YAG雷管打碼機(jī)應(yīng)用及故障分析

劉錚+吳亞東

摘要YAG激光器是一種固體激光器，YAG主要是指激光器的工作物質(zhì)：釔鋁石榴石，就是俗稱的紅寶石。文章就YAG雷管激光打碼機(jī)常見故障進(jìn)行分析，并結(jié)合本單位工業(yè)法蘭管體打碼實踐經(jīng)驗做出了快速解決方法，有關(guān)內(nèi)容僅供本行業(yè)內(nèi)人士參考。

關(guān)鍵詞YAG；工業(yè)法蘭管殼；聲光Q晶體

中圖分類號：TQ560.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0099-01

激光作為一種新型光源，憑借其“四高”（分別為亮度高、單色性、高方向性和高相干性）之優(yōu)勢，得到了國際社會的高度關(guān)注，并很快在各個領(lǐng)域，如工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、科學(xué)等應(yīng)用開來。YAG激光打碼機(jī)系統(tǒng)作為一整個完備系統(tǒng)，它融合了激光、計算機(jī)技術(shù)以及PLC程序自動控制等多項技術(shù)。本文就以脈沖組燈泵浦為例，如何處理設(shè)備出現(xiàn)的各種故障，盡可能避免影響正常生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量，以及能否及時發(fā)現(xiàn)不安全隱患對人員的傷害。

1YAG激光打標(biāo)工作原理

YAG激光打標(biāo)機(jī)工作時，YAG品體與脈沖氖燈相互平行地向定征內(nèi)壁拋光并鍍金屆反射層的聚光腔內(nèi)。諧振腔內(nèi)有2個反射鏡，分別為輸山波長全反射與部分反射，從而將激光輸出。激光電源對電容器進(jìn)行充電，并加到脈沖氖燈上。與此同時，觸發(fā)器會形成—個近萬伏的觸發(fā)高壓，并將伎氖燈中的氣體電離點燃，電容器則通過氖幻將內(nèi)部的電量放出，脈沖氖燈便可在毫秒內(nèi)亮起，聚光腔將脈沖氖燈的光能集聚在工作物質(zhì)上，便可激發(fā)其激話離子，使粒子數(shù)發(fā)生反轉(zhuǎn)，當(dāng)腔內(nèi)增益比損耗更大時，便會形成激光，并通過反射鏡輸出。沒有被工作物質(zhì)吸收的脈沖氖燈的光能形成的熱星由冷卻系統(tǒng)帶走。

2YAG激光打標(biāo)特點及應(yīng)用

1）材料適用性強(qiáng)：能用于大部分材料上的打標(biāo)。

2）打標(biāo)效率高：通過計算機(jī)的智能控制，激光光束可以5-10 m/s的線速度移動，平時我們所見的打標(biāo)，激光在幾秒鐘內(nèi)便能完成。

3）打標(biāo)精度高：針對激光光束而言，其線寬最細(xì)可為微米量級，適用于商標(biāo)、具體圖形及兩維碼的打印。

4）使用成本低： 非接觸式打標(biāo)，通常要比模具打標(biāo)的使用壽命更長。

5）編輯靈活：可通過電腦對圖形或文字酌情進(jìn)行設(shè)計、編輯或修改，形式各不相同。

3故障分析

3.1 激光電源不能正常點燈

有以下幾種情況：一是主機(jī)運行正常，制冷機(jī)沒有被開啟導(dǎo)致循環(huán)水不能循環(huán)，水壓保護(hù)開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)；二是激光電源按鍵損壞或指示燈顯示不正常，再有點燈過程中聽到聚光腔體內(nèi)有“啪啪”的異常聲響；三是氪燈兩端電極有松動，造成接觸不嚴(yán)。

可能故障及排除方法：

1）通常情況下，制冷機(jī)電源處于開啟位置，水循環(huán)系統(tǒng)應(yīng)由激光電源總開關(guān)控制，檢查制冷機(jī)內(nèi)部空氣開關(guān)，將其打開。

2）激光電源故障，首先拿一根細(xì)銅線將激光電源后面的閑置的紅、黑色保護(hù)接線柱短接后，如點燈正常后，說明電源本身無故障，應(yīng)查找外部線路及保護(hù)裝置是否正常。如短接后仍無法點燈，說明激光電源本身故障，需更換激光電源。

3）氪燈安裝過程中，是否將正負(fù)極上反或檢查氪燈是否處于聚光腔的正中位置，兩只氪燈要對稱；電極兩端插頭是否松動，并插實。

3.2 正常點燈，打碼不正常

一般包含如下3種故障類型：激光被限制在某個特定的點上；激光輸出時有時無；打碼時有漏光現(xiàn)象出現(xiàn)，或是不打碼；

潛在故障及排除方法：

1）未打開Q開關(guān)按鈕前，發(fā)出的光往往比較連續(xù)，打開后可觀察Q驅(qū)動器電源及其附近的電源指示燈，看有沒有亮起，然后再看有無脈沖激光輸出。

2）聲光Q晶體不鎖光，也就是漏光。如有上述現(xiàn)象出現(xiàn)，可在放置前腔鏡與擴(kuò)束鏡間置入轉(zhuǎn)換片，使激光的電源電流增加，仔細(xì)查看光斑情況，并適時調(diào)整前、聲光Q開關(guān)及后腔鏡上的旋鈕，直到綠光光斑消失為止。

3）前后腔鏡鏡片鍍膜燒蝕，造成無激光輸出，此時需要轉(zhuǎn)動鏡片，用轉(zhuǎn)換片配合重新調(diào)試出激光。

4）若出現(xiàn)漏打，說明傳感器沒有接收到打碼信號，檢查信號線接頭是否松動。

5）若不打碼，還可能是X、Y軸振鏡沒有驅(qū)動，開啟電源按鍵即可。

6）打碼機(jī)周邊有大型設(shè)備或者是焊機(jī)干擾源，處理對策為：將各類干擾源移走或關(guān)閉，同時檢查設(shè)備的接地問題。

3.3 正常點燈，前腔鏡與f-δ鏡頭下未亮起綠光

該類故障往往是因光學(xué)諧振腔不平衡或光路沒有校隊好偏離、鏡片鍍膜燒蝕所引起。通常而言，激光器內(nèi)部的光學(xué)諧振腔不容易產(chǎn)生失調(diào)問題，只有打碼機(jī)遭到了外力的強(qiáng)烈碰撞或者是強(qiáng)烈震動會造成上述故障現(xiàn)象。重新調(diào)整光路方法：

1）在電腦主機(jī)DOS命令行輸入：“c:/db/test/init/set0”這一復(fù)位指令。

2）將Q晶體、三腳架及擴(kuò)束鏡全部挪開，打開氦氖光。先將紅光調(diào)到經(jīng)聚光腔中心橫穿，而后將腔鏡上的旋鈕調(diào)整到紅光散點和主光斑重合為止，接著將前腔鏡上的旋鈕調(diào)整到反射光斑能完全重合于主光斑。

3）觀察X和Y振鏡片上的光斑有沒有偏離鏡片中心，要確保前、后腔鏡和振鏡片三者間的光斑點呈直線形式。將擴(kuò)束鏡和三角架安裝起來，適當(dāng)調(diào)整四維支架上的旋鈕，確保擴(kuò)束鏡前方的紅光光斑能在中心區(qū)域正常亮起。

4）打開Q開關(guān)，通過轉(zhuǎn)換片去查看前腔鏡和擴(kuò)束鏡兩者間的綠光光斑，此時若沒有光斑就將激光電源電流適當(dāng)加大直至出現(xiàn)綠光，然后輕微調(diào)節(jié)前后腔鏡上旋鈕，使得綠光光斑最亮、最大、最圓。最后用轉(zhuǎn)換片查看f-δ鏡頭下綠光是否又圓又大，沒有被遮擋，若有被遮擋，需要調(diào)節(jié)前腔鏡上旋鈕，同時應(yīng)控制好調(diào)節(jié)幅度。

5）安裝Q晶體，打開Q開關(guān)按鈕，適度增加激光電流，通過轉(zhuǎn)換片觀察是否漏光，若漏光需調(diào)整Q晶體支架四維旋鈕，然后在適當(dāng)加大2~3個電流后，保證無漏光現(xiàn)象即可。

3.4 水溫報警

為了保護(hù)激光棒、氪燈不被損壞，通常水溫上限設(shè)定不超過37℃，超過此溫度時，溫度傳感器報警，自動關(guān)閉激光電源以保護(hù)設(shè)備不受損壞。造成水溫過高的原因有以下幾種。

1）外界環(huán)境溫度惡劣，如制冷機(jī)所安裝地點房間過小，或留有大量塵土，對其散熱和循環(huán)水的冷卻效果都有較大影響。

2）氪燈老化，功率下降，使激光電流加大后導(dǎo)致腔體表面溫度過高，需要及時按周期更換氪燈。

3）循環(huán)水過少或循環(huán)水路堵塞，造成水溫迅速升高。

4）制冷機(jī)冷凝器風(fēng)扇轉(zhuǎn)向與扇葉上箭頭所示方向背離，風(fēng)機(jī)的存在視為了排除冷凝器中的熱量，從而冷卻交換器中的循環(huán)水。如果風(fēng)機(jī)往反方向運轉(zhuǎn)，勢必?zé)o法達(dá)到很好的冷卻效果。

4結(jié)論

了解了激光打碼機(jī)的常規(guī)性操作，查找和排除故障的方法后，其故障發(fā)生率會逐步降低，相應(yīng)地，其設(shè)備維修速度和質(zhì)量則會有效提升，確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]劉學(xué)勝，夏姣貞，堯舜，等.56J高能長脈沖Nd:YAG固體激光器[J].光電子.激光，2009（02）.

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