CN102064466A - 一种大功率激光电源控制系统与方法技术领域 - Google Patents

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何海鹏
高云峰
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Han s Laser Technology Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种激光电源控制领域，旨在提供一种大功率激光电源输出的控制系统与方法，所述的系统由一个主控系统与至少两个分控系统组成，分控系统分别控制激光电源的一个输出，采用反馈控制方法，根据采样传感器信号，对激光电源的输出进行反馈控制调节。本发明的有益效果是：由于采用串口数字通信方式对较远距离激光设备的电源输出进行控制，具有很好的抗干扰性，另一方面采用主从的控制系统，能提高多个激光器能量输出一致性，稳定性。

Description

一种大功率激光电源控制系统与方法技术领域
技术领域
本发明涉及一种激光电源调节电变量领域，尤其涉及使用微控系统对激光电源进行反馈控制，使其稳定输出的系统与方法。
背景技术
现有的激光器电源特别是氪灯激光电源的控制系统中，由于采用主控系统直接控制氪灯激光器电源输出，主控系统直接检测传感器信号来判断激光氪灯是否点着，直接发送模拟量电压值来控制电源输出电流值，然而在一些实际应用中，由于主控板到电源的控制信号线比较长，模拟量电压值在传输过程中很容易受到环境的干扰，容易造成电源输出电流值不稳定，造成氪灯点亮成功率低和氪灯电流值在工作中不稳定，特别是双氪灯或者多氪灯激光器，经常造成激光器能量不均匀，使光斑能量不一样，影响了激光工作效果。
发明内容
本发明实施例提供了一种大功率激光电源控制的系统与方法，旨在解决现有技术中由于主控板到电源的控制信号线比较长，模拟量电压值在传输过程中很容易受到环境的干扰，使信号线电压值不稳定，造成激光灯电压电流值在工作不稳定的问题。
本发明时这样实现的，一种大功率激光电源控制系统由一个主控系统与至少两个分控系统组成，并且分控系统连接激光电源的一个控制端口，分控系统分别控制一个激光电源控制端口的电流输出。首先是先给氪灯输入一个默认设定电流值，然后通过传感器采样激光设备实际输入的电流值，根据实际输入的电流大小与激光设备预定输入值进行比较，并根据对比的结果对激光电源的输出电流进行反馈控制调节。
作为本发明的进一步改进，主控制系统通过串口方式与分控系统通信，通过接收与处理分控系统的反馈信号和发送控制指令信号来完成对分系统的控制。
本发明实施例提供的大功率激光电源控制方法，所述的方法包括如下步骤：
主控系统通过串口向分控系统发送电源输出命令，该命令携带相应的输出参数；
分控系统通过串口接收主控系统的控制指令与参数，并根据该指令与参数控制激光电源的输出。
分控系统通过霍尔传感器实时采集激光设备电源线上的霍尔电压计算实际激光设备接收的电流大小数据，并根据采集的电流数据与预设电流数据对电源的输出电流进行反馈微调。
分控系统通过串口向主系统返回分控系统的控制状态数据，如当前输出的电流，检测到的激光设备输入电流等工作状态参数。
作为本发明的进一步改进，所述的方法还包括主控系统接收操作员通过键盘输入的指令与参数或者采用默认的参数向分控系统发送控制指令。
本发明的有益效果是：由于采用数字串口通信方式对相对距离比较远的激光设备的电源或其输出进行控制，数码量抗干扰性很强，所以就能很稳定控制激光器，使激光器输出稳定能量，一方面提高激光灯点着成功率，使激光设备在复杂的工作环境中提供稳定的输入电流；另一方面采用主从的控制系统，能提高多个激光器能量输出一致性，稳定性。
附图说明
图1是本发明一种大功率激光电源控制系统提供的系统结构图；
图2是本发明一种大功率激光电源控制系统提供的主控系统结构图；
图3是本发明一种大功率激光电源控制系统提供的分控系统结构图；
图4是本发明一种大功率激光电源控制方法提供的通信过程流程图。
具体实施方式
本发明实施例的提供的激光设备是双氪灯激光器，当主控系统接到操作员发送启动信号后，主控系统通过串口从分控系统获取控制状态参数，先判断氪灯是否全部点亮，如果是，则主控系统与分控制系统通信，把操作员设定的电流值的信号发送给分控制系统，分控系统对恒流电源的输出进行实时反馈调节，并向主控系统传输运行状态数据，如果未能把氪灯全部点亮，则主控系统提示错误信息。
系统通过数模芯片MAX531输出电压模拟值（电压模拟值是0V到3V）来调节电源输出，延时一定时间（由于电源调节需要一定时间），再通过模数芯片MAX187采集霍尔传感器返回的电压值，该采集过程经过多次采样取平均的方法获取平均电压值作为测量的霍尔电压值，根据霍尔电压与测试电流的正比关系，计算激光设备的实际输入电流值，通过对比采样的电流值与预定输入值并获取差值，判断差值是否在设定差值之内。如果是在设定差值之内，就停止调节，并向主控制系统发送调整成功信息；如果不在设定差值之内，分控系统继续通过数模芯片MAX531输出电压模拟值（电压模拟值是0V到3V）来调节激光电源的电流输出，直到差值在设定差值范围之内才停止调节，同时实时把系统的状态参数通过液晶显示屏显示，方便用户的管理与操作。
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，本系统分为主控系统M301， 至少两个分控系统M302， 与激光电源M304组成，其中激光电源M304有多个电源控制端口M303，作为本发明的另一个实施例，激光电源可以由多个电源组成，每个电源只设置一个控制端口。主控系统M301与分控系统M302通过串口连接通信，分控系统M302与所述电源控制端口M303连接，所述主控系统M301控制每个分控系统对电源输出的控制。
如图2所示为本系统的主控系统的结构图，所述的主控系统包括MCU模块M103，LED显示模块M101，键盘输入模块M102，串口通信模块M104。其中MCU模块M103获取操作员通过键盘输入模块M102输入的控制参数信息，如果是默认参数设置，则在可擦写存储器中记录该参数信息。LED显示模块M101主要用于系统状态的显示。串口通信模块M104与分控系统的串口模块M204连接进行串口通信，交互控制信息。
如图3所示为本系统的分控系统的结构图，所述的分控系统包括MCU模块M203，D/A输出模块M201， A/D数据采集模块M202，串口通信模块M204。分控系统的MCU模块M203控制串口通信模块M204与主控系统进行串口通信，获取主控系统传输的控制信息与相应的参数信息，D/A输出模块M201与激光电源的输出控制端口连接，用于控制其稳定的电流输出。分控系统包括A/D数据采集模块M202，该数据采集模块采用霍尔传感器实时获取霍尔电压数据并计算激光设备实际输入的电流大小，分控系统通过D/A输出模块M201控制激光电源的输出，对激光设备的输入进行反馈微调。
如图4所示为本系统的控制方法通信过程流程图。
在S401步骤中主控系统向分控系统发送控制指令，该控制指令携带命令的控制参数。在默认情况下，主控系统发送默认的控制参数，并且控制参数可预先由操作员通过键盘输入设置。
在S402步骤中分控系统向激光电源控制端口的发送控制信号，该信号携带控制参数，实现对电源的输出电流的控制。
在S403步骤中，分控系统通过传感器，在本发明的实施例中，本发明实施例采用霍尔传感器采集霍尔电压值，并通过霍尔电压与实际激光设备输入的电流的正比关系计算激光设备实际输入电流，并把该电流值与预设值进行比较，对电源输出电流进行反馈调节。
在S405步骤中，分控系统通过串口向主控系统返回分控系统的控制状态信息与激光设备的状态参数信息。
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 (10)

1.一种大功率激光电源控制系统，其特征在于：所述的控制系统包括主控系统（M301）、至少两个分控系统（M302）、激光电源（M304）；并且主控系统与分控系统通信连接，用于控制分控系统（M302）；每个分控系统分别与激光电源（M302）的一个控制端口（M303）连接，用于控制激光电源的输出。
2.根据权利要求1所述的大功率激光电源控制系统，其特征在于：所述的主控系统包括MCU（M103），分别与MCU（M103）连接的LED显示模块（M101），键盘输入模块（M102）和串口通信模块（M104）。
3.根据权利要求1所述的大功率激光电源控制系统，其特征在于：所述的分控系统包括MCU（M203），分别与MCU（M203）连接的D/A输出模块（M201），A/D数据采集模块（M202），串口通信模块（M204）。
4.根据权利要求3所述的大功率激光电源控制系统，其特征在于：所述的A/D数据采集模块（M202）通过把霍尔传感器采集的霍尔电压转换为测量电流值获取激光设备实际输入的电流数据。
5.根据权利要求1至4任一项所述的大功率激光电源控制系统，其特征在于：所述的主控系统与分控系统通过串口连接通信。
6.根据权利要求1至5所述的大功率激光电源控制系统中任一项权利要求所述的激光电源，其特征在于：所述激光电源指的是氪灯激光器电源。
7.一种大功率激光电源控制方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
701、 主控系统向分控系统发送电源输出指令，该指令携带相应的输出参数；
702、 分控系统接收主控系统的控制指令与参数，并根据该参数控制激光电源的输出；
703、分控系统实时采集激光设备实际输入的电流大小数据，并根据获取的数据对电源的输出电流进行反馈微调；
704、分控系统向主系统返回分控系统与激光设备的运行状态数据。
8.根据权利要求7所述的大功率激光电源控制方法，其特征在于：在步骤701之前，所述的方法还包括：
主控系统接收操作员通过键盘输入的指令与参数或者采用默认参数向分控系统发送控制指令。
9.根据权利要求7所述的大功率激光电源控制方法，其特征在于：所述的步骤703中的反馈微调具体是：
根据激光设备实际输入的电流大小与预定输入值进行比较，根据比较结果对激光电源的输出电流进行微调。
10.根据权利要求7至9所述的大功率激光电源控制方法中任一项权利要求所述的激光电源，其特征在于：所述激光电源指的是氪灯激光器电源。
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