CN107978959A - 激光器及其控制方法和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了激光器及其控制方法，所述方法包括：实时监测控制激光器输出的控制信号代表的激光输出功率；获取预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量；根据所述激光输出功率和输出时长计算累积激光输出热量；根据所述最大热量与累积激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，计算剩余输出时间；在到达所述剩余输出时间时关闭所述激光器。本发明实施例提出一种“自减”算法，来实时计算当前激光器可输出热量。通过用最大热量减去累积激光输出热量的方式，结合当前激光输出功率，可快速计算出激光器输出热量还可持续多长时间，并可在热量额度用完时控制关闭激光器做出自我保护。

Description

激光器及其控制方法和存储介质
技术领域
本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及激光器及其控制方法和存储介质。
背景技术
在激光器的使用中，外部激光控制板卡经常使用模拟量信号控制激光器的功率。
发明人在研究本发明的过程中发现，现有技术中激光器为了自我保护，需要限制自身激光热量的大小，激光在一定的时间输出脉冲热量不能超过N焦耳，因此需要想办法计算激光器输出热量，在达到限制的热量大小时，关闭激光器。
发明内容
本发明公开的技术方案至少能够解决以下技术问题：如何快速计算激光器输出热量，并在达到限制的热量大小时，关闭激光器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明的第一个方面，提供一种激光器控制方法，包括：
实时监测控制激光器输出的控制信号代表的激光输出功率；
获取预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量；
根据所述激光输出功率和输出时长计算累积激光输出热量；
根据所述最大热量与累积激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，计算剩余输出时间；
在到达所述剩余输出时间时关闭所述激光器。
可选地，所述根据所述最大热量与累积激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，计算剩余输出时间具体包括：
判断实时监测的控制信号代表的激光输出功率是否发生变化，当发生变化时，根据所述最大热量与累积激光输出热量和变化后控制信号代表的激光输出功率，更新剩余输出时间。
可选地，所述方法还包括：对所述激光器输出热量的时间进行计时，所述判断实时监测的控制信号代表的激光输出功率是否发生变化，当发生变化时，根据所述最大热量与累积激光输出热量和变化后控制信号代表的激光输出功率，更新剩余输出时间具体包括：
判断实时监测的控制信号代表的激光输出功率是否发生变化，当发生变化时，根据所述最大热量与累积激光输出热量和变化后控制信号代表的激光输出功率计算剩余激光输出热量，根据所述剩余激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，更新计算剩余输出时间。
可选地，按照公式N2＝N-(P1*t1)计算剩余激光输出热量，其中N2为所述剩余激光输出热量，N等于为所述最大热量，P1为激光输出功率，t1为激光输出功率为P1时的输出时长。
可选地，按照公式T2＝N2/P2计算剩余输出时间，其中T2为所述剩余输出时间，P2为变化后控制信号代表的激光输出功率。
可选地，所述方法还包括：当达到所述预设时长时未累积到允许激光器不间断输出的最大热量，则重新对所述激光器输出热量的时间进行计时。
可选地，所述方法还包括：
在到达所述剩余输出时间时结束计时。
根据本发明的第二个方面，提供一种激光器，包括：用于存储预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量的存储装置、监测装置、光路结构和与所述光路结构以电路形式连接的驱动和控制电路；所述监测装置用于实时监测控制激光器输出的控制信号，所述监测装置将检测到的所述激光输出功率反馈于所述驱动和控制电路；所述存储装置和所述监测装置均以电路形式连接所述驱动和控制电路，所述激光器用于实现上述激光器控制方法。
可选地，所述驱动和控制电路包括时钟电路，用于对所述激光器输出热量的时间进行计时及在到达所述剩余输出时间时结束计时。
根据本发明的第三个方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令适于处理器加载，以实现上述激光器控制方法。
本发明实施例的激光器控制方法，实时监测控制激光器输出的控制信号代表的激光输出功率；获取预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量；根据所述激光输出功率和输出时长计算累积激光输出热量；根据所述最大热量与累积激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，计算剩余输出时间；在到达所述剩余输出时间时关闭所述激光器。本发明实施例提出一种“自减”算法，来实时计算当前激光器可输出热量。通过用最大热量减去累积激光输出热量的方式，结合当前激光输出功率，可快速计算出激光器输出热量还可持续多长时间，并可在热量额度用完时控制关闭激光器做出自我保护。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明实施例激光器控制方法流程图；
图2为本发明实施例激光器控制方法的功率采集原理图；
图3为本发明实施例激光器控制方法的控制信号变化监测示意图；
图4为本发明实施例激光器控制方法的控制框图；
图5为本发明实施例激光器的结构框图；
图6为本发明实施例激光器控制电子装置。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明的一个实施例公开一种激光器控制方法，对请求保护的技术方案进行说明。具体实施方式中涉及到的激光器控制方法只是较佳的实施例，并非本发明所有可能的实施例。
激光在一定的时间输出脉冲热量不能超过N焦耳，因此需要实时监测外部的功率控制的模拟量输入，当连续输出的热量大于N焦耳的时候，就会关闭激光器，热量是功率和时间的乘积，要限制激光热量，就是要实时监测模拟量的大小和时长。
参考图1，为本发明实施例激光器控制方法流程图。如图1所示意的，本发明实施例的激光器控制方法，包括：
步骤10，实时监测控制激光器输出的控制信号代表的激光输出功率；监测控制激光器输出的控制信号具体为控制激光器输出的模拟量。
步骤20，获取预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量；
步骤30，根据所述激光输出功率和输出时长计算累积激光输出热量；
步骤40，根据所述最大热量与累积激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，计算剩余输出时间；
步骤50，在到达所述剩余输出时间时关闭所述激光器。
本发明实施例提出一种“自减”算法，来实时计算当前激光器可输出热量。通过用最大热量减去累积激光输出热量的方式，结合当前激光输出功率，可快速计算出激光器输出热量还可持续多长时间，并可在热量额度用完时控制关闭激光器做出自我保护。
如果采用激光输出热量累积达到最大热量的方式来监控是否达到最大热量限制的话，需要通过一定的周期去采集外部控制板卡输出的模拟信号(模拟量，即控制激光器输出的控制信号)，比如1MS采集一次模拟量的大小，会得到这一个MS里面的模拟量大小，经过乘积就会得到这一个MS里面的激光热量，然后每个MS里面的激光热量累加起来，就是现在累积的激光热量。如图2所示，中间的纵向线条就是采样点，在采样点时刻采集功率模拟量。这种做法的精度往往取决于采集周期，采集的周期越小，计算的精度就越高，采集的周期越小，采集的精度就越低。其次，不断的累加也比较消耗处理器/控制器的计算资源。本发明实施例基于实时监测外部的功率控制的模拟量输入，提出上述激光器控制方法，将这种实时监测外部的功率控制的模拟量输入并累加达到最大热量做法转换到简单计时的范畴，不管是在处理速度上还是在处理的效率上都得到了比较明显的提升。
具体地，本发明的激光器为光纤激光器或气体激光器或其他类型的激光器，如为光纤激光器时可以为脉冲激光器，本发明的激光控制方法可以认为包括快速计算激光器脉冲能量的方法。
在本发明的一个或者多个实施例中，所述步骤40，根据所述最大热量与累积激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，计算剩余输出时间具体包括：
判断实时监测的控制信号代表的激光输出功率是否发生变化，当发生变化时，根据所述最大热量与累积激光输出热量和变化后控制信号代表的激光输出功率，更新剩余输出时间。
而且，进一步地，上段步骤还可以包括：
判断实时监测的控制信号代表的激光输出功率是否发生变化，当发生变化时，根据所述最大热量与累积激光输出热量和变化后控制信号代表的激光输出功率计算剩余激光输出热量，根据所述剩余激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，更新计算剩余输出时间。
具体地，通过剩余激光输出热量作为中间输出结果，可以方便计算或查看剩余输出时间。
激光器内存储预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量，当激光器开启之后，实时监测控制激光器输出的控制信号，第一次监测到输入模拟量的电压，也就是第一次获得控制信号代表的激光输出功率P1，还可以同时获取预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量，当获得了激光输出功率P1之后，结合最大热量N，就可以计算出当前功率下还需要开启多长时间(输出时长)就可以积累到热量限制点N，T1＝N1/P1，T1就是得到的时间点，当开启输出时长T1时间之后，就会积累到预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量N，即热量限制点N，此时N1等于N；这样一来，当激光功率不变的情况下，就对开激光的时间进行计时，当时间累积到T1的时候，就代表热量累积到N1了，由于在激光输出功率P1不变的情况下N1等于预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量N，这个时候激光器就进入自我保护的环节。
从上面的描述中得知，对激光器输出热量的监测变为对开激光的计时，这样就会降低系统的计算量，提高计算的精度。同时对控制激光器输出的控制信号进行监测，按照一定时间间隔，采集模拟量大小，寻找模拟量大小的变化点，当模拟量大小一直不变的时候，就无需关注，只需要做第一步的计时工作，等待脉冲热量积累到N。如图3所示，就是控制信号变化的监测。一旦监测到控制信号变化之后，就进入二次计算环节。
监测到控制信号的在t1点发生变化，因此在第一点中计算到的T1时间脉冲热量累积到N1，这个时候由于激光输出功率P1发生变化，因此，上面得到的输出时长T1已经不能作为接下来计时的标准，这样就需要更新输出时长T1，得到剩余输出时间T2作为计时的标准。由于热量积累到t1的时候，已经积累了一部分热量，即累积激光输出热量N1，N1＝P1*t1，此时N1小于N，需要从N中减去积激光输出热量N1作为剩余激光输出热量，即为新的热量限制值N2，N2＝N-(P1*t1)；得到N2之后，就意味着激光热量输出累积限制得到了新值，即剩余激光输出热量已经发生变化，对于热量累积而言，又进入到新的起步阶段，之前累计的计算已经全部抛弃，从新开始计算。由此带来降低系统的计算量的好处，可间接提高计算的精度和效率。
接下来剩余激光输出热量就是N2，因此T2＝N2/P2，T2为所述剩余输出时间，也为最新的激光输出累积时间限制T2，经过处理之后，激光输出热量的监测又变成对于激光的计时，当输入的控制信号恒定不变的时候，激光开启剩余输出时间T2就意味着激光输出热量累积到剩余激光输出热量N2，激光器就开始进行热量限制的输出，即关闭所述激光器。
在本发明的一个或者多个实施例中，所述方法还包括：不断重复的判断剩余输出时间是否达到，在到达所述剩余输出时间时结束计时。
持续监测控制激光器输出的控制信号代表的激光输出功率是否发生变化，如发生变化则重复上述步骤。在本发明的一个或者多个实施例中，所述方法还包括：重复判断实时监测的控制信号代表的激光输出功率是否发生变化，剩余激光输出热量是否需要更新。反复循环，直到剩余激光输出热量自减到0。如图4所示，就是激光器控制方法控制的简单流程图，图4中的热量累积计时步骤即为上述步骤40，根据所述最大热量与累积激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，计算剩余输出时间。
在本发明的一个或者多个实施例中，所述方法还包括：当达到所述预设时长时未累积到允许激光器不间断输出的最大热量，则重新对所述激光器输出热量的时间进行计时。
本发明实施例基于实时监测外部的控制激光器输出的控制信号输入，提出上述激光器控制方法，将这种实时监测外部的功率控制的模拟量输入并累加达到最大热量做法转换到简单计时的范畴，不管是在处理速度上还是在处理的效率上都得到了比较明显的提升。
如图5所示，在本发明实施例还提供激光器100，包括：用于存储预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量的存储装置101、监测装置102、光路结构103和与所述光路结构103以电路形式连接的驱动和控制电路104；所述监测装置102用于实时监测控制激光器输出的控制信号，所述监测装置102将检测到的所述激光输出功率反馈于所述驱动和控制电路102；所述存储装置101和所述监测装置102均以电路形式连接所述驱动和控制电路104，所述激光器100用于实现上述激光器控制方法。
在本发明的一个或者多个实施例中，所述驱动和控制电路104包括时钟电路，用于对所述激光器输出热量的时间进行计时及在到达所述剩余输出时间时结束计时。
本发明实施例的激光器100，监测装置102实时监测控制激光器输出的控制信号，并将检测到的所述激光输出功率反馈于所述驱动和控制电路102，存储装置101存储预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量。激光器100用于实现上述激光器控制方法，激光器控制方法为“自减”算法，来实时计算当前激光器可输出热量。通过用最大热量减去累积激光输出热量的方式，结合当前激光输出功率，可快速计算出激光器输出热量还可持续多长时间，并可在热量额度用完时控制关闭激光器做出自我保护。
本发明的一个或者多个实施例还公开了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令适于处理器加载，以实现上述任意一种激光器控制方法。
参考图6，本发明的一实施例公开一种激光器控制电子装置，包括：至少一个处理器201、至少一个存储器202、至少一个输入装置203以及至少一个输出装置204。所述处理器201、存储器202、输入装置203以及输出装置204通过总线相连。所述电子装置用于实现上述任意一种激光器控制方法。
当上述各个实施例中的技术方案使用到软件实现时，可以将实现上述各个实施例的计算机指令和/或数据存储在计算机可读介质中或作为可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质。以此为例但不限于此：计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。此外，任何连接可以适当的成为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光钎光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或者其他远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所属介质的定义中。
需要说明的是，上述实施例中各技术特征只要不相互矛盾即可相互组合，形成未在上面列举的各种实施方式，均视为本发明说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光器控制方法，其特征在于，包括：
实时监测控制激光器输出的控制信号代表的激光输出功率；
获取预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量；
根据所述激光输出功率和输出时长计算累积激光输出热量；
根据所述最大热量与累积激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，计算剩余输出时间；
在到达所述剩余输出时间时关闭所述激光器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大热量与累积激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，计算剩余输出时间具体包括：
判断实时监测的控制信号代表的激光输出功率是否发生变化，当发生变化时，根据所述最大热量与累积激光输出热量和变化后控制信号代表的激光输出功率，更新剩余输出时间。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：对所述激光器输出热量的时间进行计时，所述判断实时监测的控制信号代表的激光输出功率是否发生变化，当发生变化时，根据所述最大热量与累积激光输出热量和变化后控制信号代表的激光输出功率，更新剩余输出时间具体包括：
判断实时监测的控制信号代表的激光输出功率是否发生变化，当发生变化时，根据所述最大热量与累积激光输出热量和变化后控制信号代表的激光输出功率计算剩余激光输出热量，根据所述剩余激光输出热量和实时监测的控制信号代表的激光输出功率，更新计算剩余输出时间。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按照公式N2＝N-(P1*t1)计算剩余激光输出热量，其中N2为所述剩余激光输出热量，N为所述最大热量，P1为激光输出功率，t1为激光输出功率为P1时的输出时长。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按照公式T2＝N2/P2计算剩余输出时间，其中T2为所述剩余输出时间，P2为变化后控制信号代表的激光输出功率。
6.如权利要求3-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：当达到所述预设时长时未累积到允许激光器不间断输出的最大热量，则重新对所述激光器输出热量的时间进行计时。
7.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在到达所述剩余输出时间时结束计时。
8.一种激光器，其特征在于，包括：用于存储预设时长内允许激光器不间断输出的最大热量的存储装置、监测装置、光路结构和与所述光路结构以电路形式连接的驱动和控制电路；所述监测装置用于实时监测控制激光器输出的控制信号，所述监测装置将检测到的所述激光输出功率反馈于所述驱动和控制电路；所述存储装置和所述监测装置均以电路形式连接所述驱动和控制电路，所述激光器用于实现权利要求1至7任一项所述激光器控制方法。
9.如权利要求8所述的激光器，其特征在于，所述驱动和控制电路包括时钟电路，用于对所述激光器输出热量的时间进行计时及在到达所述剩余输出时间时结束计时。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质中存储有计算机指令，所述计算机指令适于处理器加载，以实现权利要求1至7任一项所述激光器控制方法。
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