CN103455064B - 激光器输出口的防结露保护系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光器输出口的防结露保护系统及方法，涉及激光加工领域。该系统有一控制器及其相关电路，分别与控制器连接的1号温湿度传感器；2号温湿度传感器；分别与1号温湿度传感器、2号温湿度传感器、按键模块、显示模块干、氟利昂控温装置和湿度调整装置。当检测的温湿度超过设定值时，控制器及相关电路将会自动控制干湿度调整装置工作或工作氟利昂控温装置，使激光器输出口所处的密闭空腔湿度和其外部的温湿度的差恢复到设定范围。优点：有效地解决了激光器输出口的揭露问题，自动化程度较高，具有较高的测量精度，能有效地避免激光器输出口和光纤烧坏或损伤，极大地保护了激光加工设备，减少了经济损失，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及激光加工领域，具体是一种激光器输出口的防结露保护系统及方法，适用于对激光加工机床的激光器输出口和机床光纤的保护。
背景技术
激光加工作为一种先进的加工技术，在国内外得到了广泛的应用。工业生产中主要有激光切割、激光焊接、激光重熔、激光熔覆、激光雕刻激光加工。激光器输出口、激光器输出口与内部激光器相连的光纤的价格是非常高的，价格少则几千元，多则数万元，所以激光加工机器的激光输出口和内部的光纤破损后的更换经济代价是很高的。激光器输出口内部的温度和湿度与外部的温度和湿度存在一定的差异，有时由于温度差或湿度差较大，激光器输出口上结露是不可避免的，此时若激光器开启，轻则激光器输出口受损，重则使激光器输出口烧裂或烧坏光纤，使激光器不能正常工作并带来巨大的经济损伤。
当前市场对激光器输出口结露的研究还较少，只有少部分研究关于激光器输出窗口的结露报警装置，只能在激光器输出口结露时报警，不能自动处理激光器输出口的结露，自动化程度不高，且精度较低。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种激光器输出口的防结露保护系统及方法，有效地解决了激光器输出口的揭露问题，自动化程度较高，具有较高的测量精度，能有效地避免激光器输出口和光纤烧坏或损伤，极大地保护了激光加工设备，减少了经济损失，提高了工作效率。
本发明是以如下技术方案实现的：一种激光器输出口的防结露保护系统，包括用于测量激光器输出口所处的密闭空腔内部温度和湿度的1号温湿度传感器；用于测量激光器输出口所处的密闭空腔所在的环境温度和湿度的2号温湿度传感器；用于数据处理和控制的控制器及其相关电路；用于对系统进行功能设置和参数输入的按键模块；用于显示相关信息的显示模块；用于控制激光器输出口所处的密闭空腔内的温度和外部环境温度保持一致的氟利昂控温装置；用于控制激光器输出口所处的密闭空腔内的湿度和外部环境湿度保持一致的干湿度调整装置。
所述的1号温湿度传感器和2号温湿度传感器都采用DHT11温湿度传感器。
所述的显示模块采用LCD12864液晶屏。
所述的按键模块由16个轻触开关构成的四行四列的矩阵键盘，分别为key1、key2、key3、key4、key5、key6、key7、key8、key9、key0、“温度差”、“湿度差”NC1、NC2、“确定”和“取消”按键；其中“温度差”按键为设置内外温度差的功能按键，“湿度差”按键为设置内外湿度差的功能按键，NC1和NC2按键为无功能的空按键，“确定”按键为对设置相关参数确定的功能按键，“取消”按键为对设置相关参数取消的功能按键，key1、key2、key3、key4、key5、key6、key7、key8、key9、key0按键分别代表再输入时的数字1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。
所述的控制器及其相关电路的控制器采用单片机ATmega16。
一种激光器输出口的防结露保护方法，采用上述权利要求所述的一种激光器输出口的防结露保护系统，具体步骤如下：
将系统各部分安装到确定的位置无误后，启动系统电源，显示模块上显示的为当前内外环境温度、湿度、温度差、湿度差、温度差设定值以及湿度差设定值，氟利昂控温装置和干湿度调整装置处于断电状态；
根据环境，通过按键模块输入设定的内外温度值的差值；通过按键模块输入设定的湿度值的差值；
设定参数完毕后，控制器及相关电路中的控制器接收到的1号温湿度传感与2号温湿度传感器采集到的温度和湿度后，在控制器内部程序中将会将采集到的温度和湿度值进行比较；当内部温度大于外部温度且两者的温度差超过步骤中设定的温度差值后，控制器及相关电路将会自动控制氟利昂控温装置向激光器输出口所处的密闭空腔制冷，以使两者的温差恢复到设定的范围内；当内部温度小于外部温度且两者的温度差超过步骤中设定的温度差值时，控制器及相关电路将会自动控制氟利昂控温装置向激光器输出口所处的密闭空腔制热，以使两者的温差恢复到设定的范围内；
当内部湿度大于外部温度且两者的湿度差超过步骤中设定的湿度差值后，控制器及相关电路将会自动控制干湿度调整装置工作，使激光器输出口所处的密闭空腔湿度和其外部的湿度的差恢复到设定范围；当内部湿度小于外部湿度且两者的湿度差超过步骤中设定的湿度差值时，控制器及相关电路将会自动控制干湿度调整装置工作，使激光器输出口所处的密闭空腔湿度和其外部的湿
度的差恢复到设定范围。
本发明的有益效果：
（1）两个温湿度传感器测得的温度和湿度在控制器内部程序每隔一秒钟刷新一次，显示模块显示的数据也是每隔一秒钟刷新一次，具有较强的实时性，而且温度和湿度能够直观的显示出来。
（2）能够在不同的温度环境和湿度环境下通过按键模块设定激光器输出口所处密闭空腔的内部和外部的最佳工作温度差和湿度差，对工作环境的适应性较强。
（3）自动化程度高，在激光器输出口所处密闭空腔的内部和外部的温度差（或湿度差）超过设定值时，控制器将会自动控制氟利昂控温装置（干湿度调整装置）工作，无需人工启动。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明。
图1为本发明的系统结构框图；
图2为本发明的控制器及相关电路的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种激光器输出口的防结露保护系统由七部分组成：1号温湿度传感器：用于测量激光器输出口所处的密闭空腔内部温度和湿度；2号温湿度传感器：用于测量激光器输出口所处的密闭空腔所在外部环境温度和湿度；显示模块：用于显示相关信息；控制器及其相关电路：用于数据处理和控制；按键模块：用于对系统进行功能设置和参数输入；氟利昂控温装置：用于控制激光器输出口所处的密闭空腔内的温度和外部环境温度保持一致；干湿度调整装置：用于控制激光器输出口所处的密闭空腔内的湿度和外部环境湿度保持一致。
如图2所示，显示模块采用LCD12864液晶屏，LCD12864液晶屏显示的数据每隔一秒钟刷新一次。1号温湿度传感器和2号温湿度传感器都采用DHT11温湿度传感器；控制器及相关电路中的控制器采用单片机ATmega16；按键模块采用4×4矩阵键盘，它是用单片机ATmega16的4个I/O作为行线输入口，单片机ATmega16另外4个I/O作为列线输入口的键盘，在行线和列线的每一个交叉点上设置一个按键，这样键盘中按键的个数是4×4个，这种行列式键盘结构能够有效地提高单片机系统中I/O口的利用率，如图2中所示，按键模块中每个按键分别为key1、key2、key3、key4、key5、key6、key7、key8、key9、key0、“温度差”、NC1、“湿度差”、NC2、“取消”、“确定”，按键key1、key2、key3、key4、key5、key6、key7、key8、key9、key0分别代表数字1、2、3、4、5、6、7、8、9、0，按键NC1、NC2为无功能的空按键，按键“温度差”和“湿度差”分别为设置内外温度差的功能按键和设置内外湿度差的功能按键，“取消”按键的功能为在设置系统工作参数出现输入错误时取消当前操作重新输入，“确定”按键的功能为在设置系统工作参数正确完成后，确定完成当前操作。
单片机ATmega16通过其16引脚控制继电器K1来实现对氟利昂温控装置是否供电；单片机ATmega16通过其17引脚控制继电器K2来实现对干湿度调整装置是否供电；按键模块的八个接口PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7分别与单片机ATmega16的1、2、3、4、5、6、7、8引脚相连接；1号温湿度传感器的信号输出口与单片机ATmega16的40引脚相连接；2号温湿度传感器的信号输出口与单片机ATmega16的39引脚相连接；显示模块LCD12864液晶屏的4、5、6引脚分别与单片机ATmega16的35、34、32引脚相连接，显示模块LCD12864液晶屏的7、8、9、10、11、12、13、14引脚分别与单片机ATmega16的22、23、24、25、26、27、28、29引脚相连接。
以图2中所述的一种激光器输出口的防结露保护系统为例，激光器输出口的防结露保护方法具体步骤如下：
将系统各部分安装到确定的位置无误后，启动系统电源，显示模块上显示的为当前内外环境温度、湿度、温度差、湿度差、温度差设定值（此时为显示为0）以及湿度差设定值（此时显示为0），氟利昂控温装置和干湿度调整装置处于断电状态。
按下“温度差”按键，系统显示模块上显示温度差设定值处将会不停地闪动光标，此时操作key1、key2、key3、key4、key5、key6、key7、key8、key9、key0中的相关按键，输入一个合适的内外温度值的差值，如有输入数值错误，此时按下“取消”按键，将从新输入差值，差值输入完毕后按下“确定”按键，显示模块上稳定的显示设定的温度差值，本次输入完毕。
按下“湿度差”按键，系统显示模块上显示湿度差设定值处将会不停地闪动光标，此时操作key1、key2、key3、key4、key5、key6、key7、key8、key9、key0中的相关按键，输入一个合适的内外湿度值的差值，如有输入数值错误，此时按下“取消”按键，将从新输入差值，差值输入完毕后按下“确定”按键，显示模块上稳定的显示设定的湿度差值，本次输入完毕。
设定参数完毕后，控制器及相关电路中单片机ATmega16接收到的1号温湿度传感与2号温湿度传感器采集到的温度和湿度后，在单片机ATmega16内部程序中将会将采集到的温度和湿度值进行比较。当内部温度大于外部温度且两者的温度差超过步骤中设定的温度差值后，控制器及相关电路将会自动控制氟利昂控温装置向激光器输出口所处的密闭空腔制冷，以使两者的温差恢复到设定的范围内；当内部温度小于外部温度且两者的温度差超过步骤中设定的温度差值时，控制器及相关电路将会自动控制氟利昂控温装置向激光器输出口所处的密闭空腔制热，以使两者的温差恢复到设定的范围内。
当内部湿度大于外部温度且两者的湿度差超过步骤中设定的湿度差值后，控制器及相关电路将会自动控制干湿度调整装置工作，使激光器输出口所处的密闭空腔湿度和其外部的湿度的差恢复到设定范围；当内部湿度小于外部湿度且两者的湿度差超过步骤中设定的湿度差值时，控制器及相关电路将会自动控制干湿度调整装置工作，使激光器输出口所处的密闭空腔湿度和其外部的湿度的差恢复到设定范围。
该系统利用温湿度传感器测量激光器输出口的内外温度和湿度，并将激光器输出口所处的密闭腔体内部和外部的两个温湿度传感器采集到的温度和湿度在控制器中进行处理，能够在显示模块上精确的显示温度和湿度，通过按键模块可灵活的设定在不同环境下系统的工作参数，并在控制器程序中将处理后的温度差值、湿度差值与通过按键模块设定的工作参数相比较，通过控制器程序自动判断是启动氟利昂控温装置或干湿度调整装置，使激光器输出口的内部和外部的温度差或湿度差恢复到设定值以内，有效地解决了激光器输出口的揭露问题，自动化程度较高，具有较高的测量精度，能有效地避免激光器输出口和光纤烧坏或损伤，极大地保护了激光加工设备，减少了经济损失，提高了工作效率。
Claims (5)
1.一种激光器输出口的防结露保护方法，其特征在于：包括用于测量激光器输出口所处的密闭空腔内部温度和湿度的1号温湿度传感器；用于测量激光器输出口所处的密闭空腔所在的环境温度和湿度的2号温湿度传感器；用于对系统进行功能设置和参数输入的按键模块；用于显示相关信息的显示模块；用于控制激光器输出口所处的密闭空腔内的温度和外部环境温度保持一致的氟利昂控温装置；用于控制激光器输出口所处的密闭空腔内的湿度和外部环境湿度保持一致的干湿度调整装置；分别与1号温湿度传感器、2号温湿度传感器、按键模块、显示模块干、氟利昂控温装置和湿度调整装置连接用于数据处理和控制的控制器及其相关电路，具体步骤如下：
将系统各部分安装到确定的位置无误后，启动系统电源，显示模块上显示的为当前内外环境温度、湿度、温度差、湿度差、温度差设定值以及湿度差设定值，氟利昂控温装置和干湿度调整装置处于断电状态；
根据环境，通过按键模块输入设定的内外温度值的差值；通过按键模块输入设定的湿度值的差值；
设定参数完毕后，控制器及相关电路中的控制器接收到的1号温湿度传感与2号温湿度传感器采集到的温度和湿度后，在控制器内部程序中将会将采集到的温度和湿度值进行比较；当内部温度大于外部温度且两者的温度差超过步骤中设定的温度差值后，控制器及相关电路将会自动控制氟利昂控温装置向激光器输出口所处的密闭空腔制冷，以使两者的温差恢复到设定的范围内；当内部温度小于外部温度且两者的温度差超过步骤中设定的温度差值时，控制器及相关电路将会自动控制氟利昂控温装置向激光器输出口所处的密闭空腔制热，以使两者的温差恢复到设定的范围内；
当内部湿度大于外部温度且两者的湿度差超过步骤中设定的湿度差值后，控制器及相关电路将会自动控制干湿度调整装置工作，使激光器输出口所处的密闭空腔湿度和其外部的湿度的差恢复到设定范围；当内部湿度小于外部湿度且两者的湿度差超过步骤中设定的湿度差值时，控制器及相关电路将会自动控制干湿度调整装置工作，使激光器输出口所处的密闭空腔湿度和其外部的湿度的差恢复到设定范围。
2.根据权利要求1所述的激光器输出口的防结露保护方法，其特征在于：所述的1号温湿度传感器和2号温湿度传感器都采用DHT11温湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的激光器输出口的防结露保护方法，其特征在于：所述的显示模块采用LCD12864液晶屏。
4.根据权利要求1所述的激光器输出口的防结露保护方法，其特征在于：所述的按键模块由16个轻触开关构成的四行四列的矩阵键盘，分别为key1、key2、key3、key4、key5、key6、key7、key8、key9、key0、“温度差”、“湿度差”NC1、NC2、“确定”和“取消”按键；其中“温度差”按键为设置内外温度差的功能按键，“湿度差”按键为设置内外湿度差的功能按键，NC1和NC2按键为无功能的空按键，“确定”按键为对设置相关参数确定的功能按键，“取消”按键为对设置相关参数取消的功能按键，key1、key2、key3、key4、key5、key6、key7、key8、key9、key0按键分别代表再输入时的数字1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。
5.根据权利要求1所述的激光器输出口的防结露保护方法，其特征在于：所述的控制器及其相关电路的控制器采用单片机ATmega16。
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