CN114089680A - 一种振镜激光灯的一体式控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振镜激光灯的一体式控制系统，包括一体控制驱动装置、一个电源和多个元部件，所述一体控制驱动装置包括驱动板、振镜控制模块和激光控制模块，所述元部件包括分别与振镜控制模块和激光控制模块电连接的振镜电机和激光器，优化了一体控制驱动装置的体积以及改善各个模块之间的布线，有效地减少系统的体积，降低运输成本以及安装成本。

Description

一种振镜激光灯的一体式控制系统

技术领域

本发明涉及振镜激光器的技术领域，更具体地说是一种振镜激光灯的一体式控制系统。

背景技术

振镜系统是一种由驱动板与高速摆动电机组成的一个高精度、高速度伺服控制系统，广泛应用于激光材料加工、生物医疗检测、图像图形处理、舞台灯光等领域。现有的舞台表演用的振镜激光灯机器主要包括振镜、激光器、振镜驱动板、激光驱动板等多个独立组件，并且现有的振镜激光灯机器最少需要2个独立电源给机器内部组件供电，这种情况下机器内部布局设计就需预留出更多的空间供不同的电源安放，不仅给布局设计带来难题，还导致机器的体积过大和重量大，对实际安装位置以及安装载重能力等要求更高，增加了机器的成本。其次，由于采用多个独立组件的方式，组件与组件之间需要进行额外的接线，随着模块的增加使线组的数量也随之增多，造成前期生产接线难度高以及后期维护检查工作更复杂的难题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，为此提出了一种结构合理、体积空调小、生产简便的振镜激光灯的一体式控制系统。

为了实现上述目的，本发明通过采用如下技术方案实现：一种振镜激光灯的一体式控制系统，包括一体控制驱动装置、一个电源和多个元部件，所述一体控制驱动装置包括一块驱动板、以及集成在同一块驱动板上的振镜控制模块和激光控制模块，所述电源接入一体控制驱动装置，所述电源用于为一体控制驱动装置以及与一体控制驱动装置连接的各个元部件统一供电；所述元部件包括分别与振镜控制模块和激光控制模块电连接的振镜电机和激光器，其中，所述一体控制驱动装置基于外部信号源的控制指令，对应进行振镜控制模块控制振镜电机和激光控制模块控制激光器中的至少一个动作。

进一步，所述元部件还包括信号输入端子板，所述信号输入端子板用于接收外部信号源的控制指令并转送至一体控制驱动装置。

进一步，所述振镜控制模块包括振镜运动驱动模块和振镜信号处理模块，所述振镜运动驱动模块与振镜信号处理模块连接，其中，所述振镜信号处理模块用于接收控制指令并转化为相应的振镜指令传输至振镜运动驱动模块，所述振镜运动驱动模块与振镜电机相连且用于控制振镜电机的运动状态。

进一步，所述激光控制模块包括激光功率驱动模块和激光信号处理模块，所述激光功率驱动模块与激光信号处理模块连接，其中，所述激光信号处理模块用于接收控制指令并转化为相应的激光指令传输至激光功率驱动模块，所述激光功率驱动模块与激光器相连且用于控制激光器的激光状态。

进一步，所述一体控制驱动装置还包括微处理控制模块，所述微处理控制模块的采集端分别与振镜电机和激光器连接，所述微处理控制模块的控制端分别与振镜控制模块和激光控制模块连接，其中，所述微处理控制模块监测及判断振镜电机和激光器的工况信息，以便在振镜电机和激光器中任意一个发生异常时，由微处理控制模块同时向振镜控制模块和激光控制模块发出相应的保护指令，使振镜电机和激光器均切换至适当的状态。

进一步，所述一体控制驱动装置还包括散热控制模块，所述元部件还包括与散热控制模块相连的散热风扇。

本发明具有如下有益效果：通过一体控制驱动装置的各个模块集成在同一驱动板上，从而优化了一体控制驱动装置的体积以及改善各个模块之间的布线；通过采用单个电源为一体控制驱动装置以及各个元部件供电，可有效地减少系统的体积，降低运输成本以及安装成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为一体式控制系统的结构示意图。

图2为振镜控制模块和激光控制模块的示意图。

其中，100-电源，200-驱动板,310-电源转换模块，320-振镜控制模块，321-振镜信号处理模块，322-振镜运动驱动模块，330-激光控制模块，331-激光信号处理模块，332-激光功率驱动模块，340-散热控制模块，350-微处理控制模块，410-振镜电机，420-激光器，430-信号输入端子板，440-散热风扇，450-辅助加热丝。

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。

参见附图1至2所示，在本实施例中，一种振镜激光灯的一体式控制系统，包括一体控制驱动装置、一个电源100和元部件，其中，一体控制驱动装置包括集成在同一驱动板200上的振镜控制模块320和激光控制模块330。本实施例的采用24V电压的电源100，电源100接入一体控制驱动装置，从而使电源100用于为一体控制驱动装置以及与一体控制驱动装置连接的各个元部件统一供电，由此，通过单个电源100为一体控制驱动装置以及借助一体控制驱动装置间接为各元部件供电，便可改善传统需设置多个电源100的结构形式，从而节省及优化系统的体积和成本。

在本实施例中，元部件包括信号输入端子板430、振镜电机410和激光器420，其中，振镜电机410和激光器420分别与振镜控制模块320和激光控制模块330电连接，具体地，通过驱动板200上预设有的连接端口分别供振镜电机410和激光器420连接，而连接端口通过预定的连接电路连接至振镜控制模块320和激光控制模块330，由此实现了振镜控制模块320和激光控制模块330分别与振镜电机410和激光器420的连接通讯。振镜控制模块320用于对振镜电机410的运动状态进行控制；激光控制模块330用于对激光器420的激光状态进行控制，由此，一体控制驱动装置基于外部信号源的控制指令，对应进行振镜控制模块320控制振镜电机410和激光控制模块330控制激光器420中的至少一个动作。

具体地，信号输入端子板430通过信号总线与一体控制驱动装置的驱动板200上预设有的连接端口相连接。而信号输入端子板430上设置有ILDA标准接口供外部信号源连接，以便于外部信号源的控制指令经信号输入端子板430转送至一体控制驱动装置，进而仅有振镜控制模块320控制振镜电机410动作、或者仅有激光控制模块330控制激光器420动作、或者不仅有振镜控制模块320控制振镜电机410动作，同时激光控制模块330也控制激光器420动作。

参见图1所示，在本实施例中，振镜控制模块320包括振镜运动驱动模块322和振镜信号处理模块321，振镜运动驱动模块322与振镜信号处理模块321连接，其中，振镜信号处理模块321用于接收控制指令并转化为相应的振镜指令传输至振镜运动驱动模块322，振镜信号处理模块321通过连接端口接收外部信号源的控制指令。振镜运动驱动模块322与振镜电机410相连且用于控制振镜电机410的运动状态，具体地，振镜运动驱动模块322基于振镜指令对应控制振镜电机410的X轴电机和Y轴电机，从而达到调整振镜电机410的运动状态。

参见图1所示，在本实施例中，激光控制模块330包括激光功率驱动模块332和激光信号处理模块331，激光功率驱动模块332与激光信号处理模块331连接，其中，激光信号处理模块331用于接收控制指令并转化为相应的激光指令传输至激光功率驱动模块332，激光信号处理模块331通过连接端口接收外部信号源的控制指令。激光功率驱动模块332与激光器420相连且用于控制激光器420的激光状态，具体地，激光功率驱动模块332基于激光指令对应控制激光器420的开关动作以及输出功率，从而达到调整激光器420的激光状态。

现有的振镜运动驱动模块322是无法实时获知振镜电机410的工况信息以及激光功率驱动模块332是无法实时获知激光器420的工况信息，因振镜运动驱动模块322未及时有效地控制动作而导致过载烧掉振镜电机410或激光功率驱动模块332未及时有效地控制动作而导致过载烧掉激光器420的情况时常发生。为此，本实施例一体控制驱动装置还包括微处理控制模块350，微处理控制模块350的采集端分别与振镜电机410和激光器420连接，具体地，微处理控制模块350的采集端通过连接电路引出至驱动板上预设的连接端口供振镜电机410和激光器420。微处理控制模块350的控制端在驱动板上通过连接电路分别与振镜控制模块320和激光控制模块330电连接，通过监测及判断振镜电机410和激光器420的工况信息，以便在振镜电机410和激光器420中任意一个发生异常时，由微处理控制模块350同时向振镜控制模块320和激光控制模块330发出相应的保护指令，使振镜电机410和激光器420均切换至适当的状态。

具体地，针对振镜电机410，微处理控制模块350可通过监测采集振镜电机410的输出电流、工作温度以及反射片位置信息等参数，从而对采集参数通过加权算法、位置比对等方式，确定出符合要求的电流范围、温度范围以及位置范围等，并进行实时判断以及实时发现振镜电机410的异常。针对激光器420，微处理控制模块350可通过激光器420的工作温度、输出功率等参数，从而对激光参数通过加权算法等方式，确定出符合要求的温度范围、功率范围等，并进行实时判断以及实时发现激光器420的异常。一旦发生振镜电机410和激光器420中的任意一个发生异常时，触发保护机制，由微处理控制模块350同时向振镜控制模块320和激光控制模块330发出相应的保护指令，使振镜电机410和激光器420均切换至适当的状态。

为便于对上述的微处理控制模块350的理解，以下结合具体实施例作出进一步解释说明。若振镜电机410在运行期间发生工作温度过高或电流过载的异常情况，微处理控制模块350向振镜控制模块320和激光控制模块330发送保护指令，从而由振镜运动驱动模块322控制振镜电机410逐渐减少50％、30％、1％等的输出功率，同时由激光功率驱动模块332控制激光器420逐渐减少50％、30％、1％等的输出功率，从而使振镜电机410和激光器420逐渐恢复正常的状态。若振镜电机410在运行期间发生反射片位置超幅的异常情况，可由振镜运动驱动模块322控制振镜电机410进行复位，同时由激光功率驱动模块332控制激光器420关闭，使振镜电机410和激光器420逐渐恢复初始状态。若激光器420在运行期间发生工作温度过高或过载等异常情况，可使激光功率驱动模块332控制激光器420逐渐减少50％、30％、1％等的输出功率或关闭激光器420，同时由振镜运动驱动模块322控制振镜电机410进行复位，从而使振镜电机410和激光器420逐渐恢复初始状态。在实际运行期间可根据产品自身情况或运行要求，按需设定触发保护机制对振镜电机410和激光器420的控制动作，从而确保振镜电机410和激光器420均能够切换至适当的状态，起到保护的作用，有效地延长系统的使用寿命。

在本实施例中，一体控制驱动装置还包括散热控制模块340，元部件还包括与散热控制模块340相连的散热风扇440和辅助加热丝450，此时的散热模块的控制端分别与散热风扇440和辅助加热丝450连接。散热控制模块340的采集端可借助于预设的温度探头实时监测采集机器内部温度情况，从而实时判断机器内部是否存在温度过高或过低的情况，从而对应控制散热风扇440或加热单元。具体地，若机器内部温度过高，需要增强散热效果，则由散热控制模块340控制散热风扇440启动或增大转速，从而及时将机器内部温度排出；反之，若机器内部温度过低，则由散热控制模块340控制辅助加热丝450，起到辅助加热的效果，使机器内部保持在正常工作温度，适用于冬天低温工作环境的情况。

由于一体控制驱动装置以及各个元部件所需的工作电压存在部分差异，因此，一体控制驱动装置还包括集成在同一驱动板200上的电源转换模块310，其中，电源转换模块310通过24V输入端口与电源100相连，并且设置有多个不同电压值的输出端口供各个模块或各个元部件对应连接，此处不作具体限定，可由实际需求对应设置及连接。

上述将一体控制驱动装置的振镜控制模块320、激光控制模块330、散热控制模块340和电源转换模块310集成在同一驱动板200上，同一驱动板200上的各个模块之间的连接电路可设置在驱动板200上，无需额外的布线及接线；其次，各个模板通过驱动板200上预设的连接端口供各个元部件连接，可实现接线的标准化，更便于装配操作。通过单个电源100为各个模块及各个元部件进行供电，从而可极大地减小一体式控制系统的体积，优化改善了内部布局空间以使内部结构更紧凑，整体提交更小，运输成本低，同时采用一体式结构可便于生产接线以及数据采集监测。

进一步，上述的连接电路可采用刻蚀的方式形成在驱动板200上，其结构及原路组成属于公知常识，此处不再展开赘述。

上述的各个模块与元部件之间的通讯、传输等信号传输电路以及各个模块的监测、判断、控制、指令等数据交互均属于计算机程序范畴，涉及计算机的处理器和软件程序，此处不作赘述及具体限定，其结构原理对于本领域技术人员而言属常规技术手段。其次，上述各个模块所涉及的处理器可以利用各种其他技术中的任何一种，包括专用计算机，计算机系统(包括例如微型计算机、小型计算机或主机、编程微处理器、微控制器)，外围集成电路元件，CSIC(客户专用集成电路)或ASIC(专用集成电路)或其他集成电路，逻辑电路，数字信号处理器，可编程逻辑装置(诸如FPGA、PLD、PLA或PAL)，或者能够实现本发明的过程的步骤的任何其他装置或装置布置。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种振镜激光灯的一体式控制系统，其特征在于：包括一体控制驱动装置、一个电源(100)和多个元部件，所述一体控制驱动装置包括一块驱动板(200)、以及集成在同一块驱动板(200)上的振镜控制模块(320)和激光控制模块(330)，所述电源(100)接入一体控制驱动装置，所述电源(100)用于为一体控制驱动装置以及与一体控制驱动装置连接的各个元部件统一供电；所述元部件包括分别与振镜控制模块(320)和激光控制模块(330)电连接的振镜电机(410)和激光器(420)，其中，所述一体控制驱动装置基于外部信号源的控制指令，对应进行振镜控制模块(320)控制振镜电机(410)和激光控制模块(330)控制激光器(420)中的至少一个动作。

2.根据权利要求1所述的一种振镜激光灯的一体式控制系统，其特征在于：所述元部件还包括信号输入端子板(430)，所述信号输入端子板(430)用于接收外部信号源的控制指令并转送至一体控制驱动装置。

3.根据权利要求1所述的一种振镜激光灯的一体式控制系统，其特征在于：所述振镜控制模块(320)包括振镜运动驱动模块(322)和振镜信号处理模块(321)，所述振镜运动驱动模块(322)与振镜信号处理模块(321)连接，其中，所述振镜信号处理模块(321)用于接收控制指令并转化为相应的振镜指令传输至振镜运动驱动模块(322)，所述振镜运动驱动模块(322)与振镜电机(410)相连且用于控制振镜电机(410)的运动状态。

4.根据权利要求1所述的一种振镜激光灯的一体式控制系统，其特征在于：所述激光控制模块(330)包括激光功率驱动模块(332)和激光信号处理模块(331)，所述激光功率驱动模块(332)与激光信号处理模块(331)连接，其中，所述激光信号处理模块(331)用于接收控制指令并转化为相应的激光指令传输至激光功率驱动模块(332)，所述激光功率驱动模块(332)与激光器(420)相连且用于控制激光器(420)的激光状态。

5.根据权利要求1所述的一种振镜激光灯的一体式控制系统，其特征在于：所述一体控制驱动装置还包括微处理控制模块(350)，所述微处理控制模块(350)的采集端分别与振镜电机(410)和激光器(420)连接，所述微处理控制模块(350)的控制端分别与振镜控制模块(320)和激光控制模块(330)连接，其中，所述微处理控制模块(350)监测及判断振镜电机(410)和激光器(420)的工况信息，以便在振镜电机(410)和激光器(420)中任意一个发生异常时，由微处理控制模块(350)同时向振镜控制模块(320)和激光控制模块(330)发出相应的保护指令，使振镜电机(410)和激光器(420)均切换至适当的状态。

6.根据权利要求1所述的一种振镜激光灯的一体式控制系统，其特征在于：所述一体控制驱动装置还包括散热控制模块(340)，所述元部件还包括与散热控制模块(340)相连的散热风扇(440)。

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