CN115430937B - 一种激光器及激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于激光领域，提供了一种激光器及激光加工设备。其中，激光器包括激光模块，所述激光模块包括沿着光路依次连接的一级光模块及二级光模块；所述一级光模块的后端设有第一光电传感器，前端设有第二光电传感器；所述二级光模块的后端设有第三光电传感器，所述二级光模块的前端沿光路依次设有第一光功率传感器、第四光电传感器及第五光电传感器，所述激光模块还包括第一控制器，用于处理所述第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、第一光功率传感器、第四光电传感器和第五光电传感器反馈的检测数据，并执行相应的预警。本发明能实现对激光器的光路进行多级保护。

Description

一种激光器及激光加工设备

技术领域

本发明属于激光加工领域，尤其涉及一种激光器及激光加工设备。

背景技术

激光器属于工控行业大功率高端设备，一般应用于精密切割、焊接、3D打印、打标、雕刻、熔覆、清洗等细分加工行业，对激光器的功能、性能、稳定性、安全性和可靠性要求高。

由于激光器集成在整个大系统当中，多设备协同运行，因此需要对激光器有更高的安全性的要求，尤其是对光路保护的安全性要求高。

现有的激光器包括激光模块，所述激光模块包括沿着光路依次连接的一级光模块及二级光模块，其中，所述一级光模块用于输出种子光给所述二级光模块，所述二级光模块用于将所述种子光进行增益放大。但是现有的激光器无法单独检测一级光模块和二级光模块中的光路上的光是否正常，因此无法发现一级光模块和二级光模块是否故障，无法分别对一级光模块和二级光模块及时进行保护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能实现对激光器的光路进行多级保护的激光器及激光加工设备。

第一方面，本发明提供了一种激光器，包括激光模块，所述激光模块包括沿着光路依次连接的一级光模块及二级光模块；

其中，所述一级光模块用于输出种子光给所述二级光模块，所述一级光模块的后端设有第一光电传感器，用于检测后向回光，前端设有第二光电传感器，用于检测一级前向光；

所述二级光模块用于将所述种子光进行增益放大，所述二级光模块的后端设有第三光电传感器，用于检测是否有种子光输入，所述二级光模块的前端沿光路依次设有第一光功率传感器、第四光电传感器及第五光电传感器，所述第一光功率传感器用于检测增益放大后的激光功率，所述第四光电传感器用于检测是否有增益放大后的前向光输出，所述第五光电传感器用于检测是否有回光输入；

所述激光模块还包括与所述第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、第一光功率传感器、第四光电传感器和第五光电传感器电连接的第一控制器，用于处理所述第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、第一光功率传感器、第四光电传感器和第五光电传感器反馈的检测数据，并执行相应的预警。

进一步地，所述一级光模块包括沿光路依次设置的反向剥模器及正向剥模器或第一模场适配器，所述第一光电传感器连接在所述反向剥模器上，所述第二光电传感器连接在所述正向剥模器或第一模场适配器上。

进一步地，所述二级光模块的中部还设有分别与第一控制器电连接的第六光电传感器和第七光电传感器；所述二级光模块沿光路依次设有用于将所述种子光合束的第一合束器、用于将合束后的种子光进行剥模的第一剥模器、用于将增益放大后得到的泵浦光进行剥模的第二剥模器及位于所述二级光模块的前端的第三剥模器及第四剥模器；

其中，所述第三光电传感器连接在所述第一合束器上，所述第六光电传感器连接在所述第一剥模器上，所述第七光电传感器连接在所述第二剥模器上，所述第一光功率传感器通过黄金座包覆在光纤上，所述第四光电传感器连接在所述第三剥模器上，所述第五光电传感器连接在所述第四剥模器上。

进一步地，所述激光模块内还设有与所述第一控制器电连接的第一温度传感器和第一湿度传感器。

进一步地，所述激光器还包括通过铠缆与所述激光模块连接的第一激光输出头，所述第一激光输出头上设有与所述第一控制器电连接的第二温度传感器、第二湿度传感器以及第一位置传感器。

进一步地，所述激光器还包括第二合束器，所述激光器包括多个所述激光模块，所述第二合束器用于将多个所述激光模块输出的激光合束进入传能光纤；

每个所述激光模块通过第二模场适配器与所述第二合束器连接，所述激光器设有连接在所述第二模场适配器上的第八光电传感器，用于检测每个所述激光模块是否有激光输出；

所述激光器设有连接在所述第二合束器上的第九光电传感器，用于检测是否有回光输入；

所述激光器还包括分别与第八光电传感器和第九光电传感器电连接的第二控制器，用于处理所述第八光电传感器及第九光电传感器反馈的检测数据，并执行相应的预警。

进一步地，所述第二合束器内还安装有与第二控制器电连接的第三温度传感器和第三湿度传感器。

进一步地，所述传能光纤上还设有与所述第二控制器电连接的第二光功率传感器，用于检测多个所述激光模块合束后输出的光功率；

所述传能光纤的前端还连接有第五剥模器，所述第五剥模器上连接有与所述第二控制器电连接的第十光电传感器，用于检测是否有合束后的前向激光输出。

进一步地，所述激光器还包括与所述传能光纤连接的第二激光输出头，所述第二激光输出头上设有与所述第二控制器电连接的第三温度传感器、第三湿度传感器以及第二位置传感器。

第二方面，本发明提供了一种激光加工设备，包括如上述的激光器。

本申请的有益技术效果在于，由于激光器的一级光模块的后端设有第一光电传感器，用于检测后向回光，前端设有第二光电传感器，用于检测一级前向光；二级光模块的后端设有第三光电传感器，用于检测是否有种子光输入，所述二级光模块的前端沿光路依次设有第一光功率传感器、第四光电传感器及第五光电传感器，所述第一光功率传感器用于检测增益放大后的激光功率，所述第四光电传感器用于检测是否有增益放大后的前向光输出，所述第五光电传感器用于检测是否有回光输入；所述激光模块还包括第一控制器，用于处理所述第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、第一光功率传感器、第四光电传感器和第五光电传感器反馈的检测数据，并执行相应的预警。因此能实现对激光器的光路进行多级保护。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的激光器的示意图。

图2是本发明另一实施例提供的激光器的示意图。

图3是本发明再一实施例提供的激光器的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

请参阅图1，本发明一实施例提供的激光器包括激光模块，所述激光模块包括沿着光路依次连接的一级光模块10及二级光模块20。

其中，所述一级光模块10用于输出种子光给所述二级光模块20，所述一级光模块10的后端设有第一光电传感器101，用于检测后向回光，前端设有第二光电传感器102，用于检测一级前向光。

所述二级光模块20用于将所述种子光进行增益放大，所述二级光模块20的后端设有第三光电传感器201，用于检测是否有种子光输入，所述二级光模块20的前端沿光路依次设有第一光功率传感器202、第四光电传感器203及第五光电传感器204，所述第一光功率传感器202用于检测增益放大后的激光功率，所述第四光电传感器203用于检测是否有增益放大后的前向光输出，所述第五光电传感器204用于检测是否有回光输入。

所述激光模块还包括与所述第一光电传感器101、第二光电传感器102、第三光电传感器201、第一光功率传感器202、第四光电传感器203和第五光电传感器204电连接的第一控制器301，用于处理所述第一光电传感器101、第二光电传感器102、第三光电传感器201、第一光功率传感器202、第四光电传感器203和第五光电传感器204反馈的检测数据，并执行相应的预警。

在本发明一实施例中，所述激光模块内还可以设有与所述第一控制器301电连接的第一温度传感器和第一湿度传感器。

在本发明一实施例中，所述激光器还可以包括通过铠缆与所述激光模块连接的第一激光输出头，所述第一激光输出头上设有与所述第一控制器301电连接的第二温度传感器、第二湿度传感器以及第一位置传感器。

在本发明一实施例中，由于激光器的一级光模块的后端设有第一光电传感器，用于检测后向回光，前端设有第二光电传感器，用于检测一级前向光。二级光模块的后端设有第三光电传感器，用于检测是否有种子光输入，所述二级光模块的前端沿光路依次设有第一光功率传感器、第四光电传感器及第五光电传感器，所述第一光功率传感器用于检测增益放大后的激光功率，所述第四光电传感器用于检测是否有增益放大后的前向光输出，所述第五光电传感器用于检测是否有回光输入。

所述激光模块还包括第一控制器，用于处理所述第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、第一光功率传感器、第四光电传感器和第五光电传感器反馈的检测数据，并执行相应的预警。因此能实现对激光器的光路进行多级保护。

请参阅图2，本发明另一实施例提供的激光器与本发明一实施例提供的激光器的区别在于：一级光模块10具体包括沿光路依次设置的反向剥模器103及正向剥模器或第一模场适配器104，所述第一光电传感器101连接在所述反向剥模器103上，所述第二光电传感器102连接在所述正向剥模器或第一模场适配器104上。

所述二级光模块20的中部还设有分别与第一控制器301电连接的第六光电传感器205和第七光电传感器206；所述二级光模块20沿光路依次设有用于将所述种子光合束的第一合束器105、用于将合束后的种子光进行剥模的第一剥模器106、用于将增益放大后得到的泵浦光进行剥模的第二剥模器107及位于所述二级光模块的前端的第三剥模器108及第四剥模器109。

其中，所述第三光电传感器201连接在所述第一合束器105上，所述第六光电传感器205连接在所述第一剥模器106上，所述第七光电传感器206连接在所述第二剥模器107上，所述第一光功率传感器202通过黄金座包覆在光纤上，所述第四光电传感器203连接在所述第三剥模器108上，所述第五光电传感器204连接在所述第四剥模器109上。

本发明另一实施例提供的激光器的工作原理如下：

激光器控制出光时，先打开一级光模块，待一级光模块输出稳定后再打开二级光模块；激光器控制关光时，先关闭二级光模块，然后再关闭一级光模块。

反向剥模器103剥除一级光模块中的反向杂质光，第一光电传感器101检测反向剥模器103的输出，如果检测到后向回光，则向第一控制器301发出报警。

正向剥模器或第一模场适配器104剥除一级光模块中的正向杂质光，第二光电传感器102检测正向剥模器或第一模场适配器104的输出，如果没有检测到前向光，则向第一控制器301发出报警。

第三光电传感器201检测第一合束器105的输出，如果检测到光，则第一控制器301发出二级光模块有光输入的提示。

第六光电传感器205检测第一剥模器106的输出，如果检测到光，则第一控制器301发出二级光模块的第一剥模器106有光输出的提示，第七光电传感器206检测第二剥模器107的输出，如果检测到光，则第一控制器301发出二级光模块的第二剥模器107有光输出的提示。

第一光功率传感器202监控激光器的功率输出，并发送给第一控制器301。第四光电传感器203检测二级光模块是否正常出光，如果未检测到光信号，则向第一控制器301发出报警。第五光电传感器204检测二级光模块是否有高反回光，如果有，且触发了门限值，则向第一控制器301发出报警。

激光模块内设置的与第一控制器301电连接的第一温度传感器和第一湿度传感器，第一激光输出头上设置的与所述第一控制器301电连接的第二温度传感器和第二湿度传感器，根据温度和湿度计算露点覆盖区域，与温度和湿度进行组合判断，向第一控制器301上报凝露报警，具体是根据温度和湿度计算出凝露斜率，根据斜率和温度综合判断露点报警，能够最大程度避免误报警提高安全保护能级。第一位置传感器检测激光器输出头的卡槽是否安装到位，如果检测到没有安装到位，则向第一控制器301报警以由第一控制器301进行锁机保护，避免切割或者焊接加工头未安装好，出光损坏器件，出光伤人。

请参阅图3，本发明再一实施例提供的激光器与本发明一实施例或另一实施例提供的激光器的区别在于：所述激光器还包括第二合束器31，所述激光器包括多个激光模块30，所述第二合束器31用于将多个所述激光模块30输出的激光合束进入传能光纤。每个所述激光模块30通过第二模场适配器32与所述第二合束器31连接，所述激光器设有连接在所述第二模场适配器32上的第八光电传感器33，用于检测每个所述激光模块是否有激光输出。

所述激光器设有连接在所述第二合束器31上的第九光电传感器34，用于检测是否有回光输入。所述激光器还包括分别与第八光电传感器33和第九光电传感器34电连接的第二控制器35，用于处理所述第八光电传感器33及第九光电传感器34反馈的检测数据，并执行相应的预警。

在本发明再一实施例中，所述第二合束器31内还可以安装有与第二控制器35电连接的第三温度传感器和第三湿度传感器。

在本发明再一实施例中，所述传能光纤上还可以设有与所述第二控制器35电连接的第二光功率传感器36，用于检测多个所述激光模块合束后输出的光功率。

在本发明再一实施例中，所述传能光纤的前端还可以连接有第五剥模器37，所述第五剥模器37上连接有与所述第二控制器35电连接的第十光电传感器38，用于检测是否有合束后的前向激光输出。

在本发明再一实施例中，所述激光器还可以包括与所述传能光纤连接的第二激光输出头，所述第二激光输出头上设有与所述第二控制器35电连接的第三温度传感器、第三湿度传感器以及第二位置传感器。

本发明再一实施例提供的激光器的工作原理如下：

第八光电传感器33通过检测第二模场适配器32来检测激光模块是否有光输出，如果没有输出，则向第二控制器35发出报警。第九光电传感器34通过检测第二合束器31来检测高反回光的状态，当在对应设定的时间内触发设定阈值，则根据检测的阈值触发范围和持续时间的组合逻辑向第二控制器35上报对应的高反报警类型。

高反报警类型包括：回光预警、回光报警、超强回光报警等。其中，回光预警表示激光器可以正常出光，回光报警和超强回光报警表示不能出光，连续多次触发报警，则激光器锁机保护。第二光功率传感器36监控第二合束器31的功率输出，并发送给第二控制器35。第十光电传感器38通过检测第五剥模器37来检测激光器是否正常出光，如果未检测到光信号，则向第二控制器35发出报警。

第二激光输出头上设置的与所述第二控制器35电连接的第三温度传感器和第三湿度传感器，根据温度和湿度计算露点覆盖区域，与温度和湿度进行组合判断，向第一控制器35上报凝露报警，具体是根据温度和湿度计算出凝露斜率，根据斜率和温度综合判断露点报警，能够最大程度避免误报警提高安全保护能级。第二位置传感器检测激光器输出头的卡槽是否安装到位，如果检测到没有安装到位，则向第二控制器35报警以由第二控制器35进行锁机保护，避免切割或者焊接加工头未安装好，出光损坏器件，出光伤人。

本发明还提供了一种包括本发明一实施例、另一实施例或再一实施例提供的激光器的激光加工设备。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光器，其特征在于，包括激光模块，所述激光模块包括沿着光路依次连接的一级光模块及二级光模块；

其中，所述一级光模块用于输出种子光给所述二级光模块，所述一级光模块的后端设有第一光电传感器，用于检测一级后向回光，所述一级光模块的前端设有第二光电传感器，用于检测一级前向光；

所述二级光模块用于将所述种子光进行增益放大，所述二级光模块的后端设有第三光电传感器，用于检测是否有种子光输入，所述二级光模块的前端沿光路依次设有第一光功率传感器、第四光电传感器及第五光电传感器，所述第一光功率传感器用于检测增益放大后的激光功率，所述第四光电传感器用于检测是否有增益放大后的前向光输出，所述第五光电传感器用于检测是否有回光输入；

所述激光模块还包括与所述第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、第一光功率传感器、第四光电传感器和第五光电传感器电连接的第一控制器，用于处理所述第一光电传感器、第二光电传感器、第三光电传感器、第一光功率传感器、第四光电传感器和第五光电传感器反馈的检测数据，并执行相应的预警。

2.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述一级光模块包括沿光路依次设置的反向剥模器及正向剥模器或第一模场适配器，所述第一光电传感器连接在所述反向剥模器上，所述第二光电传感器连接在所述正向剥模器或第一模场适配器上。

3.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述二级光模块的中部还设有分别与第一控制器电连接的第六光电传感器和第七光电传感器；所述二级光模块沿光路依次设有用于将所述种子光合束的第一合束器、用于将合束后的种子光进行剥模的第一剥模器、用于将增益放大后得到的泵浦光进行剥模的第二剥模器及位于所述二级光模块的前端的第三剥模器及第四剥模器；

其中，所述第三光电传感器连接在所述第一合束器上，所述第六光电传感器连接在所述第一剥模器上，所述第七光电传感器连接在所述第二剥模器上，所述第一光功率传感器包覆在光纤上，所述第四光电传感器连接在所述第三剥模器上，所述第五光电传感器连接在所述第四剥模器上。

4.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光模块内还设有与所述第一控制器电连接的第一温度传感器和第一湿度传感器。

5.根据权利要求1所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括通过铠缆与所述激光模块连接的第一激光输出头，所述第一激光输出头上设有与所述第一控制器电连接的第二温度传感器、第二湿度传感器以及第一位置传感器。

6.根据权利要求1至4任一项所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括第二合束器，所述激光器包括多个所述激光模块，所述第二合束器用于将多个所述激光模块输出的激光合束进入传能光纤；

每个所述激光模块通过第二模场适配器与所述第二合束器连接，所述激光器设有连接在所述第二模场适配器上的第八光电传感器，用于检测每个所述激光模块是否有激光输出；

所述激光器设有连接在所述第二合束器上的第九光电传感器，用于检测是否有回光输入；

所述激光器还包括分别与第八光电传感器和第九光电传感器电连接的第二控制器，用于处理所述第八光电传感器及第九光电传感器反馈的检测数据，并执行相应的预警。

7.根据权利要求6所述的激光器，其特征在于，所述第二合束器内还安装有与第二控制器电连接的第三温度传感器和第三湿度传感器。

8.根据权利要求6所述的激光器，其特征在于，所述传能光纤上还设有与所述第二控制器电连接的第二光功率传感器，用于检测多个所述激光模块合束后输出的光功率；

所述传能光纤的前端还连接有第五剥模器，所述第五剥模器上连接有与所述第二控制器电连接的第十光电传感器，用于检测是否有合束后的前向激光输出。

9.根据权利要求6所述的激光器，其特征在于，所述激光器还包括与所述传能光纤连接的第二激光输出头，所述第二激光输出头上设有与所述第二控制器电连接的第三温度传感器、第三湿度传感器以及第二位置传感器。

10.一种激光加工设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的激光器。

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