1、功率測量原理

激光探頭是一個涂有熱電材料的吸收體，熱電材料吸收大部分的光能量并轉(zhuǎn)化成熱量，只有少部分反射。吸收與反射比例與材料的光譜響應(yīng)曲線有關(guān)，吸收體的儲熱體和它的厚度決定了熱量傳輸?shù)教筋^的速度和反應(yīng)時間。探頭溫度變化，能夠產(chǎn)生電流，電流通過薄片環(huán)形電阻轉(zhuǎn)變成電壓信號傳輸出來。

激光入射，測得的電壓隨時間快遞上升，然后在緩慢衰減，一段時間后恢復(fù)到零。這就是測量的熱現(xiàn)象，上升和衰減時間不受負(fù)載電阻影響。

最大電壓與初使電壓的差值就是測量電壓，測量精度得到NIST校準(zhǔn)授權(quán)。只要最大能量不超負(fù)荷，測量精度可以得到保證。

熱電偶實(shí)際圖是一個兩端附不同金屬的結(jié)構(gòu)，一端為“熱端”另一端為“冷端”或參考端。在激光測量時，熱端吸收激光能量，另一端下沉，兩端任何的溫度變化將在兩端間產(chǎn)生電壓，這就是功率計所測量的數(shù)據(jù)。

2、功率計的標(biāo)定

功率計標(biāo)定的目的，是校準(zhǔn)自身測量精度，保證測量數(shù)值在功率計使用報告的誤差范圍內(nèi)，從而保證功率計正常的使用精度。

功率計標(biāo)定采用第三方功率計來測量，根據(jù)出廠標(biāo)定報告，采用不同的功率，在不損壞功率計的前提下，檢驗(yàn)功率計實(shí)際標(biāo)定的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

通常每12個月需要進(jìn)行一次功率標(biāo)定。

圖1   Gentec功率測量儀（功率計）

圖2   Gentec功率計測量準(zhǔn)確度和重復(fù)精度（參照NIST執(zhí)行）

功率測量，是考慮系統(tǒng)和隨機(jī)誤差基礎(chǔ)上，獲取功率真實(shí)值的一個過程，存在一定的功率不確定性。對于功率測量，存在兩種功率，一種是準(zhǔn)確度，即實(shí)測值與真實(shí)值之間的偏差；另一種是功率穩(wěn)定性，即反復(fù)同一條件測量的功率波動范圍。

3、功率計使用方法

初次使用功率計，需要建立一個測量標(biāo)準(zhǔn)，后續(xù)測量在此標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，保證測量的一致性。

通常功率計固定在一個水平工作臺上，測量時，機(jī)器人移動激光頭到測量點(diǎn)，保證引導(dǎo)光與功率計受光面(圓面)基本對中，偏差在2mm范圍內(nèi)。

測量標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容包括：光斑與功率計受光面對中(1)，光斑與功率計受光面積占比(2)，激光頭吹氣模塊下端面與功率計上表面間距(3)，測量出光時間(4)，測量出光功率(5)等參數(shù)。

表1   使用Gentec測量功率建議測量范圍

圖2   功率計測量原理圖(左：對中及測量距離A，右：光斑大小占比d/D)

初次測量，編寫好標(biāo)準(zhǔn)測量程序和機(jī)器人運(yùn)動軌跡，示教運(yùn)行路徑，精準(zhǔn)控制機(jī)器人的出光位置及姿態(tài)。最終測量點(diǎn)需要精準(zhǔn)到達(dá)，為防止測量點(diǎn)位置移動而難以找回，需要以最終測量點(diǎn)姿態(tài)為基準(zhǔn)，向上平移10mm左右作為測量點(diǎn)的防錯點(diǎn)，同樣需要精準(zhǔn)到達(dá)。

測量前，保證測量光路中無焊絲，臟物，油，水等異物的干擾！保護(hù)鏡片干凈，滿足測量要求。同時，去掉保護(hù)罩！

功率測量間隔時間最小為1min，測量最大能量為200J，如果采用4kW，最大測量時間不超過50ms，如果采用3kW，最大測量時間不超過66ms。推薦測量時間為40ms。

后續(xù)使用時，只需要使用一種功率（如3kW）來判斷功率的穩(wěn)定性。如果穩(wěn)定性超出±5%，排除測量誤操作后再次測量，考慮更換保護(hù)鏡片或者檢查功率計受光體的潔凈度和完好性。

多次同一功率同一出光時間測量，功率穩(wěn)定性超出±5%，在功率計無損壞的前提下，需要檢查激光頭內(nèi)部光路的潔凈度（此操作必須由激光頭廠家或者激光頭廠家授權(quán)的人員進(jìn)行）。

如果功率計在使用中出現(xiàn)損傷或者使用操作不當(dāng)而導(dǎo)致測量誤差過大，考慮功率計重新校準(zhǔn)。

4、功率計的維護(hù)和保養(yǎng)

功率計屬于精密儀器，需要嚴(yán)格按照使用要求進(jìn)行，才能保證測量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

最佳的使用溫度為室溫(25℃)左右，使用時要確保在無法環(huán)境下操作；

使用的能量范圍在最大能量的50~75%比較合適，測量時測量光斑大小為有效測量大小的40~80%相對適宜；

初次使用時，需要測定0輸入對應(yīng)的功率值以作為校準(zhǔn)用；

建議測量間隙時間為3min；

5、UP50N-40S-W9相關(guān)技術(shù)參數(shù)：