[发明专利]全固态大功率激光器通用控制器

说明书

技术领域

本发明涉及的是控制器，具体的是针对全固态大功率激光器使用的控制器。

背景技术

目前使用的大功率激光器(功率在1KW以上)品种繁多，形式多样，但大体上还以CO₂激光器为多，CO₂激光器诞生较早、早已成熟的用于金属焊接及金属表面熔覆，但由于其光束传导是通过刚性管道，因此仅适合于二维或外部简单的三维焊接。为解决和弥补这种问题和缺欠而制成的可通过光纤传输的全固态二极管泵浦固态大功率激光器，是国内外高端大功率激光器发展的主流方向。然而国内现行的大功率全固态激光器多是处于实验室内工作的阶段，其操作控制比较简单粗糙，保护功能单一，性能不稳定，可靠性也差，极易产生误操作而造成设备损坏。况且现有操作控制系统缺乏系统性，尤其缺少与外部控制设备(机器人等)的联动控制与操作。因此，现有的全固态激光器的控制方式极不适应激光器实际工作中频繁开启及连续长时间工作的需要，更无法完成全固态激光器移动式加工的需要，实际应用尚存在诸多问题。

目前尚未有操作简单、功能强、自动化程度高，可与外部设备进行联动，而且能够对全固态大功率激光器提供可靠的运行保护，适合全固态大功率激光器实际应用的控制和保护系统。

发明内容

本发明的目的是针对现用全固态大功率激光器控制操作烦琐、效率低、无法与外部设备联动，并且缺乏必要的保护，从而造成激光器易损坏、寿命降低，不利于激光器的长时间可靠运行等问题而提供一种结构紧凑，控制功能强，操作简便不易出错，并对激光器在工作过程提供全方位的安全保护功能及可与外部设备通讯联动的一种全固态大功率激光器通用控制器。

采用的技术方案是：

一种全固态大功率激光器通用控制器是由硬件和软件两大部份组成，所述的硬件包括信号检测及执行单元、操作单元和主控单元；

所述的信号检测及执行单元，包括激光头电源控制及检测机构、冷却水控制及检测机构、保护气控制及检测机构、光腔漏水检测机构、光闸开关控制机构和功率探测机构；

激光头电源控制及检测机构包括激光头电源、主控器和串口；激光头电源采用加拿大Xantrex公司XDC系列数控大功率直流电源，激光头电源的输出端通过导线与激光头的电源输入端对应连接，激光头电源的控制端、电流和电压检测端通过导线分别与串口的对应端相连接，串口与主控器对应端脚连接；

冷却水控制及检测机构包括冷水机、流量控制开关；冷水机采用激光器专用定型产品的冷水机，冷水机的水出口与激光头冷水入口连接，激光头冷水出口经冷水流量控制开关与冷水机的回水口相连接，冷水机的控制端与串口的对应端相连接，串口与主控器对应端脚连接；在光纤头、激光头冷水入口和出口、镜片冷却水入口和出口设置温度检测点，采用PT100铂电阻，通过温度变送器变为4-20mA模拟信号，温度变送器分别对应与线性光耦隔离电路相连接，经A/D模数转换与主控器对应端脚连接；

保护气控制及检测机构包括电磁阀和气体流量控制开关；电磁阀采用定型成品，电磁阀的入口端通过软管与保护气源相连接，电磁阀的出口端经气体流量控制开关与激光器的保护气进口连接，激光器的保护气出口经气体流量控制开关返回到电磁阀的回气口端，回气口端与保护气源相连接；电磁阀的控制端与串口的对应端相连接，串口与主控器对应端脚连接；

光腔漏水检测机构包括漏水探测器，漏水探测器为两条电极板嵌入激光器底板上，两条电极板的同方向的一端各连接一导线，导线另一端与主控器对应端脚连接；通过主控器检测两极间电阻可检测到激光器内是否漏水，激光器内设有三路漏水检测点，分别设置在激光头冷水入口、出口及透镜组。

光闸开关控制机构，包括光闸电机、全返镜和吸光筒；光闸电机轴的前端设有光闸，光闸与光闸电机轴固定连接，光闸电机的控制端通过导线与主控器对应端脚连接；吸光筒为带有水冷夹套的圆筒，位于激光器的一侧，吸光筒的轴线与光闸平面成45°角；

功率探测机构包括功率探测器、折返镜；折返镜位于激光器内为激光器的关键部件，功率探测器装设在激光器的右侧壁面上，功率探测器的光线接收部件与折返镜通过的光线相一致，功率探测器的输出端主控器对应端脚连接，主控器相应端脚与放大器连接并经AD转换输出；

上述一种全固态大功率激光器通用控制器设置有外部控制设备(机器人等)的联动控制接口；联动控制接口采用4位光隔输入及4位光隔输出连接外部被控制系统的接口；