在大功率工业激光系统中测量性能

激光源和系统的技术进步为工业激光用户带来了质量提高和激光工艺更可靠的好处。与激光应用开发机构,系统组件制造商和最终用户的合作使激光系统集成商和OEM能够在各自的服务和产品上取得进步。

激光源和系统

图1。 激光源和系统

在开发和安装这些激光系统时,应考虑系统和组件的性能测量,以便激光用户可以从最高质量的系统中受益。

在某些情况下,最终用户可以将安装后系统的性能视为较低的优先级。但是,应将维持系统性能视为保护设备大量投资的一种方式。

激光器在功率,一致性和质量方面的不断进步也导致了用于测量激光器性能的系统的重大进步(Figure 2)。但是,关于激光的三件事保持不变。

  • 激光系统包括包含物理物质的组件,并且在一段时间内,这些组件将以一种或另一种方式降解。
  • 激光的功率密度将定义激光与系统正在处理的材料相互作用的方式。
  • 激光器系统中发生的物理变化将导致激光器传递的功率密度发生变化。

图2. 激光性能测量

可以通过对整个激光系统进行定期测量来控制这些变化。本文旨在解决这些测量可能存在许多反对意见。

物理屏障

工业激光器通常设计为具有足够高的功率,以通过将零件连接在一起,减去材料,添加材料或更改材料来加工材料。’的物理性质。传统上,测量这些激光器非常复杂,因为用户可能会在测量过程中损坏测量系统。

激光系统和应用的最新发展已导致圆盘,光纤和直接二极管激光器中的激光功率增加。以前无法处理的材料现在可以有效地处理,或者将在不久的将来处理。也有可能以更快的生产率处理材料。

随着激光功率的增加,由于老化,热效应和部件污染而导致的激光系统的退化也进一步增加。当这种降级发生时,功率密度也会发生变化,从而导致诸如激光器输出功率降低或激光器发生变化等问题。’关于要处理的材料的重点位置和大小。

从历史上看,在高功率激光器上进行测量一直是有问题的,因为任何撞击在光束上的测量系统都将严格限制其可以处理的功率密度。

克服物理障碍

由于最终的热效应而在激光系统中发生的任何改变都会改变工艺,这通常会导致结果不一致,例如接合处减少或切割不良。

但是,由于常规测量技术无法有效地确定激光器的变化,因此无法控制变化。通过使用技术进步形式的非接触式测量可以解决此问题-BeamWatch® by 奥菲尔-Spiricon.

为了进行激光测量,BeamWatch利用镜头相机对聚焦光束的瑞利散射成像,从而在聚焦光束及其周围提供激光图像。“beam caustic”或聚焦点,而实际上不与光束接触。

由于它不会撞击光束,因此高功率密度不会直接影响测量系统。实际上,它增强了提供给分析的信号。由于它是基于摄像头的系统,因此可以进行动态测量,并且每秒可以采集几次数据点。

通过这种动态变化,激光用户可以实时查看并确定激光的性能。焦点的大小,焦点位置的偏移,M2 可以相对于时间定量地测量激光的波长以及许多其他重要参数。

改变激光系统维护的习惯

在维护激光系统时,“don’t fix what isn’t broken”经常采用的方法。几年前激光用户使用的方法今天仍被认为是很好的方法。但是,几年前使用的工具和方法无法提供有关激光的完整信息。’的表现。在获取和研究基于时间的激光特性时,尤其如此。激光“power pucks”,激光刻录纸和压克力模式模块是传统设备,可在短时间内提供单个数据点。

当前一代的激光测量系统可提供从光束开启时间到几秒钟,几分钟或几小时后的信息,从而为激光技术人员提供有关其激光系统性能的更好的图像。尽管起初可能会遇到较新的激光测量技术,但对激光有更好的了解’的行为可能非常重要。

引入创新技术时,请务必谨慎,因为激光技术人员不知道所收集的数据和产生的结果是否确实准确。这些问题是在2013年推出BeamWatch光束分析仪时提出的,因为产生信号的方法在业界是新颖的。

奥菲尔-Spiricon的工程师对BeamWatch光束分析仪提供的数据精确到+/- 5%充满信心。这种信心来自多年的经验,数学证明,测量数据以及与已知测量方法的结果比较。 BeamWatch光束分析仪的使用不仅提供了预期的结果,而且还提供了以前从未捕获过的有关激光系统的数据。

环保壁垒

除了身体和习惯障碍之外,环境障碍是用户无法控制的另一个方面,或者用户将需要努力解决。当昂贵的工具出现故障时,金钱就会流失。人们普遍认为,激光器应该连续运行,并且只有在其无法高效运行或根本无法工作时才必须对其进行维护。

在大多数情况下,此方法的总体成本要比主动跟踪方法(随时间推移跟踪激光性能并寻找趋势)高得多,后者可能需要采取纠正措施。系统集成商和激光原始设备制造商提供激光系统维护方面的培训,这可以帮助激光用户了解其激光系统的工作原理,还可以使他们维持高质量的流程并在出现问题时进行故障排除。

规章制度

大多数行业的激光系统都受到严格监管。公司必须向FDA证明其激光系统正在按照预期的方式工作。作为法规的一部分,通常需要进行激光测量。即使不需要测量,也仍然需要采取步骤来确保收集的数据准确,并可以将其用于改善激光加工。

这些障碍可能会阻止激光技术人员和用户采用新的激光测量方法。尽管如此,动态激光测量是激光用户可以完整分析激光性能的唯一方法。

激光用户或技术人员通常会看到电子激光测量解决方案提供的好处。通常能够令人信服的是,能够看到光束的实际外观,包括一系列可量化的数据。

但是,对于购买激光测量系统的人来说,好处可能不是那么明显。在这种情况下,客户应认识到,与从其激光系统的重大故障中恢复的成本相比,对激光测量的适当使用与适当的激光维护培训相结合,总体上来说成本较低。

为什么要设壁垒?

考虑到整个激光技术的发展,这些应用似乎是无限的。但是,这些变化突出了理解和测量激光的需求,以及它们在部署用于维修后的性能。

之前,进行激光测量时存在物理障碍,但现在已消除了这些限制。测量激光性能的系统可以轻松使用。通过了解激光器的基本行为,用户可以轻松设置系统并防止损坏。

使用BeamWatch系统时,只要正确设置,系统就不会损坏。一旦用户意识到主动预防激光维护的反应性方法的价值,就可以克服环境障碍和传统习惯。

通过消除这些障碍,用户可以在日常维护程序中实现使用激光性能测量的实际优势。

This information has been sourced, reviewed and adapted from materials provided by 奥菲尔 Optronics Group.

有关此来源的更多信息,请访问 奥菲尔 Photonics Group.

引文

请使用以下格式之一在您的论文,论文或报告中引用本文:

  • 预约定价安排

    奥菲尔 Photonics Group. (2019, July 05). 在大功率工业激光系统中测量性能. AZoOptics. Retrieved on January 01, 2021 from //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=1110.

  • 司法协助

    奥菲尔 Photonics Group. "在大功率工业激光系统中测量性能". AZoOptics. 01 January 2021. <//www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=1110>.

  • 芝加哥

    奥菲尔 Photonics Group. "在大功率工业激光系统中测量性能". AZoOptics. //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=1110. (accessed January 01, 2021).

  • 哈佛大学

    奥菲尔 Photonics Group. 2019. 在大功率工业激光系统中测量性能. AZoOptics, viewed 01 January 2021, //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=1110.

问一个问题

您对本文有任何疑问吗?

留下您的反馈
提交