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Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Fr 09 Jun, 2017 12:26 pm
von VDX
Hallo,

falls hier auch jemand Interesse daran hat - ich habe in den Foren "Peters CNC-Ecke" und "RepRap-Forum" jeweils im "Schwarzen Brett" angefragt, wie groß das Interesse an einem "Forums-Projekt" zur Entwicklung eines Laserdiodenmoduls und eines Treibers zur Integration in eine CNC-Anlage Zwecks Laser-Materialbearbeitung (Lasergravieren/-Markieren, Folienschneiden, Leiterplatten-Fertigung, ...) ist.

Im RepRap-Forum ist der Zugang frei - http://forums.reprap.org/read.php?251,772536

In Peters CNC-Ecke muß man sich registrieren - http://www.cncecke.de/forum/forum.php

(mit Login - http://www.cncecke.de/forum/showthread. ... eiber-quot )

Angedacht ist, das mit aus defekten Faser-Lasern ausgebauten 9Watt-IR-Pumpdioden zu machen, die Treiber können aber auch beliebige andere Laserdioden ansteueren ...

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Sa 24 Jun, 2017 2:42 pm
von dyak
Hi

also ich hätte auf jeden Fall Lust mitzumachen, vor allem Zwecks Erfahrungsaustausch bei der Materialbearbeitung. Es wäre schön wenn man mal eine gute Übersicht hätte, was man mit welchen Lasern bearbeiten kann und wie schnell. Das ist aus meiner Sicht eine der größten Fragen. Auch welche Dioden mit welchen Emittergrößen und Wellenlängen besser oder schlechter gehen.

Zufällig arbeite ich gerade an einem kommerziellen Lasertreiber im Bereich 10-15A, den kann ich aber nicht open source machen. Alternativ helfe ich aber gerne beim Treiberdesign mit.

Grüße
Dirk

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Sa 24 Jun, 2017 7:18 pm
von VDX
Hi Dirk,

schau mal hier, ab Seite 59 hatte ich dazu mal was zusammengeschrieben und eine Vergleichstabelle drangehängt:

http://reprapmagazine.com/issues/2/index.html


Ansonsten in den jeweiligen Threads hier oder im RepRap-Forum querlesen - da hat's eine Unmenge an relevaten Infos ;)

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Sa 24 Jun, 2017 8:59 pm
von Death
Wenn du soweit bist meld dich :D

Da mein Co2 Galvo Laser nun lüppt, brennt es mir fürchterlich unter den Nägeln nun einen Galvo Diodenlaser zu realisieren :freak:


Gruß
Michael

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Sa 24 Jun, 2017 10:04 pm
von VDX
... ich werde für nach den Urlaub (ab Mitte Juli) einen Galvoscanner mit versilberten Spiegeln bestellen, mit dem ich verschiedene Laserdioden und Lasertypen ausprobieren kann - ich denke aber nicht, daß bei den Fokusabständen >150mm (und damit auch ziemlich großen Fokusdurchmessern >0.3mm) sinnvoll graviert werden kann ... fürs Gravieren schraube ich die Diodenmodule normalerweise auf CNC-Fräsen, wo ich mit Fokusabständen von 20 bis 50mm und Fokusdurchmessern von 0.05 bis 0.1mm viel besser hinkomme - auch wenn's deutlich langsamer ist, als mit den Galvos. Fürs SLS ist der Spot-Durchmesser damit auch eher zu groß, um wirklich brauchbar zu sein ...

Mit dem "Dioden-Galvoscanner" will ich eher was in Richtung Laserlöten und Draht-Aufschmelzen machen - da brauche ich eher was "gröberes" ;)

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Sa 24 Jun, 2017 10:09 pm
von Death
Hhmmm...


Ich hab ja jetzt auch nen Teleskop drin und die F-Theta tut ihren Rest...

Sollte doch mit Diode genauso gehen, oder nicht ?

:D

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Sa 24 Jun, 2017 10:28 pm
von VDX
... zwischen der "Strahlqualität" einer Multimode-Laserdiode mit genug Leistung fürs Gravieren+Schneiden und einem Faserlaser (oder auch einem Gaslaser, wenn auch nicht ganz so heftig) liegen ein paar Größenordnungen - da reicht ein Beamexpander auch nicht allzuweit :?

Die Leuts mit Dioden durch Galvos arbeiten deswegen fast alle nur mit 405nm-Singlemode-Laserdioden ... und die gibt es leider noch nicht in den Leistungen :(

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Sa 24 Jun, 2017 10:42 pm
von Death
Wie lüppt das den dann mit den Faserlasern ?

Is ja neuland für mich :D

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Sa 24 Jun, 2017 10:45 pm
von Death
Achso... mir geht´s jetzt nicht ums PCB layern.

Ich will metall gravieren :freak:

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Sa 24 Jun, 2017 11:02 pm
von VDX
... hier ein Testvideo von meinem Faserlaser-Galvoscanner, den wir so ähnlich für 15k€ verkaufen werden:

https://vimeo.com/219841447


... und hier ein alter Testaufbau mit einer 455nm@2W-Diode und einem billigen China-Showlaser-Galvoscanner, mit dem ich bei dem Abstand statt eines Punkts eher ein Rechteck mit 0.4x0.1mm hatte:

https://vimeo.com/87801765

Und hier Bilder vom Ergebnis mit der 445nm-Diode auf Papier ... mit 2Watt Blau wirst du damit auf Metall nichts bewirken können ... die 9W IR aus dem "Forumsprojekt" wären da auch noch deutlich zu wenig:
445nm-Galvo1.jpg
445nm-Galvo2.jpg

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Sa 24 Jun, 2017 11:42 pm
von Death
Schade...

Aber da will ich nu mal hin 8)

Aber hier mal meine ersten Tests mit meinem CO² Galvo :D


Guggst du

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: So 25 Jun, 2017 12:07 am
von VDX
... mit dem CO2-Laser Metall markieren kannst du evtl., wenn du das Metall vorher lackierst - beim Wegbrennen des Lacks werden einige Metall-Oberflächen durch die Hitze und/oder die dabei gebildeten organischen Verbindungen angegriffen bzw. gefärbt ...

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: So 25 Jun, 2017 12:30 am
von Death
Weiss ich doch... :D

Aber ist doch nicht die selbe Qualität 8)

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Do 20 Jul, 2017 1:14 am
von VDX
... falls sich jemand für die Optik interessiert und etwas mit den Fokussierungmöglichkeiten "rumspielen" möchte, kann ich ihm das kostenlose Programm "Algodoo" empfehlen - http://www.algodoo.com/

Hier eine Szene (als Zip angehängt) mit einer angedeuteten Strahlführung, wie sie aus einer Faser austreten würde und verschiedene Fokussierungs-Varianten:
Faseroptik1b.jpg

Der unterste Aufbau stellt den Austritt aus einer auf das Faserende aufgeklebten GRIN-Linse dar - davon habe ich noch ein paar mit 0.2mm und 0.3mm Durchmesser, was noch gut auf das Faserende passen würde ... eventuell probiere ich das auch noch mal in Echt aus ... würde den Fokussierkopf deutlich kleiner machen bzw. komplett eliminieren :freak:

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Di 02 Jan, 2018 11:05 am
von VDX
... falls noch jemand Ideen dazu hat, poste ich das hier auch nochmal:
... für mein "Forumsprojekt" habe ich auf mehrfachen Wunsch hin ein "EierlegendeWollMilchSau"-Interface entwickelt, das ich auf Anfrage zusammen mit meinen Modulen anbieten werde.

Das Teil ist eine Abwandlung meines "intelligenten" Laserdioden-Treibers mit Optokopplern, so daß ich das vorerst nur fertig aufgebaut und vorprogrammiert abgeben werde.

Die Idee dahinter ist die, eine "beliebige Signalquelle" für die Lasersteuerung verwenden zu können (und auch verschiedene Laser und -Module damit ansteuern zu können) - es hat auf der Eingangsseite folgende Optionen:
- beliebig (über Vorwiderstände) vordefinierbare Einganspegel von 3.3V bis 24V für die digitalen Eingänge
- Optokoppler für alle digitalen Eingänge
- schon vorhandene Taktquelle (z.B. Extruder-Puls bei 3D-Druck-Elektroniken) als Puls-Input
- selber einen "geschwindigkeitsynchronen" Puls aus den X- und Y-Takten einer CNC-Steuerung zu generieren
- Freigabe des Lasers per "LaserON"-Pin
- noch ein zusätzlicher "User"-Pin für optionale Funktionen
- Analoger Eingang (auch per Widerstand an 0-5V oder 0-10V anpassbar)
- mit jeweil 4 parallelen Eingangs-Pins für die Laserversorgung und GND bis zu 20A Strom!

Intern kann der "Betriebsmodus" über einen Wattuino (ArduinoPro-Clone mit 16MHz und 5V) für alle möglichen Varianten angepaßt werden (das mache ich aktuell selber nach Vorgabe).

Am Ausgang (über Schraubklemmen) habe ich einmal die durchgeführte Versorgung des Lasers - bei mir meist mit 8V / 9A.
Und für die Ansteuerung der Treiber-Endstufe noch die 4 Pins: +5V, TTL/PWM, Analog, GND.

Die mit dem Wattuino aktuell maximal mögliche Puls-Rate liegt bei etwas über 100kHz (der hat etwa 5µs Reaktonszeit).

Falls hier noch jemand Ideen für weitere Modi oder Optionen haben sollte, die ich auch noch einbauen könnte - ein Bild von den Ein- und Ausgängen:
Ein-Ausgänge1.jpg
Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Do 04 Jan, 2018 11:13 pm
von VDX
... hier mal ein paar IR-Dioden mit "kurzer" Faser (die "Restfasern" haben bei "explodierten" Faserlasern meist irgendwas zwischen 100 bis 300mm, manchmal auch kürzer):
Faserlaenge kurz.jpg

Die mit der ganz kurzen Faser nehme ich für einen anderen Aufbau, wo eine größere Linse ohne Ferrule und Gewindehülse direkt davor in einem anderen Gehäuse positioniert wird.

Die in der Mitte ist grenzwertig - da kann ich die Faser nicht mehr einrollen (wie bei der oberen), sondern muß die gerade lassen, was dann den Abstand im Gehäuse definiert.

Bei einer längeren Faser kann ich die einrollen, so daß sie freier positioniert werden kann -- meist baue ich das in ein kleines Profilgehäuse ein, was dann zusammen mit dem Treiber auf die Z-Achse montiert wird ... das Netzteil und das Interface können dann fest an der Anlage montiert werden und mit Kabel über Schleppkette zur Z-Achse verbunden werden.

Erst bei deutlich längeren "Rest"-Fasern lohnt sich ein "Einpacken" in einen Panzerschlauch und die Trenung zwischen Diode+Kühlung und Optikkopf, so wie bei dem Bild:

30W-Diode Komplett.jpg

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Fr 05 Jan, 2018 9:07 am
von VDX
... so langsam kommt die Routine rein - inzwischen traue ich mich sogar schon, zwei Fasern gleichzeitig einzukleben :freak:

Einkleben2.jpg

Oben klebe ich das Faserende in die PEEK-"Ferrule" ein, unten eine Faser schon mit Ferrule in die Gewindehülse.

Das spart auch 2K-Kleber, weil ich immer eine Mindestmenge anrühren muß, egal wie wenig ich davon brauche :?

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Fr 05 Jan, 2018 6:23 pm
von JETS
...ist ja schon fast Serienfertigung ;)

Viktor, Du machst mich richtig neidisch.

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Fr 05 Jan, 2018 6:55 pm
von guido
Und ? Wann lieferbereit ? Morgen ? :-)

Hab die Diode die ich schon von dir hatte verbaselt...

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Fr 05 Jan, 2018 8:39 pm
von VDX
Hi Guido,

bist du schon in einer der beiden Interessenten-Listen drin? - wenn nicht, könnte es etwas dauern ... da haben sich bisher 79 Leute eingetragen :freak:

Ich hatte die ersten 10 Leute in der Liste (alles Peters CNC-Ecke) kurz nach Weihnachten angepingt - die wollen mehrheitlich ein "rundum-sorglos-Paket" mit dem "EWMS"-Interface (siehe 5 Posts zurück), wovon ich erst nächste Woche die erste 5-er Serie zusammenbauen kann ... die Teile dafür kamen schon gestern, die Platinen brauchen aber noch ein paar Werktage :?

Viktor

*** EDIT ***
Ein paar einzelne Laserdioden mit gecleavter Faser und Fokussierlinse kann ich auch nebenher abgeben, nur bei den komplett-Modulen mit Treiber gehe ich Fairnishalber die Liste durch 8)

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Mo 08 Jan, 2018 10:49 am
von VDX
... inzwischen bin ich auch mit den "Internas" der defekten Faserlaser (aus denen ich die IR-Laserdioden extrahiere) etwas weitergekommen.

Einige der defekten Geräte (die "explodierten") sind wirklich nur noch zum Ausschlachten der Dioden gut ... bei anderen ist "nur die Elektronik" defekt - die Dioden und auch die Einkopplung in die Resonator-Faser sind noch intakt.

Zumindest bei einem Typ der CW-Faserlaser habe ich es hinbekommen, den mit meiner eigenen Elektronik zum "Leuchten" zu überreden ... die Leistung im Bereich von 0.4 bis 1A (max. bei meinem stromregelbaren Netzteil) kommt auch ungefähr hin ... für die maximale Leistung brauche ich da aber auch nur 9A, also passen die "Forumsprojekt-Treiber" auch dafür 8)

Wenn ich wieder etwas Zeit habe, teste ich, was an Maximalleistung und Wellenlänge vorne rauskommt - wenn es die 130Watt und 1070nm des orignal "Faserlasers" sind, dann habe ich den praktisch wieder hinbekommen! - der Vorteil davon ist einmal die viel höhere Leistung (130Watt statt 9 oder 25 Watt der einzelnen Dioden) ... und außerdem die viel bessere Fokussierbarkeit (0.1mm in 30mm Abstand bei den Dioden, 0.03mm in 100mm Abstand beim Faserlaser!)

Schaumema! :freak:

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Do 11 Jan, 2018 12:54 am
von VDX
... weil ich vorhin noch einen der explodierten Faserlaser "ausgeräumt" habe - hier ein Bild von den "typischen" 9Watt-Dioden mit abgebrannter Faser:
9Watt-Dioden2.jpg
Aus defekten Teilen mit noch intaktem Pump-Aufbau konnte ich auch welche mit der kompletten Faserlänge von bis zu etwa 1.4m rausholen ... jetzt schaue ich erstmal, ob ich solche nicht evtl. doch wieder als "Faserlaser" zum Laufen kriege :freak:

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Do 11 Jan, 2018 2:03 pm
von vakuum
@VDX

Du weisst schon dass das keine Faserlaser sind, sondern Laserdioden mit Glasfaser dran? Das ist ein grosser Unterschied den sicher viele hier nicht kennen..... ;-)

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Do 11 Jan, 2018 3:45 pm
von VDX
Hi Vakuum,

ja, ich weiß das -- und muß auch selber immer wieder mal Leute "aufklären" daß eine fasergekoppelte Diode kein Faserlaser ist und man damit auch nicht die Leistungsdichte (bzw. kleinen Fokus von 0.03mm) hinbekommt :roll:

Diese "fasergekoppelten" 975nm-Pumpdioden extrahiere ich aus defekten Faserlasern, welche teilweise richtiggehend "explodiert" sind -- dann sehen sie innendrin so aus (das ist der, aus dem ich die Dioden mit den kürzeren Fasern im vorigen Post rausgeholt habe):
Defekter Faserlaser2.jpg

Manchmal ist der Optik-/Resonator-/Auskoppelfaser-Teil aber noch in Ordnung, dann kann ich die mit meinen Treibern manchmal auch wieder als "richtige Faserlaser" mit 1070nm und der vollen Lesitung und der super Strahlqualität laufen lassen! - die schauen dann innendrin so aus:
130Watt-Faserlaser mit 9W-Dioden Innen.jpg
Viktor


*** EDIT ***
... so schaut der aus, wenn ich die defekte Elektronik entferne und den Lüfter-Anschluß und die 3 Diodenbänke (14x, 14x, 4x) herausführe
refurbished 130W-Faserlaser.jpg
... bei Gelegenheit designe ich mal einen Treiber mit meinem "intelligenten" Interface, der ins Gehäuse reinpaßt :freak:

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Do 11 Jan, 2018 4:56 pm
von vakuum
wie kommt es dass die ganzen Fasern abrauchen? passiert das nur bei den Chinesen oder auch bei den hochwertigen?
Welche Hersteller schlachtest Du da meistens aus?

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Do 11 Jan, 2018 5:53 pm
von VDX
... das pasiert vor Allem bei den CW-Faserlasern mit dem "dünnen" Kollimierkopf ohne Faraday-Isolator drin -- die von den gepulsten Faserlasern sind etwas dicker und haben einen "Würfel" mittendrin, welcher das austretende Licht um 45° "dreht" und das zurückreflekierte nochmal um 45°, so daß es mit einem Polwürfel um 90° gedreht seitlich aufs Gehäuse des "Würfels" reflektiert wird, statt wieder in die Faser zurück -- so kann ich damit auch Spiegel direkt gravieren :wink:

Wenn der Laser senkrecht auf eine reflektierende Oberfläche leuchtet (oder die Schmelze spiegelt), dann kann es auch mal passieren, daß es zurück in den Kollimierkopf und in die Faser reflektiert wird - wenn das dann zusätzlich zur Pumpleistung die Energiedichte in der Faser und in den Einkopplestellen der Pump-Fasern über eine kritische Schwelle hebt, dann brennen die einfach ab :?

Wenn das nicht so viel ist, dann kann die interne Regelung das noch durch Abschalten vermeiden - hatte bei meinen CW-Faserlasern beim Bearbeiten von Messing und blankem Edelstahl auch schon ein paar mal eine Abschaltung mit der Meldung "Backreflection >10%" ... wenn das aber zu viel wird, dann gibt das einen mächtigen Blitz und viel Rauch aus dem Lasergehäuse :shock:

Um das zu vermeiden, stelle ich den Fokussierkopf bei den CW-Faserlasern etwas schräge an, so daß das nicht zurück in die Optik reflektiert wird ... hab' dafür am Rand der Linsenhalterung aus Kunststoff schon ein paar Schmelzstellen :roll:


Die defekten Laser, die ich bekommen habe, sind alles ältere Typen von IPG - das passiert anderen Herstellern aber auch ... nur sind die scheints im Schrott-Bereich noch nicht so verbreitet :freak:

In der Firma verbaue ich zur Zeit für die XY-Galvoscanner-Lasergravierer gepulste Laser von BJT, die sehr ähnlich wie die von JPG aufgebaut sind ...

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Do 11 Jan, 2018 6:22 pm
von vakuum
Ich dachte schon bei Deinem Bild vorher dass da der Isolator fehlen muss von der Grösse her.....
Dass die das nicht verbauen? Sehe ich als absolut zwingend bei Faserlasern, vor allem ist es ja nicht wirklich eine sehr teure Komponente, haben ja heute alle billigen Chinalaser dran....

Sogar IPG hat keine Isolatoren verbaut?

Krass die Auswirkung wenn was zurück geht, aber ja eigentlich logisch.....

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Do 11 Jan, 2018 8:01 pm
von VDX
vakuum hat geschrieben:
Do 11 Jan, 2018 6:22 pm
Sogar IPG hat keine Isolatoren verbaut?
... sorry, mit "JPG" meinte ich eigentlich "IPG" :roll:

Das mit den "dünnen" Kollimator-Köpfen kenne ich aber auch genauso bei anderen Herstellern - nur die gepulsten haben scheints die Faraday-Isolatoren drin, weil es bei den Puls-Spitzenleistungen von um/über 10kW wohl gar nicht mehr anders geht :freak:

Viktor

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Fr 12 Jan, 2018 8:21 am
von VDX
... gestern Nacht habe ich eins der "EWMS"-Interfaces zusammengelötet ... wurde dann aber schon zu spät zum Testen - mache ich am WE ...

Re: Forumsprojekt "Laserdiodenmodul mit Treiber"

Verfasst: Fr 12 Jan, 2018 8:26 pm
von Death
:D

Cool