半导体激光打标机说明书.docx
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半导体激光打标机说明书
半导体激光打标机
使用说明书
深圳市华天世纪激光科技有限公司
前言
欢迎您选用我公司生产的HT-DP50系列激光打标机，如果您是首次使用此款型号的激光打标机，在通电前请务必仔细阅读本使用手册。
DP50系列激光设备已采用了尽可能全面的安全防范措施，以确保拥护人身安全及设备的自身安全,虽然如此,对本机的不正确使用、维护、改制等仍可能对操作者或机器造成各种损害。
防止激光辐射的泄漏：
DP50系列激光设备采用封闭的激光光路设计，可以有效地防止激光辐射的泄漏。
对本机电器设备进行的维护、调整必须由经过培训的对本机各部分均较为熟悉的专业技术人员进行，且需特别注意以下几点：
1、若某部件在维护调整时不需要运行，请勿接通该部分的电源。
2、在更换激光器模块时，切勿接通设备电源。
3、机器应有良好的接地，并应对此作定期检查。
4、尽可能只用一只手操作电气设备，以防止在人体上构成回路。
5、在高压电路上操作时，应使用合格的，绝缘良好的工具。
设备的测试，有些需采用一些特殊的测量技术或设备。
测试参数的选择应由熟悉本机操作和相关设备使用的技术人员决定。
敬告用户：
1、除本手册所规定的操作外,对机器的任何其他操作,都可能使操作者遭受危险的激光辐射!
2、若激光束照射到易燃材料上时，将会引起火灾甚至爆炸，应注意不得把该类材料放置到光路上或激光束有可能照到的地方！
3、激光器正常工作期间，设备内部不得增设任何零件及物品。
除非经过特别授权，否则不得在密封罩打开的状态下使用本机。
欢迎用户提出建议，请与下列地址联系：
中华人民共和国
深圳市华天世纪激光科技有限公司邮政编码：
518001
电话：
国内业务部：
0
国际业务部：
+86-
售后服务部：
0
传真：
（FAX）：
1
主页：
H
地址：
深圳市罗湖区人民北路物资大院综合楼1-2层
需要采购或技术支持时,请与就近的销售服务商联系
第一部分半导体激光打标机各部件原理与使用说明
HT-DP50系列激光打标设备由半导体激光器泵浦模块、Q驱动器、冷水机组、光学聚焦镜头、激光电源、半自动对焦控制器、计算机控制系统（包括计算机和专用接口板）、光学扫描振镜及其驱动器、X-Y工作平台、等部件组成。
1.激光原理
由半导体激光模块所产生的激光，经过激光谐振腔共振后产生连续激光。
该激光束通过声光Q开关调制后，变为近百千瓦的高峰值功率、高重复频率的脉冲激光。
该脉冲激光束经扩束镜扩束后，顺序投射到X轴、Y轴两只振镜扫描器的反射镜上。
振镜扫描器在计算机控制下产生按程序编排的快速摆动，使激光束在平面X、Y两维方向上进行扫描。
再通过“F-0”光学聚焦透镜组使激光束聚焦在加工物体的表面形成一个个微细的、高能量密度的光斑。
每一个高能量的激光脉冲瞬间就在物体表面烧蚀并且溅射出一个极细小的凹坑。
经计算机控制的连续不断的这一过程，预先编排好的字符、图形等标内容就永久地蚀刻在物体表面上。
2.光学系统
光学系统包括半导体激光模块激光器、扩束镜、光学聚焦的透镜和振镜扫描器上的反射镜。
激光有能量密度，实际的标记效果决定于工件表面所承受的能量密度，而不是激光的功率。
为了能够很好地进行激光标记，必须进一步提高激光的能量密度。
这有两种方法：
一种是将激光器发出的激光束进一步变细，这需要一套光学系统。
光学系统示意图
使激光束变细是很简单的，只需有一个聚焦透镜将激光束聚焦到一个很小的点。
激光器发出的激光并不是理想的平行光，它有一个很小的发散角，一般为2~3mrad,这一很小的发散角会影响透镜的聚焦效果。
所以在聚焦透镜之前要有一个扩束镜用以压低光束的发射角。
扩束镜除了可以压低光束的发散角外，还可以扩大光束的直径。
聚焦后光斑的大小取决于入射光直径和聚焦透镜的焦距，入射光直径越小，聚焦后光斑直径越大。
入射光直径的增大，还可以降低振镜扫描反射镜上的能量密度，保证了反射镜在长时间工作时不被激光束烧坏。
3.各主要部件原理与技术说明
半导体激光器泵浦模块
（1）泵浦模块指标：
峰值波长：
1064nm
输出功率：
≥50W
YAG棒直径：
3mm
YAG棒长度：
65mm
YAG棒中心高：
40mm
标准工作电流（50W）：
18A（16~22A）
阈值电流：
A（6~9A）
最佳工作水温：
22℃
推荐环境工作溫度：
10℃～30℃
存储温度：
-20℃～+70℃
工作环境湿度：
不结露
（2）相关尺寸：
水嘴外径8mm
（3）泵浦腔使用方法：
A.将系统其他部件准备好。
B.去掉泵浦腔两端保护盖。
C.检查晶体棒端面是否清洁，如有污渍请按试验规程清洁。
D.固定泵浦腔。
E.接上冷却水管并固定（进出水口可互换）。
F.接上配套电源,注意正负不能反接。
G.按试验规程调腔。
H.启动水冷机，设定水温到指定温度，检查水流是否正常。
I.通电，高于阈值4A调腔。
J.加大电流调腔，让输出功率50W时电流在18A左右（电流越小越好）。
K.先断电，后断水。
L.停止工作后，尽快关断水冷机，以免结露。
M.请确认加上流量或水压保护系统，确保模块在通电期间的冷却，否则，模块将在瞬间烧毁！
（该条非常重要！
）
（4）晶体棒的清洁方法：
晶体棒端面的清洁
A.要求在洁净环境中操作，最好是超净间。
B.操作前保证模块断水断电。
C.要求有静电保护。
D.带指套操作。
E.先拧开一边镀金晶体棒固定端盖，用酒精棉按光学规程清洁。
F.拧紧镀金晶体棒固定端盖，确保不漏水。
G.同样的方法清洁晶体棒另一端面，并拧紧镀金晶体棒固定端盖，确保不漏水。
H.不要同时拧开晶体棒两端固定端盖做清洁，以免晶体棒滑落。
晶体棒侧面的清洁
A.操作注意事项同晶体棒端面清洁
B.拧开两边镀金晶体棒固定端盖，取下一端半透明O圈，从另一端取出晶体棒，再取下棒上另一个半透明O圈。
C.取下零部件放在清洁容器内
D.用酒精棉按光学规程清洁晶体棒侧面。
E.在棒一端装上一个半透明O圈，小心将棒装回模块。
F.装上另一个半透明O圈。
G.使棒在模块的中间位置。
H.拧上一边镀金晶体棒固定端盖。
I.按晶体棒端面的清洁方法清洁另一端面。
J.拧上已清洁端面的一边镀金晶体棒固定端盖。
K.拧开对面镀金晶体棒固定端盖，按晶体棒端面的清洁方法清洁该端面。
L.拧紧镀金晶体棒固定端盖，确保不漏水。
扩束镜
扩束镜在激光标记系统中的作用是对激光束进行扩束，以便减小射出激光光束的发散度。
扩束镜的放大倍率为一般为6倍。
扩束镜整体安装在一个四维精密调整架上。
激光电源
（1）前后面板各部分名称与功能
标识
名称
作用
总开关
电源开关Powerswitch
打开和关闭电源，ON为开OFF为关；
运行灯
Run
电源启动有输出时此灯亮；
过压保护灯
Alarm
当输入过压、欠压，输出开路、过流，散热器过热等异常情况时，此指示灯亮，同时电源停止运行，当输出开路以及过流时，需关断电源重新开机才能恢复正常，其它异常情况解除后，电源恢复正常运行；
水压、过热保护灯
Protect
当水压开关断路、温度保护开关断路时此灯亮；
电压、电流显示表
电压、电流表
显示输出电流或电压的值；
启动
LDOn
开机时按下电源开关后，再按下LDOn按钮，则电源开始运行（Run），输出电流；关机时，先按下此按钮，则电源停止（Stop）运行。
内外控切换
Int/Ext
按下此钮电源为外部控制，弹起按钮电源为内部控制；
电压/电流显示切换
Display
按下此钮表头显示为电压值，弹起按钮表头显示为电流值；
调节旋钮
CurrentSet
顺时针旋转此钮电流值上升，逆时针旋转电流值下降；
地线连接处
地线连接处
整机连接地线；
AC220输入
ACPOWER
AC220输入；
保险管
FUSE
5A保险；
水压保护接线处
INTERLOCK
水压开关的两端连接到此两个接线端子处，当没有使用水压开关时将两端短接；
过热保护接线处
INTERLOCK
如果激光器有温度保护时，温度开关的两端连接到此两个接线端子处，当没有使用温度开关时将两端短接；
外控DB9接线处
ExternalControl
详细接法见（六、外控）；
限流处
CurrentLimit
电源最大输出电流；
输出接头
LASERHEAD
电源输出正负极，接头上A1为负极，A2为正极；
（2）技术特性
主要技术指标
1、输入电压：
220VAC±15%；
2、输出电压：
0～24V自适应（self-adaptation）；
3、输出电流：
<2A～30A±连续可调；
4、电压噪声：
<%p-p；
5、电流噪声：
≤30mA；
6、温漂（Temperaturedrift）：
<100ppm；
7、稳定度（stability）：
<%；
8、电流启动上升沿：
>10S；
9、电流停止下降沿：
>10S；
10、限流调节：
23A～30A；
11、2U、19英寸标准工业机箱.
主要特点
1、5秒的安全延时，电流延时缓慢爬升、缓慢下降的功能；
2、半导体电压自适应控制，不需人为设置；
3、报警功能：
输入过、欠压，负载开路保护、过流保护、限流保护、浪涌保护，散热器过热保护、断电保护，模块静电保护等；
4、水压保护：
水压和模块温度两路保护功能
5、外控接口：
外控信号与电源输出隔离，防止外控信号侵入干扰。
（3）操作
内控接口操作
1、将前面板上（Int/Ext）处于弹起状态，此时为内控
2、先接好水冷却系统，检查无误进行下一步；
3、把水压开关接到后面板“水压”接口（INTERLOCK），如无水压开关则短路该接口；把模块温度保护开关接到后面板“过热保护”（INTERLOCK）接口，如无温度保护开关则短路此接口；
4、严格按正、负极接好半导体激光器，导线接触良好，确认无短路、开路等现象；
5、打开面板上电源总开关，此时电源处于待机状态，“运行（RUN）”灯不亮，电流表头（Current）显示设定值；此时如水压开关或温度开关未短路则（Protect）红指示灯亮；
6、旋转“电流调节”电位器（CurrentSet），设置工作电流，顺时针电流增大；
7、按下“（LDOn）”键，“运行”指示灯开始闪烁，5秒钟后点亮，电源开始输出电流，电流缓慢爬升至设置的电流值，电流表头显示实际输出电流值；任何时候，当出现报警、保护现象时，电源停止输出电流，此时启动键不起作用；
8、输出状态下旋转“电流调节CurrentSet）”电位器，可连续调节输出电流；
9、在开机输出电流状态下，按下“（LDOn）”键，电源停止输出回到待机状态，此时“运行（Run）”灯不亮，电流表头显示设定值；
10、当（Display）处于弹起时表头显示为电流值，按下时显示电压值；
11、关机：
关断面板上电源开关，切断220V输入；
（一）后面板“外控”接口（ExternalControl）为9针串口插座，引脚定义如下图所示。
1、开关信号输入，5—15V为高电平。
当此信号为高电平时，“运行”指示灯开始闪烁，5秒钟后点亮，电源开始输出电流；
2、I/V输出，0—5V对应电源输出电流0—30A；
3、V/I输入，0—5V电压控制电源输出电流0—30A；
4、信号地；
5、信号地；
6、输出高电平5V表示电源“水压（PROTECTION）”故障，外接发光二极管；
7、输出高电平5V表示电源“报警（Alarm）”故障，外接发光二极管；
8、输出高电平5V表示电源“运行RUN）”状态，正输出电流，外接发光二极管；
9、5V，100mA电源输出。
外控接口操作
1、参照外控接口接好线；
2、将“外控、内控”开关设到“外控”；
3、操作详见“内控接口操作”
声光Q开关
声光Q开关是通过在光学反馈路径上交替地开启和阻断光路来形成激光脉冲的一种设备。
“Q”是英文“Quality”（品质）的缩写，它的意思是指光学谐振腔中光学反馈的品质。
在激光标记系统中，声光Q开关经常作为附属光学器件加到光学谐振腔内。
声光Q开光驱动电源
声光Q开关系统由声光Q开关（简称Q头）及配套驱动电源（简称Q驱）两部分组成。
其作用是利用声光衍射原理将连续的激光调制成高峰值功率的脉冲激光。
声光Q开关安装在半导体激光器泵浦模块和全反镜之间，由射频同轴电缆、插头与驱动电源相连，并用水冷却。
驱动器安装在主机柜内，其功能是产生一个频率27MHZ、电平110~150V、功率20~50W的射频功率信号，并通过频率为1~30KHZ外调制脉冲信号进行调制，有温度保护功能。
工作频率：
三种调制方式供选择，有首脉冲抑制功能
外调制脉冲幅度：
标准TTL电平
1.电气安装连线
驱动器后视图如图6所示，应用接线示意图如图7所示。
图6后视图
A.接地：
驱动器机壳通过电源插座或接地螺柱的引出线接大地。
要求遵守电气安全操作规程，保证机壳可靠接地。
B.电源用截面积≥1平方毫米的多股铜芯线电缆从电源插座正确接入电源。
注意：
Q系列Q开关驱动器有AC220和AC110两种供电方式。
接线错误将导致驱动器损坏！
C.保险管：
电源保险管为2A。
D.外控接口：
15芯计算机孔式插座。
E.外保护接点：
外控接口的8、15脚。
为保护Q开关元件，用户可将Q开关元件上的热敏开关触点（温度正常时接通）或水保护触点（水压正常时接通）接到外控保护接点上。
或者，不采用外保护接点时，直接把外控保护接点短接。
F.注：
外保护接点须接至无源触点或直接短接。
G.射频输出插座：
必须用Q9插头和阻抗50欧的射频同轴电缆做好连接线，将输出端连接到Q开关元件上
注意：
要保证阻抗区配，连接可靠。
否则，射频反射过大将使驱动器处于保护状态，长时间易导致驱动器损坏。
应用接线示意图中各项描述：
1--进线电源插座（带保险座）；2--风机；3—射频输出插座；4—外控接口；5—接地螺柱。
图7应用接线示意图
1、数码窗
4位LED数码显示窗：
显示内部调制频率或菜单选项。
2、RUN/STOP（运行）指示灯
指示运行状态。
RUN为运行状态，在此状态下，指示灯亮，驱动器受外部输入的信号控制，输出相应的调制射频信号。
STOP为锁光状态，此时指示灯灭，驱动器不受外部输入信号的控制，强制发出“关断”命令（无调制射频输出），Q开关工作在关断状态。
此时，驱动器输出射频功率最大。
3、ALARM（报警）指示灯
当驱动器出现过热、反射较大或外保护接点断开时，保护单元动作，报警（ALARM）指示灯亮，此时，无射频信号输出。
4、TEST（测试）指示灯
当处于测试状态时，指示灯亮；非测试状态则指示灯灭。
测试状态下，驱动器不受外部输入信号的控制，强制性地发出“出光”命令，用户可以在此状态下进行光路的测试与调整。
测试状态下：
选M1控制方式时，以当前内部调制脉冲周期输出射频；选M2、M3控制方式时，全出光（射频全关断）；选M4、M5控制方式时，以当前内部调制脉冲周期、首脉冲抑制时间及4mS的周期出光。
5、M1、M2、M3指示灯
M1灯亮，处于M1控制方式；M2灯亮，处于M2控制
图9测试状态波形
6、按键说明
△、▽一内部调制脉冲频率及参数的增、减键。
用这两个键可在RUN、STOP、TEST状态下改变调制脉冲的重复频率。
频率在～的范围可调。
进入菜单选项后，用这两个键可改变参娄及选项的设置。
SELECT——菜单选择键在STOP（锁光）或TEST（测试）状态下按此键可进入功能菜单。
SAVE/ENTER——保存/确认键。
按下此键可将“调制频率”及“菜单选项”的当前设置保存，作为下次上电默认的设置。
RUN/STOP——运行/锁光状态切换键。
RUN状态时，按此键切换为STOP状态。
测试状态时，此键无效。
上电默认为RUN状态。
TEST——测试功能键。
测试状态是为了方便用户将驱动器与上位机脱离单独进行测试而设置的功能菜单改变参数及选项。
测度波形见图9。
7、电源开关
面板右侧绿色按纽为带指示灯的电源总开关，用于接通/关断驱动器电源。
接通电源时，指示灯亮。
“F-θ”镜组
“F-θ”镜组为光学聚焦系统，用于将激光束聚焦于工件表面，且在垂直光轴的二维焦平面上的工作区域内均能获得良好的聚焦效果。
该镜组安装在激光器的头部。
HTLASER系列激光雕刻机采用后聚焦方式，这种聚焦方式将聚焦透镜安装在振镜扫描器的后面。
它采用的聚焦透镜是专门设计的F-θ平场透镜，不管光束如何移动，它的焦点位置始终保持在一个平面上，保证了在标记区域内光斑大小及能量密度的一致，提高了标记的质量。
另外，这种方式使更换聚焦镜变得简单，可以根据标记范围的大小和具体要求随时更换聚焦镜。
光学扫描振镜
光学扫描振镜的作用是使照射在其上的激光束发生偏转。
该部件在激光标记系统中共有X、Y两套。
振镜头装在激光器头部“F-θ”镜组上方，其驱动器装在主机柜内或激光器头部。
振镜系统实际上是由伺服控制板与摆动电机组成的高精度伺服控制系统，当输入一个驱动信号时，摆动电机就会按一定电压与角度的转换比例摆动一定角度。
整个过程采用闭环反馈控制，由位置传感器、误差放大器、功率放大器、位置区分器、电流积分器等五大控制电路共同作用。
图10X、Y振镜安装示意图
X、Y振镜安装示意图见图10。
打开振镜驱动器和启动激光电源，在激光头内，上下调节X轴振镜片使激光照射在振镜片的中心，然后左右旋转振镜头使振镜片与激光成45度角即让激光成90度反射；前后调节Y轴振镜使激光照射在振镜片的中心，然后左右旋转镜头使振镜片与激光成45度角即使激光从安装F-θ透镜的螺纹孔的中心射出。
关掉激光电源，安装好F-θ透镜，从计算机里调出BOX文并打标，分别测量两个横边的长度和两个竖边的长度，若两个横边的长度不相等则左右旋转X振镜头使两个横边的长度相等，若两个竖边的长度不相等则左右旋转Y振镜头使两个竖边的长度相等。
冷水机使用说明
本机器严禁无水开机
（1）主要技术参数
使用条件
◇运行电压：
AC220V±10%，50Hz.
◇运行环境温度：
-15～80℃
◇储存温度：
-30～80℃
◇湿度要求：
0～95%RH
◇输出电流：
压机;水泵≤30A，其它电路≤5A
（2）功能说明：
1.说明中符号意义：
Ts：
（水箱）设定温度（本温度点可调，详见下面显示板操作说明）
Tw：
（水箱）实际温度
2.运行:
压缩机启停：
单冷模式：
当Tw≥Ts时，启动压缩机。
当Tw≤Ts-回差（回差温度可调，详见后面说明）时，压缩机关闭
旁通模式：
压缩机关闭时间≥90秒，启动压缩机，压机启动后一直运行
3.开机流程
开机→量开关闭合→5秒→水泵运行→Tw≥Ts→制冷阀开（制热阀关）
Tw≤Ts-回差制热阀开（制冷阀关）
压缩机运行5秒风机运行
4.关机流程
关机
全部关闭
5.水循环泵运行：
开机时水循环泵运行，手动关机后立即关，开机过程中，水泵一直运行
6.风机启停
压缩机启动前5秒风机启动，压缩机关闭后延时5秒关闭
7.故障输出
系统正常运行时无输出，当发生故障时输出报警信号同时面板显示故障代码
（3）保护
1.压缩机启停保护
压缩机关闭90秒后才能再次开启，压缩机最少运行60秒后才能停止运行，但关机和有故障时除外
2.水流保护
水泵运行15秒后才对水流开关进行检测，当水流开关持续断开3秒后进入报警状态；一旦确认水流保护即锁住该故障并停止一切输出而不管是否复位,并显示故障代码
3.水位保护
若水位开关断开（缺水）机组停机
4.压缩机过流保护
压缩机启动10秒后检测电流，当电流大于设定值且持续5秒时停止所有输出
注意：
若不需要压机过流保护功能应将基准电流设置为0即可，具体请参照下面参数设置
5.电源三相缺相及逆相保护
当三相电源B相；C相掉相或A;B;C;三相错相时，停止所有输出。
输出报警信并显示故障代码
注意：
若为单相220V使用应将其设为00，具体请参照下面参数设置
6.温度超限保护
当水温超过上限设定值或低于下限设定值时，停止所有输出。
输出报警信号并显示故障代码
7.温度传感器保护
当温度传感器开路或短路时停所有部件。
输出故障信号及显示故障代码
注：
故障报警时应关闭电源停机检修方可通电再次开机
（4
）操作面板图说明
1.操作面板图及说明
1—输出状态指示灯
2—设定状态指示灯
3—运行状态指示灯
4—参数设置显示
5—水温显示
6—开/关机键
7—参数设置键
2.开关机操作
系统上电，电源指示灯亮，按“开/关”键控制系统开和关。
开机时，数码管⑤显示实际水温，数码管④显示设定水温。
运行指示灯闪烁，压缩机启动后运行指示灯常亮，系统进入正常工作状态
3.参数设置
户参数设置
开机或关机状态下持续按下键3秒后，此时进入冷水温度设置，水温指示灯闪烁，数码管④显示设定值，按或可调整设定值，按键切换至回差温度设置。
参数设置完毕后按确认并退出
管理者参数设置
关机状态下持续按下键5秒后，此时数码管⑤显示“cod”数码管④显示“000”且百位闪烁提示输入进入密码，按或键输入密码，按切换至十位个位输入。
输入正确的密码后按键既可进入管理者参数设置。
同时数码管⑤显示“P1”表示进入相序保护选择，数码管④显示设定值。
按或可调整设定值，按键切换至下一项参数设置。
参数设置完毕后按确认并退出。
参数设置表:
参数类别
NO
参数名称
指示灯状态
单位
设置范围
步进
默认值
用户参数
1
设定水温
水温指示灯闪烁
℃
~
2
回差温度
回差指示灯闪烁
℃
~
管理者参数
3
相序保护选择
P1
0—无三相保护功能
0
1—有三相保护功能
4
压机电流保护值
P2
A
0~25
1
8
5
水温上限值
P3
℃
25~55
1
40
6
水温下限值
P4
℃
1~10
1
1
7
水温校正值
P5
℃
~
0
8
冷凝保护温度
P6
℃
1~80
1
60
9
掉电状态记忆
P7
0—断电后不记忆开关机状态
1
1—断电后记忆开关机状态
10
电子膨胀阀最小开度
P8
℃
200~490
1
280
11
电子膨胀阀最大开度
P9
℃
80~180
1
120
（5）压机电流及冷凝温度查询
开机状态下按上下键可查询压缩机运行电流及电子膨胀阀开度，数码管④显示查询的部位，数码管⑤显示查询的值。
若3秒内未按下任何键则自动回到显示水温及设定温度状态。
CH1-----压缩机电流
CH2-----电子膨胀阀开度
（6）故障输出
发生故障时停止所有输出并输出报警信号同时显示板显示故障代码并闪烁
故障代码表：
序号
故障代码
故障名称
1
E02
水温传感器故障（开路或短路）
2
E03
冷凝温度传感器故障
3
E08
电源缺相或逆相
4
E09
压缩机电流超过设定值
5
E10
水位开关断开（缺水故障）
6
E11
压缩机低压故障
7
E12
压缩机高压故障
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