[發(fā)明專利]通過功率光路通信復(fù)用實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)同步的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111514980.3
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN114204998B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓良煜;王文娟
• 申請（專利權(quán)）人: 北京金橙子科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H04B10/50
• 分類號(hào): H04B10/50;H04B10/564;H04B10/80;H01S3/10
• 代理公司: 北京市盈科律師事務(wù)所 11344
• 代理人: 劉立國

1.一種通過功率光路通信復(fù)用實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)同步的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將控制指令劃分為數(shù)據(jù)和觸發(fā)指令，下發(fā)數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)觸發(fā)執(zhí)行命令；

S2：功率輸出前，與光路中的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)請求操作，在實(shí)時(shí)請求操作時(shí)對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行同步對(duì)時(shí)，具體如下：

周期性脈沖，約定一個(gè)確定數(shù)量和周期的脈沖序列，當(dāng)接收端檢測到脈沖式，確定主激光器即將開始一個(gè)激光功率輸出的控制序列；

特殊編碼，發(fā)送一個(gè)專用編碼信號(hào)，接收端解碼后，確認(rèn)這是一個(gè)控制序列的起始；

其中，若發(fā)射高功率激光時(shí)，先以低功率光脈沖方式，發(fā)射一個(gè)同步控制信號(hào)序列，各設(shè)備通過光信號(hào)接收模塊，同步接收控制信號(hào)，并以接收到信號(hào)頻率或信號(hào)編碼，作為下一步控制執(zhí)行的基準(zhǔn)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)和執(zhí)行同步;

S3：光路中各設(shè)備可選擇應(yīng)答操作，通知通信發(fā)起方接收到了觸發(fā)請求，應(yīng)答結(jié)束后將功率輸出轉(zhuǎn)換為就緒狀態(tài)；

S4：開始功率輸出，光路中各設(shè)備按照主激光器已傳輸?shù)墓に嚭蛙壽E數(shù)據(jù)進(jìn)行執(zhí)行控制序列；

S5：停止功率輸出，光路中各設(shè)備控制序列處于完成狀態(tài)，上報(bào)成功或者失敗及故障代碼；

其中，所述實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的通信形式為PWM、編碼或其他通信形式；所述數(shù)據(jù)部分包含激光加工的工藝參數(shù)和軌跡信息，并在數(shù)據(jù)部分傳輸完畢后進(jìn)行命令觸發(fā)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過功率光路通信復(fù)用實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)同步的方法，其特征在于，所述方法中，使用主激光器作為光路起點(diǎn)，利用主激光器的低能量狀態(tài)、紅光指示激光器、或者專用的通訊波段激光器，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的發(fā)射；光信號(hào)接收方式，通過檢光二極管，將光的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電流大小，并通過放大器和比較器最終得到時(shí)序與光脈沖一致的電脈沖。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過功率光路通信復(fù)用實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)同步的方法，其特征在于，所述主激光器是整條光路控制時(shí)序的執(zhí)行基準(zhǔn)，其中，所述激光器作為光路起點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的發(fā)射，則分布于光路中的每個(gè)設(shè)備作為光信號(hào)接收端。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通過功率光路通信復(fù)用實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)同步的方法，其特征在于，所述方法中，電脈沖通過定時(shí)器捕捉上升沿和下降沿進(jìn)行測量，通過兩個(gè)定時(shí)器或定時(shí)器的兩個(gè)通道，分別測量出信號(hào)的脈沖寬度和脈沖的周期，其中，定時(shí)器的最小計(jì)時(shí)周期決定了最終的同步時(shí)序精度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通過功率光路通信復(fù)用實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)同步的方法，其特征在于，所述方法中，光信號(hào)通信方式通過發(fā)射端信息編碼和接收端的信息解碼模塊建立光通信鏈路，直接調(diào)制模式的編解碼，按照數(shù)字編碼的數(shù)值改變激光二極管驅(qū)動(dòng)電流，直接將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)強(qiáng)弱變化。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通過功率光路通信復(fù)用實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)同步的方法，其特征在于，所述方法中，外調(diào)制模式的編解碼，光源保持持續(xù)出光，通過增加外部調(diào)制器，改變光路的幅頻和相位特性進(jìn)行編碼。

7.一種通過功率光路通信復(fù)用實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)同步的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的通過功率光路通信復(fù)用實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)同步的方法，其特征在于，包括激光加工系統(tǒng)和光信號(hào)接收。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通過功率光路通信復(fù)用實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)同步的系統(tǒng)，其特征在于，所述激光加工系統(tǒng)包括控制卡，所述控制卡通過各個(gè)獨(dú)立控制接口分別連接激光器、振鏡、分光系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳感器各個(gè)獨(dú)立設(shè)備，其中，激光器接收到控制卡的出光信號(hào)后，依據(jù)控制卡提供的功率和頻率設(shè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的光脈沖輸出，振鏡通過接收控制卡的位置信號(hào)，調(diào)整電機(jī)偏轉(zhuǎn)角度，帶動(dòng)反射鏡片運(yùn)動(dòng)改變光的發(fā)射方向，實(shí)現(xiàn)激光在目標(biāo)物上的軌跡變化，分光系統(tǒng)起到光路切換的功能，實(shí)現(xiàn)一條入射光路，分時(shí)切換或者分功率比例分配到多條出射光路中；

所述光信號(hào)接收包括檢光二極管，所述檢光二極管將光的強(qiáng)弱轉(zhuǎn)換為電流大小，通過放大器、比較器等電子元件，最終得到時(shí)序與光脈沖一致的電脈沖，電脈沖通過定時(shí)器捕捉上升沿和下降沿進(jìn)行測量，通過兩個(gè)定時(shí)器或定時(shí)器的兩個(gè)通道，分別測量出信號(hào)的脈沖寬度和脈沖的周期。