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Datenblatt FocusMonitor FM+

FocusMonitor FM+

Unser vielseitiges Flaggschiff

Alles und noch mehr: Der FocusMonitor FM+ ist heute

schon für morgen gerüstet und denkt in weiten Dimen-

sionen, wenn es um die absolute Qualität Ihres Laser-

strahls geht. Schneiden, Schweißen, Oberfl ächen

bearbeiten – dafür muss das Werkzeug Laser möglichst

ausfallfrei funktionieren. Der FocusMonitor FM+ als

moderner Universalist überzeugt nicht nur mit ungewöhn-

licher Vielseitigkeit und herausragenden Funktionalitäten,

sondern punktet darüber hinaus mit leicht auswechsel-

baren Messspitzen und Detektoren.

Selbst bei hoher Strahlleistung ist der FocusMonitor FM+ das

ideale Gerät zur Analyse und Vermessung von Laserstrahl-

quellen in der Materialbearbeitung. Zuverlässig bestimmt er

die Strahleigenschaften von fokussierten Laserstrahlen: neben

den geometrischen Abmessungen des fokussierten Laser-

strahls außerdem die Fokuslage im Raum, das Strahlpara-

meterprodukt und Beugungsmaßzahl. Die integrierte z- Achse

ermöglicht die automatische Vermessung kompletter Kausti-

ken bis zu vier Rayleigh-

längen und ermöglicht damit ein Norm-konformes Messen.

Den bewährten, weltweit erfolgreich eingesetzten FocusMoni-

tor FM haben wir zum FM+ weiterentwickelt: mit neuer Elekt-

ronik, die aktuelle wie zukünftige Anforderungen in der Signal-

verarbeitung erfüllt und schon jetzt dank neuer Hauptplatine

mit 16-bit-AD-Wandler zu begeistern weiß. Eine Ethernet -

Schnittstelle erlaubt den schnellen

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und sicheren Datenaustausch mit Computern oder Anla-

gensteuerungen. Praktisch: Das neue mechanische Design

ermöglicht zudem eine Überkopfmontage ohne zusätzliche

Bauteile.

Das Prinzip

Der FM+ ist ein opto-mechanisch abtastendes Messsystem,

das den Laserstrahl mit einer speziellen Messspitze abtastet.

Diese ist mit einer kleinen Bohrung (typischer Durchmesser:

20 µm) versehen, durch die ein geringer Anteil der Laserstrah-

lung eintritt. Mittels zweier Umlenkspiegel wird der Strah-

lungsanteil auf einen Detektor gelenkt, der je nach Laserleis-

tung und Wellenlänge ausgewählt und konfiguriert wird.

So können unterschiedliche Laserstrahlquellen und -systeme

allein durch die optimale Auswahl der Messspitze und des

dazugehörigen Detektors vermessen werden.

Die hohe Bahngeschwindigkeit der rotierenden Messspitze

erlaubt die Analyse von großen Leistungsdichten. Dank der

Dynamik des verwendeten Analog-Digital-Wandlers wird ein

sehr gutes Signal-Rausch-Verhältnis erzielt. Sehr geringe

Intensitäten werden neben hohen Spitzenintensitäten glei-

chermaßen präzise abgebildet. Dies ist eine der Voraus-

setzungen zur automatischen Messung von Kaustiken im

fokusnahen Bereich über mindestens vier Rayleighlängen

entsprechend ISO 11146.

Ein neuer Meilenstein in der Ver-

messung hoher Leistungsdichten

Als jüngste Innovation der FocusMonitor FM+ Familie stellt

PRIMES den FocusMonitor FM+ HPD vor. Durch kontinu-

ierliche Weiterentwicklung und das besondere Design des

neuen Messprinzips FS³ ist es uns nun möglich, Laserstrahlen

mit sehr hohen Leistungsdichten von bis zu 50 MW/cm² zu

vermessen und auszuwerten. Hierbei sind Strahldurchmesser

von 100 – 1200 µm auswertbar. Das revolutionäre Design

und die neue Funktionalität des FM+ HPD steht Ihnen für

Strahlquellen des Wellenlängenbereichs von 1,0 – 1,1 μm zur

Verfügung.

Mit dem FM+ HPD präsentieren wir einen Meilenstein zur

Kaustikanalyse von Laserstrahlen in bislang schwierig auszu-

wertenden Leistungsbereichen, die z.B. in Schneidprozessen

Verwendung finden.

Neues Messprinzip: Fused Silica Sensor System FS³

Astigmatischer Strahl: Falschfarbendarstellung bei verschiedenen z-Positionen

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Erweiterte Funktionalität dank

neuer LaserDiagnosticsSoftware

Mit dem neuen Diagnose-Tool LaserDiagnosticsSoftware

(LDS) bietet der FM+ deutlich mehr Funktionalitäten als je

zuvor. Sie erlaubt eine vollautomatische, halbautomatische

oder manuelle Messung der Strahlverteilung, Strahlposition

und den Strahlabmessungen. Die Messungen können mit

höherer Auflösung und frei wählbarem ROI (Region of Interest)

aufgezeichnet werden. Ausgestattet mit einer höheren Dyna-

mik können Sie den Strahldurchmesser sogar bei schlechtem

Signal -Rausch- Verhältnis bestimmen. Weitere Parameter

wie etwa Strahltaillendurchmesser, Divergenzwinkel, Ray-

leighlänge und Beugungsmaßzahl M2 sind ebenfalls über das

LDS-Tool ermittelbar.

Die Messung der Intensitätsverteilung von Multispot-

Konfigurationen wird durch ein spezielles LDS-Plugin

ermöglicht. Angesichts der zunehmenden Bedeutung von

Multi-Spot-Lasersystemen ist dies nur ein Beispiel für die

hohe Anwendbarkeit und Flexibilität des neuen LDS.

Die Anzahl der Messebenen ist frei programmierbar, typi-

scherweise liegt sie zwischen 11 und 21 Ebenen. Komplette

Messreihen und Berechnungsergebnisse können gespeichert

werden, um mit diesen vorab definierten Grunddaten erneut

zu messen.

Einfach austauschen:

Messspitzen und Detektoren

Ein Wechsel des Detektors ebenso wie der Messspitze ist

innerhalb weniger Minuten vom Anwender durchführbar.

Für die unterschiedlichen Divergenzen und Wellenlängen

verschiedener Strahlquellen steht Ihnen ein ganzes Set

angepasster Messspitzen sowie Detektoren zur Verfügung.

Die mit einem EEPROM ausgestatteten Detektoren erlauben

problemlos die Verbindung zur LaserDiagnosticsSoftware. Die

Auflösung des Detektors und die Messfenstergröße können in

der Software eingestellt werden.

Wellenlängenbereich von CO2 -Lasern ( λ = 9 – 11 µm):

Pyroelektrische Detektoren wie DFCM+ zusammen mit

CO2-Highpower-Messspitzen.

Festkörper-Laserstrahlung:

Hochdynamischer Detektor DFY -PS+ für Wellenlängen

λ = 0,4 - 1,1 µm mit automatischer Signalanpassung.

Für Wellenlängen λ = 1 – 1,7 µm wird der Detektor

DFIG-PS+ empfohlen. Kombination dieser Detektoren

in der Regel mit einer NIR-high-div-Messspitze.

Für höher divergente Diodenlaser stehen zusätzliche Mess-

spitzen zur Verfügung.

Optional:

Justierte Detektoren, z.B. mit optimalem Signal-

Rausch-Verhältnis oder Messspitzen mit erhöhter/ redu-

zierter Empfindlichkeit. Da während der Diagnose fast

keine Laserstrahlleistung absorbiert wird, sollte der FM+

idealerweise in Kombination mit einem Leistungsmesser

wie dem PowerMonitor betrieben werden. Dadurch kann

auch die Laserleistung gemessen und die Strahl sicher

absorbiert werden.

Presentation of typical measuring results of the FM+ within the new Laser-DiagnosticsSoftware

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Technische Daten

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FM+ FM+ HPD

MESSPARAMETER

Leistungsbereich 30 – 25 000 W 100 – 25 000 W

Wellenlängenbereich 0,4 – 1,6 µm und 9 – 12 µm1,0 - 1,1 µm(andere Wellenlängenbereiche auf Anfrage)

Strahlabmessungen, typ. 100 – 3 000 µm (bis zu 5 000 µm optional) 100 – 1 200 µm

Max. power density at different measuring tips

CO2 laser (10.6 µm): 30 MW /cm2 Nd:YAG-Laser (1 000 – 1 100 nm): 10 MW /cm2

VIS-Laser (515 – 550 nm): 5 MW /cm2

Dioden-Laser (400 – 1 000 nm): 1 MW /cm2

NIR laser: 50 MW /cm2

ERMITTELTE PARAMETER

Fokusposition x, y, z ja ja

Fokusradius x, y ja ja

Beugungsmaßzahl M2 ja ja

Typische maximale Rayleighlänge 28 mm 28 mm

Leistungsdichteverteilung 2D, 3D 2D, 3D

Messdauer pro Ebene abhängig von Messpara-metern (wie Auflösung, Rotationsgeschwindigkeit, Messfensterposition)

5 s - 40 s 5 s - 40 s

Linescan optional optional

GERÄTEPARAMETER

Arbeitsbereich x-y 8 x 8 mm (12 x 12 mm optional) 8 x 8 mm (12 x 12 mm optional)

Arbeitsbereich z 120 mm 120 mm

Messfenstergrößen 0,1 x 0,1 – 8 x 8 mm (bei 64 Pixel Auflösung) 0,1 x 0,1 – 8 x 8 mm (bei 64 Pixel Auflösung)

Auflösung 32 x 32 px – 1 024 x 1 024 px 32 x 32 px – 1 024 x 1 024 px

Drehzahl der Messspitze 1 875, 3 750, 7 500 min-1 1 875, 3 750, 7 500 min-1

VERSORGUNGSDATEN

Elektrische Versorgung 24 V DC ± 5 %, max. 3,5 A 24 V DC ± 5 %, max. 3,5 A

Schutzgas Helium, Stickstoff oder Argon Helium, Stickstoff oder Argon

Max. Druck typ. 0,5 bar (optional) typ. 0,5 bar (optional)

KOMMUNIKATION

Schnittstellen Ethernet, RS485 Ethernet, RS485

Trigger-Delay-Ausgang optional optional

MASSE UND GEWICHT

Abmessungen (L x B x H) 280 x 242 x 218 mm 280 x 242 x 218 mm

Gewicht (ca.) 8,5 kg 8,5 kg

UMGEBUNGSBEDINGUNGEN

Gebrauchstemperaturbereich 15 – 40 °C 15 – 40 °C

Lagerungstemperaturbereich 5 – 50 °C 5 – 50 °C

Referenztemperatur 22 °C 22 °C

Zulässige relative Luftfeuchtigkeit (nicht kondensierend)

10 – 80 % 10 – 80 %