CN108075351A - 半导体激光器控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体激光器控制系统，包括上位机和多个半导体激光器模块，所述上位机连接多个半导体激光器模块，上位机用于接收外部控制指令并根据所述外部控制指令实时控制多个半导体激光器模块，以使不同数量的半导体激光器模块驱动对应的半导体激光器，获得不同的输出功率。上述半导体激光器控制系统通过上位机控制接收外部控制指令并实时控制多个半导体激光器模块，以使不同数量的半导体激光器模块驱动对应的半导体激光器，获得不同的输出功率，这样各个半导体激光器模块以模块化的形式往上扩展，能适用于大功率的半导体激光器，同时也可以兼容小功率半导体激光器，提高了系统的功率扩展性，对应用环境的适应性也随之增强。
Description
技术领域
本发明涉及激光器控制系统技术领域，特别是涉及一种半导体激光器控制系统。
背景技术
目前，半导体激光器正逐步取代传统激光器在激光焊接、激光熔覆等领域的主导地位。半导体激光器技术是近年来激光技术研究的热点，一方面半导体激光器可以独立地应用到激光探测、照明以及光谱探测等领域，另一方面半导体激光器可以作为其他固体激光器的泵浦源。然而，半导体激光器通过控制单个或者多个独立的半导体激光管，针对不同功率开发独立的控制系统，导致功率的向上扩展性差，对应用环境的适应性也随之降低。
发明内容
基于此，有必要针对半导体激光器控制系统的功率向上扩展性差问题，提供一种半导体激光器控制系统。
一种半导体激光器控制系统，包括上位机和多个半导体激光器模块，所述上位机与多个所述半导体激光器模块通信连接，所述上位机用于接收外部控制指令并根据所述外部控制指令实时控制多个半导体激光器模块，以使不同数量的所述半导体激光器模块驱动对应的半导体激光器，获得不同的输出功率。
上述半导体激光器控制系统通过上位机控制接收外部控制指令并根据外部控制指令实时控制多个半导体激光器模块，以使不同数量的半导体激光器模块驱动对应的半导体激光器，获得不同的输出功率，这样各个半导体激光器模块以模块化的形式往上扩展，能适用于大功率的半导体激光器，同时也可以兼容小功率半导体激光器，提高了系统的功率扩展性，对应用环境的适应性也随之增强。
在其中一个实施例中，所述上位机根据所述外部控制指令发送主电源信号至各个半导体激光器模块以提供工作电源；所述上位机还根据所述外部控制指令向所述半导体激光器模块发送电源同步信号，以控制各半导体激光器模块同步工作。
在其中一个实施例中，所述半导体激光器模块包括整机通信模块、组内通信模块和控制处理模块；所述整机通信模块与控制处理模块连接，用于接收上位机发送的外部控制信号并发送给控制处理模块进行处理；
所述控制处理模块通过所述组内通信模块，与所述整机通信模块进行通信，接收所述整机通信模块传输的外部控制信号，并处理所述外部控制信号。
在其中一个实施例中，所述半导体激光器模块还包括信号采集模块，所述信号采集模块通过所述组内通信模块与所述控制处理模块通信，用于采集所述半导体激光器模块内的激光信号，并将采集到的所述激光信号传输到所述控制处理模块中保存。
在其中一个实施例中，所述激光信号包括激光电流信号、漏光信号、激光能量信号、反馈信号和温度信号中的一种或两种以上。
在其中一个实施例中，所述采集模块还包括第一数模转化器，所述第一模数转化器用于将所述温度信号中的温度数据转化为数字信号传输到所述控制处理模块保存。
在其中一个实施例中，所述半导体激光器模块还包括信号保护模块，所述信号保护模块通过所述组内通信模块与所述控制处理模块通信，所述控制处理模块根据接收到的激光信号判断是否控制所述信号保护模块执行保护动作。
在其中一个实施例中，所述半导体激光器模块还包括电源接口控制模块，所述电源接口控制模块通过所述组内通信模块与所述控制处理模块通信，所述电源接口控制模块用于与所述控制处理模块之间传输电源控制信号，所述控制处理模块处理所述电源控制信号对所述半导体激光器进行控制。
在其中一个实施例中，所述电源控制信号包括电源信号和电源同步信号
在其中一个实施例中，所述电源控制接口模块包括第二数模转换器，所述第二数模转换器将所述电源信号转化为相应的模拟电压信号，使电源的输出电压能随所述模拟电压信号中的电压值变化而变化。
附图说明
图1为一实施例中半导体激光器控制系统的结构框图；
图2为一实施例中半导体激光器模块的结构框图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
图1为一实施例中半导体激光器控制系统10的结构框图。参照图1，半导体激光器控制系统10包括上位机200和多个半导体激光器模块100，上位机200与多个半导体激光器模块100通信连接，所述上位机200用于接收外部控制指令并根据所述外部控制指令实时控制多个半导体激光器模块100，使得不同数量的半导体激光器模块100驱动对应的半导体激光器，获得不同的半导体激光器的输出功率。其中，半导体激光器模块100作为一单元模块，并且该系统能以模块化的形式增加多个半导体激光器模块100形成多模块的集成，使得该系统能适应半导体的多功率范围。而一般的半导体激光器往往是通过控制单个或者多个独立的半导体激光管，针对不同功率开发的独立系统，导致功率扩展性差。
上述半导体激光器控制系统通过上位机控制接收外部控制指令并根据外部控制指令实时控制多个半导体激光器模块，以使不同数量的半导体激光器模块驱动对应的半导体激光器，获得不同的输出功率，这样各个半导体激光器模块以模块化的形式往上扩展，能适用于大功率的半导体激光器，同时也可以兼容小功率半导体激光器，提高了系统的功率扩展性，对应用环境的适应性也随之增强。
参照图1所示，上位机200根据外部控制指令发送主电源信号至各个半导体激光器模块100以提供工作电源，其中，各个半导体激光器模块100的工作电源可以是不同的。工作电源用于提供工作电压，驱动半导体激光器模块100的正常工作，产生驱动电流，使得半导体激光器受激并产生激光。同时，上位机200还会根据外部控制指令向半导体激光器模块100发送电源同步信号，以控制各个半导体激光器模块100同步工作。其中，电源同步信号可以同步使能激活各个半导体激光器模块正常工作。
图2为一实施例中半导体激光器模块100的结构框图。参照图2所示，半导体激光器模块包括整机通信模块170、组内通信模块130和控制处理模块110。其中，整机通信模块170与控制处理模块110连接，用来接收上位机发送的外部控制信号并发送给控制处理模块110进行处理。控制处理模块110通过所述组内通信模块130，与所述整机通信模块170进行通信，接收所述整机通信模块170传输的外部控制信号，并处理所述外部控制信号。其中，上位机可以是整机管理监控板、CPU芯片。整机通信模块170包括CAN通信协议，使得各个半导体激光器模块集成以后通过CAN控制总线与上位机进行通信，以及半导体激光器模块之间的通信。组内通信模块130包块差分SPI通信，以使得半导体激光器模块内的功能模块之间进行通信。控制处理模块110可以是单片机芯片。控制处理模块110为每个半导体激光器模块内的核心模块，用于程序处理，激光器的初始参数的设定，信号采集，保护电路处理，可以对整个半导体激光器模块进行相应操作。
半导体激光器模块还包括信号采集模块150，所述信号采集模块150通过所述组内通信模块130与所述控制处理模块110通信，用于采集所述半导体激光器模块内的激光信号，并将采集到的所述激光信号传输到所述控制处理模块110中保存。其中，信号采集模块150包括温度检测器，温度采集器、制冷制热器等。信号采集模块150所采集的激光信号是指采集到的关于半导体激光器模块内对应的半导体激光器的数据信息。采集的激光信号传输到控制处理模块110中存储起来。具体的，激光信号包括激光电流信号、漏光信号、激光能量信号、反馈信号和温度信号等。同时半导体激光器模块中可能同时存在激光信号中的一种或者两种以上。其中，激光电流信号指的是半导体激光器的电流信号。在检测到激光器存在异常信息数据的时候，会产生反馈信号，将反馈信号传输经过组内通信模块130传输到控制处理模块110作出相应的处理，以确保半导体激光器内的激光器处于正常工作的状态。
信号采集模块150还包括第一数模转化器，第一数模转化器用于将所述温度信号中的温度数据转化为数字信号传输到所述控制处理模块110保存。由于温度数据以模拟量的形式存在，需要第一数模转化器转换为数字信号存储在存储器中，与控制处理模块110中预设的参数值进行比较，经过处理得到一个合适的控制量，由控制处理模块110作出相应的处理。
所述半导体激光器模块还包括信号保护模块160，所述信号保护模块160通过所述组内通信模块130与所述控制处理模块110通信，控制处理模块根据接收到的激光信号判断是否控制信号保护模块执行保护动作。具体的，若所述控制处理模块110检测到所述激光信号中包含有超过预设阈值的数据信息，则发送警报信号至所述信号保护模块160，所述信号保护模块160接收所述控制处理模块110发送的报警信号并对所述报警信号作相应的报警处理。其中，信号保护模块160可以是电源保护、过流保护、漏光保护、过温保护、过压保护等。
半导体激光器模块还包括电源接口控制模块190，电源接口控制模块190通过所述组内通信模块130与所述控制处理模块110通信，电源接口控制模块190用于与控制处理模块110之间传输电源控制信号，控制处理模块110处理所述电源控制信号对所述半导体激光器进行控制。具体的，电源控制信号可以是电源信号和电源同步信号。
电源接口控制模块190包括第二数模转换器，所述第二数模转换器将所述电源信号转化为相应的模拟电压信号，使电源的输出电压能随所述模拟电压信号中的电压值变化。其中，电源信号中包含有电压预设值，第二数模转换器将电压预设值转换为模拟电压值，替代了电源中的比较参考电压，使电源的输出电压随模拟电压信号中的电压值变化而变化。用户通过上位机设定所需的电压值，使得每个半导体激光器模块能适应不同功率的半导体激光器，提高了系统的功率扩展性，对应用环境的适应性也随之增强。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种半导体激光器控制系统，其特征在于，包括上位机和多个半导体激光器模块，所述上位机与多个所述半导体激光器模块通信连接，所述上位机用于接收外部控制指令并根据所述外部控制指令实时控制多个半导体激光器模块，以使不同数量的所述半导体激光器模块驱动对应的半导体激光器，获得不同的输出功率。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器控制系统，其特征在于，所述上位机根据所述外部控制指令发送主电源信号至各个半导体激光器模块以提供工作电源；所述上位机还根据所述外部控制指令向所述半导体激光器模块发送电源同步信号，以控制各半导体激光器模块同步工作。
3.根据权利要求2所述的半导体激光器控制系统，其特征在于，所述半导体激光器模块包括整机通信模块、组内通信模块和控制处理模块；所述整机通信模块与控制处理模块连接，用于接收上位机发送的外部控制信号并发送给控制处理模块进行处理；
所述控制处理模块通过所述组内通信模块，与所述整机通信模块进行通信，接收所述整机通信模块传输的外部控制信号，并处理所述外部控制信号。
4.根据权利要求3所述的半导体激光器控制系统，其特征在于，所述半导体激光器模块还包括信号采集模块，所述信号采集模块通过所述组内通信模块与所述控制处理模块通信，用于采集所述半导体激光器模块内的激光信号，并将采集到的所述激光信号传输到所述控制处理模块中保存。
5.根据权利要求4所述的半导体激光器控制系统，其特征在于，所述激光信号包括激光电流信号、漏光信号、激光能量信号、反馈信号和温度信号中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的半导体激光器系统，其特征在于，所述信号采集模块还包括第一数模转化器，所述第一数模转化器用于将所述温度信号中的温度数据转化为数字信号传输到所述控制处理模块保存。
7.根据权利要求4所述的半导体激光器控制系统，其特征在于，所述半导体激光器模块还包括信号保护模块，所述信号保护模块通过所述组内通信模块与所述控制处理模块通信，所述控制处理模块根据接收到的激光信号判断是否控制所述信号保护模块执行保护动作。
8.根据权利要求3所述的半导体激光器控制系统，其特征在于，所述半导体激光器模块还包括电源接口控制模块，所述电源接口控制模块通过所述组内通信模块与所述控制处理模块通信，所述电源接口控制模块用于与所述控制处理模块之间传输电源控制信号，所述控制处理模块处理所述电源控制信号对所述半导体激光器进行控制。
9.根据权利要求8所述的半导体激光器控制系统，其特征在于，所述电源控制信号包括电源信号和电源同步信号。
10.根据权利要求9所述的半导体激光器控制系统，其特征在于，所述电源控制接口控制模块包括第二数模转换器，所述第二数模转换器将所述电源信号转化为相应的模拟电压信号，使电源的输出电压能随所述模拟电压信号中的电压值变化而变化。
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