CN202395299U - 一种激光器气体流量配比智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种激光器气体流量配比智能控制装置，包括气体控制板、三路气体压力开关、三路气体流量传感器和用于根据气体控制板发送的气体流量调节信号调节激光器的气体通道内气体流量比例的三路气体比例调节阀；气体控制板与三路气体压力开关电连接，用于接收三路气体压力开关发送的气体压力信号、并根据气体压力信号判断激光器的气体通道内是否有气体流过；气体控制板与三路气体流量传感器电连接，用于接收三路气体流量传感器发送的气体流量信号；气体控制板与三路气体比例调节阀电连接，用于根据气体流量信号，产生气体流量调节信号。本实用新型的控制装置能实现激光器各路气体流量配比的快速精确调节，调节方便，且无需人为的干预。

Description

一种激光器气体流量配比智能控制装置

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，更具体地说，涉及一种激光器气体流量配比智能控制装置。

背景技术

传统的激光器流量配比都是采用机械式气体流量配比控制器来进行调节，但是多种原因均会造成气体流量配比的失调，进而影响激光器的放电效果，例如机械式气体流量配比控制器容易被碰撞、容易受环境的影响等等。

另外，机械式气体流量配比控制器安装和调试比较困难，而且机械式气体流量配比控制器中的流量仪表很难做的很精密，这样会给生产厂家的安装调试带来了很大的困难。

同时，机械式气体流量配比控制器必需人工去调节气体流量配比，复位也不理想，且缺乏相应的电控保护，存在潜在的不安全隐患，且不易做到精确的气体流量配比调节。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种激光器气体流量配比智能控制装置，其能精确、智能、快速的调节激光器各路气体流量配比。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

构造一种激光器气体流量配比智能控制装置，包括气体控制板、用于检测激光器的气体通道内气体压力的三路气体压力开关、用于检测激光器气体通道内气体流量的三路气体流量传感器和用于根据所述气体控制板发送的气体流量调节信号调节所述激光器的气体通道内气体流量比例的三路气体比例调节阀；其中，

所述气体控制板与所述三路气体压力开关电连接，用于接收所述三路气体压力开关发送的气体压力信号、并根据所述气体压力信号判断所述激光器的气体通道内压力状况；

所述气体控制板与所述三路气体流量传感器电连接，用于接收所述三路气体流量传感器发送的气体流量信号；

所述气体控制板与所述三路气体比例调节阀电连接，用于根据所述气体流量信号，产生所述气体流量调节信号。

本实用新型所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其中，所述气体控制板包括：

与所述三路气体压力开关电连接的气体压力信号采样单元，用于接收所述三路气体压力开关发送的气体压力信号；

与所述三路气体流量传感器电连接的气体流量信号采样单元，用于接收所述三路气体流量传感器发送的气体流量信号；

与气体压力信号采样单元和所述气体流量信号采样单元电连接的处理器，用于判断所述气体压力信号的有无，在所述气体压力信号为导通状态时，产生气压正常信号，否则产生气压异常信号；以及，

在产生所述气压正常信号时，将所述气体流量信号与预设的气体流量阈值相比较，根据比较结果产生合适占空比的脉冲信号。

本实用新型所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其中，所述气体控制板还包括：

与所述处理器电连接的主控通信模块，用于在接收到所述气压异常信号后，给主控制系统发送异常的报警信号。

本实用新型所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其中，所述气体控制板还包括充气单元；

所述处理器，还用于在所述气体压力信号处于导通状态时，产生充气信号；

所述充气单元，用于在接收到所述充气信号时，向所述激光器的谐振腔内以预设的速度充入所需的工作气体。

本实用新型所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其中，所述气体控制板还包括与所述三路气体压力开关、所述三路气体流量传感器电连接的PC通信模块，用于在PC上位机软件上面显示所述气体流量信号。

本实用新型所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其中，所述三路气体压力开关包括：用于检测氦气通道内氦气压力的氦气压力开关、用于检测氮气通道内氮气压力的氮气压力开关和用于检测二氧化碳通道内二氧化碳气体压力的二氧化碳压力开关；

所述处理器，用于将所述氦气压力、所述氮气压力和所述二氧化碳气体压力的有无进行判断，在所述氦气压力、所述氮气压力和所述二氧化碳气体压力中有任一个无压力时，产生气压异常信号。

本实用新型所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其中，所述三路气体流量传感器包括：用于检测氦气通道内氦气流量的氦气流量传感器、用于检测氮气通道内氮气流量的氮气流量传感器和用于检测二氧化碳通道内二氧化碳气体流量的二氧化碳流量传感器。

本实用新型所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其中，所述三路气体比例调节阀包括：用于调节氦气通道内氦气流量的氦气比例调节阀、用于检测氮气通道内氮气流量的氮气比例调节阀和用于调节二氧化碳通道内二氧化碳流量的二氧化碳流量调节阀。

本实用新型所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其中，所述气体控制板还电连接有三路气体压力调节阀，用于调节所述激光器的气体通道内气体压力。

本实用新型所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其中，所述气体控制板还包括EEPROM存储器，用于在所述激光器上电时，通过读取预先设定好的气体快充比例和慢充比例来控制气体的快充和慢充。

本实用新型的有益效果在于：通过采用三路气体压力开关检测激光器气体通道内的是否有气体流过，并在气体压力正常时，通过三路气体流量传感器检测气体通道内的气体流量，并由气体控制板判断气体流量是否正常，在必要时通过三路气体流量调节阀智能的调节气体通道内气体流量和配比，其调节速度快，调节方便精确，且无需人为的干预。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型较佳实施例的激光器气体流量配比智能控制装置原理框图；

图2是本实用新型较佳实施例的激光器气体流量配比智能控制装置中气体控制板原理框图。

具体实施方式

本实用新型较佳实施例的激光器气体流量配比智能控制装置如图1所示，包括气体控制板10、用于检测激光器的气体通道内气体压力的三路气体压力开关20、用于检测激光器气体通道内气体流量的三路气体流量传感器30和用于根据主控制板10发送的气体流量调节信号调节激光器的气体通道内气体流量比例的三路气体比例调节阀40。其中，气体控制板10与三路气体压力开关20电连接，用于接收三路气体压力开关20发送的气体压力信号、并根据气体压力信号判断激光器的气体通道内的压力状况，即是否有气体流过；气体控制板10与三路气体流量传感器30电连接，用于接收三路气体流量传感器30发送的气体流量信号；气体控制板10与三路气体比例调节阀40电连接，用于根据气体流量信号，产生气体流量调节信号，控制三路气体比例调节阀40进行气体流量配比调节。

当激光器启动工作时，气体控制板10先接收来自三路气体压力开关20的气体压力信号，检测气体通道内气体压力是否正常，若异常，则进行报警，若正常，则通过三路气体流量传感器30检测气体通道内气体流量，再根据气体流量信号，产生合适的气体流量调节信号，并发送给三路气体比例调节阀40，控制三路气体比例调节阀40进行气体流量配比调节。

上述实施例中，由于是通过气体控制板10智能监控激光器气体通道内的气体压力及气体流量，并根据实际流量情况及时做出反应，调节气体流量配比，因此其调节速度比手动调节速度更快，且无需人为的干预，同时通过压力开关和流量传感器进行监测能使得检测结果更加精确，从而使得气体流量配比调节也更加方便精确。

在进一步的实施例中，如图2所示，上述气体控制板10具体包括气体压力信号采样单元11、PWM比例阀调节单元16、气体流量信号采样单元17和处理器18。其中，气体压力信号采样单元11与三路气体压力开关20电连接，用于接收三路气体压力开关20发送的气体压力信号；气体流量信号采样单元17与三路气体流量传感器30电连接，用于接收三路气体流量传感器30发送的气体流量信号；气体压力信号采样单元11与处理器18电连接，用于判断相应的气体通道内是否有气体，若气体压力开关发送导通信号，产生气压正常信号，若气体压力开关发送关断信号，则产生气压异常信号；气体流量信号采样单元17与处理器18电连接，用于在接收到气压正常信号时，将气体流量信号与预设的气体流量阈值相比较，根据比较结果产生合适占空比的脉冲信号，并发送给三路气体比例调节阀40。

由于在气体流量监测和控制时，存在相当大的运算量，若采用传统的单片机势必会存在局限性，因此上述处理器18可采用NXP的LPC2000系列的ARM7处理器来实现。在上述气体控制板10中，可通过软件设置合适的气体流量阈值，具体设置方法在此不一一赘述。

上述气体压力信号、气体流量信号可以是电压信号，即三路气体压力开关20和三路气体流量传感器30分别根据有无压力和不同的流量产生不同的电压值，再通过气体控制芯板10上的气体压力信号采样单元11和气体流量信号采用单元17分别进行接收，再分别发送处理器18进行信号处理。

上述处理器18所产生的脉冲信号可以是通过不同的占空比表示不同气体比例阀开通程度的脉冲宽度调制信号(PWM)。当激光器上电后，气体控制板10上的处理器18会通过气体流量信号采用单元17采集三路气体流量传感器30所检测到的气体流量信号，并和设定的气体流量阈值相比较，然后根据比较结果控制三路气体比例调节阀40的占空比，以达到设定的激光器的最佳放电气配比例。

在进一步的实施例中，如图2所示，上述气体控制板10还包括PC通信模块(串口1)12、主控通信模块(串口2)13、电源模块14和EEPROM存储器15，主控通信模块(串口2)13与处理器18电连接，用于在接收到处理器18产生的气压异常信号时，将报警信号的发送给激光器的主控制系统。激光器的主控制系统在收到报警信号后在做进一步的处理。

即，在激光器上电后，由气体控制板10通过三路气体压力开关20检测气体通道内有无压力，若有的气体通道内无压力，则认为气体压力异常，则产生气压异常信号，由上述主控通信模块(串口2)13发送报警信息给激光器主控制系统。当激光器的主控制系统收到报警信号时，激光器产生相应的错误报警。直到相应的故障被排除，激光器才能正常的运行。

更进一步地，上述气体控制板10的处理器18还用于在气体压力信号处于导通状态时，产生充气信号；气体控制板10还包括充气单元，用于在接收到充气信号时，向激光器的谐振腔内以预设的速度充入所需的工作气体。

更进一步地，如图2所示，上述气体控制板10的处理器18还电连接有EEPROM存储器15。EEPROM存储器15中存储了不同的气体比例数据，以适应激光器不同的充气阶段的要求。即，在激光器上电后，且处理器18检测到各路气体通道内压力均正常时，处理器18即从EEPROM存储器15中读取预先设定的充气比例数据，进而控制PWM比例阀调节单元16工作。一般状况下，在激光器刚刚开启时，从EEPROM存储器15读取气体快充比例快充，待各路气体通道内的气体流量稳定后，再从EEPROM存储器15读取气体慢充比例进行慢充。

在上述充气过程中，为了保证气体是按照一定的比例冲入到激光器的谐振腔内，在调节气体充气比例的过程中，优选采用目前工业上使用的比较成熟的PID控制算法对气体流量配比进行控制。在气体控制板接10收到主控制系统发来的充气信号后，则按照相关的气配比向谐振腔内充入气体，且在充气过程中，气体控制板10不断的监测三路气体流量传感器30发来的气体流量信号，进而不断的调节相对应的三路气体比例调节阀40的占空比，以达到设定的激光器的最佳放电气配比例。

为更加方便监控，如图2所示，上述各实施例中处理器18还与PC通信模块(串口1)12电连接。即在给激光器的谐振腔内充气的过程中，该PC通信模块(串口1)12不断的发送三路气体流量传感器30所检测到的气体压力信号和气体流量信号给PC上位机软件，以便于操作人员可以直观的看到当前状况，以便于应对突发故障等。在激光器上电时，通过PC通信模块(串口1)12给气体控制板10发送三路气体流量传感器20清零指令，以保证三路气体流量传感器30正常工作(该功能用于调试阶段)。

具体地，如图1所示，上述各实施例中的三路气体压力开关20分别检测氦气、氮气、二氧化碳气体压力，包括：用于检测氦气通道内氦气压力的氦气压力开关21、用于检测氮气通道内氮气压力的氮气压力开关22和用于检测二氧化碳通道内二氧化碳气体压力的二氧化碳压力开关23。其中，气体压力信号采样单元13用于检测氦气压力、氮气压力和二氧化碳气体压力的有无，在氦气压力、氮气压力和二氧化碳气体压力中有任一个无压力时，产生气压异常信号。即只有在各路气体通道内均有压力时，才产生气压正常信号。

具体地，如图1所示，上述各实施例中的三路气体流量传感器30分别检测氦气、氮气、二氧化碳气体流量，包括：用于检测氦气通道内氦气流量的氦气流量传感器、31用于检测氮气通道内氮气流量的氮气流量传感器32和用于检测二氧化碳通道内二氧化碳气体流量的二氧化碳流量传感器33。

具体地，如图1所示，上述各实施例中的三路气体比例调节阀40分别调节氦气、氮气、二氧化碳气体流量配比，包括：用于调节氦气通道内氦气流量的氦气比例调节阀41、用于检测氮气通道内氮气流量的氮气比例调节阀42和用于调节二氧化碳通道内二氧化碳流量的二氧化碳流量调节阀43。

优选地，如图2所示，上述各实施例中的气体控制板10还包括电源模块14。当激光器上电后，电源模块14产生气体控制板10上面各模块所需要的电压。气体控制板10还电连接有三路气体压力调节阀，用于调节激光器的气体通道内气体压力。

综上，本实用新型通过采用三路气体压力开关检测激光器气体通道内的气体压力，并在气体压力正常时，通过三路气体流量传感器检测气体通道内的气体流量，并由气体控制板判断气体流量是否正常，在必要时通过三路气体流量调节阀智能的调节气体通道内气体流量和配比，其调节速度快，调节方便精确，且无需人为的干预。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光器气体流量配比智能控制装置，其特征在于，包括气体控制板、用于检测激光器的气体通道内气体压力的三路气体压力开关、用于检测激光器气体通道内气体流量的三路气体流量传感器和用于根据所述气体控制板发送的气体流量调节信号调节所述激光器的气体通道内气体流量比例的三路气体比例调节阀；其中，

所述气体控制板与所述三路气体压力开关电连接，用于接收所述三路气体压力开关发送的气体压力信号、并根据所述气体压力信号判断所述激光器的气体通道内压力状况；

所述气体控制板与所述三路气体流量传感器电连接，用于接收所述三路气体流量传感器发送的气体流量信号；

所述气体控制板与所述三路气体比例调节阀电连接，用于根据所述气体流量信号，产生所述气体流量调节信号。

2.根据权利要求1所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其特征在于，所述气体控制板包括：

与所述三路气体压力开关电连接的气体压力信号采样单元，用于接收所述三路气体压力开关发送的气体压力信号；

与所述三路气体流量传感器电连接的气体流量信号采样单元，用于接收所述三路气体流量传感器发送的气体流量信号；

与气体压力信号采样单元和所述气体流量信号采样单元电连接的处理器，用于判断所述气体压力信号的有无，在所述气体压力信号为导通状态时，产生气压正常信号，否则产生气压异常信号；以及，

在产生所述气压正常信号时，将所述气体流量信号与预设的气体流量阈值相比较，根据比较结果产生合适占空比的脉冲信号。

3.根据权利要求2所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其特征在于，所述气体控制板还包括：

与所述处理器电连接的主控通信模块，用于在接收到所述气压异常信号后，给主控制系统发送异常的报警信号。

4.根据权利要求2所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其特征在于，所述气体控制板还包括充气单元；

所述处理器，还用于在所述气体压力信号处于导通状态时，产生充气信号；

所述充气单元，用于在接收到所述充气信号时，向所述激光器的谐振腔内以预设的速度充入所需的工作气体。

5.根据权利要求2所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其特征在于，所述气体控制板还包括与所述三路气体压力开关、所述三路气体流量传感器电连接的PC通信模块，用于在PC上位机软件上面显示所述气体流量信号。

6.根据权利要求2所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其特征在于，所述三路气体压力开关包括：用于检测氦气通道内氦气压力的氦气压力开关、用于检测氮气通道内氮气压力的氮气压力开关和用于检测二氧化碳通道内二氧化碳气体压力的二氧化碳压力开关；

所述处理器，用于将所述氦气压力、所述氮气压力和所述二氧化碳气体压力的有无进行判断，在所述氦气压力、所述氮气压力和所述二氧化碳气体压力中有任一个无压力时，产生气压异常信号。

7.根据权利要求2所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其特征在于，所述三路气体流量传感器包括：用于检测氦气通道内氦气流量的氦气流量传感器、用于检测氮气通道内氮气流量的氮气流量传感器和用于检测二氧化碳通道内二氧化碳气体流量的二氧化碳流量传感器。

8.根据权利要求2所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其特征在于，所述三路气体比例调节阀包括：用于调节氦气通道内氦气流量的氦气比例调节阀、用于检测氮气通道内氮气流量的氮气比例调节阀和用于调节二氧化碳通道内二氧化碳流量的二氧化碳流量调节阀。

9.根据权利要求1所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其特征在于，所述气体控制板还电连接有三路气体压力调节阀，用于调节所述激光器的气体通道内气体压力。

10.根据权利要求1所述的激光器气体流量配比智能控制装置，其特征在于，所述气体控制板还包括EEPROM存储器，用于在所述激光器上电时，通过读取预先设定好的气体快充比例和慢充比例来控制气体的快充和慢充。

Images