CN113422277B - 一种激光器输出功率自动实时校准的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光器输出功率自动实时校准装置及方法，所述装置包括：控制单元、电源单元、激光器、采样传感单元以及计算单元；所述方法主要利用采样传感单元对激光器输出功率进行实时采样，利用计算单元和控制单元对激光器输出功率偏差进行实时计算并由控制端进行相应功率补偿。本发明公开的激光器输出功率自动实时校准的装置及方法，能够实现对激光器输出功率的实时校准与修正，解决了现有技术中面对激光器功率波动而束手无策的问题，从而实现激光器输出功率的稳定。

Description

一种激光器输出功率自动实时校准的装置及方法
技术领域
本发明属于激光器领域，尤其涉及一种激光器输出功率自动实时校准的装置及方法。
背景技术
在激光加工中，随着激光器的使用时间增加，激光器内部器件的疲劳损耗，激光器的输出功率稳定性也随之降低，主要表现为激光器输出功率随着时间逐渐下跌或者功率明显波动，这将严重影响激光焊接、激光切割、激光打孔等激光加工工艺的稳定性，主要表现为在激光焊接过程中焊深不够、母材烧蚀，激光切割过程中切割不断加工件等现象。
现有的激光器控制逻辑如图1所示，激光器由控制端、电源端、激光器三部分组成，其在使用过程中操作如下：首先操作人员根据作用对象所需要的功率，人为地在控制端设置输出功率值，控制端根据所设定的功率值分配好需要设定的电流值(I值)给电源端，然后电源端输出电流I值给激光器，产生激光，经由激光输出头(QBH)输出激光给作用对象。当设定的输出功率随着时间出现输出功率下跌时，可通过人为对激光器进行功率标较，并进行补偿；当设定的输出功率随着时间出现输出功率漂移的情况时，无法对激光输出功率的稳定性进行处理。
因此，本专利提出了一种激光器输出功率自动实时校准的装置及方法，可实现激光器输出功率的自动实时监测和校准。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种激光器输出功率自动实时校准的装置及方法，所述装置和方法能够对激光器进行功率标较，并进行补偿，以及能够解决激光器功率漂移的问题，从而实现激光器输出的稳定性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种激光器输出功率自动实时校准装置，所述装置包括：控制单元、电源单元、激光器、采样传感单元以及计算单元，所述控制单元与电源单元连接，所述电源单元为激光器供电，与激光器连接；所述采样传感单元连接与激光器的激光输出头，所述计算单元一端与采样传感单元连接，一端与控制端连接。
优选的，所述采样传感单元的精度不低于5‰，可实现激光器输出功率稳定性优于99.5％，极大地提高激光器实际的输出功率和设置功率的稳定性，提高激光焊接质量和切割质量。
一种激光器输出功率自动实时校准方法，所述方法基于上述的激光器输出功率自动实时校准装置进行，所述方法包括：
Stepl：设置激光器输出功率，并通过控制单元给电源分配电流值I1，电源输出相应电流值，激光器按设定功率输出；
Step2：采样传感单元对激光器输出功率进行实时采样，计算单元和控制单元对激光器输出功率偏差进行实时计算并由控制端进行相应功率补偿。
优选的，所述步骤Step2包括：
Step21：设定采样传感单元的功率标准值S1，所述标准值对应激光器输出设定功率；
Step22：采样传感单元对激光器输出单元进行实时采样，并将采样值与标准值S1进行对比，若与标准值S1一致，则执行步骤Step22；若不一致，则执行步骤Step23；
Step23：计算采样值与标准值S1之间的偏差值ΔS，并将其传递给计算单元；
Step24：计算单元计算激光器功率衰减系数
Figure BDA0003128895340000021
并将其传递到激光器控制端；
Step25：控制端分配新的电流值系数，产生新的电流值，并控制电源输出相应电流值，驱动激光器输出激光，重复步骤Step22～Step25，直至输出功率达到设定功率。
本发明的有益效果是：本发明公开的激光器输出功率自动实时校准的装置及方法，能够实现对激光器输出功率的实时校准与修正，解决了现有技术中面对激光器功率波动而束手无策的问题，从而实现激光器输出功率的稳定。
附图说明
图1为现有技术中激光器的控制逻辑图；
图2为本发明的具有激光器输出功率实时校准功能的激光器控制逻辑图。
具体实施方式
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
一种激光器输出功率自动实时校准装置，所述装置包括：控制单元、电源单元、激光器、采样传感单元以及计算单元，所述控制单元与电源单元连接，控制单元根据用户设定功率为电源分配电流；电源单元与激光器连接为激光器提供输入电流；所述采样传感单元与激光器的激光输出头连接，用于实时采样激光输出功率，并将采样值与设定功率标准值进行对比；所述计算单元一端与采样传感单元连接，一端与控制端连接，根据采样传感单元的反馈，计算功率补偿系数，并将其反馈给控制端进行电流调整。
实施例1
设定需要的激光器输出功率为2kW，设定激光器50％出光，控制端根据50％分配出I1值，电源端根据I1值进行功率设定输出，激光器此时的实际输出功率为2kW，此时采样传感单元的标准值S1为20；当激光器功率下跌，其实际输出功率仅有1.5kW时，采样传感单元的采样值S2为15，此时其会计算出功率偏差值5，并将其传递给计算单元，计算出功率衰减系数λ，即25％，然后将其传递给激光器的控制端，以分配新的I值系数1.25(即新的I2值为原系统默认I1值的1.25倍)，然后传递给电源端产生新的I2值，并驱动激光器输出I2电流值下的激光功率，并将再次由采样传感单元进行采样确认，直到实际采样值达到采样标准值S1为20时，确定最终设定功率输出，如此循环实时监控激光输出头QBH端的采样传感单元值，以实现激光器实际输出功率的稳定性。

Claims (2)

1.一种激光器输出功率自动实时校准装置，其特征在于，所述装置包括：控制单元、电源单元、激光器、采样传感单元以及计算单元，所述控制单元与电源单元连接，所述电源单元为激光器供电，与激光器连接；所述采样传感单元连接与激光器的激光输出头，所述计算单元一端与采样传感单元连接，一端与控制端连接；
激光器输出功率自动实时校准装置被用于执行下述的激光器输出功率自动实时校准方法，包括：
Step1：设置激光器输出功率，并通过控制单元给电源分配电流值I1，电源输出相应电流值，激光器按设定功率输出；
Step2：采样传感单元对激光器输出功率进行实时采样，计算单元和控制单元对激光器输出功率偏差进行实时计算并由控制端进行相应功率补偿；
所述步骤Step2包括：
Step21：设定采样传感单元的功率标准值S1，所述标准值对应激光器设定输出功率；
Step22：采样传感单元对激光器输出单元进行实时采样，并将采样值与标准值S1进行对比，若与标准值S1一致，则执行步骤Step22；若不一致，则执行步骤Step23；
Step23：计算采样值与标准值S1之间的偏差值ΔS，并将其传递给计算单元；
Step24：计算单元计算激光器功率衰减系数
Figure FDA0003934587190000011
并将其传递到激光器控制端；
Step25：控制端分配新的电流值系数，产生新的电流值，并控制电源输出相应电流值，驱动激光器输出激光，重复步骤Step22～Step25，直至输出功率达到设定功率。
2.根据权利要求1所述的激光器输出功率自动实时校准装置，其特征在于，所述采样传感单元的精度不低于5‰。
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