CN105445543A - 用于激光焊接系统的脉冲氙灯功率检测电路及其方法 - Google Patents

用于激光焊接系统的脉冲氙灯功率检测电路及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于激光焊接系统的脉冲氙灯功率检测电路及其方法，本发明可以实时监控脉冲氙灯的使用情况、老化程度、了解激光焊接机的光电转换效率，从而减少由于脉冲氙灯老化或激光器晶体结雾、漏水引起的晶体炸裂的危险性，同时也提高激光控制系统的稳定性。

Description

用于激光焊接系统的脉冲氙灯功率检测电路及其方法
技术领域
本发明涉及一种氙灯功率检测方法，尤其涉及到一种应用于激光焊接系统的脉冲氙灯电功率检测电路及其检测方法。
背景技术
由于激光焊接设备工作时会有很大的脉冲电流通过脉冲氙灯，同时脉冲氙灯（泵浦源）在使用一段时间以后，电极会出现发黑，龟裂等现象．这种发黑的灯管管壁会吸收更多的放电辐射能量，使灯管局部热量上升，当热量上升到一定程度时，金属电极和石英玻璃管会熔合在一起，随着温度的冷却从而形成裂纹，严重时甚至会出现炸裂。在这种情况下它的电光转换效率将大大降低，工作情况也变得不稳定。在国内激光焊接设备中，脉冲氙灯的早期失效和使用寿命都没有很好的检测方式，只能靠人工定期检查与维护，严重时固体激光器中价格高昂的晶体两个端面由于密封圈失效而漏水或者由于室温与冷却水温度差过大而结雾以及晶体表面受到冷却水污染而结污垢时都无法知晓，导致价格高昂的晶体炸裂直接报废。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种实时监控脉冲氙灯的使用情况，防止老化的应用于激光焊接系统的脉冲氙灯电功率检测电路及其检测方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括充电电源系统、放电单元、主控制器和氙灯，其特征在于：还包括氙灯电功率检测电路，所述主控制器的触发输出端与所述充电电源系统的触发输入端连接，所述充电电源系统的输出端与所述放电单元的输入端连接，所述放电单元的输出端设置有所述氙灯，所述氙灯的输出端设置有所述氙灯电功率检测电路，所述氙灯电功率检测电路包括主控制器、电流采集电路、电压采集电路、乘法积分电路、氙灯功率保护电路和放电控制系统，所述氙灯的检测输出端与所述电流采集电路的输入端连接，所述放电单元的输出端与所述电压采集电路的输入端连接，所述电流采集电路的输出端与所述电压采集电路的输出端分别与所述乘法积分电路连接，所述乘法积分电路的第一输出端与所述放电控制系统的第二输入端连接，所述放电控制系统的输出端与所述主控制器连接，所述乘法积分电路的第二输出端与所述氙灯功率保护电路的输入端连接，所述氙灯功率保护电路的输出端、过流保护电路的输出端和温度保护电路的输出端分别与所述放电控制系统的第二输入端连接。
具体地，还包括LCD显示电路和辅助电源，所述辅助电源的供电输出端与所述主控制器的输入端连接。
进一步地，所述主控制器为32位主控制器。
具体地，所述乘法积分电路的输出端与所述主控制器的输入端之间设置有A/D转换电路。
本发明依次包括以下步骤:
a)设置主机满负荷工作时整机功率和脉冲氙灯投入功率；
b)检测脉冲氙灯单次最大投入电功率
c）检测所述乘法积分电路的单次最大积分电压，通过电压采集电路与电流电流采集电路对所述氙灯的电压与电流实时采集，经过处理后送到乘法器电路(4)相乘，再通过积分电路积分后，转换成相对应的模拟电压信号
d）当主控制器的的A/D转换电路端口采集到5V模拟电压时，换算显示脉冲氙灯投入电功率
e）另一组数据与所述氙灯功率保护电路设定的REF（参考电路）进行比较进行硬件保护。
具体地，所述乘法积分电路在单位时间内设置采集3次，取平均值，然后进行计算。
本发明的有益效果在于：
本发明可以实时监控脉冲氙灯的使用情况、老化程度、了解激光焊接机的光电转换效率，从而减少由于脉冲氙灯老化或激光器晶体结雾、漏水引起的晶体炸裂的危险性，同时也提高激光控制系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明所述应用于激光焊接系统的脉冲氙灯电功率检测电路；
图2为本发明所述应用于激光焊接系统的脉冲氙灯电功率检测电压和实际投入功率的对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明包括充电电源系统、放电单元、主控制器、氙灯和氙灯电功率检测电路，所述主控制器的触发输出端与所述充电电源系统的触发输入端连接，所述充电电源系统的输出端与所述放电单元的输入端连接，所述放电单元的输出端设置有所述氙灯，所述氙灯的输出端设置有所述氙灯电功率检测电路，所述氙灯电功率检测电路包括主控制器、电流采集电路、电压采集电路、乘法积分电路、氙灯功率保护电路和放电控制系统，所述氙灯的检测输出端与所述电流采集电路的输入端连接，所述放电单元的输出端与所述电压采集电路的输入端连接，所述电流采集电路的输出端与所述电压采集电路的输出端分别与所述乘法积分电路连接，所述乘法积分电路的第一输出端与所述放电控制系统的第二输入端连接，所述放电控制系统的输出端与所述主控制器连接，所述乘法积分电路的第二输出端与所述氙灯功率保护电路的输入端连接，所述氙灯功率保护电路的输出端、过流保护电路的输出端和温度保护电路的输出端分别与所述放电控制系统的第二输入端连接。
还包括LCD显示电路和辅助电源，所述辅助电源的供电输出端与所述主控制器的输入端连接，所述主控制器为32位主控制器，所述乘法积分电路的输出端与所述主控制器的输入端之间设置有A/D转换电路
现以公司FP-50A主机为例：整机电功率：3.5KW最大单脉冲能量：50J电容器单次储存的最大能量E=2400J
其计算方法：
如图2所示，当主机满负荷工作时整机功率为：3.5KW人机界面显示为脉冲氙灯投入电功率：100%即：3.5KW=100%
单次最大投入电功率为：68.5%;电容器单次储存的最大能量E=2400J/整机电功率3.5KW即2400/3500*100%＝68.5%
单次最大积分电压:5V=68.5%;当CPU的AD端口采集到5V模拟电压时，显示脉冲氙灯投入电功率为：68.5%；增加精确性将其积分电压在单位时间内每次采集3次，取平均值，然后进行计算。
FP-50A测试数据：
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.根据权利要求1所述的一种应用于激光焊接系统的脉冲氙灯电功率检测电路，包括充电电源系统、放电单元、主控制器和氙灯，其特征在于：还包括氙灯电功率检测电路，所述主控制器的触发输出端与所述充电电源系统的触发输入端连接，所述充电电源系统的输出端与所述放电单元的输入端连接，所述放电单元的输出端设置有所述氙灯，所述氙灯的输出端设置有所述氙灯电功率检测电路，所述氙灯电功率检测电路包括主控制器、电流采集电路、电压采集电路、乘法积分电路、氙灯功率保护电路和放电控制系统，所述氙灯的检测输出端与所述电流采集电路的输入端连接，所述放电单元的输出端与所述电压采集电路的输入端连接，所述电流采集电路的输出端与所述电压采集电路的输出端分别与所述乘法积分电路连接，所述乘法积分电路的第一输出端与所述放电控制系统的第二输入端连接，所述放电控制系统的输出端与所述主控制器连接，所述乘法积分电路的第二输出端与所述氙灯功率保护电路的输入端连接，所述氙灯功率保护电路的输出端、过流保护电路的输出端和温度保护电路的输出端分别与所述放电控制系统的第二输入端连接。
2.根据权利要求2所述的一种应用于激光焊接系统的脉冲氙灯电功率检测电路，其特征在于：还包括LCD显示电路和辅助电源，所述辅助电源的供电输出端与所述主控制器的输入端连接。
3.根据权利要求3所述的一种应用于激光焊接系统的脉冲氙灯电功率检测电路，其特征在于：所述主控制器为32位主控制器。
4.根据权利要求2所述的一种应用于激光焊接系统的脉冲氙灯电功率检测电路，其特征在于：所述乘法积分电路的输出端与所述主控制器的输入端之间设置有A/D转换电路。
5.一种用于激光焊接系统的脉冲氙灯功率检测方法，其特征在于：依次包括以下步骤:
a)设置主机满负荷工作时整机功率和脉冲氙灯投入功率；
b)检测脉冲氙灯单次最大投入电功率；
c）检测所述乘法积分电路的单次最大积分电压，通过电压采集电路与电流采集电路对所述氙灯的电压与电流实时采集，经过处理后送到乘法器电路相乘，再通过积分电路积分后，转换成相对应的模拟电压信号后进行分组输出；
d）第一组数据通过主控制器的的A/D转换电路端口采集到5V模拟电压时，换算显示脉冲氙灯投入电功率；
e）另一组数据与所述氙灯功率保护电路设定的REF（参考电路）进行比较进行硬件保护。
6.根据权利要求5所述的一种应用于激光焊接系统的脉冲氙灯电功率检测电路，其特征在于：所述乘法积分电路在单位时间内设置采集3次，取平均值，然后进行计算。
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