技術(shù)動(dòng)態(tài)
振鏡同軸恒溫光學(xué)系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)
一、振鏡同軸恒溫光學(xué)系統(tǒng)外形尺寸及接口說(shuō)明：?
二、產(chǎn)品描述
同軸監(jiān)視振鏡打標(biāo)焊接系統(tǒng)專為滿足有高精度定位要求的振鏡掃描加工而設(shè)計(jì)，CCD 觀測(cè)的圖像與激光光束焦點(diǎn)完全同軸，于 F-theta 鏡頭及照明光源配套可實(shí)現(xiàn)“所見(jiàn)即所得”的激光加工。校正后的激光加工絕對(duì)位置精度可達(dá)到0.02mm 以上。與軟件配合使用可以幾乎完全克服振鏡溫漂帶來(lái)的加工位置誤差。
三、產(chǎn)品特點(diǎn)
a) 振鏡掃描系統(tǒng)集成同軸監(jiān)控
b) 場(chǎng)鏡完美消色差設(shè)計(jì)
c) 掃描范圍內(nèi)激光聚焦性能一致
d) 監(jiān)控視場(chǎng)隨動(dòng)振鏡掃描
e) 單色光照明設(shè)計(jì)提高 CCD 觀測(cè)清晰度
f) 提供機(jī)器視覺(jué)軟件定制服務(wù)
四、主要應(yīng)用
a) 激光標(biāo)記;
b) 激光焊接;
c) 機(jī)器視覺(jué)。
五、以下為一套完整帶視覺(jué)定位振鏡加工光學(xué)系統(tǒng)配置:
| 序號(hào) | 系統(tǒng)構(gòu)成 | 單位 | 配置內(nèi)容 | 備注 |
| 1 | 激光器類型 | 臺(tái) | 激光波長(zhǎng)：355~1100nm DPSSL , LPSSL,光纖傳輸?shù)?LPSSL,直接光 纖激光器 光纖傳輸半導(dǎo)體激光器 |
用戶配置 |
| 2 | 消色差遠(yuǎn)心掃描物鏡 | 個(gè) | 焦距：50mm~250mm， 激光波長(zhǎng)：355nm~1080nm 普通消色差或遠(yuǎn)心消色差 典型焦距：100mm,125m,160mm， 兼容等標(biāo)準(zhǔn)掃描物鏡，可搭配2點(diǎn)及3點(diǎn) 消 色差掃描物鏡 |
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| 3 | 光纖傳輸系統(tǒng) | 套 | 激光波長(zhǎng)：355nm~1080nm 最大功率：≤1000W，CW 兼容接口：D80、SMA905、QBH (兼容硬光路系統(tǒng)) 數(shù)值孔徑：NA≤0.22 激光透過(guò)率：≥85% 最大功率：100W，CW 兼容 SMA905，D80，QBH，QCS，LLK 等主流 光纖接口 支持雙激光波長(zhǎng)合束，實(shí)現(xiàn)激光混合加工 |
可選 |
| 4 | 同步視覺(jué)光學(xué)系統(tǒng) | 套 | 同軸監(jiān)視物像：XYZ 三軸微調(diào) 視場(chǎng)范圍：≤Φ12mm 掃描視覺(jué)同步精度：±10μ 可見(jiàn)光寬帶增透 8～14mm 振鏡，最大可至 25mm（對(duì)角線） 20～30mm 振鏡，最大可至 40mm（對(duì)角線） |
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| 5 | 光束整形單元 | Line beam generator Spacing adjustable Multiple spot array Square and circle top hat beam profile Ring profile generator Any pattern generator |
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| 6 | 廣角視覺(jué)光學(xué)系統(tǒng) | 套 | 同軸監(jiān)視物像：XYZ 三軸微調(diào) 視場(chǎng)范圍：≤Φ80mm 可定制更大視場(chǎng)和大 小視場(chǎng)并存雙視覺(jué) 視覺(jué)對(duì)位精度：±50μ 可見(jiàn)光寬帶增透 |
可選 |
| 7 | 照明系統(tǒng) | 套 | 同軸照明，環(huán)形照明，旁軸照明 照明波長(zhǎng)：400～700nm 典型照明波長(zhǎng)：白光，紅光 LED，綠光 LED， 藍(lán)光 LED，近紅外 LED 照明方式：同軸反射， 環(huán)形反射照明，同軸透射，暗場(chǎng)照明等 |
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| 8 | 同軸測(cè)溫系統(tǒng) | 套 | 紅外測(cè)溫：100～600℃，測(cè)溫模塊需單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)，該系統(tǒng)僅提供相應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)及安裝接口 溫度范圍：50～2000 攝氏度? ? ? 光譜相應(yīng)范圍：1～14 微米波段 |
可選 |
| 9 | 工業(yè)相機(jī) | 個(gè) | C/CS 口 COMS/CCD 200W 像素 USB/1394/camera link/以太網(wǎng) |
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| 10 | 振鏡 | 套 | 特殊鍍膜處理, 通光孔徑: 8~30
最大功率：500W |
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| 11 | 其他 | 自動(dòng)聚焦，3D 模塊等等功能有待驗(yàn)證 | ||
| 12 | 視覺(jué)加工軟件 | 套 | 功能：三軸掃描，同軸監(jiān)視，溫度反饋，激光功率反饋 | 應(yīng)用：標(biāo)記，切割，焊接，打孔， 調(diào)阻，劃線 |
六、同軸監(jiān)視振鏡打標(biāo)焊接系統(tǒng)特點(diǎn)介紹
a) 掃描物鏡采用遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)，消除了一般掃描物鏡所帶來(lái)的居多問(wèn)題，使標(biāo)刻范圍內(nèi)均勻統(tǒng)一。
b) 對(duì)于劃線來(lái)說(shuō)，采用遠(yuǎn)心掃描物鏡也得使得劃痕中心對(duì)稱。
c) 系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，且都為 Pre-aligned 模塊，即插即用，無(wú)需額外的調(diào)制;系統(tǒng)兼容波長(zhǎng)從 355~1080 范圍內(nèi)的所有激光波長(zhǎng)，無(wú)論是直接半導(dǎo)體，DPSSLs，LPSSLs，光纖傳輸?shù)?LPSSLs，還是直接光纖激光器，都可以很方便的集成到系統(tǒng)中。
d) 采用同軸的 CCD 光學(xué)系統(tǒng)，使得成像質(zhì)量更好，軟件更容易識(shí)別。
e) 一體化設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，包含振鏡，CCD 成像系統(tǒng)，激光傳輸系統(tǒng)以
及掃描物鏡系列等。
七、使用說(shuō)明
1. 安裝調(diào)試方法
1) 將振鏡同軸恒溫光學(xué)系統(tǒng)與設(shè)備連接。
2) 將光纖裝置在準(zhǔn)直鏡 SMA905 或 D80 法蘭接口即可。
3) 將測(cè)溫探頭安裝至測(cè)溫接口上。
4) 將CCD 相機(jī)安裝至攝像鏡上。
5) 在鏡頭下面載物臺(tái)上放上一張金屬名片或金屬板，打開(kāi)激光確定激光焦點(diǎn)。
6) 通過(guò)攝像鏡與相機(jī)接口處的頂絲來(lái)調(diào)節(jié)激光光斑在成像系統(tǒng)中的位置，讓激光點(diǎn)居中。
7) 調(diào)節(jié)成像清晰度，當(dāng)成像最清晰的時(shí)候就是成像焦距與激光焦距重合。
8) 當(dāng)激光光斑在成像系統(tǒng)中的十字中心時(shí)，通過(guò)頂絲固定相機(jī)接口處，防止激光斑偏離十字中心點(diǎn)。
2. 調(diào)試光路的方法
A. 找激光焦點(diǎn)位置
1) 激光光束通過(guò)合束鏡后，經(jīng)過(guò) X、Y 振鏡頭反射到Fθ 透鏡后形成聚焦光斑，當(dāng)聚焦光斑能量最強(qiáng)時(shí)為激光焦點(diǎn)，當(dāng)聚焦光斑不再焦點(diǎn)時(shí)Z 軸上下運(yùn)動(dòng)調(diào)試后找到激光焦點(diǎn)。(見(jiàn)圖 1)
圖1 激光焦點(diǎn)
B. 調(diào)節(jié) CCD 成像清晰度
2) 確定激光焦點(diǎn)之后，通過(guò)攝像鏡調(diào)節(jié)鍵來(lái)調(diào)節(jié)成像清晰度。(見(jiàn)圖2-1、2、3)
圖 2-2 確保此調(diào)節(jié)螺釘背后的止動(dòng)螺釘處在松弛狀態(tài)，使用 2.5 內(nèi)六角扳手對(duì)調(diào)節(jié)螺釘輕微旋轉(zhuǎn)，同時(shí)注意觀察成像的清晰度，當(dāng)達(dá)到最佳清晰度時(shí)停止調(diào)節(jié)。
圖2-3 攝像鏡調(diào)節(jié)后成像清晰
C. 確定激光焦點(diǎn)是否在軟件界面的十字中心
3) 通過(guò)攝像鏡與相機(jī)接口處的頂絲來(lái)調(diào)節(jié)激光光斑在成像系統(tǒng)中的位置，當(dāng)激光光斑在成像系統(tǒng)中的十字中心時(shí)，通過(guò)頂絲固定相機(jī)接口處，防止激光光斑偏離十字中心點(diǎn)。(見(jiàn)圖 3-1、2、3)
圖 3-1 激光光斑偏離十字中心點(diǎn)
圖3-2 調(diào)節(jié)螺釘
圖 3-2 調(diào)節(jié)螺釘時(shí)，使用 1.5 內(nèi)六角扳手對(duì)準(zhǔn) 4 枚螺釘孔，將 4 枚螺釘處于松動(dòng)的狀態(tài)，手動(dòng)推動(dòng)和旋轉(zhuǎn) ccd 接口圈，將它調(diào)整至十字中心點(diǎn)的位置，如成像和被成像面相反可通過(guò)旋轉(zhuǎn)相機(jī)角度使兩者相同。
3-3 確定激光光斑正中心點(diǎn)
八、光纖裝配方法
1) 裝配
對(duì)于光從激光器傳輸?shù)綄?shí)際應(yīng)用，光纖裝配是一個(gè)高精密的光學(xué)機(jī)械裝置：
圖為標(biāo)準(zhǔn)的 SS 鎧甲光纖的光纖端(部分產(chǎn)品稍有調(diào)整)
1) SAM 定義：超小型適配器
2) 光纖帽：在運(yùn)輸和不使用的時(shí)候，保護(hù)光纖的光學(xué)表面
3) 型密封圈：幫助保持光纖帽連接到 SMA 螺母
4) SMA 螺母：為了將光纖通過(guò)螺紋連接到 SMA 支架上
5) 光纖鎧甲：不銹鋼或其他材料保護(hù)光導(dǎo)光纖避免損壞，并且保護(hù)操作人員避免發(fā)生光纖破裂而產(chǎn)生的雜散光。
6) SMA 適配器：機(jī)械地連接鎧甲到 SMA 連接器
7) SMA 尖端：包含光纖裸露端的精密高功率尖端
2) 光纖正確使用方式
a) 從光纖的輸出端面取下光纖帽。如果不這樣做，可能會(huì)永久地?fù)p壞光纖。為了避免光纖的光學(xué)表面的污染，特別地推薦在這一步操作時(shí)請(qǐng)戴上手套并在潔凈的環(huán)境中操作。請(qǐng)確保光纖端面經(jīng)過(guò)檢查清潔度，如圖中所述。
圖為取下光纖帽
b) 確保光纖端面已經(jīng)過(guò)檢查并根據(jù)需要被清潔干凈。將光纖插入所需要的連接器。務(wù)必要謹(jǐn)慎，物理接觸到光學(xué)表面可能會(huì)損壞光纖。當(dāng)將激光耦合輸出到 另一個(gè)光纖或光學(xué)系統(tǒng)中時(shí)，必須保持一定的空氣間隙。如果要連接到傳輸光纖，必須非常 小心地控制套圈和套筒長(zhǎng)度。
c) 先將光纖頭小心斜靠在激光器準(zhǔn)直鏡接口處(注意：不要正對(duì)插入，因?yàn)槭謩?dòng)很難做到高同心度，如果同心不好插入將會(huì)產(chǎn)生端面碰撞，對(duì)光纖端面造成不可逆轉(zhuǎn)的物理?yè)p傷和劃痕)，再緩慢向同心方向擺正角度，同時(shí)緩慢插入光纖，插到底以后再旋轉(zhuǎn)所接口螺帽和鏡頭接口固定好不松動(dòng)。
d) 使用不超過(guò) 0.5N?m 的扭矩將螺母擰緊到激光器的出光端口。
3) 系統(tǒng)啟動(dòng)
無(wú)論何時(shí)，激光器完全關(guān)閉后，都應(yīng)該使用完整的啟動(dòng)過(guò)程。啟動(dòng)激光器的步驟如下：
1) 確保區(qū)域中的每個(gè)人都正確佩戴了激光安全防護(hù)眼鏡，并且知道激光器即將開(kāi)啟。此處默認(rèn)操作人員熟悉有關(guān) 激光操作和激光安全措施方面的危險(xiǎn)。
2) 確保輸出的激光對(duì)準(zhǔn)了正確的預(yù)定目標(biāo)。
3) 確保光路附近沒(méi)有任何無(wú)關(guān)的物品，以免使光束產(chǎn)生散射。
4) 盡可能多地設(shè)置光束圍欄，以降低意外的光束攔截或反射所產(chǎn)生的危險(xiǎn)。
5) 確認(rèn)激光器溫度控制在設(shè)置的溫度且有效，無(wú)論是風(fēng)冷散熱、水冷散熱還是 TEC 散熱方案。內(nèi)部的熱敏電阻應(yīng) 被有效地監(jiān)測(cè)，以維持激光器的溫度處于數(shù)據(jù)表中規(guī)定操作溫度+/-10°C 的范圍。在規(guī)定溫度以上操作將增加閾值電流，降低效率，而且可能降低激光器壽命。在規(guī)定溫度以下操作會(huì)導(dǎo)致冷凝，這將對(duì)激光器造成損害。
