CN114254247A - 一种具有激光器功率修正的波形编辑控制系统 - Google Patents

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杨向坤
代小光
刘希
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Changsha Dake Laser Technology Co ltd
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium

Abstract

本发明公开了一种具有激光器功率修正的波形编辑控制系统，通过人机交互软件可以根据客户需求可以在软件特定区域编辑功率波形曲线；网口通信模块用于将软件的功率曲线参数传输至激光器接收后等待处理；波形发生器模块将功率曲线参数计算解析，转换成能够控制激光器功率波形的参数变量；数模转换器模块将数字波形参数转换成模拟量波形参数输出；门控模块控制数模转换器模块输出的模拟量是否能够输出。本发明控制结构简单，制作成本相对低廉，且内置于激光器的内部，解决了用户在没有或不使用激光功率控制卡的情况下，仍然可以准确输出激光功率波形进行切割焊接作业的现实问题。

Description

一种具有激光器功率修正的波形编辑控制系统
【技术领域】
本发明属于光纤及激光技术领域，具体涉及一种激光器输出功率的波形编辑控制系统。
【背景技术】
目前，激光器因其体积小、结构简单、光束稳定性强等优点，越来越受到人们的喜爱，但现有的激光器也存在缺点：第一，激光器控制信号繁杂，用户不能方便快捷的控制激光器输出特定的、或任意组合的激光功率或功率波形；第二，激光器在数控机床的应用控制卡有切割和焊接卡之分，客户使用激光器时无法两者兼顾；第三，购买特定的激光器功率控制卡成本过高。
【发明内容】
为解决上述技术问题，本发明公开了一种具有激光器功率修正的波形编辑控制系统。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种具有激光器功率修正的波形编辑控制系统，其特征在于，包括人机交互软件、微控制器、波形选择/切换模块、数模转换器模块、门控模块、激光驱动模块和用户激光控制接口模块；微控制器包括网口通信模块、波形发生器模块和功率线性算法模块；
所述人机交互软件用于客户编辑并输入所需要的功率波形曲线的参数；
所述网口通信模块用于将功率波形曲线的参数传输至激光器接收后等待处理；
所述波形选择/切换模块用于切换激光器当前输出的波形曲线；
所述功率线性算法模块用于将用户编辑输入的功率参数，修正为准确的实际输出功率；
所述将用户编辑输入的功率参数，修正为准确的实际输出功率的方法为：
自激光器的设置输出功率0％到100％之间，均匀选择n个检测点，检测点包括输出功率为0％和输出功率100％，n个检测点在0％～100％之间分割成n-1个区间，区间内包含x个功率点；激光器设置的输出功率pi和激光器对应的实际的输出功率P’i’；1≤i≤n，若pi≤用户编辑输入的功率参数≤pi+1，则修正为准确的实际输出功率P’i’＝{(P’i+1-P’i)*[(Pn+1-Pn)/x]}+Pn；
所述波形发生器模块用于将功率波形曲线的参数进行计算解析，并根据功率线性算法模块转换成能够控制激光器功率波形的参数变量，形成波形的模拟量；
所述数模转换器模块将功率波形曲线的参数转换成模拟量波形参数输出；
所述门控模块在所述用户激光控制接口模块、或者微控制器模块的作用下，控制波形发生器模块生成的波形的模拟量是否向后端输出；
所述激光驱动模块根据所述门控模块输出的功率模拟量输出电流以激发泵浦源输出特定的激光功率。
进一步的改进，所述微控制器模块包括存储模块，存储模块用于存储若干功率波形曲线。
进一步的改进，所述用户通过人机交互软件直接控制微控制器，进而控制门控模块开启，输出功率波形。
进一步的改进，所述用户通过外部用户激光控制接口，控制波形选择模块，进而选择输出波形序号；同时通过外部用户激光控制接口，控制门控模块开启，输出功率波形。
进一步的改进，所述功率波形曲线的参数包括时间、功率和节点参数。
进一步的改进，n＝11。
本发明的优点：
本发明提供的一种激光器输出功率的波形编辑控制系统，通过设置人机交互软件、网口通信模块、波形发生器模块、功率线性算法模块、波形选择/切换模块、用户激光控制接口模块、数模转换器模块、门控模块、激光驱动模块可以很好的控制激光器作业时的输出功率波形，便于使用人员调试激光器的切割焊接工艺状况，同时，该系统控制结构简单，制作成本相对低廉，且内置于激光器的内部，深受使用者的喜爱；其次，通过设置网口通信模块、用户接口激光控制模块，使得本系统既可以通过软件内部控制，也可以通过外部IO硬件控制激光器，以此达到能够对接多种工业系统控制激光器输出功率波形，方便使用者进行编辑、选择、读取、控制波形。
【附图说明】
附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，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说，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。在附图中：
图1为本发明的结构示意框图；
图2为本发明中的激光器波形编辑参数和输出功率波形的设定示意图；
图3为本发明中的功率线性修正算法软件设定示意图；
图4为本发明中的功率修正前后激光器输出功率线性度示意图；
图5为包含本发明的功率波形设定曲线和激光功率模拟量的显示画面截图。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
【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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种具有激光器功率修正的波形编辑控制系统，包括人机交互软件模块1、网口通信模块2、波形发生器模块3、微控制器模块4、功率线性算法模块5、数模转换模块6、门控模块7、激光驱动模块8、用户模拟信息模块9和波形选择/切换模块10。
如图2所示，进入人机交互软件的波形编辑界面，编辑波形的时间(MS)、功率(W)节点参数，软件会根据填写的参数将点连成线，将预设定的波形在界面显示以方便用户确认，确认无误后点击“发送数据”即可将数据通过网口通信模块2传入波形发生器模块3计算解析，然后输出特定的功率模拟量波形。
波形发生器区间段落解析算法步骤如下：
1/波形号判断；用户可以预设8种波形，根据用户设定的波形号选择需要解析的数据域；
2/在数据域参数内判断查找功率波形的全周期时间和有效区间段数；
3/计算出每一段有效区间内的功率增量的绝对值，并且对每个段落递增或递减进行标记，在二进制中，定义1为负数，表示递减，0为正数，表示递增；
4/开启波形发生器时钟基准，设置时钟定时1mS触发中断；
5/在门控模块6开启的情况下，每1mS判断一次当前所属区间段落，并刷新当前所属区间段落的功率绝对值增量；
6/根据步骤2中获取的波形全周期时间，判断波形是否输出结束，停止输出功率模拟量；
计算举例，如表1，和图2所示：
Figure BDA0003421987730000041
节点1(0,0)和节点2(100,600)之间属于第一区间段落，段落增量绝对值＝(600-0)/(100-0)＝6W/ms，因为600-0>0，所以标记为递增0；
节点2(100,600)和节点3(101,300)之间属于第二区间段落，段落增量绝对值＝|(300-600)/(101-100)|＝300W/ms，因为300-600<0，所以标记为递减1；
根据波形时间基准，波形时间从0开始计数，每1ms刷新一次增量，即可转换出功率波形特定的模拟量参数，输入到数模转换器模块5。
功率线性修正算法步骤：
如图3所示，将激光器功率从0％～100％分为10个区间，进行区间修正；
1/判断当前设定功率的所在区间段；
2/计算区间修正的功率系数；
3/计算区间修正后的功率百分比；
计算举例：
如图3所示，假设计算65％的功率修正百分比，按图3参数计算；
1/判断功率65％在第6修正区间段内；
2/功率系数＝(区间右节点-区间左节点)/10＝(69.1-59.5)/10＝0.96
3/修正功率百分比＝(设定功率百分比-区间左节点)*功率系数+区间左节点＝(65-59.5)*0.96+59.5＝64.78+0.05＝64.8％。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (6)

1.一种具有激光器功率修正的波形编辑控制系统，其特征在于，包括人机交互软件、微控制器、波形选择/切换模块、数模转换器模块、门控模块、激光驱动模块和用户激光控制接口模块；微控制器包括网口通信模块、波形发生器模块和功率线性算法模块；
所述人机交互软件用于客户编辑并输入所需要的功率波形曲线的参数；
所述网口通信模块用于将功率波形曲线的参数传输至激光器接收后等待处理；
所述波形选择/切换模块用于切换激光器当前输出的波形曲线；
所述功率线性算法模块用于将用户编辑输入的功率参数，修正为准确的实际输出功率；
所述将用户编辑输入的功率参数，修正为准确的实际输出功率的方法为：
自激光器的设置输出功率0％到100％之间，均匀选择n个检测点，检测点包括输出功率为0％和输出功率100％，n个检测点在0％～100％之间分割成n-1个区间，区间内包含x个功率点；激光器设置的输出功率pi和激光器对应的实际的输出功率P’i’；1≤i≤n，若pi≤用户编辑输入的功率参数≤pi+1，则修正为准确的实际输出功率P’i’＝{(P’i+1-P’i)*[(Pn+1-Pn)/x]}+Pn；
所述波形发生器模块用于将功率波形曲线的参数进行计算解析，并根据功率线性算法模块转换成能够控制激光器功率波形的参数变量，形成波形的模拟量；
所述数模转换器模块将功率波形曲线的参数转换成模拟量波形参数输出；
所述门控模块在所述用户激光控制接口模块、或者微控制器模块的作用下，控制波形发生器模块生成的波形的模拟量是否向后端输出；
所述激光驱动模块根据所述门控模块输出的功率模拟量输出电流以激发泵浦源输出特定的激光功率。
2.如权利要求1所述的具有激光器功率修正的波形编辑控制系统，其特征在于，所述微控制器模块包括存储模块，存储模块用于存储若干功率波形曲线。
3.如权利要求2所述的具有激光器功率修正的波形编辑控制系统，其特征在于，所述用户通过人机交互软件直接控制微控制器，进而控制门控模块开启，输出功率波形。
4.如权利要求2所述的具有激光器功率修正的波形编辑控制系统，其特征在于，所述用户通过外部用户激光控制接口，控制波形选择模块，进而选择输出波形序号；同时通过外部用户激光控制接口，控制门控模块开启，输出功率波形。
5.如权利要求1所述的具有激光器功率修正的波形编辑控制系统，其特征在于，所述功率波形曲线的参数包括时间、功率和节点参数。
6.如权利要求1所述的具有激光器功率修正的波形编辑控制系统，其特征在于，n＝11。
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