YAG雷管打碼機應用及故障分析

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：釔鋁石榴石，就是俗稱的紅寶石。文章就YAG雷管激光打碼機常見故障進行分析，并結合本單位工業法蘭管體打碼實踐經驗做出了快速解決方法，有關內容僅供本行業內人士參考。

關鍵詞YAG；工業法蘭管殼；聲光Q晶體

中圖分類號：TQ560.5 文獻標識碼：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）之優勢，得到了國際社會的高度關注，并很快在各個領域，如工農業生產、醫療、科學等應用開來。YAG激光打碼機系統作為一整個完備系統，它融合了激光、計算機技術以及PLC程序自動控制等多項技術。本文就以脈沖組燈泵浦為例，如何處理設備出現的各種故障，盡可能避免影響正常生產、產品質量，以及能否及時發現不安全隱患對人員的傷害。

1YAG激光打標工作原理

YAG激光打標機工作時，YAG品體與脈沖氖燈相互平行地向定征內壁拋光并鍍金屆反射層的聚光腔內。諧振腔內有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行充電，并加到脈沖氖燈上。與此同時，觸發器會形成—個近萬伏的觸發高壓，并將伎氖燈中的氣體電離點燃，電容器則通過氖幻將內部的電量放出，脈沖氖燈便可在毫秒內亮起，聚光腔將脈沖氖燈的光能集聚在工作物質上，便可激發其激話離子，使粒子數發生反轉，當腔內增益比損耗更大時，便會形成激光，并通過反射鏡輸出。沒有被工作物質吸收的脈沖氖燈的光能形成的熱星由冷卻系統帶走。

2YAG激光打標特點及應用

1）材料適用性強：能用于大部分材料上的打標。

2）打標效率高：通過計算機的智能控制，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，激光在幾秒鐘內便能完成。

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

4）使用成本低： 非接觸式打標，通常要比模具打標的使用壽命更長。

5）編輯靈活：可通過電腦對圖形或文字酌情進行設計、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：一是主機運行正常，制冷機沒有被開啟導致循環水不能循環，水壓保護開關處于關閉狀態；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。

可能故障及排除方法：

1）通常情況下，制冷機電源處于開啟位置，水循環系統應由激光電源總開關控制，檢查制冷機內部空氣開關，將其打開。

2）激光電源故障，首先拿一根細銅線將激光電源后面的閑置的紅、黑色保護接線柱短接后，如點燈正常后，說明電源本身無故障，應查找外部線路及保護裝置是否正常。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；打碼時有漏光現象出現，或是不打碼；

潛在故障及排除方法：

1）未打開Q開關按鈕前，發出的光往往比較連續，打開后可觀察Q驅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。如有上述現象出現，可在放置前腔鏡與擴束鏡間置入轉換片，使激光的電源電流增加，仔細查看光斑情況，并適時調整前、聲光Q開關及后腔鏡上的旋鈕，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，此時需要轉動鏡片，用轉換片配合重新調試出激光。

4）若出現漏打，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軸振鏡沒有驅動，開啟電源按鍵即可。

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

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，激光器內部的光學諧振腔不容易產生失調問題，只有打碼機遭到了外力的強烈碰撞或者是強烈震動會造成上述故障現象。重新調整光路方法：

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

2）將Q晶體、三腳架及擴束鏡全部挪開，打開氦氖光。先將紅光調到經聚光腔中心橫穿，而后將腔鏡上的旋鈕調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。將擴束鏡和三角架安裝起來，適當調整四維支架上的旋鈕，確保擴束鏡前方的紅光光斑能在中心區域正常亮起。

4）打開Q開關，通過轉換片去查看前腔鏡和擴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加大直至出現綠光，然后輕微調節前后腔鏡上旋鈕，使得綠光光斑最亮、最大、最圓。最后用轉換片查看f-δ鏡頭下綠光是否又圓又大，沒有被遮擋，若有被遮擋，需要調節前腔鏡上旋鈕，同時應控制好調節幅度。

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

3.4 水溫報警

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

1）外界環境溫度惡劣，如制冷機所安裝地點房間過小，或留有大量塵土，對其散熱和循環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致腔體表面溫度過高，需要及時按周期更換氪燈。

3）循環水過少或循環水路堵塞，造成水溫迅速升高。

4）制冷機冷凝器風扇轉向與扇葉上箭頭所示方向背離，風機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水。如果風機往反方向運轉，勢必無法達到很好的冷卻效果。

4結論

了解了激光打碼機的常規性操作，查找和排除故障的方法后，其故障發生率會逐步降低，相應地，其設備維修速度和質量則會有效提升，確保生產的順利進行。

參考文獻

[1]劉學勝，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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