CN101786203B - 激光器变功率工作装置、打孔设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高功率激光器变功率工作装置，包括处理器单元、激光输出单元、人机界面操作单元，所述人机界面操作单元向所述处理器单元输入激光器运行参数，所述处理器单元根据激光器运行参数控制所述激光输出单元输出激光，所述处理器单元包括激光功率控制模块，所述激光功率控制模块包括变功率模块，所述人机界面操作单元输入预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，所述变功率模块在设定的激光输出时间T1内控制所述激光输出单元在所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光进行工作。本发明在气压不稳、电源输出功率不稳、板材材质的差异时仍然稳定地工作。

Description

激光器变功率工作装置、打孔设备及其方法

技术领域

本发明涉及一种激光器工作装置、打孔设备及打孔方法，尤其涉及一种高功率激光器变功率工作装置、打孔设备及变功率打孔方法。

背景技术

在现有的高功率激光器应用中，激光器需要配合机床快速、稳定地对板材进行操作。但因各种原因，包括气压不稳、电源输出功率不稳、板材材质的差异等等原因，会造成机床在切割出现异常。现有高功率激光器应用中，特别是在激光打孔切割应用过程中，以固定的功率进行激光打孔切割时，由于气压不稳、电源输出功率不稳、板材材质的差异等等原因，往往会导致激光打孔切割过程中出现爆孔、打孔时间过长等问题，从而给使用商增加了材料成本、功耗成本。

发明内容

本发明解决的技术问题是：通过构建一种高功率激光器变功率工作装置，以克服现有技术中以固定的功率进行激光打孔切割时，由于气压不稳、电源输出功率不稳、板材材质的差异等等原因，往往会导致激光打孔切割过程中出现爆孔、打孔时间过长的技术问题。

本发明的技术方案是：一种高功率激光器变功率工作装置，包括处理器单元、激光输出单元、人机界面操作单元，所述人机界面操作单元向所述处理器单元输入激光器运行参数，所述处理器单元根据激光器运行参数控制所述激光输出单元输出激光，所述处理器单元包括激光功率控制模块，所述激光功率控制模块包括变功率模块，所述人机界面操作单元输入预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，所述变功率模块在设定的激光输出时间T1内控制所述激光输出单元在所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光进行工作。

本发明的进一步技术方案是：所述激光功率在所述上限功率D1和下限功率D2之间变化输出，若激光功率变化率为D3，则D3＝(D1-D2)/T1*100。

本发明的进一步技术方案是：还包括中断时间周期T2和中断时间周期的功率增加量D4，所述中断时间周期T2为预设的激光输出时间T1精度值的1/100。

本发明的进一步技术方案是：所述高功率激光器变功率打孔设备还包括电子光闸，所述电子光闸用于控制激光输出的通断，所述变功率模块在所述电子光闸上升沿中断时提取所述人机界面操作单元预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1。

本发明的进一步技术方案是：所述激光功率控制模块还包括复位模块，所述复位模块用于所述变功率模块控制的变功率结束后将中断时间周期的功率增加量D4恢复到下限功率D2。

本发明的进一步技术方案是：所述激光功率控制模块包括固定功率模块，所述固定功率模块以所述人机界面操作单元输入预设的功率进行工作。

本发明的技术方案是：构建一种高功率激光器变功率打孔设备，包括处理器单元、激光输出单元、人机界面操作单元、激光打孔单元，所述人机界面操作单元向所述处理器单元输入激光器运行参数，所述处理器单元根据激光器运行参数控制所述激光输出单元输出激光至所述激光打孔单元，所述激光打孔单元采用输出的激光进行打孔，所述处理器单元包括激光功率控制模块，所述激光功率控制模块包括变功率模块，所述人机界面操作单元输入预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，所述变功率模块在设定的激光输出时间T1内控制所述激光输出单元在所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光至所述激光打孔单元进行打孔。

本发明的技术方案是：提供一种高功率激光器变功率打孔方法，包括如下步骤：

输入预设参数：通过所述人机界面操作单元输入预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1；

发出激光输出指令：所述激光功率控制模块发出激光输出指令；

输出激光：所述激光输出单元接收激光输出指令在设定的激光输出时间T1内以所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光；

进行激光打孔：所述激光打孔单元以所述激光输出单元输出的激光进行打孔。

本发明的进一步技术方案是：在发出激光输出指令步骤中，所述变功率模块在所述电子光闸上升沿中断时提取所述人机界面操作单元预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1。

本发明的进一步技术方案是：在输出激光中，在预定的激光输出时间T1后所述复位模块将中断时间周期的功率增加量D4恢复到下限功率D2。

本发明的技术效果是：本发明通过在设定的激光输出时间T1内以所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出的激光进行工作，而这种高功率激光器变功率工作装置在气压不稳、电源输出功率不稳、板材材质的差异时仍然稳定地工作。特别是这种高功率激光器变功率打孔设备在气压不稳、电源输出功率不稳、板材材质的差异时不会出现爆孔，同时缩短了打孔时间。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明的电子光闸与D4输出工作波形图。

图3为本发明的打孔装置结构示意图。

图4为本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：构建一种高功率激光器变功率工作装置，包括处理器单元1、激光输出单元2、人机界面操作单元3，所述人机界面操作单元3向所述处理器单元1输入激光器运行参数，所述处理器单元1根据激光器运行参数控制所述激光输出单元2输出激光，所述处理器单元1包括激光功率控制模块11，所述激光功率控制模块11包括变功率模块111，所述人机界面操作单元3输入预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，所述变功率模块111在设定的激光输出时间T1内控制所述激光输出单元2在所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光进行工作。

本发明的具体实施过程为：首先通过操作所述人机界面操作单元3，输入激光器运行参数，本发明采用激光变功率形式进行运行，所述激光器运行参数包括激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，所述T1的时间精度为1秒；最后，在处理器单元1接收到所述人机界面操作单元3输入的激光器运行参数后，处理器单元1向激光功率控制模块11发出输出激光的指令，所述激光功率控制模块11根据输入的参数控制所述激光输出单元2输出激光。

所述变功率模块111根据所述激光功率控制模块11输入的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，向所述激光输出单元2发出变功率输出激光的指令，所述激光输出单元2接收到变功率模块111的变功率输出激光的指令后，在设定的激光输出时间T1内以所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光进行工作。本发明通过在设定的激光输出时间T1内以所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出的激光进行工作，而这种高功率激光器变功率工作装置在气压不稳、电源输出功率不稳、板材材质的差异时仍然稳定地工作。

如图2所示，本发明的优选实施方式是：所述激光功率在所述上限功率D1和下限功率D2之间变化输出，若激光功率变化率为D3，则D3＝(D1-D2)/T1*100。还包括中断时间周期T2和中断时间周期的功率增加量D4，所述中断时间周期T2为预设的激光输出时间T1精度值的1/100。T2为定时中断周期，是一个定量，本发明具体实施方式中T2值为0.01秒，T1是人机界面设定值，单位是秒，是一个变量，范围在1＝＜T1＝＜10秒之间。例如：当T1＝1秒时，定时中断需循环次数则为N＝T1/T2＝1/0.01＝100次，同时D3＝(D1-D2)/N＝(D1-D2)/100。即理论上D2每次增加D3，要达到D1需要增加100次，100次的循环刚好是T1的时间长度。在变功率打孔过程中输出量D4变化量由D3决定，而D3的精度又有T2决定，T2值越小，则(D1-D2)分的精度就越高，D3也就越小；也就是说T2的精度直接决定了D4的精度。D4满足的关系为电子光闸启动前D4＝D2，启动后D4＝D4+D3，而D3＝(D1-D2)/T1*100，D3其值越小，则D4的增加量就越小，即加速线越平滑。其中当D4＞＝D1时，定时中断终止，整个加速方式为D4＝D4+D3。

如图1、图2所示，本发明的优选实施方式是：所述激光功率控制模块11还包括复位模块113，所述复位模块113用于所述变功率模块111控制的变功率结束后将中断时间周期的功率增加量D4恢复到下限功率D2。当变功率任务完成后，输出量D4自动恢复至D2状态，即D2＝D4，复位的方式为外部硬件即电子光闸下降沿动作的复位。所述激光功率控制模块11还包括固定功率模块112，所述固定功率模块112以通过所述人机界面操作单元3输入预设的功率进行工作。通过设置固定功率模块112后本发明可以在变功率输出激光和固定功率输出激光间进行选择。

如图2所示，本发明的优选实施方式是：所述高功率激光器变功率打孔设备还包括电子光闸，所述电子光闸用于控制激光输出的通断，所述变功率模块在所述电子光闸上升沿中断时提取所述人机界面操作单元预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，这样能快速响应激光工作器件对激光的控制。电子光闸是控制激光器电源的一个电平信号，0为关，1为开。当激光工作机床发出电子光闸信号为1时，激光器控制器PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制，简称“PLC”)采集到该信号并做判断，如果允许激光输出，则对激光器电源发出一高电平信号，这时激光器电源工作。该发明中是借用了该电子光闸信号来调入变功率功能，这样保证输出的同步性。PLC采用硬件的外部中断功能，跳过了PLC程序运算的扫描周期，时间响应上提高。在PLC采集到机床发出的电子光闸开信号时，在该发明中以上升沿有效，把人机界面设定的参数迅速调入并开始运算输出D4。

如图3所示：本发明的具体实施方式是：构建一种高功率激光器变功率打孔设备，包括处理器单元1、激光输出单元2、人机界面操作单元3、激光打孔单元4，所述人机界面操作单元3向所述处理器单元1输入激光器运行参数，所述处理器单元1根据激光器运行参数控制所述激光输出单元2输出激光，所述激光打孔单元4采用输出的激光进行打孔，所述处理器单元包括激光功率控制模块11，所述激光功率控制模块11包括变功率模块111，所述人机界面操作单元3输入预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，所述变功率模块111在设定的激光输出时间T1内控制所述激光输出单元2在所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光至所述激光打孔单元4进行打孔。本发明的具体实施过程为：首先操作通过所述人机界面操作单元3输入激光器运行参数。

本发明采用激光变功率形式进行运行，所述激光器运行参数包括激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，所述T1的时间精度为1秒。在处理器单元1接收到所述人机界面操作单元3输入的激光器运行参数后，处理器单元1向激光功率控制模块11发出输出激光的指令，所述激光功率控制模块11根据输入的参数控制所述激光输出单元21输出激光至所述激光打孔单元4进行打孔。本发明中所述激光功率控制模块11包括变功率模块111，所述变功率模块111根据所述激光功率控制模块11输入的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，向所述激光输出单元2发出变功率输出激光的指令，所述激光输出单元2接收到变功率模块111的变功率输出激光的指令后，在设定的激光输出时间T1内以所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光至所述激光打孔单元4进行打孔。本发明通过在设定的激光输出时间T1内以所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出的激光至所述激光打孔单元4进行打孔，而这种高功率激光器变功率打孔设备在气压不稳、电源输出功率不稳、板材材质的差异时不会出现爆孔，同时缩短了打孔时间。

如图3、图4所法，本发明的具体实施方式是：提供一种高功率激光器变功率打孔方法，包括如下步骤：

步骤100：输入预设参数，即：通过所述人机界面操作单元3输入预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1。首先操作通过所述人机界面操作单元3输入激光器运行参数，本发明采用激光变功率形式进行运行，所述激光器运行参数包括激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，所述T1的时间精度为1秒。

步骤200：发出激光输出指令，即：所述激光功率控制模块11发出激光输出指令。在处理器单元1接收到所述人机界面操作单元3输入的激光器运行参数后，处理器单元1向激光功率控制模块11发出输出激光的指令，所述激光功率控制模块11根据输入的参数向所述激光输出单元2发出激光输出指令。本发明中所述激光功率控制模块11包括变功率模块111，所述变功率模块111根据所述激光功率控制模块11输入的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，向所述激光输出单元2发出变功率输出激光的指令，所述激光输出单元2接收到变功率模块111的变功率输出激光的指令后，向所述激光输出单元2发出变功率输出激光指令。本发明在激光功率控制模块11还设置有固定功率模块112，在进行操作时，若选择固定功率模块112，则固定功率模块112向激光输出单元2发出固定功率输出激光的指令，所述激光输出单元2输出固定功率激光进行打孔。

步骤300：输出激光，即：所述激光输出单元2接收激光输出指令在设定的激光输出时间T1内以所述上限功率D1和下限功率D2之间变化输出激光。激光输出单元2接收到所述变功率模块111发出的变功率输出激光的指令后，在设定的激光输出时间T1内以所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光。本发明中，在激光功率控制模块11还设置有固定功率模块112，所述激光输出单元2接收到所述固定功率模块112发出的固定功率输出的指令后输出固定功率激光进行打孔。

步骤400：进行激光打孔，即：所述激光打孔单元以所述激光输出单元输出的激光进行打孔。激光输出单元2将激光输出至所述激光打孔单元4，所述激光打孔单元4以激光输出单元2输出的激光进行打孔。

本发明的优选实施方式是：在发出激光输出指令步骤中，所述变功率模块111在所述电子光闸上升沿中断时提取所述人机界面操作单元3预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，这样能快速响应激光工作器件对激光的控制。在输出激光中，在预定的激光输出时间T1后所述复位模块将中断时间周期的功率增加量D4恢复到下限功率D2。当变功率任务完成后，输出量D4自动恢复至D2状态，即D2＝D4，复位的方式为外部硬件即电子光闸下降沿动作的复位。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种激光器变功率工作装置，包括处理器单元、激光输出单元、人机界面操作单元，所述人机界面操作单元向所述处理器单元输入激光器运行参数，所述处理器单元根据激光器运行参数控制所述激光输出单元输出激光，其特征在于，所述处理器单元包括激光功率控制模块，所述激光功率控制模块包括变功率模块，所述人机界面操作单元输入预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，所述变功率模块在设定的激光输出时间T1内控制所述激光输出单元在所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光进行工作，所述激光功率控制模块还包括用于所述变功率模块控制的变功率结束后将中断时间周期的功率增加量D4恢复到下限功率D2的复位模块、用于控制激光输出通断的电子光闸。

2.根据权利要求1所述的激光器变功率工作装置，其特征在于，所述激光功率在所述上限功率D1和下限功率D2之间变化输出，若激光功率增进量为D3，则D3=（D1-D2）/T1*100。

3.根据权利要求1所述的激光器变功率工作装置，其特征在于，还包括定时中断周期T2和中断时间周期的输出量D4，所述中断时间周期T2为预设的激光输出时间T1精度值的 1/100。

4.根据权利要求1所述的激光器变功率工作装置，其特征在于，所述变功率模块在所述电子光闸上升沿中断时提取所述人机界面操作单元预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1。

5.根据权利要求1所述的激光器变功率工作装置，其特征在于，所述激光功率控制模块包括固定功率模块，所述固定功率模块以所述人机界面操作单元输入预设的功率进行工作。

6.一种应用上述任一权利要求所述的激光器变功率工作装置的变功率打孔设备，包括处理器单元、激光输出单元、人机界面操作单元、激光打孔单元，所述人机界面操作单元向所述处理器单元输入激光器运行参数，所述处理器单元根据激光器运行参数控制所述激光输出单元输出激光至所述激光打孔单元，所述激光打孔单元采用输出的激光进行打孔，其特征在于，所述处理器单元包括激光功率控制模块，所述激光功率控制模块包括变功率模块，所述人机界面操作单元输入预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1，所述变功率模块在设定的激光输出时间T1内控制所述激光输出单元在所述上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光至所述激光打孔单元进行打孔。

7.一种变功率打孔方法，包括如下步骤：

输入预设参数：通过人机界面操作单元输入预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1；

发出激光输出指令：激光功率控制模块发出激光输出指令，变功率模块在电子光闸上升沿中断时提取人机界面操作单元预设的激光上限功率D1、下限功率D2以及激光输出时间T1；

输出激光：激光输出单元接收激光输出指令在设定的激光输出时间T1内以上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光，在预定的激光输出时间T1后复位模块将中断时间周期的功率增加量D4恢复到下限功率D2；

变功率打孔：激光功率控制模块的变功率模块在设定的激光输出时间T1内控制激光输出单元在上限功率D1和下限功率D2之间变化的功率输出激光进行打孔。

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