專利名稱：一種大功率激光電源控制系統(tǒng)與方法技術領域的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種激光電源調節(jié)電變量領域，尤其涉及使用微控系統(tǒng)對激光電源進 行反饋控制，使其穩(wěn)定輸出的系統(tǒng)與方法。
背景技術：
現(xiàn)有的激光器電源特別是氪燈激光電源的控制系統(tǒng)中，由于采用主控系統(tǒng)直接控 制氪燈激光器電源輸出，主控系統(tǒng)直接檢測傳感器信號來判斷激光氪燈是否點著，直接發(fā) 送模擬量電壓值來控制電源輸出電流值，然而在一些實際應用中，由于主控板到電源的控 制信號線比較長，模擬量電壓值在傳輸過程中很容易受到環(huán)境的干擾，容易造成電源輸出 電流值不穩(wěn)定，造成氪燈點亮成功率低和氪燈電流值在工作中不穩(wěn)定，特別是雙氪燈或者 多氪燈激光器，經常造成激光器能量不均勻，使光斑能量不一樣，影響了激光工作效果。
發(fā)明內容
本發(fā)明實施例提供了一種大功率激光電源控制的系統(tǒng)與方法，旨在解決現(xiàn)有技術 中由于主控板到電源的控制信號線比較長，模擬量電壓值在傳輸過程中很容易受到環(huán)境的 干擾，使信號線電壓值不穩(wěn)定，造成激光燈電壓電流值在工作不穩(wěn)定的問題。本發(fā)明時這樣實現(xiàn)的，一種大功率激光電源控制系統(tǒng)由一個主控系統(tǒng)與至少兩個 分控系統(tǒng)組成，并且分控系統(tǒng)連接激光電源的一個控制端口，分控系統(tǒng)分別控制一個激光 電源控制端口的電流輸出。首先是先給氪燈輸入一個默認設定電流值，然后通過傳感器采 樣激光設備實際輸入的電流值，根據(jù)實際輸入的電流大小與激光設備預定輸入值進行比 較，并根據(jù)對比的結果對激光電源的輸出電流進行反饋控制調節(jié)。作為本發(fā)明的進一步改進，主控制系統(tǒng)通過串口方式與分控系統(tǒng)通信，通過接收 與處理分控系統(tǒng)的反饋信號和發(fā)送控制指令信號來完成對分系統(tǒng)的控制。本發(fā)明實施例提供的大功率激光電源控制方法，所述的方法包括如下步驟 主控系統(tǒng)通過串口向分控系統(tǒng)發(fā)送電源輸出命令，該命令攜帶相應的輸出參數(shù)；
分控系統(tǒng)通過串口接收主控系統(tǒng)的控制指令與參數(shù)，并根據(jù)該指令與參數(shù)控制激光電 源的輸出。分控系統(tǒng)通過霍爾傳感器實時采集激光設備電源線上的霍爾電壓計算實際激光 設備接收的電流大小數(shù)據(jù)，并根據(jù)采集的電流數(shù)據(jù)與預設電流數(shù)據(jù)對電源的輸出電流進行 反饋微調。分控系統(tǒng)通過串口向主系統(tǒng)返回分控系統(tǒng)的控制狀態(tài)數(shù)據(jù)，如當前輸出的電流， 檢測到的激光設備輸入電流等工作狀態(tài)參數(shù)。作為本發(fā)明的進一步改進，所述的方法還包括主控系統(tǒng)接收操作員通過鍵盤輸入 的指令與參數(shù)或者采用默認的參數(shù)向分控系統(tǒng)發(fā)送控制指令。本發(fā)明的有益效果是由于采用數(shù)字串口通信方式對相對距離比較遠的激光設備 的電源或其輸出進行控制，數(shù)碼量抗干擾性很強，所以就能很穩(wěn)定控制激光器，使激光器輸
3出穩(wěn)定能量，一方面提高激光燈點著成功率，使激光設備在復雜的工作環(huán)境中提供穩(wěn)定的 輸入電流；另一方面采用主從的控制系統(tǒng)，能提高多個激光器能量輸出一致性，穩(wěn)定性。
圖1是本發(fā)明一種大功率激光電源控制系統(tǒng)提供的系統(tǒng)結構圖； 圖2是本發(fā)明一種大功率激光電源控制系統(tǒng)提供的主控系統(tǒng)結構圖； 圖3是本發(fā)明一種大功率激光電源控制系統(tǒng)提供的分控系統(tǒng)結構圖； 圖4是本發(fā)明一種大功率激光電源控制方法提供的通信過程流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例的提供的激光設備是雙氪燈激光器，當主控系統(tǒng)接到操作員發(fā)送啟 動信號后，主控系統(tǒng)通過串口從分控系統(tǒng)獲取控制狀態(tài)參數(shù)，先判斷氪燈是否全部點亮，如 果是，則主控系統(tǒng)與分控制系統(tǒng)通信，把操作員設定的電流值的信號發(fā)送給分控制系統(tǒng)，分 控系統(tǒng)對恒流電源的輸出進行實時反饋調節(jié)，并向主控系統(tǒng)傳輸運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，如果未能 把氪燈全部點亮，則主控系統(tǒng)提示錯誤信息。系統(tǒng)通過數(shù)模芯片MAX531輸出電壓模擬值(電壓模擬值是OV到3V)來調節(jié)電源 輸出，延時一定時間(由于電源調節(jié)需要一定時間)，再通過模數(shù)芯片MAX187采集霍爾傳感 器返回的電壓值，該采集過程經過多次采樣取平均的方法獲取平均電壓值作為測量的霍爾 電壓值，根據(jù)霍爾電壓與測試電流的正比關系，計算激光設備的實際輸入電流值，通過對比 采樣的電流值與預定輸入值并獲取差值，判斷差值是否在設定差值之內。如果是在設定差 值之內，就停止調節(jié)，并向主控制系統(tǒng)發(fā)送調整成功信息；如果不在設定差值之內，分控系 統(tǒng)繼續(xù)通過數(shù)模芯片MAX531輸出電壓模擬值(電壓模擬值是OV到3V)來調節(jié)激光電源的 電流輸出，直到差值在設定差值范圍之內才停止調節(jié)，同時實時把系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)通過液 晶顯示屏顯示，方便用戶的管理與操作。下面結合
及具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。如圖1所示，本系統(tǒng)分為主控系統(tǒng)M301，至少兩個分控系統(tǒng)M302，與激光電源 M304組成，其中激光電源M304有多個電源控制端口 M303，作為本發(fā)明的另一個實施例， 激光電源可以由多個電源組成，每個電源只設置一個控制端口。主控系統(tǒng)M301與分控系 統(tǒng)M302通過串口連接通信，分控系統(tǒng)M302與所述電源控制端口 M303連接，所述主控系統(tǒng) M301控制每個分控系統(tǒng)對電源輸出的控制。如圖2所示為本系統(tǒng)的主控系統(tǒng)的結構圖，所述的主控系統(tǒng)包括MCU模塊M103， LED顯示模塊M101，鍵盤輸入模塊M102，串口通信模塊M104。其中MCU模塊M103獲取操作 員通過鍵盤輸入模塊M102輸入的控制參數(shù)信息，如果是默認參數(shù)設置，則在可擦寫存儲器 中記錄該參數(shù)信息。LED顯示模塊MlOl主要用于系統(tǒng)狀態(tài)的顯示。串口通信模塊M104與 分控系統(tǒng)的串口模塊M204連接進行串口通信，交互控制信息。如圖3所示為本系統(tǒng)的分控系統(tǒng)的結構圖，所述的分控系統(tǒng)包括MCU模塊M203，D/ A輸出模塊M201，A/D數(shù)據(jù)采集模塊M202，串口通信模塊M204。分控系統(tǒng)的MCU模塊M203 控制串口通信模塊M204與主控系統(tǒng)進行串口通信，獲取主控系統(tǒng)傳輸?shù)目刂菩畔⑴c相應 的參數(shù)信息，D/A輸出模塊M201與激光電源的輸出控制端口連接，用于控制其穩(wěn)定的電流輸出。分控系統(tǒng)包括A/D數(shù)據(jù)采集模塊M202，該數(shù)據(jù)采集模塊采用霍爾傳感器實時獲取霍 爾電壓數(shù)據(jù)并計算激光設備實際輸入的電流大小，分控系統(tǒng)通過D/A輸出模塊M201控制激 光電源的輸出，對激光設備的輸入進行反饋微調。如圖4所示為本系統(tǒng)的控制方法通信過程流程圖。在S401步驟中主控系統(tǒng)向分控系統(tǒng)發(fā)送控制指令，該控制指令攜帶命令的控制 參數(shù)。在默認情況下，主控系統(tǒng)發(fā)送默認的控制參數(shù)，并且控制參數(shù)可預先由操作員通過鍵 盤輸入設置。在S402步驟中分控系統(tǒng)向激光電源控制端口的發(fā)送控制信號，該信號攜帶控制 參數(shù)，實現(xiàn)對電源的輸出電流的控制。在S403步驟中，分控系統(tǒng)通過傳感器，在本發(fā)明的實施例中，本發(fā)明實施例采用 霍爾傳感器采集霍爾電壓值，并通過霍爾電壓與實際激光設備輸入的電流的正比關系計算 激光設備實際輸入電流，并把該電流值與預設值進行比較，對電源輸出電流進行反饋調節(jié)。在S405步驟中，分控系統(tǒng)通過串口向主控系統(tǒng)返回分控系統(tǒng)的控制狀態(tài)信息與 激光設備的狀態(tài)參數(shù)信息。以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的 保護范圍。
權利要求
1.一種大功率激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括主控系統(tǒng) (M301)、至少兩個分控系統(tǒng)(M302)、激光電源(M304);并且主控系統(tǒng)與分控系統(tǒng)通信連接， 用于控制分控系統(tǒng)(M302)；每個分控系統(tǒng)分別與激光電源(M302)的一個控制端口(M303) 連接，用于控制激光電源的輸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的大功率激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于所述的主控系統(tǒng)包 括MCU (M103)，分別與MCU (M103)連接的LED顯示模塊(M101)，鍵盤輸入模塊(M102)和串 口通信模塊(M104)。
3.根據(jù)權利要求1所述的大功率激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于所述的分控系統(tǒng)包 括MCU (M203)，分別與MCU (M203)連接的D/A輸出模塊(M201)，A/D數(shù)據(jù)采集模塊(M202)， 串口通信模塊(M204)。
4.根據(jù)權利要求3所述的大功率激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于所述的A/D數(shù)據(jù)采 集模塊(M202)通過把霍爾傳感器采集的霍爾電壓轉換為測量電流值獲取激光設備實際輸 入的電流數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權利要求1至4任一項所述的大功率激光電源控制系統(tǒng)，其特征在于所述的 主控系統(tǒng)與分控系統(tǒng)通過串口連接通信。
6.根據(jù)權利要求1至5所述的大功率激光電源控制系統(tǒng)中任一項權利要求所述的激光 電源，其特征在于所述激光電源指的是氪燈激光器電源。
7.一種大功率激光電源控制方法，其特征在于所述的方法包括如下步驟701、主控系統(tǒng)向分控系統(tǒng)發(fā)送電源輸出指令，該指令攜帶相應的輸出參數(shù)；702、分控系統(tǒng)接收主控系統(tǒng)的控制指令與參數(shù)，并根據(jù)該參數(shù)控制激光電源的輸出；703、分控系統(tǒng)實時采集激光設備實際輸入的電流大小數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)對電源 的輸出電流進行反饋微調；704、分控系統(tǒng)向主系統(tǒng)返回分控系統(tǒng)與激光設備的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權利要求7所述的大功率激光電源控制方法，其特征在于在步驟701之前，所 述的方法還包括主控系統(tǒng)接收操作員通過鍵盤輸入的指令與參數(shù)或者采用默認參數(shù)向分控系統(tǒng)發(fā)送 控制指令。
9.根據(jù)權利要求7所述的大功率激光電源控制方法，其特征在于所述的步驟703中 的反饋微調具體是根據(jù)激光設備實際輸入的電流大小與預定輸入值進行比較，根據(jù)比較結果對激光電源 的輸出電流進行微調。
10.根據(jù)權利要求7至9所述的大功率激光電源控制方法中任一項權利要求所述的激 光電源，其特征在于所述激光電源指的是氪燈激光器電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光電源控制領域，旨在提供一種大功率激光電源輸出的控制系統(tǒng)與方法，所述的系統(tǒng)由一個主控系統(tǒng)與至少兩個分控系統(tǒng)組成，分控系統(tǒng)分別控制激光電源的一個輸出，采用反饋控制方法，根據(jù)采樣傳感器信號，對激光電源的輸出進行反饋控制調節(jié)。本發(fā)明的有益效果是由于采用串口數(shù)字通信方式對較遠距離激光設備的電源輸出進行控制，具有很好的抗干擾性，另一方面采用主從的控制系統(tǒng)，能提高多個激光器能量輸出一致性，穩(wěn)定性。
文檔編號H01S5/022GK102064466SQ20101057698
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權日2010年12月7日
發(fā)明者何海鵬, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司