一、簡(jiǎn)介

30光斑振鏡設(shè)計(jì)波長(zhǎng)1064nm，入射孔徑30mm，本產(chǎn)品設(shè)計(jì)為數(shù)字信號(hào)傳輸。本產(chǎn)品為了冷卻鏡片預(yù)留壓縮空氣連接口，為冷卻入射孔和驅(qū)動(dòng)板預(yù)留冷卻水連接口，請(qǐng)?jiān)谠O(shè)備上準(zhǔn)確連接合適的水和壓縮空氣。

二、工作原理

掃描頭的基本工作是在X-Y方向上偏轉(zhuǎn)光束并將光束聚焦在工作面上。借助于兩個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡片實(shí)現(xiàn)光束偏轉(zhuǎn)，見圖1。光束通過輸入孔徑進(jìn)入掃描頭，先由綁定在掃描電機(jī)1上的鏡片1實(shí)現(xiàn)Y方向反射，然后到達(dá)與掃描電機(jī)2綁定在一起的鏡片2上，實(shí)現(xiàn)X方向的偏轉(zhuǎn)。通過控制掃描電機(jī)的位置就能夠精確調(diào)整光束的偏轉(zhuǎn)角度。在掃描頭出光孔處安裝有掃描透鏡，借助它光束聚焦在工作平面上。如果使用F-θ物鏡，圖像域上焦點(diǎn)的位置就和光束的入射角成正比。

2.1 振鏡電機(jī)的特性和激光束的動(dòng)態(tài)定位

掃描電機(jī)和驅(qū)動(dòng)板可以保證兩個(gè)偏轉(zhuǎn)鏡片的精確動(dòng)態(tài)控制，這使激光束的高速精確定位成為可能，此特性在現(xiàn)代應(yīng)用中有廣泛的需求。為了保證理想的操作，必須考慮振鏡的下列特性：

絕大多數(shù)激光應(yīng)用要求激光以恒定的處理速度聚焦到工作臺(tái)的軌跡上。為達(dá)到這個(gè)目的，控制器（PC）細(xì)分軌跡成為微步階。微步階的步長(zhǎng)取決于輸出周期和所需的速度。動(dòng)態(tài)檢流的使用，能夠優(yōu)化微向量的控制。因此，在快速定位中，也建議使用矢量控制法。對(duì)于劇烈的跳轉(zhuǎn)，確定的定位速度會(huì)防止過度的振蕩，同時(shí)可縮短定位時(shí)間。定位速度通常明顯高于處理速度。對(duì)G30系列振鏡而言，推薦的典型光束定位速度為25rad/s ，不得超過40rad/s。根據(jù)不同的應(yīng)用，處理速度必須做相應(yīng)的調(diào)整。例如用G30標(biāo)記小字符，在f-θ鏡的焦距為160mm時(shí)，典型的打標(biāo)速度是1m/s。在其他應(yīng)用場(chǎng)合或不同的光路配置下，這個(gè)速度肯定是不同的。

振鏡電機(jī)運(yùn)動(dòng)不會(huì)立即追隨著矢量控制指令，有一定的“時(shí)滯”（時(shí)間滯后）。“時(shí)滯”體現(xiàn)振鏡電機(jī)響應(yīng)性質(zhì)的特點(diǎn)。矢量控制的輸出周期必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于時(shí)滯。否則，伺服在試圖跟隨單個(gè)的微步階時(shí)，振鏡電機(jī)將不能以恒定速度移動(dòng)。這將使伺服處于連續(xù)調(diào)節(jié)狀態(tài)，增加功率消耗和電機(jī)的熱應(yīng)力。因此，建議使用盡可能短的輸出周期，不要大于“時(shí)滯”的 20%。協(xié)調(diào)“掃描頭”和“激光控制”的應(yīng)用軟件必須考慮到上述的“振蕩”和“時(shí)滯”特性。

環(huán)境的波動(dòng)，尤其是溫度的變化，會(huì)引起掃描頭的漂移，一種是位置移動(dòng)，稱為“偏置漂移”， 另一種是工作區(qū)域尺寸增大或減小的變化，稱為“增益漂移”。因此，高精度的應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)在掃描頭達(dá)到其操作溫度后再開始。并使掃描頭運(yùn)行環(huán)境溫度變化的幅度盡可能的小。

2.1 控制板和掃描頭之間的數(shù)據(jù)傳輸

掃描頭內(nèi)鏡片的位置由數(shù)字信號(hào)傳輸和控制。控制器和掃描頭經(jīng)一個(gè)串行接口互聯(lián)，數(shù)據(jù)傳輸符合XY2-100協(xié)議。主要傳輸下列幾個(gè)信號(hào)：

控制器為X軸、Y軸以及Z軸（可以選擇的）提供位置數(shù)據(jù)。

掃描頭產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)反饋給控制器。

同步信號(hào)SYN和時(shí)鐘信號(hào)CLK

請(qǐng)嚴(yán)格遵照本說明提供的連線說明連接數(shù)據(jù)線。

狀態(tài)信號(hào)

掃描頭提供了一個(gè)狀態(tài)信號(hào)PWROK。PWROK=0表示電源出現(xiàn)問題或驅(qū)動(dòng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。上電初始PWROK=0，大約1秒PWROK信號(hào)切換到1。如果上電后1秒內(nèi)PWROK信號(hào)沒有切換到1，或在正常操作期間該信號(hào)從1切換到0，必須立即關(guān)斷激光。在某些情況，系統(tǒng)可能偏轉(zhuǎn)激光束到一個(gè)不確定的方向上，可能造成身體損傷或設(shè)備損害。此時(shí)必須立即檢查系統(tǒng)并確定故障原因。一個(gè)有缺陷的電源也有可能造成在正常操作期間該信號(hào)從1切換到0。參看“電源”部分。當(dāng)環(huán)境溫度過高或負(fù)載過重使振鏡溫度超過臨界值時(shí)，也會(huì)造成在正常操作期間該信號(hào)從1切換到0。注意確保安全的操作溫度。

溫度信號(hào)

溫度信號(hào)通常在0和1之間轉(zhuǎn)換，當(dāng)操作溫度達(dá)到時(shí)（這個(gè)可能需要幾分鐘）。在操作過程中，如果溫度低于最低操作溫度或者高于允許的最高溫度，溫度信號(hào)就會(huì)轉(zhuǎn)換為0，在這種情況下，系統(tǒng)操作不必立即停止，但是可能會(huì)有大的漂移或者其他副作用。如果系統(tǒng)操作不被停止，掃描頭的溫度達(dá)到一個(gè)較高的臨界值，為避免掃描頭熱損傷，內(nèi)置的溫度控制裝置就會(huì)切斷掃描頭驅(qū)動(dòng)器如果掃描頭溫度降低到極限溫度以下，掃描頭驅(qū)動(dòng)器將會(huì)自動(dòng)重啟。

位置確認(rèn)

位置確認(rèn)=1意味著給定值和實(shí)際值之間有差異，這個(gè)差異小于圖像區(qū)域的0.5％。位置確認(rèn)信號(hào)通常在通電幾秒之內(nèi)轉(zhuǎn)換為1。

2.4  光學(xué)組成

為達(dá)到激光應(yīng)用中理想的光學(xué)特性，掃描頭的光學(xué)部件必須滿足實(shí)際應(yīng)用以及激光器的需求。為了理想的鏡片反射率，根據(jù)客戶所需要的激光功率和波長(zhǎng)，選定合適的涂層。根據(jù)需要的光斑尺寸和掃描度，選定鏡片尺寸和掃描頭的入光孔徑。用戶必須確保射入的激光參數(shù)（波長(zhǎng)、功率密度和光斑直徑）符合掃描頭說明書。否則可能會(huì)出現(xiàn)以下情況：

偏轉(zhuǎn)鏡的涂層為特定的波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍。如果使用的激光波長(zhǎng)脫離了這個(gè)值，鏡片不會(huì)正常工作，甚至損毀。

偏轉(zhuǎn)鏡的涂層也有特定的最大激光功率密度。如果施加到鏡片的激光功率密度超過規(guī)定的激光功率密度，鏡片可能會(huì)損毀。

偏轉(zhuǎn)鏡有特定的光束直徑要求和最大允許掃描角度要求。如果光束直徑或掃描角度超過特定的最大值，會(huì)發(fā)生暈散。光束不再被鏡片完全偏射。光束的一部分被掃描頭吸收，在圖像區(qū)域的邊緣功率密度下降，功耗增加，進(jìn)而導(dǎo)致掃描頭內(nèi)部和物鏡的損壞。

三、注意事項(xiàng)

在安裝或檢查系統(tǒng)前，請(qǐng)確保切斷電源；

嚴(yán)禁觸摸偏轉(zhuǎn)鏡面，清潔鏡面時(shí)，必須帶指套，用鏡頭紙照規(guī)則清理；

在掃描頭連接好后，會(huì)形成一個(gè)錐形輻射區(qū)；

先打開控制器和掃描頭的電源，再打開激光；否則，激光束可能反射在任意方向；

在此過程中，請(qǐng)注意安全防護(hù)，任何時(shí)候嚴(yán)禁凝視激光束，避免身體直接接觸激光輻射；

注意防塵，保持系統(tǒng)清潔。

振鏡的基本技術(shù)參數(shù)

（所有角度指光束偏轉(zhuǎn)角）

⒈ 孔徑       最大入射光束直徑 30mm

⒉ 步階響應(yīng)   1%     <1.3ms10%    <4.3ms

光學(xué)性能

1. 掃描角度    ±20°

2. 零點(diǎn)偏移    <5mrad

3. 非線性      <3.6mrad

4. 偏斜        <2mrad

5. 增益誤差    <5mrad

動(dòng)態(tài)性能

⒈  跟隨誤差    <0.65ms

⒉  重復(fù)精度    <24μrad

⒊  長(zhǎng)時(shí)間漂移（在恒定環(huán)境溫度下連續(xù)工作 8 小時(shí)）<1mrad 

冷卻規(guī)格

1 氣流速度       20 l/min（△p＜2 bar）

2 水流速度       5 l/min（△p＜0.1 bar，p＜4bar）

推薦工作速度（在物鏡f=160mm下）

1. 打標(biāo)速度    1m/s

2. 定位速度    6m/s

3. 高質(zhì)量書寫速度   160英文字符/秒（打1mm高度的單線字符）

電氣連接

1. 輸入和輸出信號(hào)    XY2-100標(biāo)準(zhǔn)

2. 控制值的最大范圍  0到65535

3. 電源需求   ±（15+1.5）V DC   最大電流   6A

校正   

 0到65535對(duì)應(yīng)-24°到+24°

鏡片

1. 波長(zhǎng)        1064nm

   2. 反射率      在1064nm下，在全部角度范圍內(nèi)，每個(gè)鏡片大于99.5%

3. 最大激光功率密度連續(xù)波              350W/cm²脈沖波（50ns脈寬）  70MW/cm²

4. 最大激光功率        600W

重量（不含物鏡）：      約5.8kg

操作和儲(chǔ)存條件

1. 操作溫度         +15℃～+35℃

2. 存儲(chǔ)溫度         -35℃～+60℃

3. 環(huán)境條件         無凝結(jié)、無腐蝕