[發(fā)明專利]一種CO2激光器智能補氣系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410469844.0
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN105406328A
• 公開（公告）日: 2016-03-16
• 發(fā)明（設計）人: 陸榮鑑
• 申請（專利權）人: 江蘇津榮激光科技有限公司
• 主分類號: H01S3/036
• 分類號: H01S3/036
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔡晶晶

1.一種CO2激光器智能補氣系統(tǒng)，包括供氣系統(tǒng)和輔助補氣系統(tǒng)，所述供氣系統(tǒng)包括與光學諧振腔進氣口連接的工作氣體進氣管道、N2進氣管道，所述N2進氣管道上安裝有充N2電磁閥，所述輔助補氣系統(tǒng)包括與光學諧振腔出氣口連接的抽真空管路和抽廢氣管路，所述抽真空管路上安裝有主抽真空電磁閥，所述抽廢氣管路上安裝有渦輪風機，所述抽真空管路和抽廢氣管路與真空泵連接，其特征在于：所述供氣系統(tǒng)的工作氣體進氣管道上安裝有受控于激光器控制系統(tǒng)的流量控制裝置，光學諧振腔內(nèi)裝有用于監(jiān)測光學諧振腔氣壓的氣壓傳感器，所述抽廢氣管路上安裝有位于渦輪風機后方的受控于激光器控制系統(tǒng)的抽廢氣比例閥，所述真空泵連接受控于激光器控制系統(tǒng)的變頻器，激光器控制系統(tǒng)根據(jù)光學諧振腔內(nèi)的氣壓變化控制真空泵轉(zhuǎn)速、抽廢氣比例閥開度、流量控制裝置的流量，使光學諧振腔內(nèi)的氣壓達到目標值或維持穩(wěn)定。

2.根據(jù)權利要求1所述的CO2激光器智能補氣系統(tǒng)，其特征在于：所述流量控制裝置為進氣比例閥。

3.根據(jù)權利要求1所述的CO2激光器智能補氣系統(tǒng)，其特征在于：所述工作氣體進氣管道具有三個并聯(lián)的支管路，所述流量控制裝置包括安裝在每個支管路上的節(jié)流閥和受控激光器控制系統(tǒng)的進氣電磁閥，三個支管路上的節(jié)流閥口徑各不相同，組合后獲得7種進氣流量。

4.根據(jù)權利要求3所述的CO2激光器智能補氣系統(tǒng)，其特征在于：所述激光控制系統(tǒng)與變頻器之間通過485總線進行通訊；激光控制系統(tǒng)與抽廢氣比例閥之間接有D/A轉(zhuǎn)換單元。

5.根據(jù)權利要求3所述的CO2激光器智能補氣系統(tǒng)，其特征在于：所述激光器控制系統(tǒng)包括通過總線通訊的主控制器和下位機控制器，激光器通入諧振腔內(nèi)的電流值通過電源模塊反饋給主控制器；三個并聯(lián)支管路上的電磁閥、控制真空泵轉(zhuǎn)速的變頻器、抽廢氣比例閥及氣壓傳感器與下位機控制器連接，所述電源模塊通過電流采樣電路獲取激光器通入諧振腔內(nèi)的電流值，所述電流采樣電路包括依次連接的電流傳感器、跟隨放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器，所述下位機控制器與抽廢氣比例閥之間連接有D/A轉(zhuǎn)換器，氣壓傳感器與下位機控制器之間連接有跟隨放大電路和D/A轉(zhuǎn)換器。

6.CO2激光器智能補氣系統(tǒng)的控制方法，步驟如下：

S1、激光器開始工作時，主控制器通過下位機控制器把輔助補氣系統(tǒng)中的主抽真空電磁閥和抽廢氣比例閥打開，抽廢氣比例閥的開度為全開，通過下位機控制器控制變頻器啟動真空泵，以最大速度對光學諧振腔抽氣；

S2、實時通過壓力傳感器采集諧振腔內(nèi)的氣壓，并依次經(jīng)跟隨放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器、下位機控制器將氣壓信號反饋給主控制器；

S3、當諧振腔內(nèi)的氣壓值低于預設的真空氣壓，關閉主抽真空電磁閥，通過變頻器將真空泵的工作頻率調(diào)節(jié)到最低工作頻率，抽廢氣比例閥的開度調(diào)節(jié)為最小開度；

S4、主控制器通過下位機控制器將供氣系統(tǒng)中三個支管路上的電磁閥全部打開，通過工作氣體進氣管道以最大充氣速度向光學諧振腔內(nèi)充工作氣體；

S5、當諧振腔內(nèi)的氣壓值達到預設的工作氣壓，主控制器調(diào)整三個支管路上的電磁閥的開閉，使進氣量與激光器功率相符；

S6、激光器工作時，將檢測到的諧振腔氣壓與預設的工作氣壓值進行比較，并據(jù)此調(diào)節(jié)真空泵的轉(zhuǎn)速和抽廢氣比例閥的開度，使諧振腔的氣壓與工作氣壓值保持相等。

7.根據(jù)權利要求6所述的CO2激光器智能補氣系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：三個支管路上的大口徑節(jié)流閥開度為60%，中口徑節(jié)流閥開度為30%，小口徑節(jié)流閥開度為10%。

8.根據(jù)權利要求6所述的CO2激光器智能補氣系統(tǒng)的控制方法，其特征在于：所述真空泵的最低工作頻率為20Hz，抽廢氣比例閥的最小開度為10%。