德国通快轴快流CO2激光器幻灯片.ppt
设计：李波,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,设计：李波,项目实施后,积极推动我国激光产业技术进步,提升激光产业国际竞争力,提高区域经济总量和质量,支撑我国国民经济支柱产业的发展,结束语,Trumpf,轴快流,CO2,激光器,2012.8.22,1,轴快流,CO2,激光器基本原理,2,光的受激辐射,3,CO2,激光器的受激辐射,4,激光的特性,单色性 相干性 方向性,5,激光模式,TEM00 Mode,4000Watts,6,光束质量参数,7,轴快流,CO2,激光器的诞生,轴快流,CO,2,激光器是在早期的封离式圆形玻璃管纵向激励,CO,2,激光器的基础上发展而来的,。,1965,年，,Bridge,和,Petel,将放电管壁的温度冷却到,-60,C,以下来提高激光器的输出功率,。,Moeller,Rigder,8,以及,Patel,9,等人则采用风冷和水冷的方式来使放电管冷却。,1969,年,Cool,等人将快速流动技术引入到了这种激光器中，通过工作气体的高速流动来使其冷却，从而获得了较高功率的激光输出。,轴快流,CO2,激光器,8,射频激励轴快流,CO2,激光器,1,激光谐振腔,2,谐振腔镜片,3,放电电极,4,涡轮风机,5,真空泵,6,电磁阀,7,风机出气口换热器,8,风机进气口换热器,9,轴快流激光仍将是工业加工中的主流激光器,薄板,+3D,切割：,光纤激光器占优,厚板,+,非金属,/,金属,+,切割,+,价格：,CO2,激光器具有明显优势,来自德国,“,Fraunhofer,研究所,”,研究结果,10,Trumpf,最新,10kW,激光器,11,激光切割的市场需求,德国,Trumpf,推出了功率高达,12kW,的,CO2,激光复合加工机和功率高达,15kW,的三维,CO2,激光切割机，表明了激光加工装备的高功率发展趋势！,德国,Trumpf,的,15kW-CO2,激光三维激光切割机,德国,Trumpf 12kW-CO2,激光切割、焊接和表面处理复合加工机,12,重大行业应用,现代船舶制造中已开始大量使用的轻型“三明治”多层空心结构厚钢板的切割加工，更是对万瓦轴快流激光切割装备提出了迫切需求。,德国,Trumpf,公司的,12kW-20kW,轴快流,CO2,激光器已用于世界上许多大型船厂的生产线上，可大大提高船舶的有效载荷，并大幅度减低制造成本。,日本的,Kawasaki,重工等造船企业已经安装了高功率激光平板切割系统。德国的,MeyerWerft,也安装了四台,12KW,的,CO2,激光器，用来焊接不同长度的船体加强杆,13,Trumpf,轴快流,CO2,激光器概述,14,激光器构成,冷水机,激光发生器,操作面板,控制系统,射频电源,15,激光发生器构成,涡轮风机,热交换器,激光谐振腔,激光器支撑,功率计,光闸,16,激光谐振腔构成,转折镜,窗口与尾镜,放电管,17,基本工作原理,18,Trumpf CO2,激光器谐振腔,19,谐振腔结构,US,：转折镜,RS,：尾镜,AS,：窗口,20,1,、窗口,2,、尾镜,3,、转折镜,4,、转折镜安装组件,21,1,、调节垂直方向,2,、调节水平方向,22,模式检测工具,1,、热敏板,2,、紫外灯,23,检测示意图,1,、热敏板,2,、紫外灯,3,、激光束（尾镜）,24,未调整好的模式分布,调整好的模式分布,25,激光烧斑图样,26,扩束镜,采用扩束镜延长激光加工的可用光程，在飞行光路激光加工中广泛应用。,1,、凹面镜,2,、凸面镜,a,、进入的光束直径,b,、离开的光束直径,27,光闸,28,Trumpf CO2,放电结构,29,多根放电管串联,30,放电结构,1,、玻璃管,2,、放电区,3,、放电电极,31,两种放电结构,32,射频放电特点,电极位于放电管外，是电容耦合的横向放电,(,放电方向垂直于光束方向,),；,电极形状要求严格，以提高放电的对称性；,起辉电压低；,放电均匀稳定，无可见的放电辉光抖动；,易于调制，调制脉冲频率可达,100kHz,；,电源复杂，易产生辐射污染，电源及放电管须进行屏蔽。,33,33,阻抗匹配布置,为每台电源配置一个阻抗匹配器,34,阻抗匹配布置,1,、左匹配器,2,、右匹配器,AS,：窗口,35,反射功率变化曲线,36,匹配网络对反射功率的影响,a,、正常的匹配曲线,b,、增长串联线圈,c,、减小串联线圈,37,放电建立时间,38,匹配失调的原因,1,、工作气压,2,、气体比例变化,3,、气体纯度,4,、气体温度,(,冷却系统故障,),5,、射频功率幅值,6,、射频连接,7,、射频电缆或电极物理位置,8,、参数,MD48,错误,9,、反射功率计故障,39,Trumpf CO2,气体循环冷却,40,气体循环原理图,41,风机罩,1,、涡轮风机,2,、叶轮,3,、风机罩,4,、热交换器,5,、翅片管,6,、冷却水入口,7,、气体入口,8,、气体出口,42,涡轮风机,热交换器,43,1,、叶轮,2,、外壳,3,、扩散器,A,、气体入口,B,、气体出口,44,1,、扩散器,2,、叶轮,45,风机结构,1,、叶轮,2,、上保护轴承,3,、转子（永磁）,4,、定子,5,、下保护轴承,6,、驱动轴,7,、磁板,46,定子,1,、水冷,2,、开口,3,、线圈,4,、电机电缆,5,、电机温度电缆,47,1,、正弦波滤波器,2,、变频器,3,、混合滤波器,4,、操作面板,KP100,48,风机控制原理,1,、滤波器,2,、整流器,3,、变频器,4,、中间电路,5,、制动斩波器,6,、磁轴承控制器,7,、逆变器,8,、正弦波滤波器,9,、涡轮风机,49,磁轴承控制器,50,1,、径向传感器，上,2,、径向磁轴承，上,3,、控制器,MBE-50 4,、轴向磁轴承,5,、保护轴承，上,6,、轴向传感器,7,、驱动轴,8,、转子,9,、定子,10,、保护轴承，下,11,、径向磁轴承，下,12,、速度传感器,13,、径向传感器，下,51,1,、供电电源,2,、控制电源,3,、控制器,4,、磁轴承驱动,5,、传感器信号处理,6,、数字接口,7,、,LCD,显示,A,、到磁轴承的信号,B,、磁轴承返回信号,52,风机启停曲线,53,54,气体混合器原理图,55,激光器工作过程中的气压曲线,1,、抽气,2,、自动净化,3,、充气,4,、,Beam off 5,、,Beam on 6,、,Beam off 7,、关机,56,气压控制原理,57,Trumpf CO2,激光器功率检测,58,功率检测方法输出激光采样,59,功率检测方法尾镜取样检测,60,Trumpf,激光器功率采集,1,、尾镜,2,、功率传感器,3,、冷却水,4,、模拟量采集,61,Trumpf CO2,激光器控制系统,62,控制系统结构图,63,Profibus,连接原理图,64,1,、,Profibus,通信电缆,2,、以太网线,A,、,TASC3,控制系统,B,、,BUSCH IO,模块,C,、射频电源控制模块,65,TASC3,控制系统,1,、软驱,2,、电源,3,、射频电源控制模块,4,、多功能板,5,、扩展插槽,6,、,CP600S,嵌入式系统,7,、,Profibus,从模块,8,、,Profibus,主模块,66,主控制器,CP 600-S,处理器,奔腾,133M,存储,32M Ram,8M flash,操作系统,Vx Works,维护,免维护,67,68,1,、,32,路输入模块,2,、,32,路输入模块,3,、,RM2-DP12,模块,4,、数码管状态显示,5,、,Profibus DP,接口,6,、,+24V,电源,7,、扩展槽,8,、,32,路输出模块,BE1-BE4,：输入插槽,BA1-BA4,：输出插槽,69,模块地址编码,70,RM2-DP12,模块,71,输入模块,72,输出模块,73,74,1,、,A7,通信接口板,(RS232,Canbus),2,、,A8 Profibus,接口板,3,、,Profibus,接口,4,、,A10,安全联锁接口板,5,、,X8,测量插头,6,、扩展板,9,、数码管状态显示,10,，,11,、控制板,13,、,+5V,，,+-15V,电源,14,、,24V,电源,75,射频功率反馈,76,射频功率控制,77,射频电源控制信号,RF ON,RF OFF,78,连续模式,脉冲模式,79,连续工作模式,80,连续工作模式,81,门控频率,=200Hz,82,门控频率,=5000Hz,83,门控频率,=50000Hz,84,85,86,斜坡模式,87,Thank You!,88,
