CN211708366U - 一种半导体激光电源、功率可调的激光器及焊接装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例属于激光焊接控制领域，涉及一种半导体激光电源，包括直流电源、信号采集模块、处理模块、变压模块和输出模块，所述信号采集模块、处理模块和变压模块依次电连接；所述处理模块根据信号采集模块采集的外界数据输出控制信号到所述变压模块；所述直流电源将直流电输出至变压模块，所述变压模块在处理模块的驱动下将直流电变压输出到输出模块，以驱动配套激光头输出激光。本申请还涉及一种功率可调的激光器及焊接装置。本申请提供的技术方案该方案能够将现场温度的测量数据，直接反馈在电源的输出功率上，大大加强了该方案调整激光焊接过程中目标区域温度的灵敏度，有利于焊接工艺的精确进行。

Description

一种半导体激光电源、功率可调的激光器及焊接装置

技术领域

本申请涉及激光焊接控制领域，更具体地，涉及一种半导体激光电源、功率可调的激光器及焊接装置。

背景技术

激光焊接是一种焊接工艺，相较于其他的焊接工艺，激光焊接工艺的优势在于：焊接能量密度高，热影响范围小，变形小，焊缝精美。因为激光具有熔池效应，能够纯净焊接材料，对同种和不同种材料之间的焊接都非常有利，因此特别适合不同金属材料，以及塑料材料间的焊接。

激光焊接接的作业过程当中，对焊接点温度的控制特别敏感，焊接温度太高，导致焊接效果变差，以及材料的损毁；焊接温度太低，导致漏焊和虚焊，现有的激光焊接温度控制方式除了通过人为手动调整，还包括采集焊接点附近的温度，反馈到控制设备上，通过智能控制设备对焊接机进行功率上的调整，反应的流程长，反馈的速度慢，不利于焊接温度实时变化的过程当中，有效的对其输出功率进行调整以适应相应的焊接温度。

实用新型内容

本申请实施例所要解决的技术问题是提供一种能够实时调整输出功率以改变焊接点温度的焊接电源。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供一种半导体激光电源，采用了如下所述的技术方案：

一种半导体激光电源，包括直流电源、信号采集模块、处理模块、变压模块和输出模块，所述信号采集模块、处理模块和变压模块依次电连接；所述处理模块根据信号采集模块采集的外界数据输出控制信号到所述变压模块；所述直流电源将直流电输出至变压模块；所述变压模块在处理模块的驱动下将直流电变压输出到输出模块，以驱动配套激光头输出激光。

进一步的，所述变压模块包括变压器T1和调整管Q1，所述调整管Q1的漏极接地，栅极与处理模块连接，源极通过变压器T1的输入端线圈与所述直流电源连接，所述变压器T1的输出端与输出模块电连接。

进一步的，所述输出模块包括两组二极管D1和二极管D2，所述变压器T1输出端线圈的两端分别与所述二极管D1和二极管D2的输入端连接，二极管D1和二极管D2的输出端与配套的激光头驱动连接，所述变压器T1的输出端线圈的中部接地。

进一步的，所述输出模块包括滤波电容C3，所述滤波电容C3的负极接地，所述滤波电容C3的正极与二极管D1，二极管D2的输出端以及配套的激光头电连接。

进一步的，还包括电源滤波电路，直流电源加载在所述电源滤波电路的输入端，所述电源滤波电路的输出端与变压模块的输入端连接，所述电源滤波电路包括至少一组有极性电容C1和至少一组无极性电容C2，所述有极性电容C1和无极性电容C2并联接地，并且有极性电容C1的整机端和无极性电容C2的一端与直流电源和变压模块的输入端连接。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种可调的半导体激光器，包括了上述的半导体激光电源。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种功率可调的激光器，采用了如下所述的技术方案：

一种功率可调的激光器，包括依次设置的光纤、准直镜头、和聚焦镜头，其中准直镜头将光纤出射的激光准直并通过聚焦镜头照射到工件上，还包括，上述的半导体激光电源，所述信号采集模块包括温度采样器和温度采集电路，所述温度采样器设置在所述准直镜头和聚焦镜头之间，激光贯穿所述温度采样器的中部，并且所述温度采样器通过内壁检测通过聚焦镜头反射的射线，所述温度采样器与温度采集电路电连接，所述温度采集电路与所述处理模块电连接。

为了解决上述技术问题，本申请实施例还提供一种焊接装置，采用了如下所述的技术方案：

一种焊接装置，包括依次设置的光纤、准直镜头、和聚焦镜头，其中准直镜头将光纤出射的激光准直并通过聚焦镜头照射到工件上，还包括，上述的半导体激光电源，所述信号采集模块包括温度采样器和温度采集电路，所述温度采样器设置在所述准直镜头和聚焦镜头之间，激光贯穿所述温度采样器的中部，并且所述温度采样器通过内壁检测通过聚焦镜头反射的射线，所述温度采样器与温度采集电路电连接，所述温度采集电路与所述处理模块电连接。

与现有技术相比，本申请实施例主要有以下有益效果：通过在变压模块的输入端加载直流电源和处理模块，通过处理模块根据信号采集模块采集的外界数据对变压模块进行控制，调整变压模块输入端的电压，以控制变压模块输出端的电压并通过输出模块直接驱动配套的激光头发出激光，该方案能够将现场温度的测量数据，直接反馈在电源的输出功率上，大大加强了该方案调整激光焊接过程中目标区域温度的灵敏度，有利于焊接工艺的精确进行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种半导体激光电源电路图；

图2为本实用新型实施例提供的一种功率可调的激光器结构示意图。

附图标记：

100——光纤、200——准直镜头、300——温度采样器、400——聚焦镜头。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请一种半导体激光电源的实施例一

参考图1，本申请一种半导体激光电源包括：直流电源、信号采集模块、处理模块、变压模块和输出模块。

信号采集模块、处理模块和变压模块依次电连接；所述直流电源将直流电稳定输出至变压模块，并且所述变压模块在处理模块的驱动下将直流电变压输出到输出模块，以驱动配套激光头输出激光。其中信号采集模块采集焊接点的温度信息，并传输至处理模块，所述处理模块根据预存的温度信息和激光功率之间的对应关系，调整激光电源的输出功率，使得激光焊接头在设定的温度范围内进行焊接作业。具体的，处理模块向变压模块输出控制信号，变压模块在控制信号的控制之下对直流电源进行变压，并且通过输出模块输出到配套的激光焊接头上驱动激光焊接头出射焊接激光的功率，使得电源在输出电力的过程中，时刻调整输出激光的功率。

该方案通过在短时间内调整激光焊接头的功率，以控制激光焊接头在预设的温度区间内进行焊接。

进一步的，所述变压模块包括变压器T1和调整管Q1。

调整管Q1的漏极接地，栅极与处理模块驱动连接，源极与变压器T1的输入端连接；所述直流电源通过变压器T1输入端线圈与所述调整管Q1的源极连接，所述变压器T1的输出端与输出模块电连接。其中变压器T1通过输入端和输出端的变压线圈将电源变压，将输入端的直流电，变压后通过输出端输出。调整管Q1是一种N沟道MOS 管，通过调整调整管Q1的导通与关闭，控制变压器T1输入端的电压，以控制变压器T1端的电压。

具体的，变压器T1的变压倍数保持不变，调整管Q1的栅极接收处理模块的驱动信号，导通变压器T1输入端上的通路，调整管Q1导通时，直流电源通过变压器T1输入端线圈，和调整管源极以及漏极导通，调整管关闭时，直流电源在变压器T1上的通路关闭，由此，通过处理模块间歇性的向调整管Q1的栅极发出导通和关闭电路的信号，通过调整管Q1控制变压器T1输入线圈上的占空比，从而控制变压器T1输入线圈和输出线圈上的电压，以进一步控制激光电源的输出功率，和激光焊接机的工作温度。

该方案直接通过对直流电源的占空比调整，控制激光电源输出的功率，反馈速度快，能够实时控制激光电源的输出功率。

进一步的，所述输出模块包括两组二极管D1和D2。

述变压器T1输出端线圈的两端分别与所述二极管D1和二极管 D2的输入端连接，二极管D1和二极管D2的输出端与配套的激光头驱动连接，所述变压器T1的中部接地。变压器T1的输出端线圈的两端分别通过二极管D1和二极管D2与向配套的激光头输出直流电，以驱动配套的激光头出射激光。具体的，当一定频率的直流电作用在变压器T1的输入端时，变压器T1的输出端输出变压后的电流，并且在不同的相位中分别产生方向相反的直流电，在第一相位中，直流电通过二极管D1向外界输出，并驱动配套的激光头，在第二相位中，直流电通过二极管D2向外界输出，并驱动配套的激光头。

输出模块通过设置两组二极管D1、D2在两个方向上辅助变压器 T1向外输出变压后的直流电，提升电源的输出效率，防止电力的浪费。

进一步的，输出模块包括滤波电容C3，滤波电容C3的负极接地，滤波电路的正极与二极管D1，二极管D2的输出端以及配套的激光头电连接。通过二极管D1和二极管D2在不同相位上输出的直流电，存在频率不一的问题，需要通过滤波，通过二极管D1和二极管D2输出的直流电主要为低频直流电成分，通过设置滤波电容，通过电容C3 对低频直流电滤波，保证直流电输出的稳定性。

本申请一种半导体激光电源的实施例二

进一步的，如图1所示，在半导体激光电源的实施例一的基础之上，半导体激光电源还包括电源滤波电路，电源滤波电路包括至少一组有极性电容C1和至少一组无极性电容C2。有极性电容C1和无极性电容C2并联接地，并且有极性电容C1的整机端和无极性电容C2的一端与直流电源和变压模块的输入端连接，通过无极性电容C2和有极性电容C1对直流电源进行滤波。具体的，无极性电容C2和有极性电容C1，根据其频率性质和容量的不同，有极性电容容量较大，同时能够有效滤除低频直流电中的杂波，非极性电容容量小，但是高频下阻抗较小，能够有效滤除高频直流电中的杂波。该方案能够保证输入到变压模块中的直流电稳定。

本申请一种功率可调的激光器的实施例一

如图2所示的一种功率可调的激光器，包括依次设置的光纤100、准直镜头200、和聚焦镜头400，其中准直镜头200将光纤100出射的激光准直并通过聚焦镜头400照射到工件上，还包括，上述实施例中的半导体激光电源，其中信息采集模块包括温度采样器300和温度采集电路，温度采样器300设置在所述准直镜头200和聚焦镜头400 之间，激光贯穿所述温度采样器300的中部，并且所述温度采样器 300通过内壁检测通过聚焦镜头400反射的射线，所述温度采样器300 与温度采集电路电连接，温度采集电路与所述处理模块电连接。具体输出模块通过驱动光纤100按照预设功率发射激光束，激光束贯穿准直镜头200、温度采样器300以及聚焦镜头400，在工件上聚焦焊接，工件产生热辐射，并通过聚焦镜头400反射到温度采样器300的中部，温度采样器300采集相应的辐射射线，并且转化成电信号传输温度采集电路，温度采集电路将采集到的辐射信号数字化，传输到处理模块中，该方案通过将温度采样器300设置在准直镜头200和聚焦镜头 400之间，有效接收激光照射工件后返回的辐射信号，有利于快速准确的判断工件焊接区域的温度。

本申请一种焊接装置的实施例一

一种焊接装置，包括依次设置的光纤100、准直镜头200、和聚焦镜头400，其中准直镜头200将光纤100出射的激光准直并通过聚焦镜头400照射到工件上，还包括，上述实施例中的半导体激光电源，其中信息采集模块包括温度采样器300和温度采集电路，温度采样器300设置在所述准直镜头200和聚焦镜头400之间，激光贯穿所述温度采样器300的中部，并且所述温度采样器300通过内壁检测通过聚焦镜头400反射的射线，所述温度采样器300与温度采集电路电连接，温度采集电路与所述处理模块电连接。具体输出模块通过驱动光纤100按照预设功率发射激光束，激光束贯穿准直镜头200、温度采样器300以及聚焦镜头400，在工件上聚焦焊接，工件产生热辐射，并通过聚焦镜头400反射到温度采样器300的中部，温度采样器300采集相应的辐射射线，并且转化成电信号传输温度采集电路，温度采集电路将采集到的辐射信号数字化，传输到处理模块中，该方案通过将温度采样器300设置在准直镜头200和聚焦镜头400之间，有效接收激光照射工件后返回的辐射信号，有利于快速准确的判断工件焊接区域的温度。

显然，以上所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，附图中给出了本申请的较佳实施例，但并不限制本申请的专利范围。本申请可以以许多不同的形式来实现，相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本申请说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本申请专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种半导体激光电源，其特征在于：包括直流电源、信号采集模块、处理模块、变压模块和输出模块，所述信号采集模块、处理模块和变压模块依次电连接；所述处理模块根据信号采集模块采集的外界数据输出控制信号到所述变压模块；所述直流电源将直流电输出至变压模块；所述变压模块在处理模块的驱动下将直流电变压输出到输出模块，以驱动配套激光头输出激光。

2.根据权利要求1所述的半导体激光电源，其特征在于：所述变压模块包括变压器T1和调整管Q1，所述调整管Q1的漏极接地，栅极与处理模块连接，源极通过变压器T1的输入端线圈与所述直流电源连接，所述变压器T1的输出端与输出模块电连接。

3.根据权利要求2所述的半导体激光电源，其特征在于：所述输出模块包括二极管D1和二极管D2，所述变压器T1输出端线圈的两端分别与所述二极管D1和二极管D2的输入端连接，二极管D1和二极管D2的输出端与配套的激光头驱动连接，所述变压器T1的输出端线圈的中部接地。

4.根据权利要求3所述的半导体激光电源，其特征在于：所述输出模块包括滤波电容C3，所述滤波电容C3的负极接地，所述滤波电容C3的正极与二极管D1，二极管D2的输出端以及配套的激光头电连接。

5.根据权利要求1所述的半导体激光电源，其特征在于：还包括电源滤波电路，直流电源加载在所述电源滤波电路的输入端，所述电源滤波电路的输出端与变压模块的输入端连接，所述电源滤波电路包括至少一组有极性电容C1和至少一组无极性电容C2，所述有极性电容C1和无极性电容C2并联接地，并且有极性电容C1的整机端和无极性电容C2的一端与直流电源和变压模块的输入端连接。

6.一种功率可调的激光器，包括依次设置的光纤、准直镜头、和聚焦镜头，其中准直镜头将光纤出射的激光准直并通过聚焦镜头照射到工件上，其特征在于：包括权利要求1至5任意一项所述的半导体激光电源，所述信号采集模块包括温度采样器和温度采集电路，所述温度采样器设置在所述准直镜头和聚焦镜头之间，激光贯穿所述温度采样器的中部，并且所述温度采样器通过内壁检测通过聚焦镜头反射的射线，所述温度采样器与温度采集电路电连接，所述温度采集电路与所述处理模块电连接。

7.一种焊接装置，包括依次设置的光纤、准直镜头、和聚焦镜头，其中准直镜头将光纤出射的激光准直并通过聚焦镜头照射到工件上，其特征在于，包括权利要求1至5任意一项所述半导体激光电源，所述信号采集模块包括温度采样器和温度采集电路，所述温度采样器设置在所述准直镜头和聚焦镜头之间，激光贯穿所述温度采样器的中部，并且所述温度采样器通过内壁检测通过聚焦镜头反射的射线，所述温度采样器与温度采集电路电连接，所述温度采集电路与所述处理模块电连接。

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