CN109807464B - 一种低功率应用的激光器功率控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功率应用的激光器功率控制装置，属于激光器领域，一种低功率应用的激光器功率控制装置，包括激光器控制镜头，激光器控制镜头后端固定连接有激光导向器，激光导向器外端固定连接有激光发射器，在现有技术中，通过扩束镜中的凸透镜和凹透镜的配合改变激光束的直径大小，该种方式仅能改变单位面积激光的输出功率，对作用于物体上的总功率不改变，且会改变激光束的方向，本发明相较于现有技术，使单位面积内激光的输出功率保持不变，在改变激光束直径大小的同时，影响激光作用于物体上的总功率，达到激光对物体作用功率的调节。

Description

一种低功率应用的激光器功率控制装置

技术领域

本发明涉及激光器领域，更具体地说，涉及一种低功率应用的激光器功率控制装置。

背景技术

现有激光器根据其功率不同可以分为：第一级激光器、第二级激光器、第三级激光器、第四级激光器。1、第一级激光器：即无害免控激光器。这一级激光器发射的激光，在使用过程中对人体无任何危险，即使用眼睛直视也不会损害眼睛。对这类激光器不需任何控制；2、第二级激光器：即低功率激光器。输出激光功率虽低，用眼睛偶尔看一下不至造成眼损伤，但不可长时间直视激光束。否则，眼底细胞受光子作用而损害视网膜。但这类激光对人体皮肤无热损伤；3、第三级激光器：即中功率激光器。这种激光器的输出功率如聚焦时，直视光束会造成眼损伤，但将光改变成非聚焦，漫反射的激光一般无危险，这类激光对皮肤尚无热损伤；4、第四级激光器：即大功率激光器，此类激光不但其直射光束及镜式反射光束对眼和皮肤损伤，而且损伤相当严重，并且其漫反射光也可能给人眼造成损伤。

在现有的激光切割应用中，激光器需要提供稳定的大功率激光给机床进行切割以及快速响应机床功率信号。但因各种原因，包括气压不稳、电源功率下降等等，会造成激光器功率的不稳，申请号为CN201110439826.4的中国发明专利公开了一种高速激光器功率控制装置及方法，其中控制装置包括单片机控制模块、用于采集机床注入功率信号的机床注入功率采样模块、用于采集激光器实际功率信号的激光器实际功率采样模块、用于对机床注入功率信号和激光器实际功率信号进行模数转换的模数转换模块和反馈电路；单片机控制模块，用于根据经过模数转换后的激光机实际功率信号和机床注入功率信号，采用PID算法计算功率的调节量，并发送给反馈电路；反馈电路，用于根据功率的调节量调节对机床注入功率信号进行调节，得到反馈后的激光器功率控制信号。采用本发明的控制装置，既能稳定激光器的激光功率，又能快速响应机床功率信号，使激光器能向机床提供稳定的激光功率进行切割。

上述发明有效解决了高速激光器的功率的调节，但是将此发明运用到低功率激光器上时，通过增加电流对低功率激光器进行控制的方式，易达到低功率激光器功率等级的阈值，达到低功率激光器功率等级的阈值后，对物件产生的作用会发生较大的变化，可能对物件产生一定的损伤，因此采用改变电流的方式不适用于低功率激光器功率的调节与控制。

但是在对低功率激光器的应用过程中仍需要根据工作人员的实际操作需要对激光器的功率进行调节。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低功率应用的激光器功率控制装置，它可以实现使单位面积内激光的输出功率保持不变，在改变激光束直径大小的同时，影响激光作用于物体上的总功率，达到激光对物体作用功率的调节。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种低功率应用的激光器功率控制装置，包括激光器控制镜头，所述激光器控制镜头后端固定连接有激光导向器，所述激光导向器外端固定连接有激光发射器，所述激光器控制镜头内端开凿有导向槽，所述导向槽与激光导向器相互匹配，所述激光器控制镜头左右两端均开凿有多个滑孔，所述导向槽左右两端壁均开凿有多个滑槽，多个所述滑槽的左右两端均滑动连接有激光直径控制块，左右两端的所述激光直径控制块均开凿有半弧形槽，多个所述半弧形槽的直径从前向后依次减小，多个所述激光直径控制块外端均固定连接有调节块，所述调节块与滑孔相互匹配，所述激光直径控制块上下两端均固定连接有固定块，所述滑槽上下两端均开凿有两个限移槽，所述固定块与限移槽相互匹配，左右两端所述限移槽外端均开凿有收纳槽，所述收纳槽内固定连接有拉伸弹簧，所述拉伸弹簧与收纳槽相互匹配，所述拉伸弹簧远离收纳槽的一端与固定块相互固定，所述激光直径控制块远离导向槽的一端开凿有限位槽，多个左右两端的所述激光直径控制块前端均固定连接有辅助联动板，所述辅助联动板与限位槽相互匹配，本发明相较于现有技术，使单位面积内激光的输出功率保持不变，在改变激光束直径大小的同时，影响激光作用于物体上的总功率，达到激光对物体作用功率的调节。

进一步的，所述调节块外端固定连接有防滑垫，所述防滑垫外端开凿有直线槽，增大调节块与工作人员之间的摩擦，进一步方便工作人员对调节块的操作，从而带动激光直径控制块的位置进行调节。

进一步的，所述拉伸弹簧外端涂设有防腐涂层，减小拉伸弹簧受到空气的腐蚀，在一定程度上增加拉伸弹簧的使用寿命。

进一步的，所述限移槽内端壁开凿有圆形槽，所述圆形槽内端壁固定连接有弹性伸缩杆，在弹性伸缩杆的作用下，能够对半球形块的位置根据需要调节，所述弹性伸缩杆靠近激光直径控制块的一端固定连接有半球形块，在半球形块与弹性伸缩杆的相互配合下，能够将固定块固定在限移槽内，从而带动激光直径控制块固定在滑槽内，方便工作人员对激光器作用于物体的功率进行控制。

进一步的，所述激光直径控制块靠近半球形块的一端开凿有凹槽，所述凹槽与半球形块相互匹配，在凹槽与半球形块的相互配合作用下，能够将半球形块固定在凹槽内，从而能够控制激光直径控制块的固定。

进一步的，所述半球形块外端固定连接有塑胶垫，所述塑胶垫外端开凿有多条防滑槽，所述防滑槽均匀的分布在塑胶垫外端，增大半球形块与凹槽外端壁之间的摩擦，使半球形块与凹槽相互匹配时，能够使凹槽与半球形块的关系更加稳固。

进一步的，所述激光直径控制块靠近激光导向器的一端涂设有防反射涂层，所述防反射涂层包括：碳化硅、砂石颗粒、陶瓷结合剂，所述砂石颗粒尺寸为20-14微米，所述防反射涂层的组成配比为：碳化硅30份，砂石颗粒50份，陶瓷结合剂30份，当辅助联动板对激光进行部分遮挡改变激光的直径时，被辅助联动板遮挡后的激光照射到防反射涂层上，在防反射涂层的作用下，使平行的激光束发生强烈的漫反射，减小被遮挡激光的反射，从而减小反射的激光对作用物体的功率的影响。

进一步的，所述激光发射器外端电性连接有电源，所述激光发射器外端电性连接有电流检测仪，进一步对低功率激光器的电流进行限定，从而减小低功率激光器超过功率阈值的可能，减小低功率激光器超过功率阈值后对物体产生伤害的可能。

进一步的，所述电流检测仪外端电性连接有电源控制器，所述电源控制器与电源电性连接，在电流检测仪与电源控制器的配合作用下，能够使电流超过低功率激光器的电流阈值后电源自动断电，进一步减小低功率激光器超过功率阈值的可能性。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)在现有技术中，通过扩束镜中的凸透镜和凹透镜的配合改变激光束的直径大小，该种方式仅能改变单位面积激光的输出功率，对作用于物体上的总功率不改变，且会改变激光束的方向，本发明相较于现有技术，使单位面积内激光的输出功率保持不变，在改变激光束直径大小的同时，影响激光作用于物体上的总功率，达到激光对物体作用功率的调节。

(2)调节块外端固定连接有防滑垫，防滑垫外端开凿有直线槽，增大调节块与工作人员之间的摩擦，进一步方便工作人员对调节块的操作，从而带动激光直径控制块的位置进行调节。

(3)收纳槽内固定连接有拉伸弹簧，拉伸弹簧与收纳槽相互匹配，在收纳槽与拉伸弹簧的相互作用下，能够对拉伸弹簧进行收纳放置，拉伸弹簧外端涂设有防腐涂层，减小拉伸弹簧受到空气的腐蚀，在一定程度上增加拉伸弹簧的使用寿命。

(4)限移槽内端壁开凿有圆形槽，圆形槽内端壁固定连接有弹性伸缩杆，在弹性伸缩杆的作用下，能够对半球形块的位置根据需要调节，弹性伸缩杆靠近激光直径控制块的一端固定连接有半球形块，在半球形块与弹性伸缩杆的相互配合下，能够将固定块固定在限移槽内，从而带动激光直径控制块固定在滑槽内，方便工作人员对激光器作用于物体的功率进行控制。

(5)激光直径控制块靠近半球形块的一端开凿有凹槽，凹槽与半球形块相互匹配，在凹槽与半球形块的相互配合作用下，能够将半球形块固定在凹槽内，从而能够控制激光直径控制块的固定。

(6)半球形块外端固定连接有塑胶垫，塑胶垫外端开凿有多条防滑槽，防滑槽均匀的分布在塑胶垫外端，增大半球形块与凹槽外端壁之间的摩擦，使半球形块与凹槽相互匹配时，能够使凹槽与半球形块的关系更加稳固。

(7)激光直径控制块靠近激光导向器的一端涂设有防反射涂层，防反射涂层包括：碳化硅、砂石颗粒、陶瓷结合剂，砂石颗粒尺寸为20-14微米，防反射涂层的组成配比为：碳化硅30份，砂石颗粒50份，陶瓷结合剂30份，当辅助联动板对激光进行部分遮挡改变激光的直径时，被辅助联动板遮挡后的激光照射到防反射涂层上，在防反射涂层的作用下，使平行的激光束发生强烈的漫反射，减小被遮挡激光的反射，从而减小反射的激光对作用物体的功率的影响。

(8)激光发射器外端电性连接有电源，激光发射器外端电性连接有电流检测仪，进一步对低功率激光器的电流进行限定，从而减小低功率激光器超过功率阈值的可能，减小低功率激光器超过功率阈值后对物体产生伤害的可能。

(9)电流检测仪外端电性连接有电源控制器，电源控制器与电源电性连接，在电流检测仪与电源控制器的配合作用下，能够使电流超过低功率激光器的电流阈值后电源自动断电，进一步减小低功率激光器超过功率阈值的可能性。

附图说明

图1为本发明未使用时的结构示意图；

图2为本发明未使用时激光直径控制块部分的俯视剖面结构示意图；

图3为本发明未使用时固定块部分的俯视剖面结构示意图；

图4为本发明未使用时激光直径控制块部分的正视剖面结构示意图；

图5为本发明使用时的结构示意图；

图6为本发明使用时激光直径控制块部分的俯视剖面结构示意图；

图7为本发明使用时半球形块部分的俯视剖面结构示意图；

图8为本发明使用时激光直径控制块部分的正视剖面结构示意图；

图9为本发明最小功率时的结构示意图；

图10为本发明最小功率时的正视结构示意图；

图11为本发明最小功率时激光直径控制块部分的俯视剖面结构示意图；

图12为本发明最小功率时半球形块部分的俯视剖面结构示意图。

图中标号说明：

1激光器控制镜头、2激光导向器、3导向槽、4滑孔、5调节块、6激光直径控制块、7限位槽、8辅助联动板、9限移槽、10收纳槽、11拉伸弹簧、12固定块、13凹槽、14半球形块、15弹性伸缩杆、16滑槽、17防滑垫、18半弧形槽。

具体实施方式

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；显然，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，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

一种低功率应用的激光器功率控制装置，请参阅图1，包括激光器控制镜头1，激光器控制镜头1后端固定连接有激光导向器2，激光导向器2外端固定连接有激光发射器，通过激光发射器向激光导向器2内发射激光，使激光通过激光导向器2与激光器控制镜头1作用与物体的外端，从而使激光对物体发挥作用，激光器控制镜头1左右两端均开凿有多个滑孔4，请参阅图2-3，导向槽3左右两端壁均开凿有多个滑槽16，多个滑槽16的左右两端均滑动连接有激光直径控制块6，左右两端的激光直径控制块6均开凿有半弧形槽18，在激光直径控制块6的作用下，能够对激光产生一定的阻挡作用，多个半弧形槽18的直径从前向后依次减小，通过直径不同的半弧形槽18，使激光直径控制块6对激光的遮挡程度不同，通过对半弧形槽18的调节实现对激光的遮挡，从而对半弧形槽18的功率进行调节，多个激光直径控制块6外端均固定连接有调节块5，调节块5与滑孔4相互匹配，通过调节块5将激光直径控制块6的伸出长度加长，从而便于工作人员对激光直径控制块6的操作，调节块5外端固定连接有防滑垫17，防滑垫17外端开凿有直线槽，增大调节块5与工作人员之间的摩擦，进一步方便工作人员对调节块5的操作，从而带动激光直径控制块6的位置进行调节。

请参阅图4，激光直径控制块6上下两端均固定连接有固定块12，通过固定块12能够对激光直径控制块6的位置进行限定，便于工作人员对激光直径控制块6的位置进行限定，滑槽16上下两端均开凿有两个限移槽9，固定块12与限移槽9相互匹配，通过固定块12与限移槽9之间的相互配合，能够对固定块12的移动轨迹进行限定，从而方便工作人员对固定块12的位置进行调整，左右两端限移槽9外端均开凿有收纳槽10，收纳槽10内固定连接有拉伸弹簧11，拉伸弹簧11与收纳槽10相互匹配，在收纳槽10与拉伸弹簧11的相互作用下，能够对拉伸弹簧11进行收纳放置，拉伸弹簧11外端涂设有防腐涂层，减小拉伸弹簧11受到空气的腐蚀，在一定程度上增加拉伸弹簧11的使用寿命，拉伸弹簧11远离收纳槽10的一端与固定块12相互固定，在拉伸弹簧11与固定块12的相互配合下，能够对固定块12的位置进行控制，在激光器对物体作用完成后，使拉伸弹簧11能够辅助工作人员将固定块12的位置进行复原，并带动激光直径控制块6回到原有位置，限移槽9内端壁开凿有圆形槽，圆形槽内端壁固定连接有弹性伸缩杆15，在弹性伸缩杆15的作用下，能够对半球形块14的位置根据需要调节，弹性伸缩杆15靠近激光直径控制块6的一端固定连接有半球形块14，在半球形块14与弹性伸缩杆15的相互配合下，能够将固定块12固定在限移槽9内，从而带动激光直径控制块6固定在滑槽16内，方便工作人员对激光器作用于物体的功率进行控制，激光直径控制块6靠近半球形块14的一端开凿有凹槽13，凹槽13与半球形块14相互匹配，在凹槽13与半球形块14的相互配合作用下，能够将半球形块14固定在凹槽13内，从而能够控制激光直径控制块6的固定，半球形块14外端固定连接有塑胶垫，塑胶垫外端开凿有多条防滑槽，防滑槽均匀的分布在塑胶垫外端，增大半球形块14与凹槽13外端壁之间的摩擦，使半球形块14与凹槽13相互匹配时，能够使凹槽13与半球形块14的关系更加稳固，激光直径控制块6远离导向槽3的一端开凿有限位槽7。

请参阅图2，多个左右两端的激光直径控制块6前端均固定连接有辅助联动板8，辅助联动板8与限位槽7相互匹配，当后端的调节块5带动后端开凿直径较小的激光直径控制块6移动时，能够通过限位槽7与辅助联动板8之间的配合作用，带动前端开凿直径较大的激光直径控制块6进行移动，在激光器发射激光束后，提高激光直径控制块6对激光束的遮挡效果，提高降低功率的精度，便于工作人员对激光功率的控制，激光直径控制块6靠近激光导向器2的一端涂设有防反射涂层，防反射涂层包括：碳化硅、砂石颗粒、陶瓷结合剂，砂石颗粒尺寸为20-14微米，防反射涂层的组成配比为：碳化硅30份，砂石颗粒50份，陶瓷结合剂30份，当辅助联动板8对激光进行部分遮挡改变激光的直径时，被辅助联动板8遮挡后的激光照射到防反射涂层上，在防反射涂层的作用下，使平行的激光束发生强烈的漫反射，减小被遮挡激光的反射，从而减小反射的激光对作用物体的功率的影响，激光发射器外端电性连接有电源，激光发射器外端电性连接有电流检测仪，进一步对低功率激光器的电流进行限定，从而减小低功率激光器超过功率阈值的可能，减小低功率激光器超过功率阈值后对物体产生伤害的可能，电流检测仪外端电性连接有电源控制器，电源控制器与电源电性连接，在电流检测仪与电源控制器的配合作用下，能够使电流超过低功率激光器的电流阈值后电源自动断电，进一步减小低功率激光器超过功率阈值的可能性。

实施例2：

本发明在对低功率激光器的功率控制的操作步骤为：

步骤一、将激光导向器2与激光发射器进行连接，分别打开电流检测仪、电源控制器、电源以及激光发射器，使激光发射器能够发射激光束。

步骤二、工作人员根据作用在物体上需要激光束的功率，对激光束的直径进行调节。

步骤三、请参阅图3，工作人员将调节块5向靠近导向槽3的一端移动，带动激光直径控制块6同样向靠近导向槽3的一端移动，在凹槽13与半球形块14的相互配合作用下，将激光直径控制块6的位置进行固定，使激光直径控制块6对激光发射器发射的激光束进行遮挡。

步骤四、工作人员将功率调整完成后的激光束作用于物体上。

步骤五、工作人员分别关闭电源、电流检测仪、电源控制器以及激光发射器，再将调节块5向远离导向槽3的一端拉出，使激光直径控制块6与半球形块14之间的固定关系解除，在拉伸弹簧11的弹力作用下，使激光直径控制块6的恢复至原来位置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低功率应用的激光器功率控制装置，包括激光器控制镜头(1)，所述激光器控制镜头(1)后端固定连接有激光导向器(2)，所述激光导向器(2)外端固定连接有激光发射器，其特征在于：所述激光器控制镜头(1)内端开凿有导向槽(3)，所述导向槽(3)与激光导向器(2)相互匹配，所述激光器控制镜头(1)左右两端均开凿有多个滑孔(4)，所述导向槽(3)左右两端壁均开凿有多个滑槽(16)，多个所述滑槽(16)的左右两端均滑动连接有激光直径控制块(6)，左右两端的所述激光直径控制块(6)均开凿有半弧形槽(18)，多个所述半弧形槽(18)的直径从前向后依次减小，多个所述激光直径控制块(6)外端均固定连接有调节块(5)，所述调节块(5)与滑孔(4)相互匹配，所述激光直径控制块(6)上下两端均固定连接有固定块(12)，所述滑槽(16)上下两端均开凿有两个限移槽(9)，所述固定块(12)与限移槽(9)相互匹配，左右两端所述限移槽(9)外端均开凿有收纳槽(10)，所述收纳槽(10)内固定连接有拉伸弹簧(11)，所述拉伸弹簧(11)与收纳槽(10)相互匹配，所述拉伸弹簧(11)远离收纳槽(10)的一端与固定块(12)相互固定，所述激光直径控制块(6)远离导向槽(3)的一端开凿有限位槽(7)，多个左右两端的所述激光直径控制块(6)前端均固定连接有辅助联动板(8)，所述辅助联动板(8)与限位槽(7)相互匹配。

2.根据权利要求1所述的一种低功率应用的激光器功率控制装置，其特征在于：所述调节块(5)外端固定连接有防滑垫(17)，所述防滑垫(17)外端开凿有直线槽。

3.根据权利要求1所述的一种低功率应用的激光器功率控制装置，其特征在于：所述拉伸弹簧(11)外端涂设有防腐涂层。

4.根据权利要求1所述的一种低功率应用的激光器功率控制装置，其特征在于：所述限移槽(9)内端壁开凿有圆形槽，所述圆形槽内端壁固定连接有弹性伸缩杆(15)，所述弹性伸缩杆(15)靠近激光直径控制块(6)的一端固定连接有半球形块(14)。

5.根据权利要求1或4所述的一种低功率应用的激光器功率控制装置，其特征在于：所述激光直径控制块(6)靠近半球形块(14)的一端开凿有凹槽(13)，所述凹槽(13)与半球形块(14)相互匹配。

6.根据权利要求5所述的一种低功率应用的激光器功率控制装置，其特征在于：所述半球形块(14)外端固定连接有塑胶垫，所述塑胶垫外端开凿有多条防滑槽，所述防滑槽均匀的分布在塑胶垫外端。

7.根据权利要求1所述的一种低功率应用的激光器功率控制装置，其特征在于：所述激光直径控制块(6)靠近激光导向器(2)的一端涂设有防反射涂层，所述防反射涂层包括：碳化硅、砂石颗粒、陶瓷结合剂，所述砂石颗粒尺寸为20-14微米。

8.根据权利要求7所述的一种低功率应用的激光器功率控制装置，其特征在于：所述防反射涂层的组成配比为：碳化硅30份，砂石颗粒50份，陶瓷结合剂30份。

9.根据权利要求1所述的一种低功率应用的激光器功率控制装置，其特征在于：所述激光发射器外端电性连接有电源，所述激光发射器外端电性连接有电流检测仪。

10.根据权利要求9所述的一种低功率应用的激光器功率控制装置，其特征在于：所述电流检测仪外端电性连接有电源控制器，所述电源控制器与电源电性连接。

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