Einschaltverzögerung bei Gravur - CO2 Glasröhre

  • Danceman,
    ich prüfe auch noch die Software. Allerdings gibt es da keinen Settingsdialog, wo ich das sofort sehen könnte. Es gibt einen monströsen Registry-Baum und INI Files.
    Ansonsten bin ich nicht davon überzeugt, dass es an der Software liegt, passt für mich nicht zu den Symptomen.
    Das Netzteil prüfen konnte ich gestern ganz einfach während der Laser 3h was gravierte, in der Zeit konnte ich am Laser selbst nichts machen.
    Doch, es nervt, dass das so lange dauert.

  • Also meines Wissens hast du "zwei Signale" in Hochvolt zur Röhre.



    Einmal kurzfristig die Zündspannnung und einmal die Arbeitsspannung. Da draus ergibt sich schon eine Verzögerung. Da ist ja auch unter anderen einer der riesen Vorteile von RF mit Tickle Puls.

    Gruß

    Michael


    Vom Handwerk kann man sich zur Kunst erheben. Vom Pfuschen nie.

    Johann Wolfgang von Goethe

  • Und man sieht: die Anstiegskurve von 0 auf die angelegten 5V dauert nach dem Integrator dann 500us = 0,5ms.
    Heisst also vom Eingang des Lasernetzteils her gibt es keine Verzögerung vom 1,5 Millisekunden, sondern maximal eine von 0,5 Millisekunden.
    Und im Prinzip ist der Laser ja nach 200ms schon zu 80% bei der gewünschten Leistung (Verlauf der Anstiegskurve).

    ... wenn es rein um die elektronische Verzögerung geht, dann schau dir mal die Zeitskala in meinen Signal-Bildern an - das gesamte Signal ist etwa 60µs lang und der "Anstieg" entsprechend kürzer ... je nach Filter-Kondensator kann ich das auch auf unter 0.5µs (bzw. 500 Nanosekunden) verringern und mit einem schnelleren Mikrocontroller (die kleinen Arduinos schaffen etwa 5µs als kürzeste Pulszeit bzw. Auflösung, der ArduinoDue 0.5µs) auch noch schneller schalten.


    Das Problem ist aber wirklich eher die Zeit, bis nach Anlegen des "Laser-ON"-Signals der eigentliche Laserpuls rauskommt.


    Und dagegen gibt's in der Steuersoftware eben die Vorgaben für die jeweiligen Delays, damit der Laser um die Zeit früher gezündet oder der Galvo-Sanner um diese Zeit später losläuft ...


    Viktor

  • Wobei ich mich gerade frage, ob meine Software das kann - diese Laser sind Industrielaser und alle RF. Ich glaube dass SEI keine Parameter für Glasröhren mitpflegt, wenn sie keine verwenden. Und wenn es nicht RFs gibt, die da auch langsamer sind - wovon ich nicht ausgehe, denn das ist der Kernvorteil von RFs - dann brauche die das gar nicht...


    Aber dann bleibt ja trotzdem noch ein Problem übrig, das mit der Software nichts zu tun hat und um das es mir dabei auch u.a. geht:


    Wenn die Glasröhre 1-2ms zum Zünden braucht, dann kann ich das zwar kompensieren in dem ich von der Steuerung her 1-2ms früher zünde.
    Aber trotzdem komme ich doch dann beim Gravieren von Bildern oder feinen Strukturen nicht an eine Auflösung unter diesen 1-2ms - was auch immer das dann bei einer bestimmten Geschwindigkeit und DPI-Zahl bedeutet.


    Also Beispiel:
    Ein Foto mit 300dpi, gescannt mit 200mm/s.
    Dann fährt der Kopf in 1-2ms 0,2mm bis 0,4mm weit.
    Bei 300dpi ist ein Pixel 0,08mm, also würden in 1ms 3 Pixel belichtet und in 2ms 6 Pixel.
    D.h. bei jedem Übergang von weiss (nicht graviert) auf grau/schwarz (belichtet), verliere ich 3-6 Pixel.
    Bzw. liegt die sicher erzielbare Auflösung bei nur 100dpi, wenn ich mit 200mm/s graviere und die Verzögerung 1ms beträgt.


    Das ist einer der Punkte, der mich interessiert: Ist das so, kennt ihr das?


    Möglicherweise unterscheidet sich das ja zwischen weiss-nach-schwarz (Laser muss zünden) und grau-nach-anderem-grau (Laser hat schon gezündet)?

  • ... bei einigen Lasern ist diese "Zünd-Verzögerung" auch noch abhängig von der Ruhepause davor - solange das Plasma noch "warm" ist (wenige Mikrosekunden vergangen), kann sofort weitergezündet werden ... erst wenn ein paar Millisekunden vergangen sind, brauchts wieder diese längere "Vorwärmzeit" ...


    Viktor

  • Werden "Zündspannung" und "Brenn-Spannung" denn explizit elektronisch geregelt? Was ich meine ist der Unterschied zu z.B. stabilisierten Netzteilen und Nicht-stabilisierten, bei denen im Leerlauf die Spannung höher als nach Anlegen einer Last ist. Vor der Zündung, es im Laser also überhaupt zu einem Stromfluss kommt, kann das Netzteil, der Controller nicht wissen, ob der Laser zünden wird/kann. So - etwas direkter - wird die "höhere Leerlaufspannung" zum Zünden verwendet, sich also der Effekt eines unstabilisierten Netzteils zuNutze gemacht, oder "switcht" das Netzteil "aktiv" auf eine kleinere - eben die "Brennspannung"/Betriebsspannung, sobald es in der Röhre zum Stromfluss gekommen ist, um?

  • Meine Röhre hat heute beim Schneiden von 6mm Acryl endgültig den Geist aufgegeben. Plötzlich war der Schnitt statt ganz oder fast ganz durch nur noch 1mm tief.
    Habe dann direkt mal das Kalorimeter in den Strahl gehalten (direkt an der Röhre) und siehe da: aus der Röhre kamen nur noch 5W raus.


    Habe sie dann heute nachmittag direkt gewechselt. Es war hilfreich sich die Position der Röhrenenden zum Gehäuse meines Lasers genau rauszumessen.
    Musste nach dem Einbau der neuen Röhre mit denselben Maßen in Höhe und Abstand von hinten nur noch 30min fein justieren und es war schon wieder alles gut:
    1) Vorne den Strahl auf dem 1. Spiegel zentrieren, war 2mm off. Jetzt kam der Strahl sogar bereits beim Laserkopf an, dort um 3mm off center.
    2) Hintern der Röhre noch je 1-2mm rauf/runter/links/rechts. Strahl zentrisch auf dem Laserkopf.

    3) Prüfen, ob der Strahl an allen Positionen auf der Arbeitsfläche zentrisch auf dem Kopf ist. Da gab's schon nichts mehr zu tun.


    Das war mal einfach, wow. Jetzt hab ich keinen Respekt mehr vor dem Röhren tauschen, wenn das so schnell geht - nach 2h war alles erledigt.


    Jetzt komme ich wieder problemlos durch meine 6mm Acryl.


    Morgen werde ich mal den Graviertest wiederholen und sehen, ob sich mit der neuen Röhre etwas verändert hat.

  • Zitat

    Bzw. liegt die sicher erzielbare Auflösung bei nur 100dpi,
    Das ist einer der Punkte, der mich interessiert: Ist das so, kennt ihr das?


    Ja das ist so! Mein Strahl hat ein Breite von sehr präzise 0,2 mm. Wenn ich damit eine Auflösung von mehr als 127 DPI schaffe müsste ich auch Wasser in Kaffee verwandeln können...


    Ja, ich weiss das man mit diversen Linsen auch einen kleineren Spot erreichen kann, aber 0,08 erscheint mir dann doch bei CO2 eine ordentliche Herausforderung. Für solche Auflösungen gibt es wohl bessere Lichtquellen...


    Ein Gedankenspiel zu einer komplizierten HighTech Lösung:
    Die Logik sendet einen Impuls, die Röhre braucht 1ms zum zünden: Wie kann ich die Verzögerung beseitigen?
    1. Der Schrittmotor müsste kurz stehenbleiben und erst wieder nach 1ms losfahren wenn der Laser wieder ausgeschaltet ist. Könnte aber etwas langsam werden das ganze...
    2. Man entwickelt eine "Timing Elektronik" die mit einem Micro Wurmloch 1ms in die Zukunft schaut und dadurch vorher bemerkt das die Logik 1ms später einen Zündimpuls schicken wird. So gewinnt man die fehlende ms um den Laser zu zünden. Wird aber nicht ganz günstig weil die Wurmlocherzeugung nicht mit 16A Haushaltssicherungen machbar sein soll...
    3. Der Software sagen das sie den Zündimpuls je nach Geschwindgkeit einfach etwas früher losschicken soll...


    So oder so wird es eine ziemliche Herausforderung werden die Röhre schon zu zünden bevor man überhaupt weiss das einen Moment später eine Zündung erforderlich wird, aber ich lasse mich gern überraschen. Da die geschätzen Kollegen hier auch in der Richtung nach einer Lösung suchen, steigt die Wahrscheinlichkeit immer mehr das ich völlig falsch liege ?( In der Schule müsste ich dann wohl wieder in die Ecke wo kein anderer damals im Rechenunterricht gestanden hat...

  • ... beim Scannen ist so ein "zeitlicher Vorlauf" etwas einfacher zu realisieren, als beim Vektor-Abfahren.


    Im Prinzip wird so weit vor dem Scanbereich gestartet, daß die Anfangsbeschleunigung rum ist, wenn der Laser den Scanbereich erreicht.


    Bei einer gleichmäßigen Geschwindigeit und bekannten AN-/AUS-Positionen ist dann "nur noch" der Start-Zeitpunkt für den ersten Puls passend eizujustieren ...


    Viktor

  • Ich hab jetzt fast 2h recherchiert nach Material zur Anregung von CO2 lasern, konkret Mess-/Rechendiagramme etc wie schnell die Anregungslawine anläuft.
    Nichts zu finden, das gibts ja gar nicht.


    Das einzige, was ich (wiedergefunden) habe ist
    https://www.repairfaq.org/sam/laserco2.htm#co2emod



    Da steht, dass die Reaktion des Gases träge ist, als starker Low Pass wirkt und man ab 3kHz eine Modulation praktisch nicht mehr sehen kann. (Damit wäre ja 3kHz Pixeltakt auf jeden Fall nicht mehr möglich).
    Da gehe ich allerdings davon aus, dass der Zustand der Anregung bereits erreicht ist, d.h. das spiegelt nicht die Zündzeit wieder.
    Wenn man aber mal davon ausgeht, dass man 3kHz nicht mehr sieht, dann sieht man vermutlich 1-1,5kHz in der Modulation noch. Das wäre ja rund 1ms.
    Jetzt angenommen, die Erstanregung dauert mindestens so lange / eher länger, dann sind wir bei ab / über 1ms.

  • Das will ich jetzt genauer wissen. Habe mir jetzt einen grau-schwarz-Test aus dem Linien-Raster gemacht.
    Die Frage ist: wenn ich dem Laser für alles, was bisher "weiss" war eine Leistung von 6-10% gebe, reagiert er dann für "schwarz" = 40% schneller?
    Dann könnte man ja jedes Gravieren bei "grau" (7%) beginnen lassen, idealerweise würde da das Material noch nicht / kaum verändert und das Einschalten für "schwarz" oder "dunkler" würde schneller gehen, d.h. ich kann damit die erreichbare Auflösung für weiss-schwarz verbessern.

  • Die Antwort: So ist es!
    Heute Abend 3h Testiterationen gemacht....


    1. Foto: das Raster wie letztens, 250dpi, 200mm/s, bidirektional, weiß = 0%, schwarz = 40%
    2. Foto: dasselbe, aber mit weiß = 7%


    Erkenntnisse:
    - die senkrechten Linien (waagrecht gescannt) sind stärker und breiter, d.h. Der Laser zündet schneller und kräftiger
    - es gibt doch einen Versatz des scannens, mehr dazu gleich
    - also helfen die 7% schneller/besser zu zünden, jedoch gravieren die 7% nicht, das ist gut


    3. Foto: 339dpi (mehr dazu gleich), 200mm/s, unidirektional, weiß = 9%, schwarz = 40%


    Jetzt wird es richtig gut! Die senkrechte Linie hat fast dieselbe Tiefe wie die horizontalen und ist auch fast so breit wie sie sein soll.
    Das ist der „Sweet Spot“, bei weiß = 10% wird die rechte Seite wiederum etwas fransig, da dann das Abschalten des Lasers nicht mehr so schnell geht. Auch noch ok, aber 9% ist besser.


    4. Foto: 509dpi, 100mm/s, bidirektional, weiß = 8%, schwarz = 13%


    Das ist soweit das Optimum für eine leichte Gravur. Das hätte ich bisher so nicht erreichen können.


    Nun zum Versatz und den DPI:


    Bild #1 hat mir gezeigt, dass es tatsächlich einen leichten Versatz der Gravur gibt und die weiteren Experimente mit den DPI bestätigten mir einen Verdacht: es hängt von den DPI ab, wie weit der Versatz ist. Je höher die DPI desto geringer der Versatz. Bei 509dpi ist er kaum mehr wahrnehmbar, während er bei den 204dpi schon über ein Drittel der vertikalen Linien zu sein scheint.


    Und ich habe jetzt auch eine Erklärung wo das herkommt:
    Ich habe ja eine Mikroprozessor-Schaltung zwischen der SEI Elektronik und dem Röhrennetzteil um die Ansteuerung von der für die RF Röhre auf die der Glasröhre zu übersetzen.
    Und das bedeutet ich muss beim eingehenden Signal zuhören um es danach passend für die Röhre rauszuschicken.
    Und genau da liegt der Hase im Pfeffer:
    die SEI Steuerung verwendet den Pixeltakt für das Steuersignal. Ich muss also einen Pixel lang zuhören, bevor ich weiß welchen Duty Cycle (= Laserleistung) ich rausschicken muss.
    Bei 204dpi habe ich 8 Pixel/mm, ein Pixel sind 0,125mm.
    Bei 509dpi sind es 20 Pixel/mm, ein Pixel sind 0,05mm.


    Zusätzlich gibt es auch noch eine Verzögerung in der Reaktion der Röhre, das waren ja die 3kHz wo man von einer Modulnichts mehr sieht. Also nehmen wir mal an, da haben wir nochmal vielleicht 0,7ms (1,5kHz) Verzögerung bei ein und aus, das sind bei 100 oder 200mm/s auch nochmal 0,07 bis 0,14mm.
    Also DPI und das zusammen:
    Ca. 0,25mm bei 250dpi und 200mm/s
    Ca. 0,12mm bei 509dpi und 100mm/s


    Bei 250dpi und 200mm/s ist das also die halbe Linienbreite der senkrechten (die sind nach Vorlage 0,5mm), das kommt also schon hin.


    Und jetzt ist noch die Frage:
    Wieviel bringt dann das „Vorwärmen“ des Lasers mit den 8-9% Leistung?


    Die obigen Maße zugrunde gelegt, kann man aus Bild 1und Bild 2 sehen, dass sich die Breite der Vertikalen bei um ca. 100% vergrößert hat. Das sind dann ca. 0,12-0,15mm. Das mit 200mm/s umgerechnet kommen wir auf 0,75ms.


    Das würde bedeuten eine CO2 Röhre benötigt 1,5ms zum Zünden und 0,7ms um auf Leistungsänderungen zu reagieren. Das macht mir durchaus Sinn!

  • War vorhin zufällig noch in einem anderen Forum http://www.laser-engravers.de/…s-ist-das-beste-Netzteil/ (wo ich aber nicht angemeldet bin) und da auf etwas gestoßen, das Du (wenn Du da auch "Connyg" heisst) in Bezug Netzteil im Juli mal geschrieben hattest...


    Zitat

    Aus diesen Dingen würde ich jetzt für mich ableiten, dass das Netzteil den Maximalstrom regeln muss, da nach der Zündung die Röhre soviel Strom nimmt wie sie bekommt.
    Gleichzeitig sinkt noch ihr Widerstand mit dem Strom, d.h. die Situation "eskaliert".
    Heisst also: Würde man eine Röhre mit der Zündspannung alleine lassen, dann würde sie sich erhitzen bis das Plasma stirbt.


    Wenn ein Hochspannungs-Impuls/RF-Impuls eine Gasentladung bewirkt, ist der "durchsichtige, die beiden Hochspannungsanschlüsse umgebende Luftmantel" von "Widerstand = unendlich" auf "Widerstand = 0" gefallen!! Die elektrische Spannung baut ein geladenes Ionenfeld um sich herum auf. Je höher die Spannung, je größer Entfernung kann die Entfernung der Elektroden sein, um durchzuschlagen. Bei normalem Luftdruck so um die 1mm pro 1000Volt. Unter Niededruckathmosphären (Laserröhren) ist die Spannung, die sonst erst bei z.B 20mm (ungefähre 40W-CO2-Röhren-Laserspannung) den Durchschlag in Luft bewirkt, bereits hoch genug, um die volle Laser-röhrenlänge zu überbrücken. Das bedeutet aber auch, dass es ausschliesst, jedes Netzteil nehmen zu können!!
    Da sind Deine Gedanken und Bedenken völlig richtig!! Wenn ein Netzteil eine viel höhere Spannung: Die Zündspannung erstmal nicht so tragisch, weil nur kurz erfolgt, bis eine Röhre gezündet hat, das sich bildende Plasma den Übergang der Elektroden öffnet, aber dann, ohne Strombegrenzung aufgrund der bedeutend höheren verfügbaren Betriebsspannung und die Stromstärke (die sich aus Widerstand = 0 ergibt), kann es die Röhre binnen kurzer Zeit ins Nirvana befördern. Sie verbrennt einfach. Auch mit Wasserkühlung. Ohne würde sie wahrscheinlich nicht nur an den Elektroden "verbrennen", sondern gar implodieren...
    Man kann - prinzipiell - klar und problemlos einen verbraucher, der 100W für sich beansprucht, an einer Energiequelle, die 1Megawatt leisten könnte, betreiben. Die Energiequelle würde sich freuen ;) Die hat solange praktisch Urlaub. :S Sie wäre einfach "extrem überdimensioniert". Warum China-Kracher-Netzteile durchbrennen, gibt jemand der Röhre dauerhaft über 15mW, liegt daran, das diese vollkommen unterdimensioniert sind, so immer an der Grenze des maximal Zumutbaren laufen...
    Aber muss bei überdimensionierten Energiequellen die Spannung stimmen, und der Strom begrenzt werden. Ein Widerstand, den man anfassen kann, hat immer einen bestimmten Ohm-Wert. Daraus ergibt sich die zur angelegten Spannung errechnende Stromstärke. Aber Luftdurchschlag ist "Gate open" & "All-you-can-eat". Bei der mit Kabel verbundenen Glühlampe regelt diese selbst die Stromstärke, solange die Betriebsspannung stimmt. Beim Laser muss das Netzteil dafür sorgen, dass sich der verbraucher nicht soviel nehmen kann, dass er daran erstickt... ;(

    Einmal editiert, zuletzt von 48-2-CO2 ()

  • :pop:


    Das sind ziemlich aufwendige Versuche, und wirklich interessant. Hätte nicht gedacht das es möglich ist trotz des Versatzes so ein sauberes Gitter hinzubekommen. Ich denke Bild 1 würde aber auch annähernd wie Bild 3 aussehen wenn die "Einschläge" direkt untereinander liegen würden...

    Zitat

    Bei einer gleichmäßigen Geschwindigeit und bekannten AN-/AUS-Positionen
    ist dann "nur noch" der Start-Zeitpunkt für den ersten Puls passend
    eizujustieren ...

    Ja, das wäre ja der einfache Weg. Aber wenn nur ein Gitter graviert werden soll geht es auch ohne diese Einstellung. Das hätte ich nicht vermutet.

  • ...wo ich aber nicht angemeldet bin...



    Mach das ruhig mal, die meisten von uns sind dort vertreten und die von dort hier ... oder umgekehrt irgendwie :)


    Ich lese auf jedenfall interessiert hier mit :daumen::rolleyes:

    Gruß

    Michael


    Vom Handwerk kann man sich zur Kunst erheben. Vom Pfuschen nie.

    Johann Wolfgang von Goethe

  • Danke für die "Einladung", Michael :) Werd ich dann auch mal machen ;) Und ja: Interessant, sich durch die Themen zu lesen, auch wenn es einen oft indirekt nur betrifft, rein Interessehalber, ist es definitiv!! :thumbup:

  • Fantastisch!
    Ein Techniker von SEI hat mir heute verraten, wie ich den Versatz der Gravur korrigieren kann.
    Es gibt bei den Gravur-Parametern ein Feld „Ausrichten“, das bei meinen Versuchen nichts bewirkt hat.
    Der Trick ist die Software in den Admin-/Techniker-Mode zu versetzen, dann funktioniert es.


    Auf diese Weise kann ich jetzt Versatz beim bidirektionalen Gravieren komplett kompensieren.
    Und die Einschaltverzögerung des Lasers kann ich mit den 8-9% Leistung für den Hintergrund minimieren.


    Angehängte Gravur ist mit 250dpi und 100mm/s erstellt und so gut wie es werden kann bei dem Speed und der Auflösung.


    Jetzt bin ich zufrieden!