system。其应用简单的来讲主要用于激光打标、激光内雕、舞台灯光控制、激光打孔等。扫描激光振镜是打标机的核心部件,打标机的性能主要取决于扫描激光振镜的性能。
 
扫描激光振镜介绍
高速扫描激光振镜系统是一种专门为光学扫描应用而设计的高性能旋转电机。电机部分采用一种高精度的位置传感器。主要应用于对光束的快速精准定位。高速激光振镜是多年的工业激光振镜扫描系统开发和生产经验的结晶。
 
针对镜片负载而专门设计的电机能够到达最理想的扫描性能。对轴承部分采用特殊处理,能够胜任长期的不间断运行。对轴承的特殊设计能够使系统达到最高的动态性能和谐振特性。国际领先的数字控制方式能够有效的避免工作环境中的各种电磁干扰,先进的控制算法能够确保系统具有更快的响应速度。
 
高速扫描激光振镜所采用的光电传感器具有高分辨率和非常好的重复精度以及非常小的漂移量。电机具有加热装置及温度传感器,在环境波动的情况下仍能够稳定的工作。高速扫描激光振镜能够保证长期的稳定运行。
 
激光振镜打标的原理
其工作原理是将激光束入射到两反射镜(扫描镜)上,用计算机控制反射镜的反射角度,这两个反射镜可分别沿X、Y 轴扫描,从而达到激光束的偏转,使具有一定功率密度的激光聚焦点在打标材料上按所需的要求运动,从而在材料表面上留下永久的标记,聚焦的光斑可以是圆形或矩形,其原理如下图所示。 

在振镜扫描系统中,可以采用矢量图形及文字,这种方法采用了计算机中图形软件对图形的处理方式,具有作图效率高,图形精度好,无失真等特点,极大的提高了激光打标的质量和速度。同时振镜式打标也可采用点阵式打标方式,采用这种方式对于在线打标很适用,根据不同速度的生产线可以采用一个扫描振镜或两个扫描振镜.
 
激光打标机振镜方面常见的故障
1、振镜电机不自锁
先检查各连接线是否有断路或短路,连接是否正确,保险是否完好,确认无误后,打开电源,观察振镜驱动板上的指示灯是否亮绿灯或黄灯。若不亮或者亮红灯,则拔开驱动板电源线,用万用表测量其输入端各端子的电压是否为±24V。若电压正常,侧要再测试一下带上驱动板及机负载时,电压是否正常,如果都不正常,则打开控制盒,不带负载测试一下开关电源电压,如果电压不正常的话,刚开关电源损坏。电源输入正常后,连好所有线后,上电,电机一般会发出二声滴答音,若没有响声,再用手手轻推一下振镜片,稍有点力度,如果振镜片没自锁的话,则驱动板坏,当然电压输出正常的情况下,驱动板灯不亮或者亮红灯那就是振镜驱动板或者电机有问题,此时找一块确认为完好的驱动板,正确连接后,打开电源,振镜电机还不自锁,则是振镜电机损坏,同理,找一个确认完好的振镜电机,接到不上电的驱动板上,打开电源,若不上电,振镜驱动板损坏,如此反复的接拔线,请务必在断电的情况下进行的。
 
2、振镜电机有自锁,但不够力度
用一块确认完好的振镜驱动板和一个完好的振镜电机,分别接在待测试的驱动板和振镜头上,正常通电,用手轻轻转动振镜轴,若变“硬”,则正常;否则,可判定振镜驱动板和振镜电机损坏。
 
3、振镜电机不摆动
检查打标卡是否有控制信号输出,(注意其信号为-5V到+5V的直流电压信号)若有,则检查振镜信号连接线是否连接完好,确认连接无误后,打标,若仍没有摆动,则检查信号线是否正负接反或者断线,否则,则可断定驱动板损坏。
 
4、打标出现波浪线,打标头机有轻微的叫声
振镜驱动板发热量稍高(出现干扰)检查接地线是否正确接上(最好的接地方法是:X振镜信号地,Y振镜信号地,屏蔽线,220V电源大地,及打标机壳要连通),若地线接上后仍有干扰,则首先检查打标卡卡是否正常(检查方法是用一块确认完好的打标卡换上,打标看是否仍有干扰),若仍然有干扰,则进一步检查振镜电机连接线是否完好,和其它线是否有缠绕,若一切正常,则首先用一块确认完好的振镜驱动板换上,若没干扰,则可断定振镜驱动板有问题;若有干扰,则振镜电机有问题。(当然公司外出激光维修人员,请确定好,如果客户的振镜是三年以前的产品,产品的抵抗干扰能力肯定会差一点,振镜打标头周边如有有手机信号,马达,电机,磁场,又或者是Q开关的射频信号外露都有可能影响,新的振镜都有可以发生这种现象)
 
 5、产生啸叫
先和第四步一样,测试一下打标卡信号,布线,外部干扰等,如果还有啸叫,则调试振镜驱动板的滤波板上电位器,若仍不能消除啸叫,则需要重新返回公司做精密的调校。(注意:不能长时间处于啸叫状态,以免会烧坏振镜电机)
 
6、打标里不封口或封口过头
改变打标软件中“跳转延时”,出光及关光等延时。若任都不行,则是振镜没有完全校正好,应该要返回公司,会返回供应商处,有条件的激光维修售后人员可以按照振镜调试步骤做一定的调节,但要注意有几个电位器是不是随便乱动的。
 
7、打标时,打标头下方,没有激光输出,但激光出光孔有激光
软件打标速度大快,场镜没有安装,振镜不动且摆的位置不正常,振镜片脱落,振镜片脏。前面几个问题按上面的方法来处理,振镜片脱落裂开,要返回公司重新换上新镜片并调试好激光,振镜片脏用品99%酒精和脱脂棉擦试,如擦拭不了且是振镜中心部分,或者边缘部分大1平方毫米则要更换振镜片与振镜片脱落一样处理。
 
如何避免激光振镜的二次污染
 在一般功率输出的激光器中,所有的镜片大都会由于制造工艺的原因或受外界污染等因素导致镜片对特定的激光波长吸收大,久而久之使镜片寿命缩短,由于镜片的损坏而造成影响使用甚至停机的情况时有发生。
 
镜片对激光波长吸收的增加会引起不均匀加热导致镜片的反射,折射率产生变化,激光波长从高吸收镜片上透过或反射时激光功率的分布不均匀使镜片中心温度高,边缘温度低,产生这种变化在光学上称透镜效应。
 
由于污染导致镜片高吸收引发热透镜效应会产生许多问题。透镜基片的不可逆热应力的产生,光束传播通过镜片时所产生的功率损耗,聚焦光点位置的偏移动,镀膜层的过早损坏等都能导致镜片遭到破坏。对于暴露在空气中的镜片,在做清理时,往往不遵循对镜片清理的要求和注意事项,随便取材,其结果将造成新的污染甚至划伤镜片,造成不可弥补的损失。所以根据多年的经验总结认为:无论哪一类光学透镜保持清洁是最重要的,要有良好的清洁习惯去小心清洗镜片,就能减少或清除有关人为的原因所造成污染。
 
作为一条常识,当用手去操作光学系统时,无论清洁,拆卸,安装都要带上指套或医用手套,要始终保持遵循清洗镜片的要求及注意事项,在清洁过程中,只能用规定的材料,如光学用的擦镜纸,棉签,试剂级乙醇。对任何镜片的清洁,拆卸,安装走捷径都将导致镜片寿命缩短,甚至永久性地损坏。所以,要用普通的常识来防止镜片受其它原因的污染,如遇防潮湿、烟雾、防尘等等。在确定某一镜片污染后,要用洗耳球吹镜片,直到其表面没有微粒为佳,千万不要用嘴去吹。因为吹出的空气大都含油、水等将会进一步污染镜片。如果经过洗耳球处理以后其表面仍有污染存在,就必须用专用的棉签蘸实验室级丙酮,乙醇来轻轻擦拭。这样就可以清除大多数污染薄层。激光器中的镜片的污染会对激光输出乃至数据采集系统造成严重的采集错误,如果我们能够使镜片经常保持清洁,将无异会延长整机的使用寿命。