DE3532977A1 - Method for stabilizing the output power of a gas laser - Google Patents
Method for stabilizing the output power of a gas laserInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konstanthalten der Ausgangsleistung eines Glaslasers nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for keeping constant the output power of a glass laser according to the generic term of claim 1.
Um bei der Bearbeitung insbesondere beim Schweißen, Schneiden, Härten, Perforieren und Bohren von Werkstücken mit einem Gaslaser eine gleichbleibende Arbeitsgüte zu erzielen, muß die Ausgangsleistung des Lasers während des Bearbeitungsprozesses nahezu konstant sein.In order to process especially when welding, cutting, Hardening, perforating and drilling workpieces with to achieve a constant quality of work with a gas laser, the output power of the laser during the Machining process to be almost constant.
Aus der DE-OS 19 12 292 ist eine Regelvorrichtung zur Regelung der Ausgangsleistung eines Gasdauerstrichlasers bekannt, die zur Ermittlung der Ausgangsleistung ein Teil der Laserstrahlleistung auskoppelt und mit einem Meßfühler mißt. Der Meßfühler erzeugt ein Istwertsignal, das mit einem Sollwert verglichen und der hieraus gewonnene Stellwert zur Änderung der Plasmaspannung und/ oder zur Änderung der Gaszusammensetzung verwendet wird.From DE-OS 19 12 292 a control device for Regulation of the output power of a gas continuous wave laser known to determine the output power Coupled part of the laser beam power and with one Sensor measures. The sensor generates an actual value signal that is compared with a target value and the one obtained from it Control value for changing the plasma voltage and / or used to change the gas composition.
Dabei ist es allerdings nötig, im Strahlgang des Lasers Auskoppelvorrichtungen und/oder Meßfühler anzuordnen, die einerseits in der Herstellung und Montage kostenintensiv sind und andererseits zu einer Minderung der Laserleistung führen.However, it is necessary in the beam path of the laser To arrange decoupling devices and / or sensors, which on the one hand is expensive to manufacture and assemble are and on the other hand to reduce the Lead laser power.
Diese Eingriffe in die Ausgangsleistung des Lasers werden gemäß der DE-PS 19 50 043 durch die gleichzeitige Verwendung einer Entladestrom- und Seitenlichtsteuerung vermieden. Dabei kann das Seitenlichtsignal auch zur Steuerung des Gasdruckes herangezogen werden.This interferes with the output power of the laser according to DE-PS 19 50 043 by the simultaneous use a discharge current and sidelight control avoided. The side light signal can also be used Control of the gas pressure can be used.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsschwankungen eines Lasers mit Lasergasdruckregelung zu kompensieren.The invention is based, the performance fluctuations the task a laser with laser gas pressure control compensate.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 und bei der gattungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 5 gelöst.This task is carried out in a generic method by the characterizing features of claim 1 and in the generic device for implementation of the procedure by the characteristic features of the Claim 5 solved.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments of the invention are in the subclaims specified.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein billiger und einfach aufgebauter Gasdruckregler mit großer Schaltdifferenz wie beispielsweise ein Zweipunktdruckregler zur Leistungsregelung eines Gaslasers eingesetzt werden kann. Durch die Kompensation der Schaltdifferenz der Lasergasdruckregelung durch eine einfache und billige Entladestromkorrektur ist es möglich, eine konstante Ausgangsleistung oder in besonders einfacher Weise eine nahezu kontante Ausgangsleistung des Gaslasers zu erzielen. Im Laserstrahl angeordnete Meßfühler bzw. Auskoppelvorrichtungen können vorteilaft entfallen.The advantages achieved with the invention are in particular in that a cheap and simple structure Gas pressure regulator with a large switching differential such as a two-point pressure regulator for power control a gas laser can be used. By compensation the switching difference of the laser gas pressure control through a simple and cheap discharge current correction is it possible to have a constant output power or an almost constant output power in a particularly simple manner to achieve the gas laser. In the laser beam arranged sensors or decoupling devices can advantageously eliminated.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gaslasers mit Lasergasdruckregelung und Kompensationskreis, Fig. 1 is a schematic illustration of a gas laser with laser gas pressure control and compensation circuit,
Fig. 2 einen vereinfachten Kompensationskreis zur Verkleinerung der Laserausgangsleistungschwankungen. Fig. 2 is a simplified circuit for compensating reduction of the laser output power fluctuations.
In der Fig. 1 ist der schematische Aufbau eines mit 10 bezeichneten Axialstrom-Gastransport-CO2-Lasers dargestellt. Der Laser 10 besteht im wesentlichen aus zwei Laserentladungsrohren 11 die in zwei Endköpfen 12 gelagert und über einen Verbindungskopf 20 miteinander verbunden sind. Die Endköpfe 12 und der Verbindungskopf 20 sind an eine Hochspannungsversorgung 13 angeschlossen. Der Pluspol der Hochspannungsversorgung 13 ist mit den Innenräumen 14 der Endköpfe 12 und der Minuspol der Hochspannungsversorgung mit dem Innenraum 15 des Verbindungskopfes 20 verbunden.In FIG. 1, the schematic construction of a designated 10, axial flow gas transport CO 2 laser is shown. The laser 10 essentially consists of two laser discharge tubes 11 which are mounted in two end heads 12 and are connected to one another via a connecting head 20 . The end heads 12 and the connection head 20 are connected to a high voltage supply 13 . The positive pole of the high voltage supply 13 is connected to the interior 14 of the end heads 12 and the negative pole of the high voltage supply to the interior 15 of the connecting head 20 .
Die in den Endköpfen 12 angeordneten Laserspiegel sind mit 16 und 17 bezeichnet.The laser mirrors arranged in the end heads 12 are denoted by 16 and 17 .
Der 100% reflektierende Spiegel 16 und der teildurchlässige Spiegel 17 bilden den optischen Resonator. Der Laserstrahl 9 tritt als Licht kleiner Divergenz durch den teildurchlässigen Spiegel 17 aus dem Resonator aus. Über in dem Bearbeitungskopf 7 angeordnete Umlenkspiegel 8 und weitere optische Einrichtungen wird der Laserstrahl 9 auf ein nicht näher dargestelltes zu bearbeitendes Werkstück gelenkt.The 100% reflecting mirror 16 and the partially transmissive mirror 17 form the optical resonator. The laser beam 9 emerges from the resonator as light of small divergence through the partially transparent mirror 17 . The laser beam 9 is directed onto a workpiece (not shown) to be machined via deflecting mirrors 8 arranged in the machining head 7 and further optical devices.
In den Endköpfen 12 ist jeweils eine Lasergaseinlaßöffnung 18, 19 vorgesehen, über die den Entladungsrohren 11 Lasergas in Pfeilrichtung 21 zugeführt wird. Der Verbindungskopf 20 weist eine Lasergasauslaßöffnung 22 auf. Gaseinlaßöffnungen 18 und 19 sowie die Gasauslaßöffnung 22 sind über Leitungen 23, 24, 25 mit einer Einheit 26 zum Kühlen und Transportieren des Lasergases verbunden. Die Kühl-/Transporteinheit 26 weist einen Wärmetauscher 27 sowie ein Gasgebläse 28 auf, welches vorzugsweise als Rootsgebläse ausgebildet ist. Durch die tangentiale Einströmung des Lasergases an den Endköpfen 12 und die Absaugung an dem Verbindungskopf 20 des vorzugsweise in sich geschlossenen Gaskreislaufes wird eine Strömungsrichtung entgegen der Laserspiegelanordnung 16, 17 erreicht und somit die Verschmutzungsgefahr von Auskoppelplatte und Spiegel 16, 17 verringert.A laser gas inlet opening 18, 19 is provided in each of the end heads 12 , via which laser gas is supplied to the discharge tubes 11 in the direction of the arrow 21 . The connection head 20 has a laser gas outlet opening 22 . Gas inlet openings 18 and 19 and the gas outlet opening 22 are connected via lines 23, 24, 25 to a unit 26 for cooling and transporting the laser gas. The cooling / transport unit 26 has a heat exchanger 27 and a gas blower 28 , which is preferably designed as a roots blower. Due to the tangential inflow of the laser gas at the end heads 12 and the suction at the connection head 20 of the preferably self-contained gas circuit, a flow direction against the laser mirror arrangement 16, 17 is achieved and the risk of contamination of the decoupling plate and mirror 16, 17 is thus reduced.
Zur Aufrechterhaltung eines mittleren Druckes innerhalb der Entladungsrohre 11 von ca. 70 mbar ist an den Lasergaskreislauf 30 eine Vakuumpumpe 29 angeschlossen.In order to maintain an average pressure within the discharge tubes 11 of approximately 70 mbar, a vacuum pump 29 is connected to the laser gas circuit 30 .
Über eine Leitung 31 wir dem Gaslaser 10 kontinuierlich eine geringe Lasergasmenge von der Gasversorgung 32 zugeführt. Das Lasergas ist dabei bevorzugt ein Helium-Stickstoff-Kohlendioxid-Gemisch. Innerhalb der Leitung 31 ist eine Drossel 33 (in der Fig. 1 schematisch dargestellt) angeordnet, mit der die Lasergasdurchsatzmenge bestimmt wird.A small amount of laser gas from the gas supply 32 is continuously fed to the gas laser 10 via a line 31 . The laser gas is preferably a helium-nitrogen-carbon dioxide mixture. A throttle 33 (shown schematically in FIG. 1) is arranged within the line 31 and is used to determine the laser gas throughput.
Selbstverständlich ist es auch möglich, anstatt der Drossel 33 eine Blende in der Leitung 31 vorzusehen.Of course, it is also possible to provide an orifice in line 31 instead of throttle 33 .
Zwischen der Gasversorgung 32 und der Drossel 33 ist in der Leitung 31 ein Magnetventil 34 angeordnet. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Drossel 13 innerhalb des Magnetventils 34 bzw. das Magnetventil 34 nach der Drossel in der Leitung 31 anzuordnen.A solenoid valve 34 is arranged in line 31 between gas supply 32 and throttle 33 . Of course, it is also possible to arrange the throttle 13 within the solenoid valve 34 or the solenoid valve 34 after the throttle in the line 31 .
Ferner ist an den Lasergaskreislauf 30 eine Druck- bzw. Vakuummeßzelle 35 angeschlossen, die den Lasergasistdruck (p) erfaßt und als Analogwert über Leitung 36 einem vorzugsweise elektronischen Auswertgerät 37 zuführt. In dem Auswertgerät ist ein Meßwandler angeordnet, mit dem der Lasergasistdruck (p) in ein diesem Druck entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt wird. Das Auswertgerät 37 weist einen Minimum- und einen Maximum-Sollwerteinsteller 38, 39 auf, an denen zwei Schwellwerte als Vergleichsgrößen vorgegeben werden. An dem Minimum-Sollwerteinsteller wird hierbei ein Schwellwert P 2 ≦λτ p o vorgegeben, wobei p o dem Lasergassolldruck entspricht.Furthermore, a pressure or vacuum measuring cell 35 is connected to the laser gas circuit 30 , which detects the laser gas actual pressure ( p ) and supplies it as an analog value via line 36 to a preferably electronic evaluation device 37 . A measuring transducer is arranged in the evaluation device, by means of which the laser gas pressure ( p ) is converted into an electrical signal corresponding to this pressure. The evaluation device 37 has a minimum and a maximum setpoint adjuster 38, 39 , at which two threshold values are specified as comparison variables. A threshold value P 2 ≦ λτ p o is predefined on the minimum setpoint adjuster, p o corresponding to the laser gas target pressure.
Der Summierer oder der Sollwerteinsteller mit den zwei Stellungen (Minimum, Maximum) öffnet und schließt über Steuerleitung 40 das Magnetventil 34, so daß der Lasergasdruck immer zwischen dem Minimum-Sollwert und dem Maximum-Sollwert schwankt, so daß stets p 1 p p 2 ist, d. h. p o aufgrund der Schaltdifferenz/Hysterese nicht exakt ereicht werden kann.The totalizer or the setpoint adjuster with the two positions (minimum, maximum) opens and closes the solenoid valve 34 via control line 40 , so that the laser gas pressure always fluctuates between the minimum setpoint and the maximum setpoint, so that p 1 p p 2 is always , ie p o cannot be reached exactly due to the switching difference / hysteresis.
Je größer die Schaltdifferenz (Differenz zwischen oberstem und unterstem Lasergasdruckwert) der Lasergas-Druckregelung 35, 37, 40, 34, 31 ist, desto größer sind die Schwankungen der Ausgangsleistung des Laserstrahles 9.The greater the switching difference (difference between the top and bottom laser gas pressure values) of the laser gas pressure control 35, 37, 40, 34, 31 , the greater the fluctuations in the output power of the laser beam 9 .
Zur Kompensation der durch die Schaltdifferenz der Auswerteinheit 37 entstehenden Schwankungen der Laserausgangsleistung ist vorzugsweise die Druck- bzw. Vakuummeßzelle 35 unter Zwischenschaltung eines Kompensationskreises 4 an den Versteller der Hochspannungsversorgung 13 angeschlossen. Über den nicht näher dargestellten Versteller 42 wird der Entladestrom mittels einer im Kompensationskreis 14 erzeugten Stellgröße in Abhängigkeit von dem Lasergasistdruck (p) verändert.To compensate for the resulting difference by the switching of the processing unit 37 fluctuations of the laser output power, the pressure or Vakuummeßzelle 35 with interposition of a compensating circuit 4 is preferably connected to the phaser of the high voltage power supply. 13 Via the adjuster 42 , which is not shown in any more detail, the discharge current is changed as a function of the laser gas actual pressure ( p ) by means of a manipulated variable generated in the compensation circuit 14 .
Der Kompensationskreis 41 besteht nach einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung aus einem mit der Druck- bzw. Vakuummeßzelle 35 verbundenen Summierer 43, dessen nicht invertierender Eingang 44 unter Zwischenschaltung eines Meßwandlers 47 an die Meßzelle 35 und dessen invertierender Eingang 45 an einen Einsteller 46 angeschlossen ist. An dem Einsteller 46 wird ein dem Lasergassolldruck (p o ) entsprechendes Stromsignal eingestellt und dem Summierer 43 zugeführt.The compensation circuit 41 according to one embodiment of the invention consists of a summer 43 connected to the pressure or vacuum measuring cell 35 , the non-inverting input 44 of which is connected to the measuring cell 35 with the interposition of a measuring transducer 47 and the inverting input 45 of which is connected to an adjuster 46 . A current signal corresponding to the target laser gas pressure ( p o ) is set on the adjuster 46 and fed to the summer 43 .
Bevorzugt wird der Summierer 43 als Spannungssummierer ausgebildet und am Einsteller 46 ein dem Lasergassolldruck (p o ) entsprechendes Spannungssignal eingestellt. Dieses Spannungssignal kann statt vom Einsteller 46 vom Auswertgerät 37 erzeugt werden, entsprechend dem Solldruck p o . The summer 43 is preferably designed as a voltage summer and a voltage signal corresponding to the desired laser gas pressure ( p o ) is set on the adjuster 46 . This voltage signal can be generated by the evaluation device 37 instead of by the adjuster 46 , corresponding to the set pressure p o .
In dem Summierer 43 wird die Lasergassolldruckspannung mit der Lasergasistdruckspannung verglichen und ein dem Differenzdruck des Lasergases entsprechendes Ausgangssignal gebildet. Das Ausgangssignal wird über den Ausgang 48 dem Eingang 49 eines Rechengliedes 50 vorzugsweise Multiplizierer zugeführt.In the summer 43 , the target laser gas pressure voltage is compared with the actual laser gas pressure voltage and an output signal corresponding to the differential pressure of the laser gas is formed. The output signal is fed via the output 48 to the input 49 of a computing element 50, preferably a multiplier.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das Rechenglied 50 direkt an das Auswertegerät 37 anzuschließen. Hierdurch wird es vorteilhaft möglich, den Vergleich zwischen Drucksollwert und Druckistwert im Auswertegerät 37 durchzuführen und ein der Druckdifferenz entsprechendes Ausgangssignal dem Eingang 49 zuzuführen.Of course, it is also possible to connect the computing element 50 directly to the evaluation device 37 . This advantageously makes it possible to carry out the comparison between the pressure setpoint and the actual pressure value in the evaluation device 37 and to supply an output signal corresponding to the pressure difference to the input 49 .
Das Rechenglied 50 ist über den Eingang 51 mit einem Einsteller 53 für den Entladestromsollwert und über den Eingang 52 mit einem Einsteller 54 für die reziproke Eingabe eines am Lasergassolldruck (1/p o ) entsprechenden Spannungswertes verbunden. Statt des Einstellers 54 kann auch ein Rechenglied (Diodierer) verwendet werden, das aus dem im Auswertegerät 37 vorliegenden Drucksollwert das Signal 1/p o erzeugt. Vorzugsweise wird der Entladestromsollwert als Spannungswert u o am Einsteller 53 eingegeben. Dieser Einsteller 53 kann der selbe Einsteller sein, der bei Nichtbenutzung des hier beschriebenen Verfahrens der Hochspannungsversorgung 13 den Entladestromwert vorgibt.The computing element 50 is connected via the input 51 to an adjuster 53 for the discharge current setpoint and via the input 52 to an adjuster 54 for the reciprocal input of a voltage value corresponding to the laser gas setpoint pressure (1 / p o ). Instead of the adjuster 54 , a computing element (diode) can also be used, which generates the signal 1 / p o from the pressure setpoint present in the evaluation device 37 . The discharge current setpoint is preferably entered as a voltage value u o on the adjuster 53 . This adjuster 53 can be the same adjuster that specifies the discharge current value when the method of high-voltage supply 13 described here is not used.
In dem Rechenglied 50 werden die eingegebenen Werte entsprechend der Rechenoperation -u o /p o × Δ p verknüpft, vorzugsweise multipliziert, so daß am Ausgang 55 des Rechengliedes 50-Δ u ansteht. Der Ausgang 55 des Rechengliedes 50 ist mit dem invertierenden Eingang 57 eines Summierers 56 verbunden, dessen nicht invertierender Eingang 58 an den Einsteller 53 für den Entladestromsollwert angeschlossen ist. In dem Summierer 56 werden -Δ u und u o miteinander verglichen, so daß am Ausgang 59 des Summierers 56 u ansteht. Der Ausgang 59 ist unter Zwischenschaltung eines Verstärkers 60, der den Verstärkungsfaktor c i aufweist, mit dem Versteller der Hochspannung verbunden. Die Hochspannungsversorgung kann hierbei als Gleich- oder als Wechselstromversorgung ausgebildet sein.In the arithmetic unit 50, the values input according to the arithmetic operation are - u o / p o × Δ p linked, preferably multiplied, so that at the output 55 of the arithmetic device 50 - Δ u is present. The output 55 of the arithmetic element 50 is connected to the inverting input 57 of a summer 56 , the non-inverting input 58 of which is connected to the adjuster 53 for the discharge current setpoint. In the summer 56 - Δ u and u o are compared with one another, so that u is present at the output 59 of the summer 56 . The output 59 is connected to the adjuster of the high voltage with the interposition of an amplifier 60 which has the amplification factor c i . The high voltage supply can be designed as a direct or alternating current supply.
Über den Versteller 42 wird die gemessene Druckabweichung mit Hilfe einer angepaßten Entladestromkorrektur kompensiert. Vorteilhaft ist das Verfahren anwendbar sowohl bei Dauerstrich- (CW-) Betrieb als auch bei Pulsbetrieb. Selbstverständlich ist das Verfahren auch für jede andere Druckregelung und in Ergänzung zu jeder anderen Leitungsstell- oder Kompensationseinrichtung anwendbar. Die oben beschriebene Einrichtung zur Kompensation der Schaltdifferenz einer Lasergasdruckregelung basiert hierbei auf der Überlegung, daß die Laserleistung eine Funktion von Lasergasdruck und Entladestrom nach der GleichungThe measured pressure deviation is compensated for via the adjuster 42 with the aid of an adapted discharge current correction. The method can advantageously be used both in continuous wave (CW) operation and in pulse operation. Of course, the method can also be used for any other pressure control and in addition to any other line control or compensation device. The device described above for compensating the switching difference of a laser gas pressure control is based on the consideration that the laser power is a function of the laser gas pressure and discharge current according to the equation
P L = f (p, i) P L = f ( p, i )
ist.is.
Diese Funktion kann in weiteren Bereichen näherungsweise betrachtet werden alsThis function can be approximated in other areas are considered as
P L ∼ c · i P L ∼ c · i
Betrachtet man kleine Abweichungen vom Sollwert 0 (siehe oben), ergibt sich:If you consider small deviations from the nominal value 0 (see above), the following results:
dP = c · p · di · + c · i · dp dP = c · p · di · + c · i · dp
für For
D. h. durch kleine Korrekturen des Entladestromwertes werden die aufgrund der Schaltdifferenz des Lasergasdruckreglers entstehenden Lasergasdruckschwankungen weitgehend ausgeglichen. Der Entladestrom wird - wie oben bereits erwähnt - über eine Spannungsvorgabe eingestellt, so daß ist.I.e. small corrections of the discharge current value largely compensate for the laser gas pressure fluctuations that arise due to the switching difference of the laser gas pressure regulator. As already mentioned above, the discharge current is set via a voltage specification, so that is.
Ist es nicht notwendig, den Fehler ganz zu kompensieren, so vereinfacht sich der Kompensationskreis 41 entsprechend Fig. 2. In der Fig. 2 wurden die gleichen Bezugsnummern für die gleichen Bauteile wie in der Fig. 1 verwendet. Unterschiedlich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird anstatt dem Rechenglied 50 mit den Einstellern 53, 54 ein Verstärker 61, der den Verstärkungsfaktor k aufweist, zwischen die Summierer 43, 56 geschaltet. Der Eingang 62 des Verstärkers 61 ist mit dem Ausgang 48 des Summierers 43 und der Ausgang 63 des Verstärkers 61 mit dem invertierenden Eingang 47 des Summierers 56 verbunden.If it is not necessary to fully compensate for the error, the compensation circuit 41 is simplified in accordance with FIG. 2. In FIG. 2, the same reference numbers have been used for the same components as in FIG. 1. Different from the embodiment according to Fig. 1 54, an amplifier 61 having the gain k, is connected between the summing unit 43, 56 rather than the computing element 50 with adjusters 53. The input 62 of the amplifier 61 is connected to the output 48 of the summer 43 and the output 63 of the amplifier 61 to the inverting input 47 of the summer 56 .
Dem Kompensationskreis 41 nach Fig. 2 liegt folgende Rechenoperation zugrunde. The compensation circuit 41 according to FIG. 2 is based on the following arithmetic operation.
Wählt man k so aus, daß giltIf you choose k so that it holds
u o1 o = p o · k u o2,wobei u o1 und u o2 u o 1 O =p O ·k u o 2,in whichu o 1 andu o 2
die Grenzen des Stellbereiches (Ein Laser der beschriebenen Bauart kann üblicherweise in einem Stellbereich von 10% bis 100% seiner maximalen Leistung betrieben werden. Es gibt jedoch häufig Anwendungen, bei denen die Leistung nur in einem eingeschränkten Bereich, z. B. 50% bis 100% varriert wird) darstellen, so entspricht die Genauigkeit bei o = p o · k der der 1. Schaltung. So nimmt zwar proportional mit dem Abstand u o - o ab, gibt aber bis zu bestimmten Grenzen immer noch eine Verbesserung des Gesamtergebnisses. Die Grenze ist dann erreicht, wenn durch Δ u eine betragsmäßig gleiche, jedoch vorzeichenmäßig umgekehrte Verschlechterung als durch Δ p entsteht. Betrachtet man dies näherungsweise, so ergibt sich the limits of the adjustment range (a laser of the described Type can usually be within a setting range of 10% operated up to 100% of its maximum output. It However, there are often applications where the performance is only in a restricted area, e.g. B. 50% to 100% is varied), the accuracy corresponds to O =p O ·k that of the 1st circuit. So it does increase proportionally with the distanceu O - O but gives up to certain Limits still an improvement in the overall result. The limit is reached when throughΔ u one in amount same, but signed reverse deterioration as byΔ p arises. If one looks at this approximately, it results yourself
Im folgenden werden diese Grenzen und die Verbesserungen durch den vereinfachten Kompensationskreis 41 durch Beispiele erläutert.In the following, these limits and the improvements made by the simplified compensation circuit 41 are explained by examples.
Vergleiche der Leistungsänderung ergeben folgende WerteComparisons of the change in performance result in the following values
a) nur Druckänderung ergibt eine Leistungsänderung von a) only pressure change results in a change in performance of
b) Leistungsänderung mit Stromkorrektur bei Δ p = 10 mbar,
Δ u = -0,2 und u o = 1V
Δ P L ist in beiden Fällen 0,1 · p o
d. h. im untersten Stellbereich ergibt sich keine Verbesserung
mehr.
Bei u o = 2 K ergibt sich
und bei u o = 10 V
b) Power change with current correction at Δ p = 10 mbar, Δ u = -0.2 and u o = 1V Δ P L is 0.1 · p o in both cases , ie there is no improvement in the lowest setting range.
With u o = 2 K we get and at u o = 10 V
Daraus zeigt sich, daß über einen sehr großen Stellbereich mit diesem Verfahren Verbesserungen zu erzielen sind. Durch die Anpassung von o an u o können die Abweichungen für den jeweiligen Anwendungsfall optimiert werden.This shows that over a very large range improvements can be achieved with this method. By the adaptation of O atu O can the deviations for the be optimized for the respective application.
Je näher das Verhältnis u o1/u o2 bei 1 liegt und je kleiner die Druckschwankungen sind, desto genauer ist die vereinfachte Schaltung. Um so weiter wird man jedoch auch von der oben angegebenen Beziehung für o abgehen. Diese wird sich dann der Beziehung nähern.The closer the relationshipu o 1/u o 2 is 1 and the smaller the Pressure fluctuations are, the more precise the simplified Circuit. The more you get from the above specified relationship for O come off. This will then change the relationship approach.
mit u o1 = 5 V, u o2 = 10 V, p o = 100 mbar und Δ p = +5 mbar ergibt sich with u o 1 = 5 V, u o 2 = 10 V, p o = 100 mbar and Δ p = +5 mbar
Vergleiche der Leistungsänderung ergeben jetzt folgende Werte:Comparisons of the change in performance now result in the following values:
a) Die Druckänderung ohne Stromkorrektur ergibt eine Leistungsänderung von a) The change in pressure without current correction results in a change in output of
b) Mit Stromkorrektur ergibt sich bei u o = 5 V eine Leistungsänderung von bei und bei u o = 10 V von b) With current correction, there is a change in output of u o = 5 V at and at u o = 10 V from
Mit einer Optimierung von o können in diesem Fall die 5% Druckfehler auf ca. 2% Leistungsfehler im gesamten Stellbereich reduziert werden, d. h. die vereinfachte Schaltung wird in den meisten Fällen ausreichen.With an optimization of O can in this case the 5% misprints to about 2% performance errors overall Adjustment range can be reduced, d. H. the simplified Circuit will suffice in most cases.
Claims (12)
Δ i = Entladestromdifferenz
i o = Entladestrom-Sollwert
p o = Lasergas-Solldruck
Δ p = Lasergas-Druckdifferenz2. The method according to claim 1, characterized in that the power deviation of the discharge current ( i o ) caused by the laser gas pressure fluctuations ( Δ p ) according to the condition is compensated for
Δ i = discharge current difference
i o = discharge current setpoint
p o = target laser gas pressure
Δ p = laser gas pressure difference
ist. 3. The method according to claim 1 or claim 2, characterized in that the discharge current difference ( Δ i ) is set via a voltage specification after termination i o = c i · u o , so that
is.
wobei u o1 o u o2 ist, so daß
u o die Stellgröße für ca. 10% oder mehr Laserleistung und u o2 die Stellgröße für 100% oder weniger Laserleistung ist.4. The method according to claim 3, characterized, that the discharge current (i O ) according to the condition = -K ·Δ p +u O is set.
in whichu o 1 O u o 2 is so that
u O the manipulated variable for approx. 10% or more laser power andu o 2 is the manipulated variable for 100% or less laser power.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853532977 DE3532977A1 (en) | 1985-09-16 | 1985-09-16 | Method for stabilizing the output power of a gas laser |
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