德國通快軸快流CO2激光器

1、設計：李波設計：李波TrumpfTrumpf軸快流軸快流CO2CO2激光器激光器2012.8.22設計：李波設計：李波軸快流軸快流CO2激光器基本原理激光器基本原理設計：李波設計：李波光的受激輻射光的受激輻射設計：李波設計：李波CO2CO2激光器的受激輻射激光器的受激輻射設計：李波設計：李波激光的特性激光的特性單色性單色性 相干性相干性 方向性方向性設計：李波設計：李波激光模式激光模式TEM00 Mode4000Watts設計：李波設計：李波光束質(zhì)量參數(shù)光束質(zhì)量參數(shù)設計：李波設計：李波軸快流軸快流CO2CO2激光器的誕生激光器的誕生軸快流CO2激光器是在早期的封離式圓形玻璃管縱向激勵CO2激光

2、器的基礎上發(fā)展而來的。1965年，Bridge和Petel將放電管壁的溫度冷卻到-60C以下來提高激光器的輸出功率。 Moeller, Rigder8以及Patel9等人則采用風冷和水冷的方式來使放電管冷卻。1969年Cool等人將快速流動技術引入到了這種激光器中，通過工作氣體的高速流動來使其冷卻，從而獲得了較高功率的激光輸出。 軸快流CO2激光器設計：李波設計：李波射頻激勵軸快流射頻激勵軸快流CO2CO2激光器激光器1 激光諧振腔 2 諧振腔鏡片 3 放電電極 4 渦輪風機 5 真空泵 6 電磁閥7 風機出氣口換熱器 8 風機進氣口換熱器 設計：李波設計：李波軸快流激光仍將是工業(yè)加工中的主流

3、激光器軸快流激光仍將是工業(yè)加工中的主流激光器薄板+ 3D切割：光纖激光器占優(yōu)厚板+非金屬/金屬+切割+價格：CO2激光器具有明顯優(yōu)勢來自德國來自德國“FraunhoferFraunhofer研究所研究所”研究結(jié)果研究結(jié)果設計：李波設計：李波TrumpfTrumpf最新最新10kW10kW激光器激光器設計：李波設計：李波激光切割的市場需求激光切割的市場需求德國德國Trumpf推出了功率高達推出了功率高達12kW的的CO2激光復合加工機和功率高達激光復合加工機和功率高達15kW的三維的三維CO2激光切割機，表明了激光加工裝備的高功率發(fā)展趨勢！激光切割機，表明了激光加工裝備的高功率發(fā)展趨勢！德國德國

4、Trumpf 的的15kW-CO2激光三維激光切割機激光三維激光切割機德國德國Trumpf 12kW-CO2激光切激光切割、焊接和表面處理復合加工機割、焊接和表面處理復合加工機設計：李波設計：李波重大行業(yè)應用重大行業(yè)應用現(xiàn)代船舶制造中已開始大量使用的輕型現(xiàn)代船舶制造中已開始大量使用的輕型“三明治三明治”多層空心結(jié)構(gòu)厚鋼板的多層空心結(jié)構(gòu)厚鋼板的切割加工，更是對萬瓦軸快流激光切割裝備提出了迫切需求。切割加工，更是對萬瓦軸快流激光切割裝備提出了迫切需求。德國德國Trumpf公司的公司的12kW-20kW軸快流軸快流CO2激光器已用于世界上許多大型船激光器已用于世界上許多大型船廠的生產(chǎn)線上，可大大提高

5、船舶的有效載荷，并大幅度減低制造成本。廠的生產(chǎn)線上，可大大提高船舶的有效載荷，并大幅度減低制造成本。 日本的日本的Kawasaki重工等造船企業(yè)已經(jīng)安裝了高功率激光平板切割系統(tǒng)。德國的重工等造船企業(yè)已經(jīng)安裝了高功率激光平板切割系統(tǒng)。德國的Meyer Werft也安裝了四臺也安裝了四臺12KW的的CO2激光器，用來焊接不同長度的船體加強桿激光器，用來焊接不同長度的船體加強桿 設計：李波設計：李波Trumpf軸快流軸快流CO2激光器概述激光器概述設計：李波設計：李波激光器構(gòu)成激光器構(gòu)成冷水機冷水機激光發(fā)生器激光發(fā)生器操作面板操作面板控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)射頻電源射頻電源設計：李波設計：李波激光發(fā)生器構(gòu)成

6、激光發(fā)生器構(gòu)成渦輪風機渦輪風機熱交換器熱交換器激光諧振腔激光諧振腔激光器支撐激光器支撐功率計功率計光閘光閘設計：李波設計：李波激光諧振腔構(gòu)成激光諧振腔構(gòu)成轉(zhuǎn)折鏡轉(zhuǎn)折鏡窗口與尾鏡窗口與尾鏡放電管放電管設計：李波設計：李波基本工作原理基本工作原理設計：李波設計：李波Trumpf CO2激光器諧振腔激光器諧振腔設計：李波設計：李波諧振腔結(jié)構(gòu)諧振腔結(jié)構(gòu)USUS：轉(zhuǎn)折鏡：轉(zhuǎn)折鏡 RSRS：尾鏡：尾鏡 ASAS：窗口：窗口設計：李波設計：李波1 1、窗口、窗口 2 2、尾鏡、尾鏡 3 3、轉(zhuǎn)折鏡、轉(zhuǎn)折鏡 4 4、轉(zhuǎn)折鏡安裝組件、轉(zhuǎn)折鏡安裝組件設計：李波設計：李波1 1、調(diào)節(jié)垂直方向、調(diào)節(jié)垂直方向2 2、調(diào)

7、節(jié)水平方向、調(diào)節(jié)水平方向設計：李波設計：李波模式檢測工具模式檢測工具1 1、熱敏板、熱敏板 2 2、紫外燈、紫外燈設計：李波設計：李波檢測示意圖檢測示意圖1 1、熱敏板、熱敏板 2 2、紫外燈、紫外燈 3 3、激光束（尾鏡）、激光束（尾鏡）設計：李波設計：李波未調(diào)整好的模式分布未調(diào)整好的模式分布調(diào)整好的模式分布調(diào)整好的模式分布設計：李波設計：李波激光燒斑圖樣激光燒斑圖樣設計：李波設計：李波擴束鏡擴束鏡采用擴束鏡延長激光加工的可用光程，在飛行光路激光加工中廣泛應用。采用擴束鏡延長激光加工的可用光程，在飛行光路激光加工中廣泛應用。1 1、凹面鏡、凹面鏡 2 2、凸面鏡、凸面鏡a a、進入的光束直徑

8、、進入的光束直徑 b b、離開的光束直徑、離開的光束直徑設計：李波設計：李波光閘光閘設計：李波設計：李波Trumpf CO2放電結(jié)構(gòu)放電結(jié)構(gòu)設計：李波設計：李波多根放電管串聯(lián)多根放電管串聯(lián)設計：李波設計：李波放電結(jié)構(gòu)放電結(jié)構(gòu)1 1、玻璃管、玻璃管 2 2、放電區(qū)、放電區(qū) 3 3、放電電極、放電電極設計：李波設計：李波兩種放電結(jié)構(gòu)兩種放電結(jié)構(gòu)設計：李波設計：李波射頻放電特點射頻放電特點u電極位于放電管外，是電容耦合的橫向放電(放電方向垂直于光束方向)；u電極形狀要求嚴格，以提高放電的對稱性；u起輝電壓低；u放電均勻穩(wěn)定，無可見的放電輝光抖動；u易于調(diào)制，調(diào)制脈沖頻率可達100kHz；u電源復雜，

9、易產(chǎn)生輻射污染，電源及放電管須進行屏蔽。33設計：李波設計：李波阻抗匹配布置阻抗匹配布置為每臺電源配置一個阻抗匹配器為每臺電源配置一個阻抗匹配器設計：李波設計：李波阻抗匹配布置阻抗匹配布置1 1、左匹配器、左匹配器 2 2、右匹配器、右匹配器 ASAS：窗口：窗口設計：李波設計：李波反射功率變化曲線反射功率變化曲線設計：李波設計：李波匹配網(wǎng)絡對反射功率的影響匹配網(wǎng)絡對反射功率的影響a a、正常的匹配曲線、正常的匹配曲線 b b、增長串聯(lián)線圈、增長串聯(lián)線圈 c c、減小串聯(lián)線圈、減小串聯(lián)線圈設計：李波設計：李波放電建立時間放電建立時間設計：李波設計：李波匹配失調(diào)的原因匹配失調(diào)的原因1 1、工作氣

10、壓、工作氣壓2 2、氣體比例變化、氣體比例變化3 3、氣體純度、氣體純度4 4、氣體溫度、氣體溫度( (冷卻系統(tǒng)故障冷卻系統(tǒng)故障) )5 5、射頻功率幅值、射頻功率幅值6 6、射頻連接、射頻連接7 7、射頻電纜或電極物理位置、射頻電纜或電極物理位置8 8、參數(shù)、參數(shù)MD48MD48錯誤錯誤9 9、反射功率計故障、反射功率計故障設計：李波設計：李波Trumpf CO2氣體循環(huán)冷卻氣體循環(huán)冷卻設計：李波設計：李波氣體循環(huán)原理圖氣體循環(huán)原理圖設計：李波設計：李波風機罩風機罩1 1、渦輪風機、渦輪風機 2 2、葉輪、葉輪 3 3、風機罩、風機罩 4 4、熱交換器、熱交換器5 5、翅片管、翅片管 6 6

11、、冷卻水入口、冷卻水入口 7 7、氣體入口、氣體入口 8 8、氣體出口、氣體出口設計：李波設計：李波渦輪風機渦輪風機熱交換器熱交換器設計：李波設計：李波1 1、葉輪、葉輪2 2、外殼、外殼3 3、擴散器、擴散器A A、氣體入口、氣體入口B B、氣體出口、氣體出口設計：李波設計：李波1 1、擴散器、擴散器2 2、葉輪、葉輪設計：李波設計：李波風機結(jié)構(gòu)風機結(jié)構(gòu)1 1、葉輪、葉輪2 2、上保護軸承、上保護軸承3 3、轉(zhuǎn)子（永磁）、轉(zhuǎn)子（永磁）4 4、定子、定子5 5、下保護軸承、下保護軸承6 6、驅(qū)動軸、驅(qū)動軸7 7、磁板、磁板設計：李波設計：李波定子定子1 1、水冷、水冷 2 2、開口、開口 3

12、3、線圈、線圈 4 4、電機電纜、電機電纜 5 5、電機溫度電纜、電機溫度電纜設計：李波設計：李波1 1、正弦波濾波器、正弦波濾波器 2 2、變頻器、變頻器 3 3、混合濾波器、混合濾波器 4 4、操作面板、操作面板KP100KP100設計：李波設計：李波風機控制原理風機控制原理1 1、濾波器、濾波器 2 2、整流器、整流器 3 3、變頻器、變頻器 4 4、中間電路、中間電路5 5、制動斬波器、制動斬波器 6 6、磁軸承控制器、磁軸承控制器 7 7、逆變器、逆變器 8 8、正弦波濾波器、正弦波濾波器 9 9、渦輪風機、渦輪風機設計：李波設計：李波磁軸承控制器磁軸承控制器設計：李波設計：李波1

13、1、徑向傳感器，上、徑向傳感器，上 2 2、徑向磁軸承，上、徑向磁軸承，上 3 3、控制器、控制器MBE-50 4MBE-50 4、軸向磁軸承、軸向磁軸承5 5、保護軸承，上、保護軸承，上 6 6、軸向傳感器、軸向傳感器 7 7、驅(qū)動軸、驅(qū)動軸 8 8、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子 9 9、定子、定子1010、保護軸承，下、保護軸承，下 1111、徑向磁軸承，下、徑向磁軸承，下 1212、速度傳感器、速度傳感器 1313、徑向傳感器，下、徑向傳感器，下設計：李波設計：李波1 1、供電電源、供電電源 2 2、控制電源、控制電源 3 3、控制器、控制器 4 4、磁軸承驅(qū)動、磁軸承驅(qū)動5 5、傳感器信號處理、傳感器信

14、號處理 6 6、數(shù)字接口、數(shù)字接口 7 7、LCDLCD顯示顯示A A、到磁軸承的信號、到磁軸承的信號 B B、磁軸承返回信號、磁軸承返回信號設計：李波設計：李波風機啟停曲線風機啟停曲線設計：李波設計：李波設計：李波設計：李波氣體混合器原理圖氣體混合器原理圖設計：李波設計：李波激光器工作過程中的氣壓曲線激光器工作過程中的氣壓曲線1 1、抽氣、抽氣 2 2、自動凈化、自動凈化 3 3、充氣、充氣 4 4、Beam off 5Beam off 5、Beam on 6Beam on 6、Beam off 7Beam off 7、關機、關機設計：李波設計：李波氣壓控制原理氣壓控制原理設計：李波設計：李

15、波Trumpf CO2激光器功率檢測激光器功率檢測設計：李波設計：李波功率檢測方法輸出激光采樣功率檢測方法輸出激光采樣設計：李波設計：李波功率檢測方法尾鏡取樣檢測功率檢測方法尾鏡取樣檢測設計：李波設計：李波TrumpfTrumpf激光器功率采集激光器功率采集1 1、尾鏡、尾鏡 2 2、功率傳感器、功率傳感器 3 3、冷卻水、冷卻水 4 4、模擬量采集、模擬量采集設計：李波設計：李波Trumpf CO2激光器控制系統(tǒng)激光器控制系統(tǒng)設計：李波設計：李波控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設計：李波設計：李波ProfibusProfibus連接原理圖連接原理圖設計：李波設計：李波1 1、ProfibusPr

16、ofibus通信電纜通信電纜2 2、以太網(wǎng)線、以太網(wǎng)線A A、TASC3TASC3控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)B B、BUSCH IOBUSCH IO模塊模塊C C、射頻電源控制模塊、射頻電源控制模塊設計：李波設計：李波TASC3 TASC3 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)1 1、軟驅(qū)、軟驅(qū)2 2、電源、電源3 3、射頻電源控制模塊、射頻電源控制模塊4 4、多功能板、多功能板5 5、擴展插槽、擴展插槽6 6、CP600SCP600S嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)7 7、ProfibusProfibus從模塊從模塊8 8、ProfibusProfibus主模塊主模塊設計：李波設計：李波主控制器主控制器CP 600-SCP 600-

17、S處理器奔騰133M存儲32M Ram8M flash操作系統(tǒng)Vx Works維護免維護設計：李波設計：李波設計：李波設計：李波1 1、3232路輸入模塊路輸入模塊2 2、3232路輸入模塊路輸入模塊3 3、RM2-DP12RM2-DP12模塊模塊4 4、數(shù)碼管狀態(tài)顯示、數(shù)碼管狀態(tài)顯示5 5、ProfibusProfibus DP DP接口接口6 6、+24V+24V電源電源7 7、擴展槽、擴展槽8 8、3232路輸出模塊路輸出模塊BE1-BE4BE1-BE4：輸入插槽：輸入插槽BA1-BA4BA1-BA4：輸出插槽：輸出插槽設計：李波設計：李波模塊地址編碼模塊地址編碼設計：李波設計：李波RM

18、2-DP12RM2-DP12模塊模塊設計：李波設計：李波輸入模塊輸入模塊設計：李波設計：李波輸出模塊輸出模塊設計：李波設計：李波設計：李波設計：李波1 1、A7A7通信接口板通信接口板(RS232,Canbus)(RS232,Canbus)2 2、A8 A8 ProfibusProfibus接口板接口板3 3、ProfibusProfibus接口接口4 4、A10A10安全聯(lián)鎖接口板安全聯(lián)鎖接口板5 5、X8X8測量插頭測量插頭6 6、擴展板、擴展板9 9、數(shù)碼管狀態(tài)顯示、數(shù)碼管狀態(tài)顯示1010，1111、控制板、控制板1313、+5V+5V，+-15V+-15V電源電源1414、24V24V電源電源設計：李波設計：李波射頻功率反饋射頻功率反饋設計：李波設計：李波射頻功率控制射頻功率控制設計