CN102892585A - 一种脉冲激光器及脉冲激光器打标系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种脉冲激光器及其打标系统，该脉冲激光器包括激光生成模块，以及：与图形编辑装置通讯的图形接口模块；与振镜装置通讯的振镜接口模块；以及控制模块，用于通过从图形编辑装置接收图形编辑数据，并对所述图形编辑数据进行分析，根据分析结果生成激光控制信号和振镜控制信号，其中激光控制信号发送给激光生成模块控制其生成激光信号，振镜控制信号通过发送给振镜装置执行振镜动作。本发明通过在脉冲激光器中集成激光打标控制的功能，使其与脉冲激光器的控制功能在同一运算单元内实现，进而将控制信号的传输时间由毫秒级别缩短到微秒级别，同时降低了成本；此外各部件之间的走线极大缩短，加强了系统的稳定性，可靠性及抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及激光设备领域，更具体地说，涉及一种脉冲激光器及脉冲激光器打标系统。
背景技术
请参阅图1，为现有的脉冲激光器打标系统的架构图。如图1所示，该脉冲激光器打标系统包括：图形编辑装置10、激光打标控制卡90、脉冲激光器20、振镜装置30、电源装置40和脚踏开关50。其中，图形编辑装置10可以由PC机实现，用于接收用户打标信号进行图形编辑，产生图形编辑数据。激光打标控制卡90上一般具有USB接口，负责与作为图形编辑装置10的PC机进行数据交换。激光打标控制卡90上还具有DB25或SCSI接口，负责与脉冲激光器20通讯。同时，激光打标控制卡90上还具有DB25或DB37接口，负责与振镜装置30进行通讯。激光打标控制卡90负责对来自图形编辑装置10的图形编辑数据进行实时处理，同时根据对数据的分析结果，产生激光控制信号对脉冲激光器20进行控制，同时生成振镜控制信号给振镜装置30控制振镜动作。脉冲激光器20通过外接电源装置40供电，且由脚踏开关50控制外接电源装置40供电的通断，进而通过人为操作控制是否对当前产品进行打标。激光打标控制卡90内部一般通过DSP或FPGA进行数据处理，同时有一片到几片内存进行数据存储。
请参阅图2，为现有的脉冲激光器的原理框图。如图2所示，该脉冲激光器20具有控制模块21、激光生成模块22和打标卡接口模块29。其中，打标卡接口模块29用于与激光打标控制卡90进行通讯，控制模块21控制打标卡接口模块29直接接收来自激光打标控制卡90的激光控制信号，并根据激光控制信号控制激光生成模块22产生激光信号。其中，激光生成模块22包括种子源单元221、预放大单元222和功率放大单元223。种子源单元221产生的激光信号经过预放大单元222的初步放大后，再经过功率放大单元223的放大后输出。
如上所述，目前脉冲激光器打标系统需要通过激光打标控制卡90产生激光控制信号后再传输至脉冲激光器20，使得控制信号的传输速度慢，如图3所示，其中A曲线为频率指示信号，频率指示信号由高频率转换为低频率时表面PC机即图形编辑装置10上接收用户打标信号并设置为开始打标，而曲线B的上升标明脉冲激光器20开始接收到激光控制信号的时间。如图3中所示，激光控制信号的接收时间较图形编辑装置10上设置开始打标的时间延迟了数毫秒，使得脉冲激光器打标系统的运行存在稳定性、抗干扰能力较低及可靠性差的问题。另一方面，激光打标控制卡90和脉冲激光器20单独采用各自的硬件实现，导致硬件复杂、走线过多。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有脉冲激光器打标系统硬件复杂、信号传输慢的缺陷，提供一种集成了打标控制功能的脉冲激光器及其打标系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种脉冲激光器打标系统，包括：图形编辑装置，用于接收用户打标信号进行图形编辑，产生图形编辑数据；脉冲激光器，用于接收所述图形编辑数据进行分析，根据分析结果生成激光控制信号和振镜控制信号，其中激光控制信号发送给内置的激光生成模块控制生成激光信号；以及振镜装置，用于根据所述振镜控制信号执行振镜动作。
在根据本发明所述的脉冲激光器打标系统中，所述脉冲激光器进一步包括：与所述图形编辑装置通讯的图形接口模块、与所述振镜装置通讯的振镜接口模块，以及控制模块和激光生成模块；所述控制模块用于接收所述图形编辑装置产生的图形编辑数据，并对所述图形编辑数据进行分析，根据分析结果生成激光控制信号和振镜控制信号，其中激光控制信号发送给所述激光生成模块控制其生成激光信号，振镜控制信号通过所述振镜接口模块发送给振镜装置执行振镜动作。
在根据本发明所述的脉冲激光器打标系统中，所述激光生成模块包括由所述控制模块控制的种子源单元、预放大单元和功率放大单元，所述种子源单元产生的激光信号经过预防大单元进行初步放大后，再经过所述功率放大单元放大后输出。
在根据本发明所述的脉冲激光器打标系统中，所述控制模块进一步包括：打标图像控制单元，用于对所述图形编辑数据进行分析；激光器控制单元，用于根据所述打标图像控制单元的分析结果生成激光控制信号发送给所述激光生成模块控制激光信号的生成；以及振镜控制单元，用于根据所述打标图像控制单元的分析结果生成振镜控制信号发送给所述振镜装置控制振镜的动作。
在根据本发明所述的脉冲激光器打标系统中，所述脉冲激光器打标系统还包括外接电源装置和脚踏开关，所述脉冲激光器通过外接电源装置供电，且由脚踏开关控制所述外接电源装置供电的通断。
本发明还提供了一种脉冲激光器，包括激光生成模块，所述脉冲光纤激光器还包括：
图形接口模块，用于与图形编辑装置通讯；
振镜接口模块，用于与振镜装置通讯；
控制模块，用于通过所述图形接口模块接收图形编辑数据，并对所述图形编辑数据进行分析，根据分析结果生成激光控制信号和振镜控制信号，其中激光控制信号发送给所述激光生成模块控制其生成激光信号，振镜控制信号通过所述振镜接口模块发送给振镜装置执行振镜动作。
在根据本发明所述的脉冲激光器中，所述激光生成模块包括由所述控制模块控制的种子源单元、预放大单元和功率放大单元，所述种子源单元产生的激光信号经过预防大单元进行初步放大后，再经过所述功率放大单元放大后输出。
在根据本发明所述的脉冲激光器中，所述控制模块进一步包括：打标图像控制单元，用于对所述图形编辑数据进行分析；激光器控制单元，用于根据所述打标图像控制单元的分析结果生成激光控制信号发送给所述激光生成模块控制激光信号的生成；以及振镜控制单元，用于根据所述打标图像控制单元的分析结果生成振镜控制信号发送给所述振镜装置控制振镜的动作。
在根据本发明所述的脉冲激光器中，所述脉冲激光器通过外接电源装置供电，且由脚踏开关控制所述外接电源装置供电的通断。
实施本发明的脉冲激光器及相应的脉冲激光器打标系统，具有以下有益效果：本发明通过在脉冲激光器中集成激光打标控制的功能，在硬件上使两套控制功能可以共用脉冲激光器的一套硬件，使得脉冲激光器打标系统大大简化，方便了系统装配，降低了费用；由于系统得到简化，各主要部件之间的走线极大缩短，使整个系统的稳定性，可靠性及抗干扰能力极大加强；同时由于激光打标控制功能和脉冲激光器的控制功能在同一运算单元内实现，进而将控制信号的传输时间由毫秒级别缩短到微秒级别。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为现有的脉冲激光器打标系统的架构图；
图2为现有的脉冲激光器的原理框图；
图3为现有的脉冲激光器打标系统的信号时间差的关系图；
图4为根据本发明的脉冲激光器打标系统的优选实施例的原理框图；
图5为根据本发明的脉冲激光器的优选实施例的原理框图；
图6为根据本发明的脉冲激光器的优选实施例中控制模块的具体框图；
图7为根据本发明的脉冲激光器打标系统的信号时间差的关系图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
请参阅图4，为根据本发明的脉冲激光器打标系统的优选实施例的原理框图。如图4所示，该实施例提供的脉冲激光器打标系统至少包括：图形编辑装置10、脉冲激光器20和振镜装置30。本发明的脉冲激光器打标系统中将打标控制的功能集成到脉冲激光器20中。
其中，图形编辑装置10用于接收用户打标信号进行图形编辑，产生图形编辑数据。脉冲激光器20用于接收图形编辑装置10产生的图形编辑数据并进行分析，根据分析结果生成激光控制信号和振镜控制信号，其中激光控制信号发送给脉冲激光器20内置的激光生成模块控制生成激光信号。振镜装置30用于根据振镜控制信号完成振镜动作。
脉冲激光器20的平均输出功率可以为5W，10W，15W，20W，25W，30W，35W，40W，45W，50W等。脉冲的能量从0.1mJ到几个mJ不等。脉冲的频率范围从100Hz到数兆Hz。
本发明通过将脉冲激光器20与现有技术中的激光打标控制卡90的功能的合并，在硬件上使两套控制功能可以共用脉冲激光器20的一套硬件，使得脉冲激光器打标系统大大简化，方便系统装配，降低了费用。由于系统得到简化，各主要部件之间的走线极大缩短，使整个系统的稳定性，可靠性及抗干扰能力极大加强。
该脉冲激光器打标系统还可以进一步包括外接电源装置40和脚踏开关50，脉冲激光器20通过外接电源装置40供电，且由脚踏开关50控制外接电源装置40供电的通断，进而通过人为操作控制是否对当前产品进行打标。外接电源装置40可以采用24V DC或220V AC供电。
请参阅图5，为根据本发明的脉冲激光器的优选实施例的原理框图。如图5所示，本发明也相应提供了一种脉冲激光器20，其进一步包括：图形接口模块23、振镜接口模块24、控制模块21和激光生成模块22。其中，图形接口模块23用于与图4中图形编辑装置10通讯，接收所述图形编辑装置产生的图形编辑数据，图形接口模块23可以采用具有高速通讯能力的USB或其他通讯形式的芯片实现。例如图形编辑装置10可以通过USB连接线直接传输到脉冲激光器20，也可通过将数据输出到USB盘，然后将USB盘的信息插入到脉冲激光器20的USB接口进行信息传输。
振镜接口模块24用于与图4中振镜装置30通讯。控制模块21具备打标控制的功能，能够通过图形接口模块23从图形编辑装置10接收图形编辑数据，并对图形编辑数据进行分析，根据分析结果生成激光控制信号和振镜控制信号。其中，激光控制信号发送给激光生成模块22控制其生成激光信号。振镜控制信号通过振镜接口模块24发送给图4中振镜装置30控制振镜的动作。脉冲激光器的控制模块21可以采用DSP或FPGA等大规模集成芯片实现。
其中，激光生成模块22可以进一步包括种子源单元221、预放大单元222和功率放大单元223。种子源单元221产生的激光信号经过预放大单元222的初步放大后，再经过功率放大单元223的放大后输出。激光生成模块22的各个单元可以采用具有大电流及快速反应的MOS管实现。
请参阅图6，为根据本发明的脉冲激光器的优选实施例中控制模块的具体框图。如图6所示，该控制模块21可以进一步包括：打标图像控制单元211、振镜控制单元212和激光器控制单元213。其中，打标图像控制单元211用于对从图形编辑装置10接收的图形编辑数据进行分析。激光器控制单元213用于根据打标图像控制单元211的分析结果生成激光控制信号发送给激光生成模块22控制激光信号的生成。振镜控制单元212用于根据打标图像控制单元211的分析结果生成振镜控制信号发送给振镜装置30控制振镜的动作。由于打标图像控制单元211、振镜控制单元212和激光器控制单元213在同一运算单元内实现，直接对激光生成模块及振镜进行相关的开关以及位置进行控制，进而将控制信号的传输时间由毫秒级别缩短到微秒级别。
请参阅图7，为根据本发明的脉冲激光器打标系统的信号时间差的关系图。如图7所示，其中A曲线为频率指示信号，频率指示信号由高频率转换为低频率时表面PC机即图形编辑装置10上接收用户打标信号并设置为开始打标，而曲线B’的上升表明脉冲激光器20开始接收到激光控制信号的时间。曲线B的上升为现有技术中的脉冲激光器20开始接收到激光控制信号的时间。如图7中所示，通过本发明的改进，激光控制信号的接收时间至图形编辑装置10上设置开始打标的时间之间的延时，从数毫秒到数十毫秒量级减小至数十微秒量级，极大的提高了生产效率。
本发明在硬件上将现有的脉冲激光器的打标控制卡接口模块去掉，例如DB25或SCSI接口；并添加与图形编辑装置通讯的图形接口模块，例如与PC机连接的图形数据传输接口，类型可以为USB，1394接口，DB25接口或其他任何形式的接口。脉冲激光器在硬件接口上还添加与振镜装置如数字振镜通讯的振镜接口模块，如DB25接口对振镜进行控制。此外，控制模块集成了打标控制卡的功能，并对其他模块进行控制工作。
脉冲激光器的激光生成模块最终输出的激光信号通过隔离器，准直器进行光束输出。脉冲激光器在光路上可以采用MOPA或是Q-Switch结构，采用一级或两级放大系统。如采用MOPA结构时，脉冲激光器的种子源单元采用具有窄脉冲、大电流驱动能力的驱动电路进行种子源驱动。如采用Q-Switch结构时，采用射频驱动电路对声光开关进行驱动，类似于种子源单元。一级或两级放大系统可以采用有源光纤，通过对泵浦光的转换以及受激发射对信号光进行放大。两级放大系统，如预防大单元和功率放大单元采用采用具有大电流、高速调制能力的驱动电路实现，且两级之间根据需要放置隔离器对反射光进行隔离。
此外，本发明还可以采用特殊的保护电路，比如说采用光耦进行信号隔离，肖特基二极管进行尖峰信号的滤波等，有效的滤除了电磁干扰；采用功耗较小、处理能力更强的高性能芯片作为处理器，并且采用大面积覆铜的方法加快了热量的散发，实现了7*24小时的连续打标；同时整机可以采用全金属结构机壳，实现内部器件的固定，保护以及对内、外部信号的屏蔽功能。
本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合或材料，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。
Claims (9)
1.一种脉冲激光器打标系统，其特征在于，包括：
图形编辑装置，用于接收用户打标信号进行图形编辑，产生图形编辑数据；
脉冲激光器，用于接收所述图形编辑数据进行分析，根据分析结果生成激光控制信号和振镜控制信号，其中激光控制信号发送给内置的激光生成模块控制生成激光信号；
振镜装置，用于根据所述振镜控制信号执行振镜动作。
2.根据权利要求1所述的脉冲激光器打标系统，其特征在于，所述脉冲激光器进一步包括：与所述图形编辑装置通讯的图形接口模块、与所述振镜装置通讯的振镜接口模块，以及控制模块和激光生成模块；所述控制模块用于接收所述图形编辑装置产生的图形编辑数据，并对所述图形编辑数据进行分析，根据分析结果生成激光控制信号和振镜控制信号，其中激光控制信号发送给所述激光生成模块控制其生成激光信号，振镜控制信号通过所述振镜接口模块发送给振镜装置执行振镜动作。
3.根据权利要求1或2所述的脉冲激光器打标系统，其特征在于，所述激光生成模块包括由所述控制模块控制的种子源单元、预放大单元和功率放大单元，所述种子源单元产生的激光信号经过预防大单元进行初步放大后，再经过所述功率放大单元放大后输出。
4.根据权利要求2所述的脉冲激光器打标系统，其特征在于，所述控制模块包括：
打标图像控制单元，用于对所述图形编辑数据进行分析；
激光器控制单元，用于根据所述打标图像控制单元的分析结果生成激光控制信号发送给所述激光生成模块控制激光信号的生成；
振镜控制单元，用于根据所述打标图像控制单元的分析结果生成振镜控制信号发送给所述振镜装置控制振镜的动作。
5.根据权利要求1所述的脉冲激光器打标系统，其特征在于，所述脉冲激光器打标系统还包括外接电源装置和脚踏开关，所述脉冲激光器通过外接电源装置供电，且由脚踏开关控制所述外接电源装置供电的通断。
6.一种脉冲激光器，包括激光生成模块，其特征在于，所述脉冲光纤激光器还包括：
图形接口模块，用于与图形编辑装置通讯；
振镜接口模块，用于与振镜装置通讯；
控制模块，用于通过所述图形接口模块接收图形编辑数据，并对所述图形编辑数据进行分析，根据分析结果生成激光控制信号和振镜控制信号，其中激光控制信号发送给所述激光生成模块控制其生成激光信号，振镜控制信号通过所述振镜接口模块发送给振镜装置执行振镜动作。
7.根据权利要求6所述的脉冲激光器，其特征在于，所述激光生成模块包括由所述控制模块控制的种子源单元、预放大单元和功率放大单元，所述种子源单元产生的激光信号经过预防大单元进行初步放大后，再经过所述功率放大单元放大后输出。
8.根据权利要求6或7所述的脉冲激光器，其特征在于，所述控制模块包括：
打标图像控制单元，用于对所述图形编辑数据进行分析；
激光器控制单元，用于根据所述打标图像控制单元的分析结果生成激光控制信号发送给所述激光生成模块控制激光信号的生成；
振镜控制单元，用于根据所述打标图像控制单元的分析结果生成振镜控制信号发送给所述振镜装置控制振镜的动作。
9.根据权利要求6或7所述的脉冲激光器，其特征在于，所述脉冲激光器通过外接电源装置供电，且由脚踏开关控制所述外接电源装置供电的通断。
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