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振镜同轴恒温光学系统使用说明书
一、振镜同轴恒温光学系统外形尺寸及接口说明：
二、产品描述
同轴监视振镜打标焊接系统专为满足有高精度定位要求的振镜扫描加工而设计，CCD 观测的图像与激光光束焦点完全同轴，于 F-theta 镜头及照明光源配套可实现“所见即所得”的激光加工。校正后的激光加工绝对位置精度可达到0.02mm 以上。与软件配合使用可以几乎完全克服振镜温漂带来的加工位置误差。
三、产品特点
a) 振镜扫描系统集成同轴监控
b) 场镜完美消色差设计
c) 扫描范围内激光聚焦性能一致
d) 监控视场随动振镜扫描
e) 单色光照明设计提高 CCD 观测清晰度
f) 提供机器视觉软件定制服务
四、主要应用
a) 激光标记;
b) 激光焊接;
c) 机器视觉。
五、以下为一套完整带视觉定位振镜加工光学系统配置:
| 序号 | 系统构成 | 单位 | 配置内容 | 备注 |
| 1 | 激光器类型 | 台 | 激光波长：355~1100nm DPSSL , LPSSL,光纤传输的 LPSSL,直接光 纤激光器 光纤传输半导体激光器 |
用户配置 |
| 2 | 消色差远心扫描物镜 | 个 | 焦距：50mm~250mm， 激光波长：355nm~1080nm 普通消色差或远心消色差 典型焦距：100mm,125m,160mm， 兼容等标准扫描物镜，可搭配2点及3点 消 色差扫描物镜 |
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| 3 | 光纤传输系统 | 套 | 激光波长：355nm~1080nm 最大功率：≤1000W，CW 兼容接口：D80、SMA905、QBH (兼容硬光路系统) 数值孔径：NA≤0.22 激光透过率：≥85% 最大功率：100W，CW 兼容 SMA905，D80，QBH，QCS，LLK 等主流 光纤接口 支持双激光波长合束，实现激光混合加工 |
可选 |
| 4 | 同步视觉光学系统 | 套 | 同轴监视物像：XYZ 三轴微调 视场范围：≤Φ12mm 扫描视觉同步精度：±10μ 可见光宽带增透 8～14mm 振镜，最大可至 25mm（对角线） 20～30mm 振镜，最大可至 40mm（对角线） |
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| 5 | 光束整形单元 | Line beam generator Spacing adjustable Multiple spot array Square and circle top hat beam profile Ring profile generator Any pattern generator |
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| 6 | 广角视觉光学系统 | 套 | 同轴监视物像：XYZ 三轴微调 视场范围：≤Φ80mm 可定制更大视场和大 小视场并存双视觉 视觉对位精度：±50μ 可见光宽带增透 |
可选 |
| 7 | 照明系统 | 套 | 同轴照明，环形照明，旁轴照明 照明波长：400～700nm 典型照明波长：白光，红光 LED，绿光 LED， 蓝光 LED，近红外 LED 照明方式：同轴反射， 环形反射照明，同轴透射，暗场照明等 |
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| 8 | 同轴测温系统 | 套 | 红外测温：100～600℃，测温模块需单独购买，该系统仅提供相应光学系统及安装接口 温度范围：50～2000 摄氏度 光谱相应范围：1～14 微米波段 |
可选 |
| 9 | 工业相机 | 个 | C/CS 口 COMS/CCD 200W 像素 USB/1394/camera link/以太网 |
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| 10 | 振镜 | 套 | 特殊镀膜处理, 通光孔径: 8~30
最大功率：500W |
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| 11 | 其他 | 自动聚焦，3D 模块等等功能有待验证 | ||
| 12 | 视觉加工软件 | 套 | 功能：三轴扫描，同轴监视，温度反馈，激光功率反馈 | 应用：标记，切割，焊接，打孔， 调阻，划线 |
六、同轴监视振镜打标焊接系统特点介绍
a) 扫描物镜采用远心设计，消除了一般扫描物镜所带来的居多问题，使标刻范围内均匀统一。
b) 对于划线来说，采用远心扫描物镜也得使得划痕中心对称。
c) 系统模块化设计，且都为 Pre-aligned 模块，即插即用，无需额外的调制;系统兼容波长从 355~1080 范围内的所有激光波长，无论是直接半导体，DPSSLs，LPSSLs，光纤传输的 LPSSLs，还是直接光纤激光器，都可以很方便的集成到系统中。
d) 采用同轴的 CCD 光学系统，使得成像质量更好，软件更容易识别。
e) 一体化设计使得系统稳定可靠，包含振镜，CCD 成像系统，激光传输系统以
及扫描物镜系列等。
七、使用说明
1. 安装调试方法
1) 将振镜同轴恒温光学系统与设备连接。
2) 将光纤装置在准直镜 SMA905 或 D80 法兰接口即可。
3) 将测温探头安装至测温接口上。
4) 将CCD 相机安装至摄像镜上。
5) 在镜头下面载物台上放上一张金属名片或金属板，打开激光确定激光焦点。
6) 通过摄像镜与相机接口处的顶丝来调节激光光斑在成像系统中的位置，让激光点居中。
7) 调节成像清晰度，当成像最清晰的时候就是成像焦距与激光焦距重合。
8) 当激光光斑在成像系统中的十字中心时，通过顶丝固定相机接口处，防止激光斑偏离十字中心点。
2. 调试光路的方法
A. 找激光焦点位置
1) 激光光束通过合束镜后，经过 X、Y 振镜头反射到Fθ 透镜后形成聚焦光斑，当聚焦光斑能量最强时为激光焦点，当聚焦光斑不再焦点时Z 轴上下运动调试后找到激光焦点。(见图 1)
图1 激光焦点
B. 调节 CCD 成像清晰度
2) 确定激光焦点之后，通过摄像镜调节键来调节成像清晰度。(见图2-1、2、3)
图 2-2 确保此调节螺钉背后的止动螺钉处在松弛状态，使用 2.5 内六角扳手对调节螺钉轻微旋转，同时注意观察成像的清晰度，当达到最佳清晰度时停止调节。
图2-3 摄像镜调节后成像清晰
C. 确定激光焦点是否在软件界面的十字中心
3) 通过摄像镜与相机接口处的顶丝来调节激光光斑在成像系统中的位置，当激光光斑在成像系统中的十字中心时，通过顶丝固定相机接口处，防止激光光斑偏离十字中心点。(见图 3-1、2、3)
图 3-1 激光光斑偏离十字中心点
图3-2 调节螺钉
图 3-2 调节螺钉时，使用 1.5 内六角扳手对准 4 枚螺钉孔，将 4 枚螺钉处于松动的状态，手动推动和旋转 ccd 接口圈，将它调整至十字中心点的位置，如成像和被成像面相反可通过旋转相机角度使两者相同。
3-3 确定激光光斑正中心点
八、光纤装配方法
1) 装配
对于光从激光器传输到实际应用，光纤装配是一个高精密的光学机械装置：
图为标准的 SS 铠甲光纤的光纤端(部分产品稍有调整)
1) SAM 定义：超小型适配器
2) 光纤帽：在运输和不使用的时候，保护光纤的光学表面
3) 型密封圈：帮助保持光纤帽连接到 SMA 螺母
4) SMA 螺母：为了将光纤通过螺纹连接到 SMA 支架上
5) 光纤铠甲：不锈钢或其他材料保护光导光纤避免损坏，并且保护操作人员避免发生光纤破裂而产生的杂散光。
6) SMA 适配器：机械地连接铠甲到 SMA 连接器
7) SMA 尖端：包含光纤裸露端的精密高功率尖端
2) 光纤正确使用方式
a) 从光纤的输出端面取下光纤帽。如果不这样做，可能会永久地损坏光纤。为了避免光纤的光学表面的污染，特别地推荐在这一步操作时请戴上手套并在洁净的环境中操作。请确保光纤端面经过检查清洁度，如图中所述。
图为取下光纤帽
b) 确保光纤端面已经过检查并根据需要被清洁干净。将光纤插入所需要的连接器。务必要谨慎，物理接触到光学表面可能会损坏光纤。当将激光耦合输出到 另一个光纤或光学系统中时，必须保持一定的空气间隙。如果要连接到传输光纤，必须非常 小心地控制套圈和套筒长度。
c) 先将光纤头小心斜靠在激光器准直镜接口处(注意：不要正对插入，因为手动很难做到高同心度，如果同心不好插入将会产生端面碰撞，对光纤端面造成不可逆转的物理损伤和划痕)，再缓慢向同心方向摆正角度，同时缓慢插入光纤，插到底以后再旋转所接口螺帽和镜头接口固定好不松动。
d) 使用不超过 0.5N•m 的扭矩将螺母拧紧到激光器的出光端口。
3) 系统启动
无论何时，激光器完全关闭后，都应该使用完整的启动过程。启动激光器的步骤如下：
1) 确保区域中的每个人都正确佩戴了激光安全防护眼镜，并且知道激光器即将开启。此处默认操作人员熟悉有关 激光操作和激光安全措施方面的危险。
2) 确保输出的激光对准了正确的预定目标。
3) 确保光路附近没有任何无关的物品，以免使光束产生散射。
4) 尽可能多地设置光束围栏，以降低意外的光束拦截或反射所产生的危险。
5) 确认激光器温度控制在设置的温度且有效，无论是风冷散热、水冷散热还是 TEC 散热方案。内部的热敏电阻应 被有效地监测，以维持激光器的温度处于数据表中规定操作温度+/-10°C 的范围。在规定温度以上操作将增加阈值电流，降低效率，而且可能降低激光器寿命。在规定温度以下操作会导致冷凝，这将对激光器造成损害。
