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1、IPG光纤激光器培训2016年7月27日激光安全 光纤激光器原理和结构 LaserNet软件使用 常见故障排除 激光器使用注意事项 售后服务流程安全意识 技术培训 个人防护 应急预案安全互锁 辐射屏蔽 上锁贴签 防护装备激光安全的涵义和实现两个目标实现途径人员安全设备安全技术管理适宜的工作环境 正确的操作流程 定期的维护保养 故障排除和维修设定使用权限 制定规章制度 检查监督机制 人员安全培训激光安全的涵义和实现激光安全的涵义和实现激光安全标准激光安全标准美国ANSI Z136.1 美国仍在使用。是IEC国际标准的一个起源。等级命名与国际标准稍有 不同。国际IEC 60825-1以下标准都遵循
2、IEC 60825-1国际标准而设立 中国GB 7247.1 欧洲EN 60825-1 日本JIS C 6802中国激光安全标准GB 7247.1 发布部门：国家质检总局 国家标准化管理委员会 主管部门：全国光辐射安全和激光设备标准化技术委员会 起草单位：北京光电技术研究所、北京激光参量测试中心、中电11所激光安全标准激光安全标准激光安全标准美国 ANSI Z136.1 Class I Class II Class II a Class III a Class III b Class IV 激光安全标准国际 IEC 60825-1Class 1 Class 2 Class 2M Class 3
3、R Class 3B Class 41级（Class 1）：通常条件下，裸眼长时间注视或通过光 学器件（非大口径聚焦器件）观察都是安全的。通常是 因为有害光辐射被完全封闭在装置内。1M级（Class 1M）：302.5nm-4000nm，裸眼长时间注视 是安全的。但是通过放大镜或显微镜观察聚会产生危险2级（Class 2）： 400nm-700nm可见光，对裸眼短时间 照射是安全的，人眼对可见光有眨眼反射（响应时间 0.25S）可以避免受到伤害。但是有意识的长时间注视光 束会产生危险。使用光学器件观察不会增加损伤风险。2M级（Class 2M）： 400nm-700nm可见光，对裸眼短时 间照
4、射是安全的。但是通过放大镜或显微镜聚焦后会产 生危险激光等级定义激光等级定义3R级（Class 3R）：功率通常会达到5mW，并且在眨眼 反射的时间内有可能对眼睛造成伤害，但风险较小。注 视这种光束几秒钟会对视网膜造成立即的伤害。3B级（Class 3B）：暴露在激光辐射中，会对眼睛造成 立即的损伤。观察漫反射的光通常是安全的。4级（Class 4）：对眼睛和皮肤都会带来伤害，激光会 烧灼皮肤，在某些情况下，即使散射的激光也会对眼睛 和皮肤造成伤害。引发火灾或爆炸。许多工业和科学用 的激光都属于这一级。激光等级定义激光等级定义IPG高功率光纤激光器等级高功率光纤激光器等级IPG高功率光纤激光器
5、输出波长为1070nm 10 nm的不可见激光辐射。根据 IEC EN 60825-1标准定义，所有激光系统的光纤出射口激光等级都是4级。使 用者有责任确保光纤输出端或者光学加工头在一个防护室内，以确保激光辐 射量级为1级。闭合的激光柜体、传导光纤与操作光纤（除光纤输出端）安全等级为1级。当 连接光学加工头后加工头处级别为4级。激光器集成了级别为2M的引导激光器。引导激光器是出射波长为635nm或 658nm的红光激光二极管，出射光功率低于1mW。不可用眼睛或者光学仪器 直视此引导激光光束。光束伤害光束伤害 千瓦级高功率光纤激光器的功率高、光束横截面小， 功率密度巨大，能在瞬间对照射部位带来局
6、部高温。 使用不当，可能造成火灾或人身伤害。非光束非光束伤害伤害 机械伤害、化学物质伤害、电气伤害激光危害激光危害IPG高功率光纤激光器输出波长107010nm眼睛是人体对激光最敏感的器官，由于眼球对光的聚焦作用可使视网膜上能量 密度增高105倍，因此低剂量照射就可引起视网膜的严重损伤而导致视力下降 甚至至失明。激光危害人眼激光危害人眼不同波长的激光对眼睛造成的伤害 由于眼睛对不同波长的激光透过率不 同，因此，不同波长的激光对眼睛的 伤害部位不同。激光产生的高温瞬间会使蛋白质凝固或汽化，从而对生物组织带来伤害。 最容易伤害的部位：眼睛、皮肤激光危害人眼激光危害人眼由于人眼具有聚焦效应，微弱的外
7、部光线进入眼睛后，会被聚焦，能量密度随之 升高。对眼睛的破坏作用就更强。激光器发出的红外光对人眼的伤害十分大，会烧灼视网膜，从而造成视力下降甚 至失明的伤害。光束进入瞳孔会穿透晶状体，聚焦成像到视网膜上，成像点恰恰是视网膜最敏感 的的区域黄斑区，此区域被破坏后，人眼视野的中心区总会有一个黑点，无法恢 复。由于红外光的不可见性，及时少量激光摄入人眼，人眼也无法及时作出闭眼反应， 而使激光持续进入瞳孔，造成比强可见光更大的伤害。当房间内光线较暗时，瞳孔会放大以接纳更多的光线，从而能更清晰的观察，如 果在这种可见光较暗的环境中有激光辐射，那么进入眼睛的激光同样会变多，带 来的眼睛损伤也会更严重。激光
8、危害人眼激光危害人眼激光对皮肤的伤害激光对皮肤的伤害激光照射到皮肤会导致灼伤、红疹、水泡、色素沉淀，直至彻底破坏皮下组织。不同的波长可以到达皮肤组织的不同位置（如下图）。一般来说，波长越长穿透能 力越强，在400nm处穿透的皮肤组织距离不超过1mm，可到达真皮层，514nm穿透 的距离约0.5mm2mm，630nm穿透距离约1mm6mm。1070nm红外光可穿透表皮、 真皮直至到达皮下组织。激光器设备供电电压为三相交流电400V AC，如果操作不当或者没 有正确接地，会有触电的危险。在对激光器进行维护和维修时，部分部件重量大，边角锋利，容 易带来砸伤或割伤的危险。尤其是当激光器集成到加工系统里
9、时， 机床、机器手、电机的运动都会增加机械伤害的风险。激光器在进行激光加工时，会产生有害粉尘和有毒气体，员工长 时间在工作区域内工作，如果没有采取防护措施，会导致呼吸道 和肺部疾病。非光束伤害非光束伤害激光器发出的光是不可见辐射，由于功率较高，即使散射的光束依然可能对眼睛造成 不可逆转的伤害。在激光运行中，必须时刻佩戴此类眼部防护装备。激光安全防护眼镜只对特定波长有效。 选择合适的激光安全防护眼镜时需要知道下述信息：1、激光器特性：激光器的输出波长、功率。 2、光密度Optical Density (OD)：OD数值越大，激光防护眼镜的防护能力越强。 3、可见光透过率Visible Light
10、 Transmittance (VLT)：VLT数值低于20%，激光防护眼镜需 要在良好照明的环境中进行使用。 4、镜框：是否佩戴近视眼镜、面部轮廓光密度 (OD)和透过率(T)的关系： OD=log10(1)例如： OD7的镜片，对相应波长激光的透过率为1 107眼睛防护眼睛防护激光器设备供电电压为三相交流电400V AC，安装使用激光器设备 需要正确接地，使用过程中需要注意用电安全，防止电击伤害。 拆装激光器时，必须关闭电闸。佩戴绝缘手套，断电维护。 如果发生电气伤害，应采取正确救治措施，防止发生次生伤害。在对激光器进行维护和维修时，部分部件重量大，边角锋利，容 易带来砸伤或割伤的危险，需
11、要佩戴防护手套，防砸安全鞋等防 护用具。激光器在进行激光加工时，会产生有害粉尘和有毒气体，工作场 所需妥善配置通风吸尘装置，例如排风扇、工业吸尘器，员工应 该佩戴适宜的口罩进行防护。保持工作区环境亮度，开灯工作，防止瞳孔扩张增加人眼损伤风 险其他其他防护防护措施措施IPG光纤激光器所采取的的安全措施：安全系统 由两个安全继电器控制。两个安全继电器控制 功率接触器给主电源提供400VAC交流电。当出 现安全条件不满足或出现报警时，安全继电器 控制功率接触器断开供电电路，实现安全。安全互锁电路：能够确保在安全条件不满足时，终止激光发射激光屏蔽：建立激光加工房，挡光屏，幕布钥匙管理：设备或激光操作间
12、上锁警示灯和警示标识：在出光口贴标识，在设备上安装出光警示灯技术措施技术措施管理措施管理措施激光器操作授权：明确员工对激光器的使用权限，不同级别的可操作权限不同。制定规章制度：对涉及到激光辐射的区域严格管控，制定激光安全操作指导。监督检查机制：定期维护和检查体系的安全制度和设施是否可行，是否得到正确实 施和使用。人工安全培训：形体新员工安全培训机制，老员工定期考评机制，提高员工的安全 意识。光纤光学互锁电路 漏水探测器 激光柜门 外部互锁电路 光闸内吸光体的温度IPG光纤激光器互锁电路光纤激光器互锁电路主控器实时监测多种状态信息，包括温度、水流、电源、反射光等，探测值出现异 常及时发出报警信号
13、，送达急停继电器，关闭电源，终止激光发射IPG激光器急停信息监测激光器急停信息监测光纤内部有一条安全回路，在光纤意外折断时，激光会将导线烧断，随之安全回路断开， 停止出光。光纤头在没有插入加工头时，回路也无法闭合，无法出光。在光纤头内部和激光加工头内部都串联了温度开关，当光纤头冷却水供应出现问题，或 光纤端面和光学头镜面污染，引起吸热升温后，温度开关会断开。激光器柜门安装有门开关，开门时会断开安全回路。激光器底板安装有漏水传感器，如果出现漏水，安全回路断开。IPG光纤激光器安全互锁光纤激光器安全互锁钥匙管理、上锁、警示标识、警示灯和急停按钮IPG光纤激光器的安全设施光纤激光器的安全设施激光屏蔽
14、：建立激光加工房，挡光屏，幕布，测试柜IPG高功率应用实验室安全房，安全房带有互锁系统，互锁系统集成了门开关、出光警示 灯、急停按钮、密码输入板，实现了与激光器的互锁互联。开门或其他意外出现时中断 激光发射。 安全房内部有监控摄像头，外部有监控显示器，实时监控内部激光加工情况，监视器连 入网络实现远程监控。IPG高功率应用实验室高功率应用实验室IPG高功率应用实验室安全房内部。光纤、电缆、水管通过管槽、桥架实现暗装隐蔽敷设， 避免了机械手误操作可能导致的危险。IPG高功率应用实验室高功率应用实验室IPG高功率应用实验室高功率应用实验室IPG高功率应用实验室，激光器和光纤布局。实验室功能划分：维
15、修区、出光区。左图为维修区，上图为出光测试区内部。自动屏蔽门、指纹识别机、警示灯、急 停按钮、钥匙开关链入互锁系统，实现 一警全停。IPG高功率维修测试实验室高功率维修测试实验室IPG中低功率激光器实验室中低功率激光器实验室左图为门口警示灯箱 上图为内部功能区界限激光屏蔽幕布外部激光屏蔽幕布内部IPG中低功率激光器实验室中低功率激光器实验室安全房互锁系统安全房互锁系统限制对激光设施的接触。明确激光加工区的进入权限。可通过给门上锁，在门的 外面安装警示灯和警示标志等方式进行限制。在进入实验室出光操作前，悬挂出光警示标志，开启出光警示灯，通知周围人员在给激光器通电前，确认该设备预定的安全装置得到正
16、确使用。包括：挡光板、 防火面、护目镜、面具、门联锁、通风设备、灭火设备。使用完激光器，在离开前关闭激光器和电源。制定安全操作流程，定期维护和修正，加强管理。对员工进行安全培训和技术培训，提高危险防范意识，熟悉激光器操作流程。安全建议安全建议安全建议激光安全 光纤激光器原理和结构 LaserNet软件使用 常见故障排除 激光器使用注意事项 售后服务流程结构结构原理原理激光功率产生于激光模块中。每个激光模块可视作分立的激光器。根 据不同模块类型，模块输出功率可达400W到1200W。根据激光器的额 定输出功率，每台激光器会配备一定数量的模块。为了使模块中产生 激光辐射，需要为模块提供60VDC75VDC（根据不同模块类型）的直 流电压。各个模块的输出功率在合束器中合成进入单根光纤中（传导 光纤）。可以选择安装光闸或光耦，用来实现接续不同芯径和不同长 度的光纤。激光原理激光原理输入的三相电进入激光器主电源，转换成60VDC75VDC的直流电， 为泵浦激光二极管供电，泵浦激光二极管输出980nm的泵浦光，泵浦 光通过光纤耦
