CN106159648B - 具备预测产生结露的功能的激光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具备预测产生结露的功能的激光装置，具有预测结露的产生并且事先防止结露的产生的功能。该激光装置具备：控制部，其根据通过温度计测量到的温度以及通过湿度计测量到的湿度，来计算用于判定能否通过冷却水供给装置提供冷却水的基准温度；以及比较部，其比较基准温度和冷却水温度，冷却水供给装置在输出了用于启动激光谐振器的指令后，在冷却水温度比基准温度低时，停止冷却水的供给，当冷却水温度在基准温度以上时，开始或继续冷却水的供给。

Description

具备预测产生结露的功能的激光装置
技术领域
本发明涉及一种具备预测激光振荡器中产生结露的功能的激光装置。
背景技术
在激光振荡器中如果产生结露，则应该电气绝缘的部位之间相互导电，或光学零件的性能下降，会对激光振荡器的动作造成障碍。为了防止这种结露，例如在日本特开平06-260708号公报中记载一种技术，即将干燥气体提供给收纳激光振荡装置的装置本体的容器内，并进行调整使得容器内部的露点变得比冷却水的温度要低。
另外，在日本特开平09-083044号公报中记载一种设置了流量调整机构的激光振荡器的冷却装置，该流量调整机构将激光电源功率部经由第二供给管、第二排出管分别与第一供给管、第一排出管连接，调整从第二供给管流向激光电源功率部的冷却水的流量，使得该激光电源功率部的发热体等的温度保持在某个温度范围。
另一方面，希望一种能够事先预测产生结露的技术。例如在日本实开平07-029453号公报中公开一种物体表面的结露预知测量装置，该装置不是将激光装置作为了对象的装置，但是能够自动进行在进行粘贴作业和建筑物内的结露环境诊断时的物体表面产生结露的预知检测，并且能够连续地记录该变动倾向。
如果将日本实开平07-029453号公报中记载的装置适用于激光装置，则理解在预想到产生结露的情况下，能够通过警告的产生等来限制激光振荡器的动作。但是在激光装置中，为了适当地调整激光振荡器周围的温度和湿度，有时使用用于激光振荡器的保管库的温湿度调整装置(空调等)，但是在使用了这样的调整装置的情况下，激光振荡器周围的温度和湿度随着时间的经过而变化，所以如果在使该调整装置动作的状态下进行等待，则不用担心产生结露。到这种情况下限制激光振荡器的动作不是很有效。
另外，在使用了冷却水的情况下，有时由于某种原因冷却水的温度会发生变化。如日本实开平07-029453号公报所记载的那样，如果只测量物体的表面温度，则难以在温度测量时刻事先预测由于冷却水的温度下降而在温度测量时刻之后产生的结露。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种激光装置，其具备预测结露的产生并事先防止结露产生的功能。
为了达到上述目的，本发明提供一种激光装置，其具备：激光谐振器，其使激光振荡；冷却水供给装置，其将用于冷却上述激光谐振器的冷却水提供给上述激光谐振器；水温计，其测量被提供给上述激光谐振器的冷却水的温度；温湿度调整装置，其调整放置有上述激光谐振器的空间的温度以及湿度的至少一方；温度计，其测量通过上述温湿度调整装置调整后的空气的温度；湿度计，其测量通过上述温湿度调整装置调整后的空气的湿度；控制部，其根据通过上述温度计测量到的温度以及通过上述湿度计测量到的湿度，来计算用于判定能否通过上述冷却水供给装置进行冷却水的供给的基准温度或基准湿度；以及比较部，其比较上述基准温度和冷却水温度，或者比较上述基准湿度和通过上述湿度计测量到的湿度，在输出了用于启动上述激光谐振器的指令后，上述冷却水供给装置在上述冷却水温度比上述基准温度低时，或者在通过上述湿度计测量到的湿度比上述基准湿度高时，停止上述冷却水的供给，当上述冷却水温度在上述基准温度以上时，或者当通过上述湿度计测量到的湿度在上述基准湿度以下时，开始或继续上述冷却水的供给。
作为具体例子，上述基准温度是放置有上述激光谐振器的空间内的露点或对该露点加上预定的余量后的值，上述基准湿度是放置有上述激光振荡器的空间的结露产生湿度或从该结露产生湿度减去了预定的余量后的值。
另外，本发明具备：激光谐振器，其使激光振荡；冷却水供给装置，其将用于冷却上述激光谐振器的冷却水提供给上述激光谐振器；水温计，其测量被提供给上述激光谐振器的冷却水的温度；温湿度调整装置，其调整放置有上述激光谐振器的空间的温度以及湿度中的至少一方；温度计，其测量通过上述温湿度调整装置调整后的空气的温度；湿度计，其测量通过上述温湿度调整装置调整后的空气的湿度；控制部，其决定被提供给上述激光谐振器的冷却水的控制目标温度，并且根据通过上述温度计测量到的温度以及通过上述湿度计测量到的湿度，计算用于判定能否通过上述冷却水供给装置进行冷却水的供给的基准温度；水温调整装置，其根据上述控制目标温度调整提供给上述激光谐振器的冷却水的水温；以及比较部，其比较上述基准温度和上述控制目标温度，上述冷却水供给装置被构成为在输出了用于启动上述激光谐振器的指令后，在上述控制目标温度比上述基准温度低时，停止上述冷却水的供给，在上述控制目标温度在上述基准温度以上时，开始或继续上述冷却水的供给。
作为具体例子，上述控制目标温度被计算设定为保持在上述基准温度以上的状态下随上述基准温度的下降而逐渐下降。
作为具体例子，上述基准温度是放置有上述激光谐振器的空间内的露点或对该露点加上了预定的余量后的值。
附图说明
通过一边参照附图一边说明以下的优选实施方式，能够更加明确本发明的上述或其他的目的、特征以及优点。
图1是表示本发明第一实施方式的激光装置的概略结构的截面图。
图2是表示图1的激光装置的振荡器启动处理的一例的流程图。
图3是表示执行图2的处理时的冷却水温度的时间变化的一例的图表。
图4是表示本发明第二实施方式的激光装置的概略结构的截面图。
图5是表示图4的激光装置的振荡器启动处理的一例的流程图。
图6是表示执行图5的处理时的冷却水温度的时间变化的一例的图表。
图7是表示执行图5的处理时的冷却水温度的时间变化的另外一例的图表。
具体实施方式
图1是示意地表示本发明第一实施方式的激光装置10的结构的图。激光装置10具有使激光振荡的激光谐振器12、向激光谐振器12提供冷却水的冷却水供给装置14、测量被提供给激光谐振器12的冷却水的温度的水温计16、调整放置有激光谐振器12的空间(图示例中保管库18的内部空间)的温度以及湿度中的至少一方的温湿度调整装置20、测量放置有激光谐振器12的空间(保管库18)内的空气温度的温度计22以及测量放置有激光谐振器12的空间(保管库18)内的空气湿度的湿度计24。
在图示例中，在保管库18内配置有包括激光谐振器12和对激光谐振器12进行电源供给的激光电源26的激光振荡器28，另外水温计16测量在将激光谐振器12和冷却水供给装置14流体连接的冷却水流路30内流过的冷却水的水温。另外，作为温湿度调整装置20，例如可以使用调整保管库18内的空气温度以及湿度的空调装置(空调)、将干燥空气提供给保管库18内的干燥空气供给装置等。
激光装置10具有进行激光振荡器28以及冷却水供给装置14的动作控制的控制装置32，控制装置32具有：控制部34，其根据温度计22测量到的温度以及湿度计24测量到的湿度计算用于判定能否通过冷却水供给装置14提供冷却水的基准温度(后述)；以及比较部36，其比较基准温度和冷却水温度，冷却水供给装置14在从控制装置32输出了用于启动激光振荡器28的指令之后，在冷却水温度比基准温度低时停止冷却水的供给，当冷却水温度在基准温度以上时进行(开始或继续)冷却水的供给。
控制部34操作冷却水供给装置14，能够指令是否将冷却水提供给激光电源26以及激光谐振器12中的至少一方。例如，当冷却水供给装置14具有设置在冷却水流路30中的电磁阀时，将来自控制部34的指令发送给该电磁阀来进行电磁阀的开关动作，从而能够对激光振荡器28提供冷却水或停止提供冷却水。或者，当冷却水供给装置14具有具备了泵的制冷机时，将来自控制部34的指令发送给该制冷机并且启动或停止该泵，从而能够对激光振荡器28提供冷却水或停止提供冷却水。另外，当冷却水供给装置14具有制冷机时，能够循环使用冷却水。
图2是表示图1的激光装置10中的振荡器启动处理的一例的流程图。图3是表示执行该处理时的冷却水温度的时间变化(实线40)的一例的图表。首先，如果输出了用于启动激光振荡器28(激光谐振器12)的指令(启动指令等)，则启动温湿度调整装置20(步骤S101)。接着在步骤S102中，比较部36比较通过水温计16测量到的冷却水的温度、用于判定能否通过冷却水供给装置14提供冷取水的基准温度。
例如能够根据冷却水的温度测量时的保管库(放置有激光谐振器12的空间)内的露点来计算基准温度，在图2以及图3的例子中，是考虑了测量系统的误差等而将预定的余量(常数)加到露点后的值。或者也可以将保管库内的露点本身设为基准温度。另外，能够根据测量系统的规格等以经验来确定该余量。例如能够设为0.5～2℃的范围内的固定值(在图示例中是1℃)。
当冷却水温度比基准温度低时，冷却水供给装置14不进行冷却水的供给而等待预定时间(步骤S103)。即在冷却水温度比基准温度低的期间，在激光谐振器12等中有可能产生结露，所以没有开始激光振荡。另外这里的预定时间能够设定为例如30秒～5分钟的范围内的固定值，不过如果冷却水温度和基准温度之间的差变小则缩短该预定时间(即以更短的周期进行步骤S102的处理)，能够使激光更迅速地振荡。
另一方面，当冷却水温度在基准温度以上时(相当于图3的时刻A)，考虑在激光振荡器28中没有发生结露，所以冷却水供给装置14供给冷却水(开始)(步骤S104)，开始通过激光振荡器28进行的激光振荡(步骤S105)。
在步骤S101以后，温湿度调整装置20连续进行动作，所以如图3所示，保管库18内的湿度逐渐下降，并且与此相伴，露点(点划线42)也逐渐下降。另外，对露点加上了余量(图3的例子中1℃)后的基准温度(虚线44)也逐渐下降。另外，在冷却水供给装置14具有制冷机的情况下，冷却水温度向该制冷机的控制目标温度(图3的例子中为25℃)下降。
接着，在步骤S106中，和步骤S102同样，比较通过水温计16测量到的冷却水的温度和测量时的基准温度。这里的基准温度也和步骤S102相同，能够根据冷却水的温度测量时的保管库内的露点来确定。如果冷却水温度小于基准温度(图3的时刻B)，则在激光谐振器12等中有可能产生结露，所以停止激光振荡(步骤S107)，并停止通过冷却水供给装置14进行的冷却水的供给(步骤S108)，等待预定时间(步骤S109)。步骤S107和S108的顺序可以相反，也可以同时进行。另外，这里的预定时间例如能够设为30秒～5分钟的范围内的固定值，但是如果冷却水温度和基准温度之间的差变小则缩短该预定时间，能够更迅速地使激光振荡。
在等待预定时间之后，当保管库内的露点比时刻B的露点下降(因此基准温度也下降)，当冷却水温度在基准温度以上时(图3的时刻C)，考虑在激光振荡器28中没有产生结露或结露消失了，所以冷却水供给装置14进行(开始或继续)冷却水的供给(步骤S110)，开始或继续通过激光振荡器28进行的激光振荡(步骤S111)。
在激光振荡器的运转过程中间歇地执行步骤S106以后的处理。这样，从时刻C到时刻E中重复与从时刻A到C大概同样的处理。另外在时刻E以后进行控制，使得冷却水的温度成为控制目标温度(25℃)(图3的时刻F)。
图3中，从时刻A到时刻B，从时刻C到时刻D以及在时刻E以后，冷却水供给装置14将冷却水提供给激光振荡器28。另一方面，从时刻B到时刻C以及从时刻D到时刻E，冷却水供给装置14停止对激光振荡器28提供冷却水。
另外，如图2所示，在步骤S102以及步骤S106的一方或双方中，可以代替比较冷却水和基准温度，而比较通过湿度计24测量到的保管库18内的湿度、用于判定可否通过冷却水供给装置14提供冷却水的基准温度。例如能够根据保管库18内(放置了激光振荡器12的空间)的湿度测量时的结露产生湿度来计算基准湿度，该基准湿度例如是考虑测量系统的误差等而从结露产生湿度减去了预定的余量(常数)后得到的值。或者，也可以将保管库内的结露产生湿度(如果超过该湿度则产生结露的湿度)本身设为基准湿度。另外，能够根据测量系统的规格等以经验来决定该余量，并能够将其设定为例如1～10％(相对湿度)范围内的固定值。
在代替基准温度而使用基准湿度的情况下，当通过湿度计24测量到的保管库18内的湿度比基准湿度高时(测量湿度>基准湿度)，有可能产生结露，所以不进行基于冷却水供给装置14的冷却水供给而等待预定时间(步骤S103或S107)。另一方面，当测量湿度在基准湿度以下时，认为在激光振荡器28中没有产生结露，所以开始或继续通过冷却水供给装置提供冷却水(步骤S105或S110)，通过基于激光振荡器28进行的激光振荡。
这样，在第一实施方式中，能够自动进行图2所示那样的一系列的处理，所以在预测产生结露的情况下，能够自动进行以下处理：在使温湿度调整装置20动作的状态下只停止冷却水的供给，进行等待直到成为不产生结露的条件为止(或者在产生结露的情况下进行等待直到结露消失为止)。
图4是表示本发明第二实施方式的激光装置10’的结构图。与第一实施方式的不同点在于，激光装置10’具有调整从冷却水供给装置14向激光振荡器28提供的冷却水的温度的水温调整装置38。水温调整装置38根据预定的冷却水温的控制目标温度(后述)来调整(使得与该控制目标温度相等或接近该目标温度)冷却水温。在图4的例子中，水温调整装置38被设置在冷却水流路30中，具有将流过冷却水流路30内的冷却水与保管库18外部的空气进行热交换的热交换器。另外，控制部34除了基准温度，还决定或计算上述控制目标温度。或者水温调整装置38也可以具备求出控制目标温度的功能。关于激光装置10’的其他结构要素，可以和第一实施方式的激光装置10相同，所以关于具有相同功能的结构要素赋予相同的参照符号并省略详细的说明。
图5是表示图4的激光装置10中的振荡器启动处理的一例的流程图。图6是表示执行该处理时的冷却水温度的时间变化(实线50)的一例的图表。首先，如果输出用于启动激光振荡器28(激光谐振器12)的指令(启动指令等)，则启动温湿度调整装置20(步骤S201)。接着在步骤S202中，比较部36比较水温调整装置38的冷却水温的控制目标温度(图6的虚线52)和用于判定可否通过冷却水供给装置14提供冷却水的基准温度(图6的虚线54)。这里能够预先以经验决定控制目标温度作为用于冷却激光谐振器12的冷却水温度，使得激光谐振器12能够恰当地进行激光振荡等动作，该控制目标温度在图6的例子中被设定为固定值(25℃)。
与第一实施方式一样，例如能够根据冷却水的温度测量时的保管库内的露点来计算基准温度，在图5以及图6的例子中，基准温度是考虑了测量系统的误差等而在露点上加上了预定的余量(常数)后得到的值。或者也可以将保管库内的露点本身设为基准温度。另外，能够根据测量系统的规格等以经验来决定该余量，例如能够设定为0.5～2℃的范围内的固定值(图示例中为1℃)。
当控制目标温度比基准温度低时(相当于图6的时刻G～H)，不进行通过冷却水供给装置14进行的冷却水供给而等待预定时间(步骤S203)。即控制目标温度比基准温度低的情况表示如果冷却水温实际下降到控制目标温度，则在激光谐振器12等中产生结露的可能性会高，所以不开始激光振荡。另外这里的预定时间例如能够设为30秒～5分钟的范围内的固定值，但是如果冷却水温和基准温度之间的差变小则缩短该预定时间(即以更短的周期来进行步骤S202的处理)，从而能够更迅速地使激光振荡。
在步骤S201以后，温湿度调整装置20连续动作，所以如图6所示，保管库18内的湿度逐渐下降，伴随此，露点也逐渐下降。另外，在对露点加上了余量后得到的基准温度(虚线54)也逐渐下降。
在等待预定时间后，控制目标温度成为基准温度以上时(图6的时刻H以后)，认为即使冷却水温度达到控制目标温度，在激光振荡器28中也不会发生结露，所以通过冷却水供给装置14进行(开始)冷却水的供给(步骤S204)，开始通过激光振荡器28进行的激光振荡(步骤S205)。
接着，在步骤S206与步骤S202相同，比较水温调整装置38的冷却水温的控制目标温度和用于判定可否通过冷却水供给装置14提供冷却水的基准温度。这里也能够预先以经验决定控制目标温度作为用于冷却激光谐振器12的冷却水温度，使得激光谐振器12能够恰当地进行激光振荡等的动作，该控制目标温度在图6的例子中被设定为固定值(25℃)。
另外，与步骤S202一样，能够根据冷却水的温度测量时的保管库内的露点来决定基准温度。当由于某种原因基准温度高于控制目标温度时，预计在激光谐振器12中产生结露，所以停止激光振荡(步骤S207)，停止通过冷却水供给装置14提供冷却水(步骤S208)，并等待预定时间(步骤S209)。步骤S207和S208的顺序可以反过来，也可以同时进行。另外，这里的预定时间例如也能够设为30秒～5分钟的范围内的固定值，但是如果冷却水温度和基准温度之间的差变小则缩短该预定时间，能够更迅速地使激光振荡。
另一方面，当基准温度在控制目标温度以上时(图6的时刻H以后)，预计在激光谐振器12中不产生结露，所以通过冷却水供给装置14进行(开始或继续)冷却水的供给(步骤S210)，开始或继续通过激光振荡器28进行的激光振荡(步骤S211)。在激光振荡器的运转过程中间歇地执行步骤S206以后的处理。不过在时刻I以后，控制冷却水的温度使得成为控制目标温度(25℃)。
图6的例子中，从时刻G时刻H，冷却水供给装置14停止对激光振荡器28提供冷却水，在时刻H以后，冷却水供给装置14对激光振荡器28提供冷却水。这样，通过将与基准温度的比较对象设为冷却水的控制目标温度，能够预测由于冷却水温度的下降引起的将来的结露，并能够更可靠地防止结露。
图7是表示在本发明的第二实施方式中，当控制目标温度的设定方法与图6的情况不同时的冷却水温度的时间变化(实线60)的一例的图表。在图6的例子中，控制目标温度是固定值，但在图7的例子中，控制部34逐步计算控制目标温度，并根据计算出的控制目标温度来控制水温调整装置38。另外图7的情况下，与激光装置的启动处理相关的流程图与图5的相同即可。
如图7所示，控制目标温度(虚线62)被计算设定为保持在基准温度(虚线64)以上的状态下，随着基准温度64的下降而逐渐下降。例如控制目标温度62被设定为在基准温度64以上并且成为对基准温度加上预定的余量后得到的值以下，在图示例中，控制目标温度62被设定为比基准温度64高出固定值(例如0.5～2℃，图示例中为1℃)的温度。但是，优选控制目标温度被设定为为了适当的激光振荡而不低于预先决定的下限值(这里为25℃)，因此在图7的例子中，即使“基准温度+1℃”小于25℃(时刻L以后)，控制目标温度也成为25℃。
这里，控制目标温度可以被计算/设定为与基准温度相等，但是优选被设定为变得比基准温度大固定值(例如0.5～2℃)。其理由为，控制冷却水温度使得接近控制目标温度，但是由于控制的误差有时在例如数十秒左右的短暂期间变得比控制目标温度还要低。这样，优选设置1℃等固定余量，使得即使冷却水温度变得比控制目标温度低也不会产生结露。
如图7所示，通过将控制目标温度设定为比基准温度大固定值的值，与图6的例子相比，能够扩大可以进行激光振荡(冷却水的供给)的时间段。在图7的例子中，从冷却水温度60为初始的35℃时(时刻J)到冷却水温度60大致与控制目标温度62相等时(时刻K)，进一步在冷却水温度60达到适于稳定的激光振荡的25℃时(时刻L)以后的整个过程，能够防止产生结露，所以能够在更长的时间内来进行冷却水的供给(激光振荡)。
根据本发明，在预测激光振荡器的结露，并预想产生结露的情况下，能够自动进行以下处理，即停止冷却水的供给，事先防止结露的产生，而且如果成为能够稳定地进行激光振荡的状态后则进行冷却水的供给以及激光振荡。
通过将基准温度的比较对象设为冷却水的控制目标温度，能够预测由于冷却水温度的下降引起的将来的结露，并能够防止该结露。另外通过使控制目标温度随基准温度逐渐下降，能够从更早的阶段开始冷却水的供给，因此也能够提前开始激光振荡。

Claims (3)

1.一种激光装置，其特征在于，
该激光装置具备：
激光谐振器，其使激光振荡；
冷却水供给装置，其将用于冷却上述激光谐振器的冷却水提供给上述激光谐振器；
水温计，其测量被提供给上述激光谐振器的冷却水的温度；
温湿度调整装置，其调整放置有上述激光谐振器的空间的温度以及湿度中的至少一方；
温度计，其测量通过上述温湿度调整装置调整后的空气的温度；
湿度计，其测量通过上述温湿度调整装置调整后的空气的湿度；
控制部，其决定被提供给上述激光谐振器的冷却水的控制目标温度，并且根据通过上述温度计测量到的温度以及通过上述湿度计测量到的湿度，计算用于判定能否通过上述冷却水供给装置进行冷却水的供给的基准温度；
水温调整装置，其根据上述控制目标温度调整提供给上述激光谐振器的冷却水的水温；以及
比较部，其比较上述基准温度和上述控制目标温度，
上述基准温度是放置有上述激光谐振器的空间内的露点或根据该露点计算的值，
上述冷却水供给装置被构成为在输出了用于启动上述激光谐振器的指令后，在上述控制目标温度比上述基准温度低时，停止上述冷却水的供给，在上述控制目标温度在上述基准温度以上时，开始或继续上述冷却水的供给。
2.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，
上述控制目标温度被计算设定为保持在比上述基准温度大一定值的状态下随上述基准温度的下降而逐渐下降。
3.根据权利要求1或2所述的激光装置，其特征在于，
上述基准温度是放置有上述激光谐振器的空间内的露点或对该露点加上了预定的余量后的值。
CN201610298636.8A 2015-05-14 2016-05-06 具备预测产生结露的功能的激光装置 Active CN106159648B (zh)

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