[發明專利]一種激光功率實時監控的閉環控制裝置和方法

在審

• 申請號: 201611087266.X
• 申請日: 2016-12-01
• 公開（公告）號: CN106785813A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 王建剛;王雪輝;雷桂明
• 申請（專利權）人: 武漢華工激光工程有限責任公司
• 主分類號: H01S3/00
• 分類號: H01S3/00;H01S5/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 黃行軍,胡藝

技術領域

本發明專利屬于激光控制技術領域，具體涉及一種激光功率實時監控的閉環控制裝置和方法。

背景技術

在激光的加工設備中，激光的功率狀態對激光加工的影響很大；激光器會隨著工作時間的增加、環境溫度等因素的變化，或者供電不穩等情況，功率會有所變化，對激光加工效果影響極大；另外激光加工不同材料，所用激光功率也不一樣，也需要精確調整功率，因此功率實時監控很重要。

目前行業中最常用的方式是常備一個功率計，發現加工工藝出現了變化的時候用功率計測試后再校準，或把功率計集成到設備中，如一種激光功率實時監測裝置，可以讓操作者時刻關注功率的變化，一旦功率發生變化，及時手動調整功率。

以上方法多采用人工調節功率，主觀性較強，且響應時間相對較慢，此時急需一種自動調節快速功率的裝置。

發明內容：

本發明的目的是提供一種激光功率實時監控的閉環控制裝置和方法，能夠對激光光束進行實時的閉環監測控制，以克服背景技術中存在的問題。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種激光功率實時監控的閉環控制裝置，包括在待監測激光光束的光路上依次設置的電動衰減器和取樣鏡片，激光光束與取樣鏡片之間形成角度為α的第一入射角，0°≤α＜90°，激光光束經取樣鏡片反射到監測器，監測器的信號輸出端連接控制器的信號輸入端，控制器的信號輸出端連接電動衰減器的控制端。

較佳地，監測器包括功率探測器、光電傳感器、能量計和光束質量分析儀。

較佳地，取樣鏡片面對激光光束入射方向的一側為第一面，取樣鏡片面對激光光束出射方向的一側為第二面；第一面鍍有部分反射膜，第二面鍍有激光抗反射增透膜。

較佳地，部分反射膜的反射率為0-10％。

較佳地，部分反射膜包括單波長膜和寬帶膜，單波長膜包括的波長包括355nm、532nm和1064nm。

較佳地，還包括指示器，指示器發出指示光束到取樣鏡片的第二面。

較佳地，指示光束從第二面入射時的入射角為第二入射角，第二入射角的角度與第一入射角的角度相同。

較佳地，第一入射角的角度優選15°。

本發明還提供一種激光功率實時監控的閉環控制方法：通過設置在待監測激光光束光路上的取樣鏡片將激光光束反射到監測器，由監測器實時獲取激光光束并轉換為數據信號發送至控制器，控制器對數據信息進行分析，并生成控制信號輸出至設置在取樣鏡片前端的激光光束光路上的電動衰減器，電動衰減器依據控制信號對激光光束進行調節，經調節滯后的激光光束再經取樣鏡片反射到監測器，形成對激光光束的閉環控制。

較佳地，由監測器獲取激光光束并轉換為數據信號包括通過功率探測器獲取激光光束的并轉換為功率數據信號控制器判斷數據信號是否在預設范圍之內，若在預設范圍之內則不作處理，若數據信號高于預設范圍的上限，則控制電動衰減器降低激光光束的功率；若數據信號低于預設范圍的下限，則控制電動衰減器增大激光光束的功率。

本發明的有益效果在于：可以對激光光束包括功率在內的數據指標進行實時的監測，控制器可以實時接收到監測器輸送過來的數據信號，并輸出相應的控制信號對電動衰減器進行控制，電動衰減器可依據控制器輸出的控制信號對激光光束進行實時的調控。而調控之后的激光光束仍然被反射到監測器繼續進行監測并由控制器控制電動衰減器進行調整，達到對激光光束進行閉環控制的目的。取樣鏡片的第一面和第二面鍍不同的膜，第一面鍍有部分反射膜，第二面鍍有激光抗反射增透膜，入射角度和取樣鏡片鍍的膜可以依據需要做不同的調整，達到更好的取樣和調整效果。本發明的結構簡單，制作成本低，調節效果好，使用方便，具有較高的實用價值和廣泛的適用性。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖。

圖中：1-電動衰減器，2-取樣鏡片，3-監測器，4-控制器，5-指示器。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。

實施例一

一種激光功率實時監控的閉環控制裝置，包括在待監測激光光束的光路上依次設置的電動衰減器1和取樣鏡片2，激光光束與取樣鏡片2之間形成角度為α的第一入射角，0°≤α＜90°，激光光束經取樣鏡片2反射到監測器3，監測器3的信號輸出端連接控制器4的信號輸入端，控制器4的信號輸出端連接電動衰減器1的控制端。監測器3包括功率探測器、光電傳感器、能量計和光束質量分析儀。本實施例的監測器3為功率探測器。第一入射角的角度優選15°。