CN107764579A - 一种高功率激光器全自动拷机测试系统 - Google Patents

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段云锋
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Tianjin Dongfang Rui Rui Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种高功率激光器全自动拷机测试系统，包括功率计A、功率计B、吸收斗A、吸收斗B、分光片A、分光片B、激光器、激光器输出口、切断电路、水冷机、配电箱、监控器、湿度传感器、光电探测器、烟感传感器和网络模块，电脑与功率计A连接，在分光片A和分光片B的后面分别设有吸收斗A和吸收斗B，光电探测器通过切断电路与激光器连接，激光器上设有激光输出口，激光器与水冷机连接，监控器分别与湿度传感器、烟感传感器和网络模块连接，配电箱分别与监控器、激光器和吸收斗A连接。本发明解决高功率激光测试时，激光功率计容易被高功率损伤的风险，同时能够监控水、电等可能引发的额外灾害，从而实现全自动的测试系统。

Description

一种高功率激光器全自动拷机测试系统
技术领域
本发明涉及激光加工技术领域，尤其是一种高功率激光器全自动拷机测试系统。
背景技术
随着激光技术在激光加工行业的广泛应用，激光切割、焊接等应用技术对激光器的功率要求越来越高，为了满足工业应用对激光器产品可靠性的需求，在产品研发过程中，必须对激光器的输出功率进行长期测试，以验证产品的寿命和长期工作稳定性；在产品生产完成后，也必须对产品进行一定周期的老化测试。因此，都需要对激光器进行一定时间的拷机测试。随着人力成本的增加，激光器输出功率的不断增加，研究采用无人值守、性价比较高的自动拷机测试平台，是高功率激光器厂家所必须面临和解决的技术问题。
传统的激光器功率测试方法是，将激光器中输出的高功率激光直接注入到激光功率计中，利用激光功率计测量出激光器的输出功率，部分激光功率计还能够与电脑连接，利用电脑中安装的软件，自动记录激光器的输出功率值。
随着激光器输出功率的提高，激光功率计在测试高功率激光器的输出功率时，将面临激光功率密度逐渐增加，并接近激光功率计探测面的损伤阈值功率，可能在测试激光器的长期可靠性时，导致激光功率计被损伤的危险，从而导致测试终止。比如美国Coherent公司的PM5k激光功率计，能够测量5kW的激光功率，探测面的功率损伤密度为1kW/cm2-10kW/cm2。以长期工作时的功率损伤密度为1kW/cm2计算，当注入到功率计探测面的光斑面积为1cm2时，对应的最大功率仅1kW。
在传统的激光器中，当激光器为纯高斯形态的基模激光时，激光光斑在光斑中心的功率密度最高。高斯光束激光的半径，是指在高斯光的横截面考察，以最大振幅处为原点，振幅下降到原点处的0.36788倍，也就是1/e倍的地方，由于高斯光关于原点对称，所以1/e的地方形成一个圆，该圆的半径，就是光斑在此横截面的半径。如图2所示。
从图中可以看出，基模高斯分布的激光的中心处的功率密度是光斑直径边缘处的e2，即为7.38倍。当用激光功率计测量时，激光光斑中心处的功率密度最大。当激光器的功率较低时，不容易达到激光功率计的损伤阈值，或者使用量程更大的功率计，也不会导致测试成本的增大。但是高功率激光测试时，更容易接近激光功率计的损伤阈值功率，导致功率计被损坏。
另一方面，随着激光器的功率增加，需要为激光器和直接测试的激光功率计配置水冷机，以及需要较大的供电和功耗，可能导致漏水、火灾等隐患。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种高功率激光器全自动拷机测试系统。
本发明的技术方案是：一种高功率激光器全自动拷机测试系统，包括电脑、功率计A、功率计B、吸收斗A、吸收斗B、分光片A、分光片B、激光器、激光器输出口、切断电路、水冷机、配电箱、监控器、湿度传感器、光电探测器、烟感传感器和网络模块，所述电脑与功率计A、功率计B连接，在所述分光片A和分光片B的后面分别设有吸收斗A和吸收斗B，所述光电探测器通过切断电路与激光器连接，所述激光器上设有激光输出口，所述激光器与水冷机连接，所述监控器分别与湿度传感器、烟感传感器和网络模块连接，所述配电箱分别与监控器、激光器和吸收斗A连接。
进一步的，所述光电探测器对准功率计B的探头。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决高功率激光测试时，激光功率计容易被高功率损伤的风险，同时能够监控水、电等可能引发的额外灾害，从而实现全自动的测试系统。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
图2为高斯光束在光斑径向的振幅分布图。
图3为本发明的切断电路的电路示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图所示，一种高功率激光器全自动拷机测试系统，包括电脑、功率计A、功率计B、吸收斗A、吸收斗B、分光片A、分光片B、激光器、激光器输出口、切断电路、水冷机、配电箱、监控器、湿度传感器、烟感传感器和网络模块，所述电脑与功率计A、功率计B连接，在所述分光片A和分光片B的后面分别设有吸收斗A和吸收斗B，所述光电探测器(PD)通过切断电路与激光器连接，所述激光器上设有激光输出口，所述激光器与水冷机连接，所述监控器分别与湿度传感器、烟感传感器和网络模块连接，所述配电箱分别与监控器、激光器和吸收斗A连接。
激光器输出的激光从激光输出口输出，然后通过分光片A分出一小部分的激光，当激光器功率非常高，分出的小部分激光功率仍然很高时，将再通过分光片B，进一步分出小部分光，注入到功率计B中，测试激光功率。通过两个分光片的确定的分光比例，可以得到激光器的输出功率。在两个分光片的后端，通过放置吸收斗，接受分光片中透过的激光。吸收斗根据激光功率的大小，决定是否采用装置。
根据激光功率的大小和分光片的分光比例，可以只是用分光片A，而不使用分光片B。
由于激光器的输出功率很高，额外配置相应的水冷机、供电配电箱。
使用电脑连接功率计B，实时记录功率计B的功率值，并可以通过该记录数据反馈到激光器功率的实时变化。
为了减少分光片等外部器件对功率计B测试功率的应用，定期在光路中插入具有大量程的功率计A，直接测试激光器的输出功率，用来校准由分光片和功率计B组成测试系统的测量结果。
增加了以下安全防护功能，通过使用同一配电箱，进行供电管理，以及通过多种功能，对自动测试平台进行防护，出现故障时，及时处理。具体如下：
(1)光信号监测防护。将光电探测器(PD)对准功率计B的探头，通过阈值判断保护设置，当功率计B上没有激光注入时，及时将信息反馈给激光器，并关闭激光器的输出功率。出现该类问题包括：分光片被打坏，导致光无法传输到功率计上；激光器出现故障，无激光功率输出。在用功率计A测试激光功率时，先关闭切断保护电路，再插入功率计A测量功率，避免功率计A插入后，功率计B上没有光功率，而导致激光器自动关机的情况。
(2)漏水故障检测。通过放置两个湿度传感器，分布在合适位置，当出现滴水或者漏水时，或者漏水覆盖到湿度传感器上，导致湿度增加，通过阈值设定功能，实现故障判断。
(3)火灾监测。通过设置烟感装置，探测火灾情况。当屋内发生火灾时，烟感装置检测到故障，发出报警。
(4)当漏水故障和火灾故障发生时，立即将故障信息并入输入到激光器中，激光器关闭输出。然后延迟一定时间对配电箱进行断电处理，对整个测试系统进行断电处理，从而防止引起额外的灾害。
(5)故障短信上传功能。当出现故障后，需要及时通过手机短信等设备，将出现故障的现状传递给相关负责人员，并有相关人员进行及时处理。
(6)视频功能。通过安装摄像头，整体监控自动测试平台的工作现状，部分人员可以通过手机、电脑等监控相关现场，有利于对出现故障时，及时进行相关处理功能。视频网络是故障短信上传的有益补充。
(7)漏水、火灾等自动关闭也可以同视频和短信上传，由人员手动远程关闭。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种高功率激光器全自动拷机测试系统，其特征在于，包括电脑、功率计A、功率计B、吸收斗A、吸收斗B、分光片A、分光片B、激光器、激光器输出口、切断电路、水冷机、配电箱、监控器、湿度传感器、光电探测器、烟感传感器和网络模块，所述电脑与功率计A连接，在所述分光片A和分光片B的后面分别设有吸收斗A和吸收斗B，所述光电探测器通过切断电路与激光器连接，所述激光器上设有激光输出口，所述激光器与水冷机连接，所述监控器分别与湿度传感器、烟感传感器和网络模块连接，所述配电箱分别与监控器、激光器和吸收斗A连接。
2.根据权利要求1所述的一种高功率激光器全自动拷机测试系统，其特征在于，所述光电探测器对准功率计B的探头。
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