CN108448373B - 激光脉冲功率控制方法、脉冲光纤激光器及激光切割系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例属于激光技术领域，涉及一种激光脉冲功率控制方法及脉冲光纤激光器及激光切割系统。所述方法包括：采集模拟输入信号；检测激光控制脉冲信号，在检测到任意一个激光控制脉冲时，使激光器切换至激光输出状态，同时获取所述激光控制脉冲的持续时间段内的所述模拟输入信号的模拟值，根据所述模拟值得到激光驱动的工作电流的大小；基于所述工作电流生成控制信号，以使所述激光器在所述持续时间段内根据所述工作电流的大小输出对应功率的激光脉冲。所述脉冲光纤激光器及激光切割系统用于执行所述激光脉冲功率控制方法。根据本发明实施例提供的方案，通过连续输入的模拟输入信号和激光脉冲控制信号激光脉冲功率进行控制，控制接口更简单，控制效率更高，可实现同步控制。

Description

激光脉冲功率控制方法、脉冲光纤激光器及激光切割系统

技术领域

本发明实施例属于激光技术领域，尤其涉及一种激光脉冲功率控制方法及应用该方法的脉冲光纤激光器和激光切割系统。

背景技术

在工业生产中，激光器的功率控制过程一般会涉及到主振荡器开关信号、调制输入开关信号、并行信号等的切换控制，其中信号传输线一般采用9线传输功率数据和控制数据，采用这样的方式一方面控制接口较为复杂，另一方面由于采用多线传输数据及控制过程较为繁琐，难以保证同步控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种激光脉冲功率控制方法，以解决现有激光控制的控制接口较为复杂，采用多线传输数据及控制过程较为繁琐，难以保证同步控制的问题；此外，本发明实施例还提供了应用该激光脉冲功率控制方法的脉冲光纤激光器和激光切割系统。

第一方面，本发明实施例提供一种激光脉冲功率控制方法，包括：

采集模拟输入信号；

检测激光控制脉冲信号，在检测到任意一个激光控制脉冲时，使激光器切换至激光输出状态，同时获取所述激光控制脉冲的持续时间段内的所述模拟输入信号的模拟值，根据所述模拟值得到激光驱动的工作电流的大小；

基于所述工作电流生成控制信号，以使所述激光器在所述持续时间段内根据所述工作电流的大小输出对应功率的激光脉冲。

进一步地，所述获取所述激光控制脉冲的持续时间段内的所述模拟输入信号的模拟值包括：

根据设定的采集次数在预设时长内获取多个采样值，并将所述多个采样值的平均值作为所述模拟输入信号在所述预设时长内的模拟值，其中所述模拟输入信号的模拟值在所述激光控制脉冲信号的不同时间段内实时更新；

所述根据所述模拟值得到激光驱动的工作电流的大小包括：

获取所述模拟输入信号的最大模拟值，以根据所述平均值和最大模拟值的比值关系得到激光驱动的工作电流的大小。

进一步地，所述方法还包括：

在首次检测到激光控制脉冲时，开启激光器的工作电流。

进一步地，所述方法还包括：

获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T；

从当前检测到的激光控制脉冲开始计时，若持续时间T'后没有检测的新的激光控制脉冲，则关闭激光器的工作电流。

进一步地，所述获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T包括：

获取当前检测到的激光控制脉冲与上一次检测到的激光脉冲的时间差T1，并获取当前检测到的激光控制脉冲与下一次检测到的激光脉冲的时间差T2，根据T1和T2得到所述脉冲周期T。

第二方面，本发明实施例提供一种脉冲光纤激光器，所述脉冲光纤激光器包括处理器、转换器、控制板、激光输出单元和控制接口，所述处理器分别连接所述转换器和所述控制板，并通过所述控制接口与外部设备通信，所述转换器还连接所述激光输出单元，其中，所述处理器包括第一处理单元和第二处理单元；

所述第一处理单元用于采集模拟输入信号；

所述第二处理单元用于检测激光控制脉冲信号，在检测到任意一个激光控制脉冲时，根据所述控制板的开关信号使所述激光输出单元切换至激光输出状态，同时获取所述激光控制脉冲的持续时间段内的所述模拟输入信号的模拟值，根据所述模拟值得到激光驱动的工作电流的大小；

所述转换器用于基于所述工作电流生成控制信号，以使所述激光输出单元在所述持续时间段内根据所述工作电流的大小输出对应功率的激光脉冲。

进一步地，所述第二处理单元在获取所述激光控制脉冲的持续时间段内的所述模拟输入信号的模拟值时具体用于通过所述第一处理单元根据设定的采集次数在预设时长内获取多个采样值，并将所述多个采样值的平均值作为所述模拟输入信号在所述预设时长内的模拟值，其中所述模拟值在所述激光控制脉冲的不同时间段内实时更新；

所述第二处理单元根据所述模拟值得到激光驱动的工作电流的大小具体用于获取所述模拟输入信号的最大模拟值，根据所述平均值和最大模拟值的大小关系得到激光驱动的工作电流的大小。

进一步地，所述第二处理单元还用于在首次检测到激光控制脉冲时，开启激光器的工作电流。

进一步地，所述第二处理单元还用于获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T，并用于从当前检测到的激光控制脉冲开始计时，若持续时间T'后没有检测的新的激光控制脉冲，则关闭激光器的工作电流。

进一步地，所述第二处理单元在获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T时具体用于获取当前检测到的激光控制脉冲与上一次检测到的激光脉冲的时间差T1，并获取当前检测到的激光控制脉冲与下一次检测到的激光脉冲的时间差T2，根据T1和T2得到所述脉冲周期T。

第三方面，本发明实施例提供一种激光切割系统，控制板卡、上位机和上述的脉冲光纤激光器，所述上位机通过所述控制板卡连接至所述脉冲光纤激光器上的控制接口，以通过所述控制板卡发送激光控制脉冲信号，控制所述脉冲光纤激光器的激光脉冲输出。进一步地，所述系统包括多个所述脉冲光纤激光器，所述控制板卡上设置有与所述脉冲光纤激光器的数量相对应的连接端口，所述上位机通过所述控制板卡对多个所述脉冲光纤激光器进行同步控制。

根据本发明实施例提供的激光脉冲功率控制方法、脉冲光纤激光器及激光切割系统，通过连续输入的模拟输入信号和激光脉冲控制信号，可以获得激光功率随所述模拟输入信号的输入量的变化而变化的激光脉冲，相比于现有的激光脉冲功率控制，控制接口更简单，控制效率更高，可实现激光脉冲功率的同步控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的激光脉冲功率控制方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的激光脉冲功率与激光控制脉冲、模拟量的关系示意图；

图3为本发明实施例提供的模拟量与工作电流的关系示意图；

图4为本发明实施例提供的激光控制脉冲的脉冲周期示意图；

图5为本发明实施例提供的脉冲光纤激光器控制示意图；

图6为本发明实施例提供的脉冲光纤激光器的结构框图；

图7为本发明实施例提供的脉冲光纤激光器的另一种结构框图；

图8为本发明实施例提供的脉冲光纤激光器的激光脉冲输出与PD传感器信号的关系示意图；

图9为本发明实施例提供的激光切割系统的结构框图；

图10为本发明实施例提供的激光切割系统的另一种结构框图。

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“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，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。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

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。

本发明实施例提供一种激光脉冲功率控制方法，如图1所示的流程框图，所述方法包括：

S101、采集模拟输入信号；该模拟信号可以是由连接激光器的独立模拟信号源输出。

S102、检测激光控制脉冲信号，在检测到任意一个激光控制脉冲时，使激光器切换至激光输出状态，同时获取所述激光控制脉冲的持续时间段内的所述模拟输入信号的模拟值，根据所述模拟值得到激光驱动的工作电流的大小；在本步骤中，该激光控制脉冲信号可以是由连接激光器的独立的激光脉冲信号源输出。

S103，基于所述工作电流生成控制信号，以使所述激光器在所述持续时间段内根据所述工作电流的大小输出对应功率的激光脉冲。

在步骤S102中，作为本实施例的可选方案，所述获取所述激光控制脉冲的持续时间段内的所述模拟输入信号的模拟值包括：根据设定的采集次数在预设时长内获取多个采样值，并将所述多个采样值的平均值作为所述模拟输入信号在所述预设时长内的模拟值，比如在一个采集周期内采集10个采样值，将这10个采样值的平均值作为所述模拟输入信号在所述持续时间段内的模拟值，在本实施例中，所述模拟输入信号的模拟值在所述激光控制脉冲信号的不同时间段内实时更新。由于激光驱动的工作电流大小由采集的模拟值决定，进一步的，作为可选方案，所述根据所述模拟值得到激光驱动的工作电流的大小包括：获取所述模拟输入信号的最大模拟值，根据所述平均值和最大模拟值的比值关系得到激光驱动的工作电流的大小；在本实施例中，所述模拟输入信号可以具有一个确定的输入范围，即在一个最小的模拟值和一个最大的模拟值范围内的模拟值分别对应激光器不同的激光输出功率(如图2所示)，比如所述模拟输入信号的输入范围为0～10伏特，其中最小模拟值0伏特对应激光器无激光输出，最大模拟值10伏特对应激光器的最大输出功率，如此，在一些实施例中，可以根据所述平均值和最大模拟值的比值关系确定激光器的实际输出功率与最大输出功率的关系，具体的，由于激光器的输出功率对应的工作电流是一定的，由此可通过控制激光器的工作电流的大小获得对应的实际输出功率，在本实施例中，所述模拟输入信号的模拟量和所述工作电流的大小可呈一定的线性关系，如图3所示，图中Power_val表示所述模拟输入信号的模拟量，I表示激光器的激光驱动的工作电流的大小，通过所述模拟输入信号的模拟量的变化可得到不同大小的工作电流，从而输出不同功率的激光脉冲，即可实时调节激光脉冲的功率。

可选的，在步骤S102中，所述方法还包括在首次检测到激光控制脉冲时，开启激光器的工作电流，其中，所述首次检测到激光控制脉冲是指激光器在处于激光脉冲停止输出状态时检测到的第一个激光控制脉冲。进一步地，所述方法还包括：获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T；在获取到激光脉冲周期T后，检测当前是否有激光控制脉冲，并从检测到激光控制脉冲时开始计时，若持续时间T'后没有检测的新的激光控制脉冲，则关闭激光器的工作电流，其中T'大于T，比如取T'＝1.1T，当然T'与T的比例关系可根据实际情况自由设定，在此不作限定。通过在首次检测到激光控制脉冲才开启工作电流或者在一定时间后没有检测到激光控制脉冲的方式可避免在没有激光控制脉冲的时候激光器仍处于工作电流开启后的等待状态而造成电量损耗，同时也可避免激光器处于持续的工作电流开启状态而影响设备的工作寿命。

在本实施例中，所述激光控制脉冲的脉冲周期T可以是实时更新的，具体的，所述获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T包括：获取当前检测到的激光控制脉冲与上一次检测到的激光脉冲的时间差T1，并获取当前检测到的激光控制脉冲与下一次检测到的激光脉冲的时间差T2，根据T1和T2得到所述脉冲周期T，比如参阅图4所示的示意图，通过求取Tn和Tn+1的平均值得到实时的脉冲周期T，其中n为正整数，由此可以减小因设备硬件导致的周期误差，从而降低对激光脉冲输出的干扰。

本实施例提供的激光脉冲功率控制方法实际上是通过一组模拟量配合激光脉冲控制信号控制激光器的激光脉冲功率，如图5所示，模拟输入信号对激光器的激光脉冲功率进行控制，模拟输入信号只需一根传输线传输，通过连续输入的模拟输入信号和激光脉冲控制信号，并对连续输入的模拟输入信号进行有针对性的采样，激光器每检测到一个激光控制脉冲就会相应地输出一个激光脉冲，该激光脉冲的功率大小取决于对应的激光控制脉冲周期内所采集到的模拟输入信号的模拟量，通过这种方式激光器可以获得一组激光功率随所述模拟输入信号的输入量的变化而变化的激光脉冲，相比于传统激光器采用九根传输线控制，本实施例采用的方案能够简化控制接口，控制效率更高，更适合于工业场合的简单控制。

此外，激光器输出的激光脉冲与激光脉冲控制信号是同步的，激光器输出的激光脉冲的幅度变化与模拟输入信号的模拟量变化是同步的，因此通过模拟输入信号和激光脉冲控制信号能够实现激光器的激光脉冲功率的同步控制。

本发明实施例提供一种脉冲光纤激光器，如图6所示，所述脉冲光纤激光器包括处理器10、转换器20、控制板30、激光输出单元40和控制接口50，所述处理器分别连接所述转换器和所述控制板，并通过所述控制接口与外部设备通信，所述转换器还连接所述激光输出单元，其中，所述处理器包括第一处理单元101和第二处理单元102，在本实施例中，所述处理器10、转换器20、控制板30和控制接口50可集成在同一电路板上。在一些实施例中，也可以将转换板20单独设置，例如靠近激光输出单元40的位置。

其中，所述第一处理单元101用于采集模拟输入信号；具体的，所述第一处理单元101采集模拟输入信号的过程为实时采集，可以采集连接所述脉冲光纤激光器的独立模拟信号源输出的模拟信号。在本实施例中，所述第一处理单元101可以是ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)芯片或者MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。

所述第二处理单元102用于检测激光控制脉冲信号，在检测到任意一个激光控制脉冲时，根据所述控制板30的开关信号使脉冲光纤激光器的激光输出单元40切换至激光输出状态，同时获取所述激光控制脉冲的持续时间段内的所述模拟输入信号的模拟值，根据所述模拟值得到激光输出单元40的工作电流的大小，其中所述模拟输入信号的模拟值是由第一处理单元101实时且连续采集后传输至所述第二处理单元102，在本实施例中，实时采集按照一定的采集周期进行采集，具体采集过程下文进行展开说明。所述第二处理单元102可以采集连接脉冲光纤激光器的独立的激光脉冲信号源输出的激光控制脉冲信号，通过激光控制脉冲信号来控制脉冲光纤激光器产生完整的激光脉冲。在本实施例中，所述第二处理单元102用于检测激光控制脉冲信号具体是通过检测激光控制脉冲信号的电平值来实现，当连续两次采集的电平值不同，比如第n次是低电平，第n+1次是高电平，则表明检测到激光控制脉冲，通过获取相邻两个激光控制脉冲的时间差就可获得激光控制脉冲信号的脉冲周期。在本实施例中，所述第二处理单元102可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)芯片或FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)，所述控制板30可以采用声光板卡，包括激光声控开关和种子源，所述控制板30可由第二处理单元102控制。

所述转换器20用于基于所述工作电流生成控制信号，以通过该控制信号控制脉冲光纤激光器的激光输出单元40，在脉冲光纤激光器的激光输出单元40已开启工作电流的情况下，使所述脉冲光纤激光器的激光输出单元40在所述持续时间段内根据所述工作电流的大小输出对应功率的激光脉冲；具体的，该控制信号是控制激光输出单元40的工作电流大小的信号，其代表给激光输出单元40供电时工作电流的大小，该控制信号的数值越大，则代表工作电流越大，输出的激光脉冲幅度越高，功率越大。在本实施例中，所述转换器20可以是DAC(Digital to analog converter，数模转换器)芯片，所述激光输出单元40指激光泵浦，具体为激光二极管LD(laser diode)，DAC芯片在本发明实施例中用于将第二处理单元102(比如第二处理单元102采用FPGA)发送的数字信号转换成模拟量，用模拟量的大小实时控制激光输出单元40的工作电流，这个工作电流大小由DAC芯片输出的模拟量确定，而DAC芯片输出的模拟量是由第一处理单元101采集的模拟量大小来决定的，综合来说，这个工作电流大小与第一处理单元101采集的模拟量大小相关，在本实施例中，这个工作电流大小与第一处理单元101采集的模拟量大小呈线性关系，具体下文展开说明。

在本实施例中，所述控制板30是脉冲光纤激光器输出激光脉冲的开关，其在检测到激光控制脉冲时打开，即所述控制板30决定了脉冲光纤激光器输出激光脉冲的时间点。在未检测到激光控制脉冲，而激光器的工作电流为开启状态时，属于激光储能阶段。在进一步的实施例中，当一个激光控制脉冲结束后，所述第二处理单元102将通过所述控制板30使脉冲光纤激光器切换至激光输出等待状态，在检测到下一个激光控制脉冲时，再通过所述控制板30使脉冲光纤激光器切换至激光输出状态，如此循环，直到没有激光控制脉冲信号输入或者脉冲光纤激光器作业结束。

在本实施例中，所述第二处理单元102在获取所述激光控制脉冲的持续时间段内的所述模拟输入信号的模拟值时具体用于通过所述第一处理单元101根据设定的采集次数在一定时间内获取多个采样值，并将所述多个采样值的平均值作为所述模拟输入信号在所述持续时间段内的模拟值；该一定时间可以是一个采集周期，比如1M速率的ADC芯片就能达到每个采集周期1us，该采集次数可以根据需要设定，比如10次，第一处理单元101将一个采集周期内采集的10个采样值的平均值作为所述模拟输入信号在所述持续时间段内的模拟值传输给第二处理单元102。作为进一步的可选方案，基于激光输出单元40的工作电流大小由采集得到的模拟值决定，所述转换器20根据所述模拟值得到激光输出单元40的工作电流的大小具体用于获取所述模拟输入信号的最大模拟值，根据所述平均值和最大模拟值的大小关系得到激光输出单元40的工作电流的大小。在本实施例中，所述模拟输入信号可以具有一个确定的输入范围，即对应一个最小的模拟值和一个最大的模拟值，在这个范围内的模拟值分别对应脉冲光纤激光器不同的激光输出功率(如图2所示)，比如所述模拟输入信号的输入范围为0～10伏特，其中最小模拟值0伏特对应脉冲光纤激光器无激光输出，最大模拟值10伏特对应脉冲光纤激光器的最大输出功率，如此，在一些实施例中，所述第二处理单元102可以根据所述平均值和最大模拟值的大小关系确定脉冲光纤激光器的实际输出功率与最大输出功率的关系，由于脉冲光纤激光器最大输出功率对应的工作电流是一定，由此所述第二处理单元102可进一步得到脉冲光纤激光器的实际输出功率所对应的工作电流的大小，在本实施例中，所述第一处理单元101采集的模拟输入信号的模拟量和所述工作电流的大小呈一定的线性关系，如图3所示，图中Power_val表示所述模拟输入信号的模拟量，I表示脉冲光纤激光器的激光输出单元40的工作电流的大小，当第一处理单元101采集的模拟量为最大模拟量时，此时转换器20输出的模拟量对应的激光输出单元40的工作电流就是额定电流，而当第一处理单元101采集的模拟量为最小模拟量(即为0)时，转换器20输出的模拟量对应的激光输出单元40的工作电流相应为0，实际上就是关闭了激光输出单元40，这可以作为对脉冲光纤激光器的一种保护。在本实施例中，由于第一处理单元101是实时采集，因此Power_val的值也是实时变化的，进而工作电流I也是实时变化的，具体由第二处理单元102将Power_val的变化转换为工作电流I的变化，进而可实现脉冲光纤激光器的激光脉冲功率的实时控制。

在本实施例中，所述第二处理单元102还用于在首次检测到激光控制脉冲时，开启脉冲光纤激光器的工作电流。其中，所述首次检测到激光控制脉冲是指脉冲光纤激光器在处于激光脉冲停止输出状态时检测到的第一个激光控制脉冲。进一步地，所述第二处理单元102还用于获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T，并用于从当前检测到的激光控制脉冲开始计时，若持续时间T'后没有检测的新的激光控制脉冲，则关闭脉冲光纤激光器的工作电流，其中T'大于T，比如取T'＝1.1T，当然T'与T的比例关系可根据实际情况自由设定，在此不作限定。通过在第二处理单元102首次检测到激光控制脉冲才开启工作电流或者在一定时间后没有检测到激光控制脉冲的方式可避免在没有激光控制脉冲的时候脉冲光纤激光器仍处于工作电流开启后的等待状态而造成电量损耗，同时也可避免脉冲光纤激光器处于持续的工作电流开启状态而影响设备的工作寿命。

进一步地，本实施例中所述激光控制脉冲的脉冲周期T可以是实时更新的，具体的，所述第二处理单元102在获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T时具体用于获取当前检测到的激光控制脉冲与上一次检测到的激光脉冲的时间差T1，并获取当前检测到的激光控制脉冲与下一次检测到的激光脉冲的时间差T2，根据T1和T2得到所述脉冲周期T，比如参阅图4所示的示意图，通过求取Tn和Tn+1的平均值得到实时的脉冲周期T，其中n为正整数，由此可以减小因设备硬件导致的周期误差，从而降低对激光脉冲输出的干扰。

在本发明提供的脉冲光纤激光器上述实施例中，当所述第一处理单元101为MCU时，MCU具备串口通信的功能，可用于脉冲光纤激光器与上位机的通信交互，比如接收上位机发送的指令，并对指令进行解析，上位机发送的指令有两种形式，一种是上位机对脉冲光纤激光器的控制指令，以执行相应的操作任务，另一种是数据指令，比如读取MCU的内部信息，为脉冲光纤激光器配置工作参数。此外，当所述第二处理单元102为FPGA时，MCU的还可用于与FPGA进行通信，它可以将FPGA内部的运行状态转发给上位机，或者将上位机给FPGA的指令转发给FPGA，MCU与FPGA可直接使用串行总线进行通信；而FPGA的可用于与外部的控制板卡进行交互，接收外部控制板卡发送的各种控制信号，包括开关激光、控制激光器急停等。

在本发明一些实施例中，如图7所示，所述脉冲光纤激光器还可以包括传感器模块60，所述传感器模块60可以包括多种传感器，比如图7中所示的温度传感器601和光电传感器602；当所述第一处理单元101为MCU、所述第二处理单元102为FPGA时，MCU还可用于外部信号的监测，比如通过温度传感器601监测脉冲光纤激光器的温度，或者通过其他传感器监测脉冲光纤激光器的电流电压等，MCU上电之后就可开始对脉冲光纤激光器内部的信号进行监测，如果有信号超标，MCU将给FPGA发送指令，使FPGA停止工作，使激光输出单元40停止工作，并将报警信号记录下来；而FPGA还可用于接收光电传感器602的信号，以确定激光光路是否正常，具体的，光电传感器602可以设置为光电二极管(Photo-Diode,PD)可以实时采集光脉冲信号，在激光打开之后，如图8所示，光电传感器602将激光脉冲转换成电脉冲，而FPGA实时监测光电传感器602的信号，如果每一个激光脉冲都对应收到一个光电传感器602发出的信号，就说明整个激光光路是正常，如果光电传感器602的信号中断，就说明激光光路异常，说明激光器有故障，需要关闭激光器，则FPGA就会关闭激光输出单元40，使其停止工作。进一步地，如图7所示，所述脉冲光纤激光器可包括多个转换器20，每个转换器20对应一个激光输出单元40，可实现多个激光输出单元40的激光脉冲功率的同步控制。

本实施例提供的脉冲光纤激光器实际上是通过第一处理单元101采集一组模拟量传输给第二处理单元102，并配合第二处理单元102获取的激光脉冲控制信号来控制脉冲光纤激光器的激光脉冲功率，只需一根传输线传输模拟输入信号即可对脉冲光纤激光器的激光脉冲功率进行控制，通过连续输入的模拟输入信号和激光脉冲控制信号，并对连续输入的模拟输入信号进行采样，第二处理单元102每检测到一个激光控制脉，脉冲光纤激光器就会相应地输出一个激光脉冲，该激光脉冲的功率大小取决于对应的激光控制脉冲周期内所述第一处理单元101所采集到的模拟输入信号的模拟量，通过这种方式脉冲光纤激光器可以获得一组激光功率随所述模拟输入信号的输入量的变化而变化的激光脉冲，相比于传统脉冲光纤激光器采用九根传输线控制，本实施例采用的方案能够简化控制接口，控制效率更高，更适合于工业场合的简单控制。

此外，脉冲光纤激光器输出的激光脉冲与激光脉冲控制信号是同步的，脉冲光纤激光器输出的激光脉冲的幅度变化与模拟输入信号的模拟量变化是同步的，因此通过模拟输入信号和激光脉冲控制信号能够实现脉冲光纤激光器的激光脉冲功率的同步控制。

本发明实施例提供一种激光切割系统，如图9所示，包括上位机1、控制板卡2和上述实施例中的脉冲光纤激光器3，所述上位机通过所述控制板卡2与所述脉冲光纤激光器3通信，控制脉冲光纤激光器3输出激光，配合产线或者机床切割或者打标产品，具体地，所述上位机1通过所述控制板卡2连接至所述脉冲光纤激光器3上的控制接口，以通过所述控制板卡2发送激光控制脉冲信号，控制所述脉冲光纤激光器3的激光脉冲输出。在一些实施例中，可以将控制板卡2集成在上位机1内，即控制板卡2为上位机1的一组成部分。

在本实施例中，控制板卡2可以模拟实际激光器实际使用过程中的各种控制信号，比如开激光的操作等，故可用于对脉冲光纤激光器3进行测试，具体的，由于在脉冲光纤激光器3的实际使用过程中，上位机1对脉冲光纤激光器3进行控制时，会通过脉冲光纤激光器3的控制接口(比如DB25接口)与脉冲光纤激光器3进行控制交互，DB25接口包括25个连接插针，这些插针可包括开关激光IO，引导光控制IO，急停IO，激光器报警IO等；上位机1可以通过这些IO控制脉冲光纤激光器3，并相对应地获取脉冲光纤激光器3的报警状态，因此在脉冲光纤激光器3配置完成之后，可以通过控制板卡2给脉冲光纤激光器3发送控制信号来是测试脉冲光纤激光器3对于外部的控制信号做出的响应是否正确，并测试脉冲光纤激光器3的DB25接口是否正常。

在本发明一些实施例中，如图10所示，所述系统可包括多个所述脉冲光纤激光器3，所述控制板卡2上设置有与所述脉冲光纤激光器3的数量相对应的连接端口，所述上位机1通过所述控制板卡2对多个所述脉冲光纤激光器3进行同步控制。

在本实施例中，所述上位机1可包括存储控制指令的存储器，存储器作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序或模块，如本申请上述实施例中的激光脉冲功率控制方法对应的程序指令。上位机1通过运行存储在存储器中的非易失性软件程序、指令以及单元，从而实现上述方法实施例中所述方案。存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件，比如U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

根据本发明实施例提供的激光切割系统通过连续输入的模拟输入信号和激光脉冲控制信号，可以获得激光功率随所述模拟输入信号的输入量的变化而变化的激光脉冲，相比于现有的激光脉冲功率控制，控制接口更简单，控制效率更高，同时可保证激光脉冲功率的同步控制。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围。本发明可以以许多不同的形式来实现，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。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光脉冲功率控制方法，其特征在于，包括：

采集模拟输入信号；

检测激光控制脉冲信号，在检测到任意一个激光控制脉冲时，使激光器切换至激光输出状态，同时根据设定的采集次数在预设时长内获取多个采样值，并将所述多个采样值的平均值作为所述模拟输入信号在所述预设时长内的模拟值，其中所述模拟输入信号的模拟值在所述激光控制脉冲信号的不同时间段内实时更新；

获取所述模拟输入信号的最大模拟值，以根据所述平均值和最大模拟值的比值关系得到激光驱动的工作电流的大小；

基于所述工作电流生成控制信号，以使所述激光器在所述激光控制脉冲的持续时间段内根据所述工作电流的大小输出对应功率的激光脉冲。

2.根据权利要求1所述的激光脉冲功率控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在首次检测到激光控制脉冲时，开启激光器的工作电流。

3.根据权利要求2所述的激光脉冲功率控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T；

从当前检测到的激光控制脉冲开始计时，若持续时间T'后没有检测的新的激光控制脉冲，则关闭激光器的工作电流。

4.根据权利要求3所述的激光脉冲功率控制方法，其特征在于，所述获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T包括：

获取当前检测到的激光控制脉冲与上一次检测到的激光脉冲的时间差T1，并获取当前检测到的激光控制脉冲与下一次检测到的激光脉冲的时间差T2，根据T1和T2得到所述脉冲周期T。

5.一种脉冲光纤激光器，其特征在于，所述脉冲光纤激光器包括处理器、转换器、控制板、激光输出单元和控制接口，所述处理器分别连接所述转换器和所述控制板，并通过所述控制接口与外部设备通信，所述转换器还连接所述激光输出单元，其中，所述处理器包括第一处理单元和第二处理单元；

所述第一处理单元用于采集模拟输入信号；

所述第二处理单元用于检测激光控制脉冲信号，在检测到任意一个激光控制脉冲时，根据所述控制板的开关信号使所述激光输出单元切换至激光输出状态，同时通过所述第一处理单元根据设定的采集次数在预设时长内获取多个采样值，并将所述多个采样值的平均值作为所述模拟输入信号在所述预设时长内的模拟值，其中所述模拟值在所述激光控制脉冲的不同时间段内实时更新；再获取所述模拟输入信号的最大模拟值，以根据所述平均值和最大模拟值的比值关系得到激光驱动的工作电流的大小；

所述转换器用于基于所述工作电流生成控制信号，以使所述激光输出单元在所述激光控制脉冲的持续时间段内根据所述工作电流的大小输出对应功率的激光脉冲。

6.根据权利要求5所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述第二处理单元还用于在首次检测到激光控制脉冲时，开启激光器的工作电流。

7.根据权利要求6所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述第二处理单元还用于获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T，并用于从当前检测到的激光控制脉冲开始计时，若持续时间T'后没有检测的新的激光控制脉冲，则关闭激光器的工作电流。

8.根据权利要求7所述的脉冲光纤激光器，其特征在于，所述第二处理单元在获取所述激光控制脉冲的脉冲周期T时具体用于获取当前检测到的激光控制脉冲与上一次检测到的激光脉冲的时间差T1，并获取当前检测到的激光控制脉冲与下一次检测到的激光脉冲的时间差T2，根据T1和T2得到所述脉冲周期T。

9.一种激光切割系统，其特征在于，包括：控制板卡、上位机和权利要求5至8任意一项所述的脉冲光纤激光器，所述上位机通过所述控制板卡连接至所述脉冲光纤激光器上的控制接口，以通过所述控制板卡发送激光控制脉冲信号，控制所述脉冲光纤激光器的激光脉冲输出。

10.根据权利要求9所述的激光切割系统，其特征在于，所述系统包括多个所述脉冲光纤激光器，所述控制板卡上设置有与所述脉冲光纤激光器的数量相对应的连接端口，所述上位机通过所述控制板卡对多个所述脉冲光纤激光器进行同步控制。

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