[發明專利]全固態大功率激光器通用控制器

有效

• 申請號: 200810230068.3
• 申請日: 2008-12-24
• 公開（公告）號: CN101465509A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 張春杰;葛赭;孫邈
• 申請（專利權）人: 沈陽大陸激光柔性制造技術有限公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S3/10;H01S3/102;H01S3/042;H01S3/09
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司
• 代理人: 王東煜

技術領域

本發明涉及的是控制器，具體的是針對全固態大功率激光器使用的控制器。

背景技術

目前使用的大功率激光器(功率在1KW以上)品種繁多，形式多樣，但大體上還以CO₂激光器為多，CO₂激光器誕生較早、早已成熟的用于金屬焊接及金屬表面熔覆，但由于其光束傳導是通過剛性管道，因此僅適合于二維或外部簡單的三維焊接。為解決和彌補這種問題和缺欠而制成的可通過光纖傳輸的全固態二極管泵浦固態大功率激光器，是國內外高端大功率激光器發展的主流方向。然而國內現行的大功率全固態激光器多是處于實驗室內工作的階段，其操作控制比較簡單粗糙，保護功能單一，性能不穩定，可靠性也差，極易產生誤操作而造成設備損壞。況且現有操作控制系統缺乏系統性，尤其缺少與外部控制設備(機器人等)的聯動控制與操作。因此，現有的全固態激光器的控制方式極不適應激光器實際工作中頻繁開啟及連續長時間工作的需要，更無法完成全固態激光器移動式加工的需要，實際應用尚存在諸多問題。

目前尚未有操作簡單、功能強、自動化程度高，可與外部設備進行聯動，而且能夠對全固態大功率激光器提供可靠的運行保護，適合全固態大功率激光器實際應用的控制和保護系統。

發明內容

本發明的目的是針對現用全固態大功率激光器控制操作煩瑣、效率低、無法與外部設備聯動，并且缺乏必要的保護，從而造成激光器易損壞、壽命降低，不利于激光器的長時間可靠運行等問題而提供一種結構緊湊，控制功能強，操作簡便不易出錯，并對激光器在工作過程提供全方位的安全保護功能及可與外部設備通訊聯動的一種全固態大功率激光器通用控制器。

采用的技術方案是：

一種全固態大功率激光器通用控制器是由硬件和軟件兩大部份組成，所述的硬件包括信號檢測及執行單元、操作單元和主控單元；

所述的信號檢測及執行單元，包括激光頭電源控制及檢測機構、冷卻水控制及檢測機構、保護氣控制及檢測機構、光腔漏水檢測機構、光閘開關控制機構和功率探測機構；

激光頭電源控制及檢測機構包括激光頭電源、主控器和串口；激光頭電源采用加拿大Xantrex公司XDC系列數控大功率直流電源，激光頭電源的輸出端通過導線與激光頭的電源輸入端對應連接，激光頭電源的控制端、電流和電壓檢測端通過導線分別與串口的對應端相連接，串口與主控器對應端腳連接；

冷卻水控制及檢測機構包括冷水機、流量控制開關；冷水機采用激光器專用定型產品的冷水機，冷水機的水出口與激光頭冷水入口連接，激光頭冷水出口經冷水流量控制開關與冷水機的回水口相連接，冷水機的控制端與串口的對應端相連接，串口與主控器對應端腳連接；在光纖頭、激光頭冷水入口和出口、鏡片冷卻水入口和出口設置溫度檢測點，采用PT100鉑電阻，通過溫度變送器變為4-20mA模擬信號，溫度變送器分別對應與線性光耦隔離電路相連接，經A/D模數轉換與主控器對應端腳連接；

保護氣控制及檢測機構包括電磁閥和氣體流量控制開關；電磁閥采用定型成品，電磁閥的入口端通過軟管與保護氣源相連接，電磁閥的出口端經氣體流量控制開關與激光器的保護氣進口連接，激光器的保護氣出口經氣體流量控制開關返回到電磁閥的回氣口端，回氣口端與保護氣源相連接；電磁閥的控制端與串口的對應端相連接，串口與主控器對應端腳連接；

光腔漏水檢測機構包括漏水探測器，漏水探測器為兩條電極板嵌入激光器底板上，兩條電極板的同方向的一端各連接一導線，導線另一端與主控器對應端腳連接；通過主控器檢測兩極間電阻可檢測到激光器內是否漏水，激光器內設有三路漏水檢測點，分別設置在激光頭冷水入口、出口及透鏡組。

光閘開關控制機構，包括光閘電機、全返鏡和吸光筒；光閘電機軸的前端設有光閘，光閘與光閘電機軸固定連接，光閘電機的控制端通過導線與主控器對應端腳連接；吸光筒為帶有水冷夾套的圓筒，位于激光器的一側，吸光筒的軸線與光閘平面成45°角；

功率探測機構包括功率探測器、折返鏡；折返鏡位于激光器內為激光器的關鍵部件，功率探測器裝設在激光器的右側壁面上，功率探測器的光線接收部件與折返鏡通過的光線相一致，功率探測器的輸出端主控器對應端腳連接，主控器相應端腳與放大器連接并經AD轉換輸出；

上述一種全固態大功率激光器通用控制器設置有外部控制設備(機器人等)的聯動控制接口；聯動控制接口采用4位光隔輸入及4位光隔輸出連接外部被控制系統的接口；