[發明專利]通過功率光路通信復用實現控制信號同步的方法及系統

有效

• 申請號: 202111514980.3
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114204998B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 韓良煜;王文娟
• 申請（專利權）人: 北京金橙子科技股份有限公司
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/564;H04B10/80;H01S3/10
• 代理公司: 北京市盈科律師事務所 11344
• 代理人: 劉立國

本發明涉及激光加工技術領域，具體涉及一種通過功率光路通信復用實現控制信號同步的方法及系統，包括以下步驟：將控制指令劃分為數據和觸發指令，下發數據并進行實時或非實時觸發執行命令；與光路中的各個設備進行實時或非實時請求操作；光路中各設備可選擇應答操作，通知通信發起方接收到了觸發請求，應答結束后將功率輸出轉換為就緒狀態；光路中各設備按照主激光器已傳輸的工藝和軌跡數據進行執行控制序列；光路中各設備控制序列處于完成狀態，上報成功或失敗及故障代碼；本發明采用將能量光和信號光合并在同一光路傳輸，充分發揮光通信的信號響應快、信息載量大、抗干擾能力強的特點，且復用原有的功率光傳輸鏈路，省去架設單獨鏈路的成本。

技術領域

本發明涉及激光加工技術領域，具體涉及一種通過功率光路通信復用實現控制信號同步的方法及系統。

背景技術

在激光加工領域，為了實現不同加工軌跡上的激光功率輸出密度可控，需要對光傳輸路徑和光強進行控制。主光路途徑的各個設備，如激光器、振鏡、分光系統等需要進行同步作業。

但是，傳統的控制系統方案，采用電信號以脈沖或數字編碼的方式，將控制指令分別發送到各個獨立設備，這有幾方面的技術局限：

不精確的局限，由于電信號的編碼解碼處理、信號的電平轉換和邏輯門電路處理過程均會造成信號延時與滯后，使得控制系統具有確定時序的控制指令，在實際執行時出現較大的時序偏差，只能通過逆向調節控制指令超前或滯后發送時間，進行一定程度的改善；

易受干擾的局限，激光大功率設備，在工作中有頻繁的充放電過程，發射出的電場磁場在空間傳播，耦合到包括信號線控制板在內的金屬載體上，當噪聲超過信號容限后，使控制信號失真，導致錯誤或校驗失敗；

多故障點的局限，電信號采用實體電纜傳輸，一個數據鏈路，信號線需要至少起始和結束兩個連接端，線纜本身需要進行固定，在系統長期運行中，由于線纜老化絕緣層破損，意外的拉拽造成接頭松動脫落，出現信號線短路及斷路故障。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明公開了一種通過功率光路通信復用實現控制信號同步的方法及系統，旨在復用主光路進行光通信，在高功率激光出光前，發射低能量光脈沖，實現各個設備的對時和控制信號同步。充分利用光信號不受電磁環境干擾，觸發快延時小的優勢，實現精確地同步執行效果。

本發明通過以下技術方案予以實現：

第一方面，本發明提供了一種通過功率光路通信復用實現控制信號同步的方法，包括以下步驟：

S1：將控制指令劃分為數據和觸發指令，下發數據并進行實時或非實時觸發執行命令；

S2：功率輸出前，與光路中的各個設備進行實時或非實時請求操作，在實時請求操作時對時鐘進行同步對時；所述同步請求操作同時起到分布時鐘的對時作用，具體如下：

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

特殊編碼，發送一個專用編碼信號，接收端解碼后，確認這是一個控制序列的起始。

其中，所述方法中，若發射高功率激光時，先以低功率光脈沖方式，發射一個同步控制信號序列，各設備通過光信號接收模塊，同步接收控制信號，并以接收到信號頻率或信號編碼，作為下一步控制執行的基準時間，實現對時和執行同步。

S3：光路中各設備可選擇應答操作，通知通信發起方接收到了觸發請求，應答結束后將功率輸出轉換為就緒狀態；

S4：開始功率輸出，光路中各設備按照主激光器已傳輸的工藝和軌跡數據進行執行控制序列；

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