灯泵浦激光打标机和半导体激光打标机使用、维修、调试技术大全

激光打标机的工作原理

激光打标是用激光束在各种不同的物质表面打上长时间的标记。打标的效应是通过表层物质的蒸发露出深层物质，或者是通过光能导致表层物质的化学物理变化而”刻”出痕迹，或者是通过光能烧掉部分物质，显出所需刻蚀的图案、文字。

目前，公认的原理有以下两种：

“热加工”具有较高能量密度的激光束（它是集中的能量流），照射在被加工材料表面上，材料表面吸收激光能量，在照射区域内产生热激发过程，从而使材料表面（或涂层）温度上升，产生变态、熔融、烧蚀、蒸发等现象。

“冷加工”具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。

这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生”热损伤”副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用。例如，电子工业中使用准分子激光器在基底材料上沉积化学物质薄膜，在半导体基片上开出狭窄的槽。

激光打标机按照激光器不同可分为：灯泵浦YAG激光打标机、半导体泵浦激光打标机、光纤激光打标机、CO2激光打标机。

灯泵浦YAG激光打标机，是红外光频段波长为1064nm的固体激光器，一般采用氪灯作为泵浦源的Nd：YAG激光器。Nd（钕）是一种稀土族元素，YAG代表钇铝石榴石，作为产生激光的介质，泵浦源发出特定波长的入射光，促使工作物质发生粒子数反转，通过能级跃迁释放出激光，将激光能量放大并整形聚焦后形成可使用的激光束。

半导体泵浦YAG激光打标机，一般使用波长为半导体激光二极管（侧面或端面）泵浦Nd：YAG介质，使介质产生大量的反转粒子在Q开关的作用下形成巨脉冲激光输出。半导体泵浦激光打标机与灯泵浦YAG激光打标机相比有稳定性高、省电、热效应较低等、电光转换效率较高、寿命较长等优点，且较易通过采用变频技术生成绿光、紫外等激光打标机，是目前市场的主流机型。

光纤激光打标机，一般采用光纤激光器作为激光光源，整机寿命在10万小时左右，相比其他类型激光打标机寿命更长、光束质量更好，电光转换效率在28%以上，相对于其他类型激光打标机2%-10%的转换效率优势很大，在节能环保等方面性能卓著，但由于目前我国光纤激光器技术尚未成熟，其价格相对较高。

CO2激光打标机，CO2激光器是远红外光频段波长为10.6μm的气体激光器，采用CO2气体充入放电管作为产生激光的介质，当在电极上加高电压，放电管中产生辉光放电，就可使气体分子释放出激光，将激光能量放大后就形成对材料加工的激光束，适合皮革、塑料等非金属材料的标刻。

灯泵浦激光打标机使用技巧

使用及维护注意事项

① 严禁任意改动保护电路及激光器主要部件；

② 不允许声光电源空载工作（即声光电源输出端悬空）；

③ 出现异常现象，首先关闭急停开关，主电源后再行检查；

④ 不允许在氪灯点燃前启动其它组件，以防高压串入损坏组件。

⑤ 注意激光电源输出端（阳极）不能悬空,以防与其它电器间打火、击穿；

⑥ 保持内循环水干净，定期清洗水箱并换干净去离子水或纯水。

⑦ 保持室内及机器表面整洁干净。

⑧ 定期检查各光学镜片是否有污垢(期限视工作环境而定)，如有污垢应急时擦洗。擦洗方法如下：

灯泵浦激光打标机更换镜片方法

清洗镜片时，一定要非常小心，镜片清洗前，请看下面的注意事项

1．用工具来拿取镜片，例如镊子等。如有条件拿镜片时一定要戴指套或橡胶手套。

2．镜片要放在镜头纸上，以避免损伤。

3．不要把镜片放在硬或粗糙的表面，镜片很容易被刮伤。

4．纯金或纯铜的表面不要清洁和触摸。

第一步

用吹气球把镜片表面的浮物吹掉，如果吹不掉污染物，继续第二步

注意：不要用工厂的压缩空气，因为其中含有大量的油和水，油和水会在膜层表面形成有害的吸收薄膜。

第二步

用丙酮或乙醇（必需分析纯），擦镜纸叠成一小方块夹如四指之间沾湿擦镜纸，一手拿镜片一手拿纸以镜片镀膜纹路方向轻轻擦过，如不干净重复以上动作（擦一次换张纸）。

注意：如果这一步不能除去污垢，建议换一镜片。

⑨YAG棒的清洗如一上⑧步。（操做此步之前必需受过光腔安装陪训方可进行此步操作）。

注意：

1．在任何情况下，打开声光电源之前，务必使声光器件充分通水冷却，否则将烧坏声光器件；

2．输出必须通过50Ω同轴电缆连接到声光器件或50Ω/ 60瓦的纯电阻负载上，否则因反射波使功放管发热，导致功放管烧坏。

3．下限温度一般设定在25℃,但为防止温差过大而结露，工作温度一般根据环境和湿度设置，如环境温度为32℃，可将温度设定在28℃。如环境温度低于20℃下限温度就设定在20℃。一般不低于环境温度5℃否则结露将导致激光器功率下降，并有可能带来破坏性损失。

4．错误的操作顺序将导致激光器不能正常工作。

5．打标机外壳一定要可靠接地，否则可能导致精密振镜头部分的损坏。

6．电源输出正负极性与氪灯正负极性一致，错误的接法将导致氪灯严重损坏,并有可能引发棒和聚光器的损害。

7．在无激光状态下，严禁随意调动反射镜架。否则，可能导致激光器不能输出激光。

8．连接管两端连接处一定要严格检漏，否则冷却系统将无法制冷。

灯泵浦激光打标机常见故障及处理措施

一.异常现象原因排除方法

1.电源指示灯不亮。 1）交流220V未连好。2）指示灯坏。 连接电源线更换。

2.保护指示灯亮且无射频输出。 1）内部过热，保护单元动作。2）外保护接点断开。3）Q元件与驱动器不匹配，或两者的连接不可靠，引起反射过大导致内部保护单元动作。 改善散热条件。检查外保护接点。测驻波比。向本公司咨询。

3.运行指示灯亮，无射频输出。 1）出光控制信号恒有效。2）RUN/T-on/T-off选择开关位置不对。检查出光控制信号脉冲。把开关拨到正确位置。

4.加工图文错乱。出光有效电平设置错误。重新设置出光有效电平。

5.可关断激光功率偏小。 1）Q开关元件有问题。2）输出射频功率偏小。检查Q开关。调节输出射频功率。

6.激光脉冲峰值功率偏小。 1）激光平均功率偏小。2）Q开关元件有问题。调节光路。检查Q开关元件。

二．灯泵浦激光打标机和半导体激光打标机一般常见故障及处理措施：

1．使用时间不长的新设备，激光器激光输出功率较弱的原因：

① 出厂时测得的激光器输出功率是否达到技术指标；

② 谐振腔调整的准确性是否达到要求；

③ 全反膜片是否有漏光现象；

④ 声光开关插入损耗是否在规定范围内。

2. 使用一段时间以后，激光器激光输出功率下降的原因：

① 激光谐振腔是否变化：微调谐振腔镜片，使输出光斑好；

② 全反及输出膜片是否有污损现象；

③ 声光晶体偏移或者声光电源输出能量偏低：调整声光晶体位置；

④ 冷却水箱水温设置与环境温度温差是否超过5℃；

⑤ 氪灯使用寿命是否到期；

⑥ 进入振镜的激光偏离中心：调节激光器；

⑦ 若电流调到20A左右仍感光强不够：氪灯老化，更换新灯。

3．激光输出功率正常，但激光光束不能起到标刻作用：

① 光路系统调整是否准确；

② 声光开关是否能够起到开关作用；

③ D/A卡控制声光输出信号是否达到5V。

4．声光开关不能起到开关激光作用的原因：

① 声光电源射频输出功率是否正常；

② 电源各开关是否都在正确位置；

③ 射频线连接是否可靠；

④ Q开关通光端面有无污损现象。

5．不能达到预期的打标深度的原因：

① 激光输出功率是否达到要求；

②  声光开关关断功率是否满足要求；

③ 光路调整是否准确；

④ 扩束镜位置、方向调整是否准确；

⑤ 透镜表面有无污染；

⑥ 工件表面是否在焦平面上；

⑦ 激光电源输出直流电压28V是否下降，导致激光输出功率下降。

6. 氪灯不能被点燃的原因：

① 氪灯是否达到使用寿命；

② 氪灯两端电极至激光电源连接线联结是否牢靠；

③ 激光电源工作状态是否正常。

7. D/A卡表现出的几种主要问题：

① 第4脚没有声光打开信号（+5V）,导致声光电源不能打开；

② 模拟信号输出不能准确反映设计内容，即出现乱码现象；

③ AD工作不正常，表现出来的现象为打印线条为虚线。

8. 模拟振镜扫描头表现出的几种主要问题：

① 标准的正方形打印成梯形或菱形；

② 正方形边框发生枕形或桶形变形。

9. 振镜扫描头打印失真的解决方法：

① 产生枕形或桶形失真是振镜打标的一种固有现象,它是由振镜扫描方式所决定的。解决的方法是对失真进行信号校正；

② 校正的方法有两种，一种是硬件校正，目前用的较少。另一种就是软件校正，这是目前我们用得较多的一种；

③ 硬件校正的方法是将D/A卡输出的模拟信号通过一块校正卡按照一定的规律改变其电压值，再将信号传送到振镜头；

④ 软件校正的方法是打标软件本身附带有校正功能，在打标过程中，先将数字信号按照一定的方法进行处理，然后再将信号传送给D/A卡。

10. 激光打印线条成虚线状：

① 信号线是否连接好，有没有虚焊；

② 振镜头驱动板至电机连接线是否有问题；

③ D/A卡插入PCI插槽时位置是否正确；

④ AD工作是否正常。

11. 电路方面的问题：

① 由于长时间的运行，氪灯接线端头出现松动，导致氪灯点不燃或出现打火现象；

② 由于长时间运行，空调出现不制冷现象，首先应查明各连接部件是否紧固，其次应检查温控仪的上下限温度设定是否合理。温控仪的上下限设定应根据环境温度±4℃左右取值。若存在氟里昂泄漏现象，应加固连接部件，并请专业人员添加氟里昂。

12. 光路方面的问题：

① 由于长时间的运行，氪灯出现老化，导致激光输出功率下降；

② 由于长时间运行，介质膜片出现不同程度的污损，导致全反镜漏光或输出功率下降；

③ 由于人为因素，客户方在不了解具体情况下，调整谐振腔的位置或介质膜片的位置，导致激光输出功率下降或激光发散角变大，导致输出激光位置发生较大变化。

13．扩束镜调整问题：

① 扩束镜的调整要求：入射光要在扩束镜进光孔中心，出射光要在出光孔中心；

② 扩束镜调整的好坏对激光打标效果有很大影响。主要表现在：

a.激光功率下降；

b.打标幅面内激光强度不均匀；

c.计算机软件设计中心偏离振镜头出光物理中心；

d.不能起到扩束效果。

14．激光输出光斑有闪烁现象：

① 谐振腔调整是否；

② 膜片架是否固定牢靠；

③ 聚光腔固定是否有问题；

④ YAG晶体固定是否松紧适度。

15．软件调用PLT文件时需注意的问题：

① dwg文件转化为plt文件时要注意打印机的设置；

② 调用后的图形尺寸要从新进行调整；

③ 放大、缩小要用固定比例，以免造成设计图形产生失真。

本文转自激光人家园http://www.laserhelp.cn/read-2805.html 感谢激光人家