激光振镜工作原理

激光振镜工作原理
激光打标设备的中心是激光打标控制系统和激光打标头，所以，激光打标的发展历程
就是打标控制系统和激光打标头的发展过程。

从 1995 年起，在激光打标领域就经历了大幅面
时代、转镜时代和振镜时代，控制方式也达成了从软件直接控制到上下位机控制到及时办理、
分时复用的一系列演变，此刻，半导体激光器、光纤激光器、以致紫外激光的出
现和发展又对光学过程控制提出了新的挑战 ,振镜式激光打标头 (振镜式扫描系统 )是最新产品。

1998 年，振镜式扫描系统在中国的大规模应用开始到来。

所谓振镜，又能够称之为电流表计，它的设计思路完整沿袭电流表的设计方法，镜片代替了表针，而探头的信号由计
算机控制的 -5V—5V 或-10V －+10V 的直流信号代替，以达成预约的动作。

同转镜式扫描系
统同样，这类典型的控制系统采纳了一对折返镜，不一样的是，驱动这套镜片的步进电机被伺
服电机所代替，在这套控制系统中，地点传感器的使用和负反应回路的设计思路进一步保证了
系统的精度，整个系统的扫描速度和重复定位精度达到一个新的水平。

振镜扫描式打标头主要由XY 扫描镜、场镜、振镜及计算机控制的打标软件等构成。

依据激光波长的不一样采纳相应的光学元器件。

有关的选件还包含激光扩束镜、激光器等。

其工作原理是将激光束入射到两反射镜（扫描镜）上，用计算机控制反射镜的反射角度，这
两个反射镜可分别沿 X、 Y 轴扫描，进而达到激光束的偏转，使拥有必定功率密度的激光聚
焦点在打标资料上按所需的要求运动，进而在资料表面上留下永远的标志，聚焦的光斑能够
是圆形或矩形，其原理如右图所示。

在振镜扫描系统中，能够采纳矢量图形及文字，这类方
法采纳了计算机中图形软件对图形的办理方式，拥有作图效率高，图形精度好，无失真等特
色，极大的提升了激光打标的质量和速度。

同时振镜式打标也可采纳点阵式打标方式，采纳
这类方式关于在线打标很合用，依据不一样速度的生产线能够采纳一个扫描振镜或两个扫描
振镜，与前方所述的阵列式打标对比，能够标志更多的点阵信息，关于标志汉字字符拥有更
大的优势。

振镜扫描式打标因其应用范围广，可进行矢量打标和点阵打标，标志范围可调，并且
拥有响应速度快、打标速度高（每秒钟可打标几百个字符）、打标质量较高、光路密封性能
好、对环境适应性强等优势已成为主流产品，并被以为代表了将来激光打标的发展方向，拥
有广阔的应用远景。

外形图1(LSHL 系列打标外形图2(LSCT 系列打标外形图3(LSSL 系列打标外形图4(LS22 系列打标头) 头) 头 ) 头 )
外形图5(LSHL 系列打标外形图6(LSJC 系列打标外形图7(LSGT/3 系列打
头) 头 ) 标头 )
激光打标头
双打标头（双头打标头，双头）
双打标头由两个扫描头构成，一路激光束进入打标头后经过光学组合分红两路激光束，专用的双头打标软件分别控制双头工作，其打标效率是单头的二倍，同时打标面积也是单头的二倍，特别合适要求迅速和大面积打标的场所。

双打标头的技术参数与上边的单打标头同样，但打标面积就是单打标头的两倍，如单打标头的打标面积是100x100mm ，对应的双打标头的打标面积则是200x100mm 。

上图是用两个LSSL 单头构成的双头打标头。

光学元件
我们精确优化并调试全部的光学元件，保证达到最正确的聚焦质量和稳固的过程参数。

我们供给的光学产品有紧凑设计的物镜，包含标准物镜的转接件，还供给各种波长，功率
密度，焦距和视场的光学元件。

质量
这款高质量打标头受益于我们多年来开发生产光学扫描振镜和扫描系统的经验。

并且，每
个扫描系统一定在运输给客户前经过我们质量检测。

常用参数指标(全部角度以光学角度计算)
重复精度< 22μrad
零点漂移30μrad/K
动向性能
增益漂移80ppm/K
8 小期间漂移< 0.3mrad,加上增益和零点漂移带来的温漂
典型扫描角度±
增益偏差< 5mrad
光学性能
零点偏置< 5mrad
非线性
模拟式打标头±4.8 V
接口
数字式打标头XY2-100 标准
操作温度25 °C ±10 °C
数字激光打标头
数字打标头与传统的模拟打标头比较，拥有体积小、扫描速度快、抗扰乱能力强的明显特色，主要应用于光纤激光打标机、端泵固体激光打标机和飞翔激光打码机中。

型号LSSL-xxx-10-S10 LSHL-xxx-10-S10A LS22-1064-10 入射光斑直径 , mm 10 10 10
小步长阶跃响应时间 , ms ≤光学扫描角度±20°±24°±20°重复精度 , urad 22 12 20
扫描速度 , m/s 7 7 9
地点控制信号XY2-100 XY2-100 （ XY2-100 ）电源要求±15VDC, 2A ±15VDC, 5A ±15VDC, 3A 外形尺寸 (LxWxH), mm 115x95x95 143x123x113 80×54×33 说明：
1)上述数字打标头的激光波长为1064nm 、 532nm 或 10.6um 。

其余波长能够定做。

2)打标面积取决于场镜，标准配置往常是STY-1064-110-160(1064nm) 、STY-532-110-160
(532nm) 或 STSL-10.6-105-149(10.6um)。

也能够是其余打标面积的场镜。

3)上述数字打标头的入射光斑直径是10mm ，也能够供给其余入射光斑的数字打标头。

4)打标软件 LMC 、SamLight 等能够用来控制这些打标头。

激光飞翔打标头
激光飞翔打标头由一对扫描镜、一对光学扫描振镜、场镜、振镜底座、专用打标软件、
编码器及有关的机械零件和电源构成。

依据激光波长的不一样采纳相应的光学元器件。

有关
的选件还包含激光扩束镜、激光器等。

本产品合适在各种公司的产品生产线上对产品表面或外包装表面进行在线飞翔打标。

打标内容包含产品商标、符号、批号、序列号、生产日期、保质期、制造单位名称、条形
码、图案等各种信息，标志永远，不行擦涂，无任何耗材，洁净环保。

传统上使用墨水喷
码标志，极易擦涂。

产品特色：
1、与传统在线墨水喷码方法对比，激光在线打标拥有速度更快（高达100 米 /分钟）、效率更高、防伪成效明显、切合欧洲环保标准、运转花费极低等长处。

2、飞翔打标头能够与各种激光器配合，制作飞翔激光打标机。

3、操作简易、应用领域宽泛、适应多种资料的打标。

应用行业：
由飞翔打标头制造的激光飞翔打标机可宽泛应用于医药、个人护理品、烟草、食品饮
料包装、酒类、乳制品、服饰辅料、皮革、电子元器件、化工建材产品等领域的生产及有
效日期、批号、班次、厂家名称和表记等图形和文字的标志。

合用于绝大部分资料的在线
打标，如纸质包装、皮革布料、有机玻璃、树脂塑胶资料、竹木制品、有镀层的金属、
PCB 板等。

动向聚焦单元
典型应用
打孔、切割和焊接
激光深雕
迅速成型，迅速加工
微构造
三维工件办理
工作原理
在扫描过程中，装置里的发散镜片有关于聚焦镜片由马达驱动实此刻光轴上动向精确定位。

这个过程改变系统总的焦距，并与扫描偏转镜片同步工作，所以能够将二维扫描扩展成三维扫描系统。

该装置能够代替二维扫描应用中价格昂贵的平场物镜，也能够实现三维光束偏转扫描系统。

LSSL-DNF-40F聚焦镜片靠马达驱动，能够获取连续变化的成像范围和工作距离。

所有光学电气元件都包含安装在此中。

关于光孔超出40mm 的扫描系统，我们介绍使用LSSL-DNF-60, -60I, -80或许-80I系列产品。

图例 (单位 : mm)
1水冷进光孔
2线性马达和调焦镜片
3聚焦镜片
4马达驱动偏转镜片
A风冷接口
W水冷接口
控制
动向聚焦模块带有一个数字标准接口，方便和鉴于电脑接口的二维扫描系统实现接口控制。

该模块分数字式和模拟式两种。

光学设计
我们供给动向聚焦装置和整个扫描系统范围内的对各种工作距离、视线范围、光束直径、波长和功率光学系统优化组态,知足客户特定需求。

在获得最大视线范围的同时也保证
了最小的光斑直径。

图例 (单位 : mm)
1 水冷进光孔(LSSL-DNF-20可选)
2线性马达和调焦镜片
3安装固定面
4物镜连结头
5聚焦镜片
6聚焦调理环
A风冷接口
W水冷接口
LSSL-DNF-40和LSSL-DNF-40I同意客户安装各式各种可切换的光学组件。

集成的风冷和水冷系统可使系统在很高的功率水平上工作。

LSSL-DNF-20I型号也配有水冷接口。

三轴扫描系统典型光学配置
LSSL-DNF-20I LSSL-DNF-40I LSSL-DNF-40F 激光Nd:YAG Nd:YAG x 3 CO2 CO2 CO2 波长1064 nm 355 nm 10.6 nm 10.6 μm10.6 μm XY 扫描装置10mm 光孔14mm 光孔30mm 光孔30mm 光孔30mm 光孔平场物镜焦距 55 mm 无无无无
?15 mm (600x600)mm2 (500x500)mm2 (200x200)mm2 to (600x600)mm2 to
像场大小
(600 x 600)mm2 (2000x2000)mm2
焦深± 4 mm ± 80 mm ± 100 mm ±2mm to ±40mm ±2mm to ±400mm
200μm (M2=1) to 550μm (M2=1) to 焦点光斑 (1/e2) <15μm (M2=1) <75μm(M2=1) 550μm(M2=1)
550μm (M2=1) 1.8mm (M2=1) 光束扩大倍率
透镜行程内均匀焦点偏移 2 mm/mm 61 mm/mm - -
(395 ± 18) mm to (940 ± 60)mm to 焦距- (1300 ±122)mm (850 ±148)mm
(940 ± 140) mm (2850 ± 600) mm 最大连续激光功率20 W 50 W 1000 W 500 W 500 W 工作温度25°C ±10°C 25 °C ±10°C 25°C±10°C25°C ± 10 °C25°C ± 10 °C 安装水安全装，电气隔绝，导热接触优秀
性能参数表 (全部角度都是光学角度 )
LSSL-DNF-20I LSSL-DNF-40I LSSL-DNF-40F 入射光孔最大 8 mm 最大 16 mm 最大 16 mm
出射光孔最大 20 mm 最大 40 mm 最大 40 mm
马达参数
透镜最大行程±2 mm ±3 mm ±1.5 mm 追踪偏差0.55 ms 0.7 ms 1.4 ms 典型运动速度≤280 mm/s ≤140 mm/s ≤100 mm/s 重复精度< 0.5 μm< 0.5 μm< 1 μm
非线性0.05 % FS 0.05 % FS 1.5 % FS 长久工作漂移
(环境条件不变，连续工作超8 < 3 μm< 3 μm< 10 μm 小时 )
30VDC (29-33V), 最大30VDC (29-33V), 最大
电力需求± (15+1.5) V DC, 最大 1.5 A
电气接口XY2-100加强型,XY2-100加强型,XY2-100标准型,
SL2-100 SL2-100 SL2-100 或许光数据传输(1),
(2)
包含的控制板DSCB + 接口板DSCB + 接口板SSV30
重量(视光学配置) 500 g to 700 g 大概 2.4 kg 大概 2.4 kg / 4.5 kg
(1) 模拟版：输入信号可选: ± 4.8 V; ±9.6 V / ± 4.8 mA; ±输出mA;信号: TTL 电平
(2) 关于LSSL-DNF-40F: 步进马达输入和限位开关输出信号
三维激光焊接头(德国制造 )
典型应用
机器人协助焊接（远程焊接）
三维激光应用
飞翔办理
型号 Model: OSSL-SWH-30FC/OSSL-SWH-30FC-V
智能焊接头
专为机器人协助焊策应用设计的三维扫描系统能够迅速正确地将激光束定位在随意的
三维轮廓上。

在机器人手臂的导引下，该焊接头能够快而准地运动并精确将激光光斑定位
就任何一个目标点；其减少了复杂的运动和重复定位，能够将两次焊接之间机器人手臂的
定位时间缩短到毫秒级，进而将激光器的运用潜能发挥到极致。

固然同意 30mm 的入射光斑，这款焊接头的体积依旧小巧，便于安装在机器人手臂
上方便焊接任何难以抵达的地点。

经优化设计的光纤耦合光学系统可蒙受高达8kW 堞片或
光纤激光器输出的能量。

这款焊接头应用了全数字式驱动技术，高度集成，安全可控，并
且还供给及时监控扫描头全部参数状态。

独立于软件外的安全互锁装置能够显示设备的任
何异样状态。

图例（全部单位为mm ）
1安装螺栓
2法兰（机器人连结变换片）
3瞄准针
4光纤接头锁紧配件
5光纤连结配件
6水冷接口
7数据接口
8安全互锁
9电源接口
10物镜座或许保护气喷嘴安装孔
11光纤转接头
12可调准直器
13耦合二色镜
14聚焦镜片
15偏转镜片 1
16偏转镜片 2
17物镜
18工作面
19连结视觉察看系统
20可调影像追踪镜片 **
21影像装置连结处 **
** 仅限型号OSSL-SWH-30FC-V
工作原理
激光束用光纤传导到扫描系统水冷准直器，而后投射到两片运动偏转镜片上。

在物镜
前扫描系统中，位于出口处的扫描物镜将光束聚焦并投射在工作面上；而在物镜后扫描系
统中，光束聚焦是由偏转镜片前的集成聚焦镜片组实现的（如上图）。

可调准直镜片由马达驱动，动向调理准直光束的发散度进而改变整个系统的焦距。

扫
描头密封安装，前后各有一片窗口镜片保护扫描物镜和出光孔免得除污染。

全部型号都配
有物镜或许预聚焦镜片。

过程监控
全部扫描系统都能够连结到过程监控设备上，采集从工件表面传出的光或光辐射，并
再次耦合回光路，经过附带的监控设备捕捉为进一步的剖析供给依照。

并且OSSL-SWH- 30FC-V 型号还配有此外一路带有可调图像追踪镜片组的端口，方便在很大范围内连续调
节焦点，进而实现全过程监控。

控制
OSSL-SWH-30FC应用了全数字控制技术，展现了激光和办理过程安全性能的完满
集成，也能够及时监控扫描头和两个保护镜片的状态参数。

设备的自检测促进了先进的远
程诊疗技术，独立于软件的安全互锁信号指示系统异样，并且能够将系统变换到一个预约
义的状态或许触发自动紧迫停止。

可选项
在该焊接扫描系统光束出口一边附有示教指示，大大简化了激光扫描系统的组建工作。

两个激光二极管的光经偏转镜片在工件表面投射了一个大的十字和一个小的偏转45 度的
十字，方便视觉察看激光束焦点地点。

两个十字都正确地交错在工件中心（x = y = z = 0 ）。

该装置让示教过程中的光学控制变得简单迅速，能够方便地检查机器人扫描系统在预
约的焊接地点处定位能否正确。

机器人同步是一个为激光焊接系统（激光、焊接头和机器人）设计的中央控制单元。

简单直接高效，易于焊接编程(看右图 )。

性能指标 (全部角度都是光学角度）
波长1030 nm - 1085 nm (1)
通用参数最大激光功率
8000 W (2)
（带指定冷却方式）
焦距110 mm 准直器特色数值孔径限制典型 0.125 (3)
光纤连结QBH, Q5 / LLK-B,QD / LLK-D
(其余型号接受定做 )
满量程的 1% 1.2 ms
阶跃响应时间（阶跃调试，稳固到满量程的1/1000 ）满量程的 10% 3.5 ms
满量程的 100% 11 ms
办理速度 4 rad/s
典型速度（矢量调试）
定位速度50 rad/s
跟从偏差0.6 ms
重复精度< 22 μrad
动向性能
8 小时长久工作漂移
< 0.6 mrad
(系统预热后 )
典型扫描角度±0.35 rad
光学性能增益偏差< 5 mrad
非线性< 3.5 mrad
电源需求± (15+1.5) V DC, 每路 max. 8A 输入输出信号SL2-100 或许光数据传输 (XY2-100-O) 重量21 - 37 kg
操作温度25°C ± 10 °C
典型水冷需求 3 l/min at 20 °和C p<0.1bar, p<4bar
(1)工作在 1030nm, 1055-1085nm和1070-185的镀膜镜片都有供给。

(2)宽带宽扫描镜片的最大蒙受激光功率略有降低。

(3)供给小数值孔径转接头。

典型光学配置
物镜前扫描物镜前扫描物镜后扫描聚焦镜片焦距460 mm 330 mm 660 mm 操作距离488 mm 382 mm 472 mm
成像体积 (立体 )(220 x 220 x 140) mm3(185 x 185 x 80) mm3(370 x 370 x 200) mm3
成像范围 (椭圆 ) (385 x 270) mm2 (240 x 200) mm2 approx. (450 x 450) mm2 Z 向焦点范围± 70 mm ± 40 mm up to ± 100 mm
焦点光斑大小630μm (with 150μm fiber) 600μm (with 200μm fiber) 600μm (with 100μm fiber) 光纤直径100μm, 150μm or 200μm150μm or 200μm50μm or 100μm 成像比率1:4 1:3 1:6。