Helios | Laser Thermal Power Sensors | Power Sensors - Ophir
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Helios Plus – EtherCAT

7Z07105
 
概要: 

Helios Plus - EtherCAT はハイパワーレーザー出力測定用パワーメーターで、短時間のレーザー照射で最大測定出力12kWまでのパワー測定に対応。レーザー入射時間は0.3から数秒と短時間で、入射された出力を元に出力値を算出。5kJ までのエネルギーであれば水冷却も不要で省スペースでの測定が可能。Helios Plus – EtherCATは、EtherCATおよびRS232通信、電源およびデータ用のAIDA互換コネクタを備えたHeliosのバージョンです。 Profinetの通信については、Helios Plus-Profinetを参照してください。 EtherNet / IP通信については、Helios Plus – EtherNet / IPまたはHeliosPlus – EtherNet / IP-Mを参照してください。

仕様

  • LP2, absorption ~94%
  • Ø50mm
  • 450-550nm, 900-1100nm
  • 50W-12kW
  • 100J – 5kJ
  • N.A.
  • 200 Lx123 Wx144 H (mm) - Open, 200 L x 100 W x 84 H(mm)-Closed Connectors: AIDA, DB9
  • N.A.
  • N.A.
  • 3 s
  • N.A.
  • 4kJ/cm²
  • 12kW
  • N.A.
  • CE, UKCA, China RoHS
センサのモデル選択には、センサファインダが便利です。
または弊社までお気軽にお問合せください。

FAQ

ヘリオスは水冷なしで、どうやって高出力パワーを測定できるのですか?

ヘリオスのコンパクトボディで高出力パワーを測定するのは、露光時間が鍵となります。最大エネルギは10kJなので約0.8秒の露光で最大12kWまでの測定となります。

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ヘリオスの応答速度は2.5秒なのにどのように1秒以下の露光時間で測定できるのですか?

レーザパワーを直接測定するのであれば2.5秒の応答速度は実際問題になります。実際には、パルスエネルギを測定してパワーを積分しています。内部でフォトダイオードが使用されておりパルス幅を検知します。パワーは P = E / Δtとして計算されます。

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ヘリオスはどのようにインストールしたら良いですか?

基本使用方法としては、Profinetには電源ケーブルと Profinet 用ケーブルが各1本ずつ必要です。ヘリオスをライン/スター型トポロジで使用する場合、デイジーチェーンでつなぐので、電源ケーブルと Profinet 用ケーブル1本ずつご使用ください。

RS232は標準DB9 RS232ケーブルを使用します。Profinetグレードケーブルと RJ45コネクタをご使用ください。

電源は Han PushPull シリーズの標準 Profinet電源です。詳細や組み合わせコネクタについてはマニュアルの第3章をご参照ください。

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瞬時のセッションでどのくらいの測定ができますか?

ヘリオス本体が到達する限界温度があり、これは内部センサで測定されます。温度は60℃以上を超えないようにしてください。約40kJまでの露光に対応すると確認済みです。ヘリオス本体を冷却するよう感覚を開ければ、当然より多くのエネルギが確保できます。そのような理由で、温度センサがオーバーヒート主要インジケータとして使用してください。

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ヘリオスがクールダウンするには、どのくらい時間がかかりますか?次のレーザ入射までどのくらい時間がかかりますか?

ヘリオス最大温度60℃(最大40kJ・蓄積されたエネルギ)に到達した後、室温に戻るまでには10〜20分かかります。従って、どのくらいのパルスが測定されたかを確認するために温度センサを使用してください。

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ヘリオスには、損傷を避けるためにインターロックオプションがありますか?

RS232またはProfinetが使用され、現在温度のコマンドがありますので温度が限界を超えないように設定してください。PCアプリケーションのOptionsを選択してからLog Temperature Enableを選択すると現在温度が表示され、ログされます。温度が限界を超える場合は、赤色になります。

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ヘリオスのLEDインジケータは何を示しますか?

7つのLEDがあります。

  1. 1.パワー
  2. COM(緑)
  3. COM(赤)
  4. リンク(ポート1)
  5. TX/RX(ポート1)
  6. リンク(ポート2)
  7. TX/RX(ポート2)

詳細はマニュアルの第7章をご参照ください。

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ヘリオスのガラスウインドウのクリーニング方法を教えてください。

メタノールで、ティッシュまたはエアーでクリーニングを行ってください。

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計測器は校正を受ける必要がありますか。ある場合、校正を受ける頻度をお知らせください。

特に指定がない限り、オフィールのセンサー及びディスプレイは購入日から18か月以内に初回の校正を受けて頂く事をお勧め致します。その後は年次定期校正を受けて頂く事を推奨致します。

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Can a laser measurement depend on the distance from the laser to the sensor?

In theory, if a beam is completely parallel and fits within the aperture of a sensor, then it should make no difference at all what the distance is; it will be the same number of photons (ignoring absorption by the air, which is negligible except in the UV below 250nm). If, nevertheless, you do see such a distance dependence, there could be one of the following effects happening:

  • If you are using a thermal type power sensor, you might actually be measuring heat from the laser itself; when very close to the laser, the thermal sensor might be “feeling” the laser’s own heat. That would not, however, continue to have an effect at more than a few cm distance unless the light source is weak and the heat source is strong.
  • Beam geometry – The beam may not be parallel and may be diverging. Often, the lower intensity wings of the beam have greater divergence rate than the main portion of the beam. These may be missing the sensor's aperture as the distance increases. To check that you'd need to use a profiler, or perhaps a BeamTrack PPS (Power/Position/Size) sensor.
  • If you are measuring pulse energies with a diffuser-based pyroelectric sensor: Some users find that when they start with the sensor right up close to the laser and move it away, the readings drop sharply (typically by some 6%) over the first few cm. This is likely caused by multiple reflections between the diffuser and the laser device, which at the closest distance might be causing an incorrectly high reading. You should back off from the source by at least some 5cm, more if the beam is not too divergent.

Needless to say, it’s also important to be sure to have a steady setup; a sensor held by hand could easily be moved around involuntarily, which could cause partial or complete missing of the sensor’s aperture at increasing distance, particularly for an invisible beam.

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Can the Helios Plus measure power-from-short-exposure correctly for a pulsed beam, say pulsing at several KHz?

The short answer: Yes. Now to explain: The question comes up because of the concern that the internal fast photodiode - which measures the exposure time (“pulse width”) - might get confused at sensing the end of an individual pulse within a pulsed beam, and incorrectly think that it has now measured the exposure time and needs to divide the measured energy by that time (which would of course be wrong). The Helios Plus is a bit smarter than that though; it looks simultaneously at the outputs from the fast photodiode AND from the (much slower) thermal sensor, and if it sees that the thermal sensor’s output has not “come back down”, then it knows what looked like the “end of the pulse” from the fast photodiode’s output is not really the end of the pulse.

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チュートリアル&ブログ

チュートリアル

White Paper - The challenge of battery production

Optimizing and Controlling Laser Processes Right from The Start 詳細を見る

オフィール社パワー/エネルギメータの校正手順/トレーサビリティ/測定誤差分析

This document discusses the interpretation and basis for stated measurement accuracy of Ophir Laser Power/Energy meters.
1. General Discussion
2. Combination of Errors and Total Error
3. Analysis of Power and Energy Calibration Errors
4. Detailed Analysis of Power and Energy Calibration Errors

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Laser Measurements in Materials Processing: How and When They Absolutely, Positively Must Be Made

19th century British physicist and engineer William Thomson, 1st Baron Kelvin, was the first to say, “If you can’t measure it, you can’t improve it.” When applying this principle to improving laser-based processes, there are a variety of parameters that must be measured. Given the continuously rising power of laser systems in material processing, the requirements for measurement systems are more challenging than ever. Which technologies are available to measure high-power lasers? How often should they be measured? What measurements should be tracked? When this data is collected, what should be done with it? 詳細を見る

パワー/エネルギメータの出力レンジ、スケールはどのように設定したらよいですか?オーバーレンジの場合どうなりますか?

ディスプレイ/インターフェース側で選択可能な出力レンジは、測定器内部の増幅器のゲインレベルを表します。パワーメータには必ずダイナミックレンジが存在します。測定された出力信号が非常に低い場合(つまり出力レンジの下方の場合)、出力信号はノイズに埋もれてしまい、指示値は不正確でノイズを含んだ値となってしまいます。逆に出力信号が非常に高い場合、サチレーションが起こります。オフィール社のパワーメータはワイドダイナミックレンジに対応するために、複数の出力スケールと出力レンジが選択できるようになっています。適切な出力レンジでレーザ出力を測定するには、AUTOレンジとマニュアルレンジの2つの設定からどちらか選択可能です。オートレンジ(AUTO)設定にすると、センサに入射されたレーザ出力に応じて、最適な出力レンジが自動選択されます。(AUTOレンジは、パワー測定時のみ使用でき、シングルショットエネルギ測定の場合は使用できません。)もう一つのマニュアルレンジでは、ユーザー側で固定レンジとして使用したい場合に、ユーザー側で設定できます。  詳細を見る

Types of power / Energy Laser Sensors General Introduction

Power and Single Shot Energy Sensors
Ophir provides two types of power sensors: Photodiode sensors and Thermal sensors. Photodiode sensors are used for low powers from picowatts up to hundreds of milliwatts and as high as 3W. Thermal sensors are for use from fractions of a milliwatt up to thousands of watts.
Thermal sensors can also measure single shot energy at pulse rates not exceeding one pulse every ~5s.

Repetitive Pulse Energy Sensors
For higher pulse rates, Ophir has pyroelectric energy sensors able to measure pulse rates up to tens of KHz. These are described in the energy sensor section, section 1.3.

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5 Situations Where Laser Performance Measurement is Necessary

Measuring the performance of a laser has possible for a number of years and is accomplished with a variety of techniques. These electronic laser measurement solutions give the laser user more relevant, time-based data that shows trends in laser performance rather than single data points. While these solutions have provided laser users with the ability to present data in a simple and easy to understand manner, the application of the data still seems to be unclear to many laser users. 詳細を見る

アクセサリ

上記のセンサに対応するアクセサリを各種ご用意しています。
  • Power Supply Cable for Helios Plus and IPM-COM

    7Z10458A

    Power Cable, AIDA female, 4-pin, to flying leads, 5m (1 unit supplied with Helios Plus, not supplied with IPM-COM)

  • Cable for Helios Plus – Profinet / EtherCAT and IPM-COM

    7E01298

    Plug Cable, RJ45 AIDA to RJ45, 5m (1 unit supplied with Helios Plus – Profinet & Helios Plus – EtherCAT Plus, not supplied with IPM-COM)

  • ヘリオス用 RS232 ケーブル

    7E01209

    D9F - D9M シールド RS232ケーブル 10m

  • Helios Plus Window Replacement Kit

    7Z08369

    Kit for replacing the Helios Plus window