CN102361216A - 一种固体激光器控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固体激光器控制系统，具有由嵌入式微处理器、只读储存器ROM、随机读写储存器RAM、非易失性读写存储器NVM、电源和时钟信号发生器构成的通用型微型计算机架构，通用型微型计算机架构上设置有由连接到嵌入式微处理器上的LCD/视频信号接口、通用输入输出设备组成的人机对话接口，以及由连接到嵌入式微处理器上的通用型音频合成芯片构成的电源控制信号发生器和激光功率反馈信号采集器，通用输入/输出接口电路和嵌入式微处理器上连接有可编程逻辑器件并组成外置式的硬件保护电路。本发明固体激光器控制系统成本低、性能高，而且能够适应不同的领域，应用范围广。

Description

一种固体激光器控制系统
技术领域
本发明涉及一种激光控制器，尤其是涉及一种固体激光器控制系统。 
背景技术
固体激光器的结构可以分为以下几个分系统：光学谐振腔、给光学谐振腔提供能量的固体激光器电源模块、为光学谐振腔和电源模块进行降温的热量管理系统（具体来讲可能是水循环冷却系统或者线空气冷却系统）、激光输出光路控制系统（光闸、光束终止器、传输光纤、激光加工头等），以上各系统都必须在激光控制系统的协调控制下实现各自的功能以满足用户激光加工的需要。 
   作为固体激光器的核心部件之一的激光器电源模块，必须要能响应激光控制系统发送过来的模拟量控制信号，根据这一信号的频率、脉冲宽度、脉冲形状、脉冲幅度，来调整输出电流或者输出功率的相应参数，输出一个与模拟量控制信号成比例的电流脉冲，以激发激光谐振腔，输出一个同样成比例的激光脉冲用来激光加工。 
   固体激光器的工作频率根据电源模块内部器件的不同一般工作于在0.1Hz到10kHz左右。传统的固体激光器控制系统为了产生这一频率、幅度、脉宽可调的方波、斜坡、正弦波或者脉冲编号，一般都使用DSP+FPGA+D/A转换器+滤波器这种硬件结构，利用软件参数调节、预置波形数据的方法来输出这种控制信号。这种结构需要进行复杂的DSP和FPGA编程，需要极大的开发工作量。其实，这种硬件配置可以输出的信号频率很高，很容易达到几百MHz的水平，但实际上激光器电源驱动信号只能达到10kHz的最高频率。可见此种配置对软/硬件资源存在大量浪费。同时，这种硬件结构具有较高的制造成本，很难在这种架构下有效降低激光器成本、提供更高性价比的激光器产品。 
   采用上述系统架构的激光器控制系统，一般都没有良好的人机接口界面，如果必须，则需要通过通信接口的办法从主控制器将其内部参数、状态都读取到上位机内运行，这样又大大增加了整机硬件成本。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本、高性能的固体激光器控制系统。 
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的。 
这种固体激光器控制系统，具有由嵌入式微处理器、只读储存器ROM、随机读写储存器RAM、非易失性读写存储器NVM、电源和时钟信号发生器构成的通用型微型计算机架构，通用型微型计算机架构上设置有由连接到嵌入式微处理器上的LCD/视频信号接口、通用输入输出设备组成的人机对话接口，以及由连接到嵌入式微处理器上的通用型音频合成芯片构成的电源控制信号发生器和激光功率反馈信号采集器，所述嵌入式微处理器上设置有通用输入/输出接口电路进行信号连接和扩展，所述通用输入/输出接口电路和嵌入式微处理器上连接有可编程逻辑器件并组成外置式的硬件保护电路。 
进一步地，所述通用型微型计算机架构的嵌入式微处理器上设置有上位通信接口。
进一步地，所述通用型音频合成芯片上设置有模拟信号输出缓冲放大器和模拟信号输入信号调制器。 
再进一步地，所述通用输入/输出接口电路上设置有用来对其它激光器部件进行并行控制的内部总线、对激光器内部开关信号进行输入/输出操作的光电隔离器以及方便用户将激光器集成到激光加工设备中，并对激光器进行直接控制的光电隔离器。 
再进一步地，所述可编程逻辑器件上设置有将警报信号发送到激光器控制系统中使激光器立即停机或者执行相应的保护动作的光电隔离器。 
更进一步地，所述通用输入输出设备为触摸屏、键盘或鼠标。 
与现有技术相比，本发明的有益之处是：这种固体激光器控制系统成本低、性能高，而且能够适应不同的领域，应用范围广。 
附图说明：
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明一种固体激光器控制系统结构框图。 
图中：1、嵌入式微处理器； 2、只读储存器ROM； 3、随机读写储存器RAM； 4、非易失性读写存储器NVM； 5、LCD/视频信号接口； 6、通用输入输出设备； 7、上位通信接口； 8、电源和时钟信号发生器； 9、通用型音频合成芯片； 10、通用输入/输出接口电路； 11、可编程逻辑器件； 12、模拟信号输出缓冲放大器； 13、模拟信号输入信号调制器； 14、内部总线； 15、16、17、光电隔离器。 
具体实施方式：
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细描述：
图1所示一种固体激光器控制系统，具有由嵌入式微处理器1、只读储存器ROM2、随机读写储存器RAM3、非易失性读写存储器NVM4、电源和时钟信号发生器8构成的通用型微型计算机架构，通用型微型计算机架构上设置有由连接到嵌入式微处理器1上的LCD/视频信号接口5、通用输入输出设备6组成的人机对话接口，以及由连接到嵌入式微处理器1上的通用型音频合成芯片9构成的电源控制信号发生器和激光功率反馈信号采集器，所述嵌入式微处理器1上设置有通用输入/输出接口电路10进行信号连接和扩展，所述通用输入/输出接口电路10和嵌入式微处理器1上连接有可编程逻辑器件11并组成外置式的硬件保护电路；所述通用型微型计算机架构的嵌入式微处理器1上设置有上位通信接口7；通用输入输出设备6为触摸屏、键盘或鼠标。
所述通用型音频合成芯片9上设置有模拟信号输出缓冲放大器12和模拟信号输入信号调制器13，通用型音频合成芯片9输出信号，然后经模拟信号输出缓冲放大器12处理后作为电源模块的驱动信号，而经过模拟信号输入信号调制器13整定后的激光功率反馈信号作为通用型音频信号处理器9的输入信号。 
所述通用输入/输出接口电路10上设置有用来对其它激光器部件进行并行控制的内部总线14、对激光器内部开关信号进行输入/输出操作的光电隔离器15以及预留用户并行的IO接口，方便用户将激光器集成到激光加工设备中，并对激光器进行直接控制的光电隔离器16；所述外置式的硬件保护电路中的可编程逻辑器件11上设置有光电隔离器17，外置式的硬件保护电路监控从通用输入/输出接口电路10传输过来的激光器内部开关信号状态和从嵌入式微处理器1发送过来的一些信息，通过组合逻辑或者时序逻辑的转化之后，对激光器当前运行状态是否正常进行判断，如果不正常，则将警报信号通过光电隔离器17发送到激光器控制系统中，以使激光器立即停机或者执行相应的保护动作。 
这种硬件架构适用于工作频率在这种硬件架构所能提供的频率范围内的所有类似激光器内部控制系统，而与这种架构具体运行的软件平台无关。 
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。 

Claims (6)

1.一种固体激光器控制系统，其特征在于：具有由嵌入式微处理器（1）、只读储存器ROM（2）、随机读写储存器RAM（3）、非易失性读写存储器NVM（4）、电源和时钟信号发生器（8）构成的通用型微型计算机架构，通用型微型计算机架构上设置有由连接到嵌入式微处理器（1）上的LCD/视频信号接口（5）、通用输入输出设备（6）组成的人机对话接口，以及由连接到嵌入式微处理器（1）上的通用型音频合成芯片（9）构成的电源控制信号发生器和激光功率反馈信号采集器，所述嵌入式微处理器（1）上设置有通用输入/输出接口电路（10）进行信号连接和扩展，所述通用输入/输出接口电路（10）和嵌入式微处理器（1）上连接有可编程逻辑器件（11）并组成外置式的硬件保护电路。
2.根据权利要求1所述的固体激光器控制系统，其特征在于：所述通用型微型计算机架构的嵌入式微处理器（1）上设置有上位通信接口（7）。
3.根据权利要求1所述的固体激光器控制系统，其特征在于：所述通用型音频合成芯片（9）上设置有模拟信号输出缓冲放大器（12）和模拟信号输入信号调制器（13）。
4.根据权利要求1所述的固体激光器控制系统，其特征在于：所述通用输入/输出接口电路（10）上设置有用来对其它激光器部件进行并行控制的内部总线（14）、对激光器内部开关信号进行输入/输出操作的光电隔离器（15）以及方便用户将激光器集成到激光加工设备中，并对激光器进行直接控制的光电隔离器（16）。
5.根据权利要求1所述的固体激光器控制系统，其特征在于：所述可编程逻辑器件（11）上设置有将警报信号发送到激光器控制系统中使激光器立即停机或者执行相应的保护动作的光电隔离器（17）。
6.根据权利要求1所述的固体激光器控制系统，其特征在于：所述通用输入输出设备（6）为触摸屏、键盘或鼠标。
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