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Gentec激光功率计使用方法

发布时间:2017-02-06 | 关注: |

1、功率测量原理

激光探头是一个涂有热电材料的吸收体,热电材料吸收大部分的光能量并转化成热量,只有少部分反射。吸收与反射比例与材料的光谱响应曲线有关,吸收体的储热体和它的厚度决定了热量传输到探头的速度和反应时间。探头温度变化,能够产生电流,电流通过薄片环形电阻转变成电压信号传输出来。



激光入射,测得的电压随时间快递上升,然后在缓慢衰减,一段时间后恢复到零。这就是测量的热现象,上升和衰减时间不受负载电阻影响。

最大电压与初使电压的差值就是测量电压,测量精度得到NIST校准授权。只要最大能量不超负荷,测量精度可以得到保证。



热电偶实际图是一个两端附不同金属的结构,一端为“热端”另一端为“冷端”或参考端。在激光测量时,热端吸收激光能量,另一端下沉,两端任何的温度变化将在两端间产生电压,这就是功率计所测量的数据。




2、功率计的标定

功率计标定的目的,是校准自身测量精度,保证测量数值在功率计使用报告的误差范围内,从而保证功率计正常的使用精度。

功率计标定采用第三方功率计来测量,根据出厂标定报告,采用不同的功率,在不损坏功率计的前提下,检验功率计实际标定的准确性和稳定性。

通常每12个月需要进行一次功率标定。



图1   Gentec功率测量仪(功率计)



图2   Gentec功率计测量准确度和重复精度(参照NIST执行)

功率测量,是考虑系统和随机误差基础上,获取功率真实值的一个过程,存在一定的功率不确定性。对于功率测量,存在两种功率,一种是准确度,即实测值与真实值之间的偏差;另一种是功率稳定性,即反复同一条件测量的功率波动范围。


3、功率计使用方法

初次使用功率计,需要建立一个测量标准,后续测量在此标准的基础上进行,保证测量的一致性。

通常功率计固定在一个水平工作台上,测量时,机器人移动激光头到测量点,保证引导光与功率计受光面(圆面)基本对中,偏差在2mm范围内。

测量标准内容包括:光斑与功率计受光面对中(1),光斑与功率计受光面积占比(2),激光头吹气模块下端面与功率计上表面间距(3),测量出光时间(4),测量出光功率(5)等参数。


表1   使用Gentec测量功率建议测量范围


图2   功率计测量原理图(左:对中及测量距离A,右:光斑大小占比d/D)

初次测量,编写好标准测量程序和机器人运动轨迹,示教运行路径,精准控制机器人的出光位置及姿态。最终测量点需要精准到达,为防止测量点位置移动而难以找回,需要以最终测量点姿态为基准,向上平移10mm左右作为测量点的防错点,同样需要精准到达。

测量前,保证测量光路中无焊丝,脏物,油,水等异物的干扰!保护镜片干净,满足测量要求。同时,去掉保护罩!

功率测量间隔时间最小为1min,测量最大能量为200J,如果采用4kW,最大测量时间不超过50ms,如果采用3kW,最大测量时间不超过66ms。推荐测量时间为40ms。

后续使用时,只需要使用一种功率(如3kW)来判断功率的稳定性。如果稳定性超出±5%,排除测量误操作后再次测量,考虑更换保护镜片或者检查功率计受光体的洁净度和完好性。

多次同一功率同一出光时间测量,功率稳定性超出±5%,在功率计无损坏的前提下,需要检查激光头内部光路的洁净度(此操作必须由激光头厂家或者激光头厂家授权的人员进行)。

如果功率计在使用中出现损伤或者使用操作不当而导致测量误差过大,考虑功率计重新校准。


4、功率计的维护和保养

功率计属于精密仪器,需要严格按照使用要求进行,才能保证测量的准确性和稳定性。

最佳的使用温度为室温(25℃)左右,使用时要确保在无法环境下操作;

使用的能量范围在最大能量的50~75%比较合适,测量时测量光斑大小为有效测量大小的40~80%相对适宜;

初次使用时,需要测定0输入对应的功率值以作为校准用;

建议测量间隙时间为3min;


5、UP50N-40S-W9相关技术参数:


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