[发明专利]一种激光器的仿真控制方法和系统

说明书

本发明涉及一种激光器的仿真控制方法，根据仿真激光器的内部结构及内部结构所涉及部件的材料热感应值构建三维仿真模型，将仿真数据输入三维仿真模型获取仿真三维伪彩色图，从三维伪彩色图中获取超过设定应力阈值的目标区域，调整仿真激光器目标区域的温度以使目标区域的应力值低于设定应力阈值，将调整后目标区域的温度作为平衡温度，在测试激光器与仿真激光器对应的目标区域内设置双向半导体温控器，根据温度分布彩色图调节双向半导体温控器的加热或制冷，判断测试激光器的目标区域的温度是否处于平衡温度，若是，完成测试激光器的控制。提高激光器输出激光束的指向稳定性。

技术领域

本发明涉及激光加工设备领域，具体为一种激光器的仿真控制方法和系统。

背景技术

激光器在精密微加工应用中，激光束须准确且稳定地入射到激光扫描、聚焦光学系统中，经过光束变换和整形后实现精确注入待加工材料的特定位置，完成激光光能对材料局部的销蚀。因此，激光束指向稳定性尤为重要。

激光束指向稳定性的因素包括环境温度的随机变化，激光器机械结构在不同温度下会发生不同程度的热形变，即各个元器件的发热量不同或热形变系数不一样，导致部件之间产生热应力，这种应力积累到一定程度就引起部件发生幅度不一样的变形。

作为激光束载体的零部件变形直接改变了各个镜片的反射角、折射角等，从而使激光束偏离原传输路径，激光器的整体表现就是输出光束指向随着环境温度变化而变化，呈现出指向不稳定性。当这种随温度而摇摆不定的光束偏离角度过大，激光器后面的应用平台上各种光学系统就难以与激光束的光轴对接，造成激光器应用平台无法工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高激光束指向稳定性的仿真控制方法和系统。

为了实现上述目的，采用的技术方案为：一种激光器的仿真控制方法，其包括以下步骤：

S1：根据仿真激光器的内部结构及内部结构所涉及部件的材料热感应值构建三维仿真模型；

S2：将仿真数据输入三维仿真模型获取仿真三维伪彩色图；从三维伪彩色图中获取超过设定应力阈值的目标区域，调整仿真激光器目标区域的温度以使目标区域的应力值低于设定应力阈值，将调整后目标区域的温度作为平衡温度；

S3：在测试激光器与仿真激光器对应的目标区域内设置双向半导体温控器；

S4：采集测试激光器的温度分布彩色图；根据温度分布彩色图调节双向半导体温控器的加热或制冷，判断测试激光器的目标区域的温度是否处于平衡温度；若是，完成测试激光器的控制；若否，重复S4。

进一步地，在S2之前还包括S20，S20：在构建的三维仿真模型中设置原点位置以创建三维坐标系；

S2中从三维伪彩色图中获取超过设定应力阈值的目标区域，包括：

基于三维坐标系，从三维伪彩色图中获取超过设定应力阈值的三维坐标点；根据三维坐标点确定目标区域。

进一步地，仿真数据包括热源的位置数据、热源的温度数据和环境温度数据；

S2包括：将热源的位置数据、热源的温度数据和环境温度数据输入三维仿真模型获取仿真三维伪彩色图。

进一步地，S3中采集测试激光器的温度分布彩色图；根据温度分布彩色图调节双向半导体温控器的加热或制冷，包括：

根据温度分布彩色图获取目标区域的温度；比较测试激光器目标区域的温度与平衡温度；

在测试激光器目标区域的温度小于平衡温度情况下，调节目标区域处的双向半导体温控器的加热量；

在测试激光器目标区域的温度大于平衡温度情况下，调节目标区域处的双向半导体温控器的制冷量；