大功率光纖激光器安全控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】激光器安全控制系統(tǒng)配置有直接耦接到AC源的電源模塊。電源模塊包括電流隔離的DC/DC變換器以及安全機(jī)構(gòu)，其中電流隔離的DC/DC變換器具有至少一個(gè)輸出電容器。安全機(jī)構(gòu)配置有彼此獨(dú)立操作的第一和第二安全通道，以便將電源模塊的正常操作機(jī)制切換為安全機(jī)制。在正常操作機(jī)制下，電壓模塊的DC輸出具有較高電壓，而在安全機(jī)制下，DC輸出具有比所述較高電壓低的較低電壓。各安全通道均包括關(guān)斷電路和放電電路。關(guān)斷電路可操作用于關(guān)斷DC/DC變換器。放電電路可操作用于將輸出電容器放電至期望值以下。關(guān)斷DC/DC變換器并對(duì)輸出電容器進(jìn)行放電定義了電源模塊的安全機(jī)制。激光器安全控制系統(tǒng)還包括大功率光纖激光器系統(tǒng)和激光器泵浦系統(tǒng)，其中激光器泵浦系統(tǒng)從電源接收DC輸出，并在電源的安全機(jī)制下防止激光器泵浦系統(tǒng)輻射發(fā)射，這是由于在安全機(jī)制下所述較低電壓不足以產(chǎn)生激光發(fā)射。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
大功率光纖激光器安全控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及激光器安全系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地，描述了一種用于通過(guò)集成在激光器電源中的功能來(lái)將大功率光纖激光器電學(xué)上置于安全狀態(tài)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用半導(dǎo)體栗浦的大功率激光器(例如，光纖激光器)被廣泛用于加工各種材料。當(dāng)各種人體組織(特別是眼睛)直接暴露于大功率的激光輻射時(shí)，這種激光輻射對(duì)于人體是危險(xiǎn)的。因此，系統(tǒng)整合者應(yīng)提供用于保護(hù)在運(yùn)行的大功率激光器的周?chē)ぷ鞯墓ぷ魅藛T的安全措施。這些措施通常涉及在要進(jìn)行激光加工的工件周?chē)鷺?gòu)造封閉的保護(hù)工作臺(tái)(booth)。工作臺(tái)防止激光福射穿透到工作臺(tái)的邊界外，且可以訪問(wèn)工作臺(tái)，例如，以便改變工作件或出于其它目的。顯然，當(dāng)訪問(wèn)工作臺(tái)時(shí)，必須將激光器置于不產(chǎn)生激光輻射的安全狀態(tài)/機(jī)制下。
[0003]通常激光器本身被布置在保護(hù)性工作臺(tái)之外，通過(guò)傳輸光纖將激光輻射傳導(dǎo)到工作臺(tái)內(nèi)。在這種配置下，必須監(jiān)控激光器本身的完整性和傳輸光纖的完整性，以便一旦需要就將激光器置于安全機(jī)制下。
[0004]安全措施需要激光器開(kāi)發(fā)者向系統(tǒng)整合者提供將激光器置于無(wú)法產(chǎn)生激光輻射的安全狀態(tài)下的可能性(接口)?，F(xiàn)有的機(jī)器安全標(biāo)準(zhǔn)(諸如ISO 13849-1)根據(jù)安全系統(tǒng)響應(yīng)于單個(gè)或多個(gè)故障而出現(xiàn)故障的可能性，來(lái)定義安全系統(tǒng)類(lèi)別(性能等級(jí))。根據(jù)ISO13849-1，現(xiàn)有的針對(duì)大功率激光器的安全系統(tǒng)的最低限是Cat.3 PL_D，其要求安全系統(tǒng)的單個(gè)故障不應(yīng)導(dǎo)致喪失安全功能，且只要合理可行，在接收到對(duì)安全功能的下一需求時(shí)或在接收對(duì)安全功能的下一需求之前，應(yīng)檢測(cè)到該單個(gè)故障。
[0005]用于將激光器以及其它電學(xué)機(jī)器置于安全狀態(tài)的現(xiàn)有常用方法之一包括:借助串聯(lián)連接的并經(jīng)由安全繼電器進(jìn)行控制的兩個(gè)冗余接觸器，斷開(kāi)(斷電)它們與電力網(wǎng)的連接，其中安全繼電器同樣在工作過(guò)程中監(jiān)控它們的狀態(tài)。圖1中示出了該系統(tǒng)的示例。當(dāng)接觸器斷開(kāi)時(shí)，激光器與能量源斷開(kāi)連接。如果系統(tǒng)中的電容能夠存儲(chǔ)足夠產(chǎn)生危險(xiǎn)輻射的能量，則必須對(duì)電容進(jìn)行放電以便將激光器置于安裝狀態(tài)下?？梢酝ㄟ^(guò)接觸器的輔助、常閉觸點(diǎn)來(lái)執(zhí)行放電。上述方案在應(yīng)用于必須快速且頻繁地將激光器置于安全機(jī)制的情況下存在不足，諸如，應(yīng)用于加工輸送線，在該情況下加工周期持續(xù)不超過(guò)幾秒。在這種情況下，接觸器的機(jī)械壽命耗盡非?？欤瑢?dǎo)致它們頻繁更換。此外，每次接觸器被切換到閉合位置時(shí)，激光器系統(tǒng)“冷”啟動(dòng)，這需要相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)使該系統(tǒng)準(zhǔn)備就緒進(jìn)行工作。這樣導(dǎo)致在輸送線的操作中出現(xiàn)昂貴的延遲。
[0006]提供所需安全措施的備選方案包括在激光輻射的路徑中安裝專(zhuān)用快門(mén)(光學(xué)安全快門(mén))。然而，在光纖激光器或具有輻射傳輸光纖的其它類(lèi)型激光器的情況下，這種布置不可避免地需要輻射從光纖出射且隨后輸入回光纖中，這樣降低了該輻射的質(zhì)量(亮度)并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性造成不利影響。此外，這種布置明顯提高了系統(tǒng)的價(jià)格。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在本發(fā)明的框架內(nèi)，公開(kāi)了一種安全系統(tǒng)，所述安全系統(tǒng)可操作用于在集成在激光器系統(tǒng)的電源中的專(zhuān)用功能的幫助下，電學(xué)地使激光器系統(tǒng)能夠切換到安全機(jī)制下。在所公開(kāi)的激光器系統(tǒng)中，安全功能被確定為:通過(guò)對(duì)電源的DC-DC變換器進(jìn)行雙通道(冗余)關(guān)斷并在預(yù)定時(shí)間范圍內(nèi)將其輸出電容器雙通道(冗余)放電至安全等級(jí)，來(lái)停止該系統(tǒng)的激光輻射。需要激光器系統(tǒng)的安全機(jī)制的情況包括以下情況:
[0008]從外部安全接口移除允許信號(hào)；
[0009]破壞輻射傳輸光纖的完整性；
[0010]破壞激光器殼體的完整性；以及
[0011]根據(jù)激光器系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案，驅(qū)動(dòng)任何其它安全系統(tǒng)傳感器。
[0012]更具體地，本發(fā)明的方面之一涉及一種創(chuàng)造性的激光器安全控制系統(tǒng)，其中所述激光器安全控制系統(tǒng)配置有直接耦接到AC源的電源模塊。電源模塊包括具有輸出電容器的電流隔離(galvanically isola ted)DC/DC變換器以及安全機(jī)構(gòu)。
[0013]安全機(jī)構(gòu)操作用于對(duì)輸出電容器進(jìn)行放電，并在正常和安全機(jī)制之間切換電源模塊。正常機(jī)制的特征在于電源的高電壓DC輸出，而在安全機(jī)制下，DC輸出低于正常機(jī)制下的DC輸出。
[0014]根據(jù)本方面的創(chuàng)造性激光器安全系統(tǒng)還包括激光器模塊。激光器模塊配置有大功率光纖激光器系統(tǒng)和接收DC輸出的激光器栗浦系統(tǒng)。安全機(jī)制下的DC輸出低于激光器栗浦系統(tǒng)的發(fā)射閾值。
[0015]根據(jù)另一方面，創(chuàng)造性的激光器控制系統(tǒng)配置有直接耦接到AC源的電源模塊。電源模塊包括具有輸出電容器的電流隔離DC/DC變換器，以及可操作用于對(duì)輸出電容器進(jìn)行放電并可控地工作于安全和正常機(jī)制下的安全機(jī)構(gòu)。正常機(jī)制的特征在于電源的高電壓DC輸出，而在安全機(jī)制下，DC輸出低于正常機(jī)制下的DC輸出。將低DC輸出選擇為低于接收DC輸出的大功率光纖激光器的栗浦源的發(fā)射閾值。
[0016]安全機(jī)構(gòu)配置有彼此獨(dú)立操作的第一和第二安全通道，且每個(gè)安全通道配置有:
[0017]關(guān)斷電路，用于將電源模塊從正常操作機(jī)制切換到安全機(jī)制；以及
[0018]放電電路，可操作用于在安全機(jī)制下將輸出電容器放電至低于期望閾值的電壓。
[0019]在另一方面，上述方面中的任一方面所公開(kāi)的安全系統(tǒng)還具有安全控制器，配置為響應(yīng)于分別來(lái)自外部和內(nèi)部安全相關(guān)傳感器的報(bào)警信號(hào)，控制電源的操作。安全控制器可操作用于當(dāng)所有的外部和內(nèi)部傳感器都不輸出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生被耦接到安全機(jī)構(gòu)的啟用信號(hào)，以便在正常操作機(jī)制下啟用電源。安全控制器還可操作用于響應(yīng)于外部和內(nèi)部傳感器中的至少一個(gè)傳感器的報(bào)警信號(hào)，結(jié)束啟用信號(hào)。安全機(jī)構(gòu)的安全通道均配置為在沒(méi)有啟用信號(hào)的情況下，將電源模塊的正常操作機(jī)制切換到安全機(jī)制，并對(duì)輸出電容器進(jìn)行放電。
[0020]本發(fā)明的另一方面涉及如上述方面中的任一方面公開(kāi)的激光器安全系統(tǒng)，其中所述激光器安全系統(tǒng)還包括一個(gè)或更多個(gè)附加電源模塊。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述方面中的任一方面的激光器安全系統(tǒng)配置有安全機(jī)構(gòu)，其中各安全通道的放電電路均在關(guān)斷電路之后或與關(guān)斷電路同時(shí)進(jìn)行操作。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述方面中的任一方面所述的安全系統(tǒng)配置有安全機(jī)構(gòu)，其中所述安全機(jī)構(gòu)包括監(jiān)控可執(zhí)行組件的完整性的多個(gè)多元傳感器(multiplesensors)。將傳感器集成在安全機(jī)構(gòu)的每個(gè)安全通道中。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，上述方面中的任一方面的激光器安全系統(tǒng)包括安全機(jī)構(gòu)的安全通道，其中每個(gè)安全通道包括多個(gè)輸出組件。輸出組件均可操作用于當(dāng)電源模塊處于安全機(jī)制下且可執(zhí)行組件正確地運(yùn)作時(shí)，向安全控制器提供相應(yīng)輸入。
[0024]根據(jù)另一方面，上述方面中的任一方面的安全系統(tǒng)包括被耦接到輸出電容器的輔助電源。輔助電源可操作用于在電源模塊斷電的情況下實(shí)現(xiàn)安全機(jī)制。
[0025]該系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)在于沒(méi)有易受到磨損的機(jī)電元件(接觸器)、進(jìn)入就緒狀態(tài)所需的時(shí)問(wèn)相對(duì)較短(小于10ms)、實(shí)現(xiàn)的成本相對(duì)較低、且在路徑中沒(méi)有其它能量損耗。
【附圖說(shuō)明】
[0026]根據(jù)結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，將更清楚上述特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中:
[0027]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的激光器安全系統(tǒng)之一；
[0028]圖2示出了具有線性栗浦電流控制元件的光纖激光器的栗浦模塊的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)；
[0029]圖3示出了采用高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)方法來(lái)控制栗浦電流(降壓級(jí)(buckstage))的栗浦模塊的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)；
[0030]圖4示出了創(chuàng)造性的安全系統(tǒng)的概覽圖；
[0031]圖5示出了所公開(kāi)的電源模塊的DC-DC變換器的結(jié)構(gòu)圖；以及
[0032]圖6示出了所公開(kāi)的對(duì)DC-DC變換器進(jìn)行雙通道關(guān)斷以及對(duì)電源模塊的輸出電容進(jìn)行雙通道放電的原理。
【具體實(shí)施方式】
[0033]圖2示出了具有線性栗浦電流控制元件22的光纖激光器的栗浦模塊，其中線性栗浦電流控制元件22是M0SFET。
[0034]圖3示出了采用高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)方法來(lái)控制栗浦電流(降壓級(jí))的光纖激光器的栗浦模塊的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)。與圖2不同，圖3中的控制元件26工作在高頻的開(kāi)關(guān)模式下(幾百千赫)。
[0035]如果向栗浦二極管施加的電壓低于定義二極管產(chǎn)生閾值電流的特定值，則二極管無(wú)法照射出產(chǎn)生危險(xiǎn)激光發(fā)射等級(jí)的足夠能量。我們將這種安全電壓值暫時(shí)指定為20伏，此外，栗浦模塊的正常操作需要大約75伏量級(jí)的供電電壓。通過(guò)串聯(lián)連接為一個(gè)電路的栗浦二極管21的總數(shù)以及一個(gè)二極管上的正向電壓降，來(lái)確定所述值20V。
[0036]根據(jù)圖2和3，清楚的是:在這兩種情況下，二極管上的電壓無(wú)法高于栗浦模塊供電電壓，這意味著為了實(shí)現(xiàn)激光器的安全狀態(tài)，確保栗浦模塊供電電壓值或電源輸出電壓(相同概念)低于20V(安全輸出電壓或S0V)就足矣。
[0037]圖4示出了所提出的創(chuàng)新構(gòu)思的概覽圖。電源單元11與電力網(wǎng)(AC供電源)10直接相連，將在下文描述電源單元11的操作。根據(jù)激光器系統(tǒng)的所需功率，可以改變電源單元以及栗浦和光纖激光器模塊12的數(shù)量。該系統(tǒng)具有安全控制器13，安全控制器13—方面從外部接收需要將系統(tǒng)置于安全狀態(tài)的命令，并且還從內(nèi)部傳感器接收需要立即關(guān)斷激光器的命令。另一方面，安全控制器13控制電源單元11，在電源單元11中，專(zhuān)門(mén)構(gòu)造安全關(guān)斷和輸出放電機(jī)制。同樣包括在該系統(tǒng)中的CPU 14控制激光器的操作，諸如，發(fā)射功率，而不干擾安全系統(tǒng)的操作。然而，CPU 14可以從安全控制器13接收診斷信息。
[0038]如圖2和圖3的示例所示，為了將激光器置于安全狀態(tài)，確保在栗浦模塊12的輸入處的供電電壓不超過(guò)SOV就足夠了。從電源單元的布置的角度，如果停止從初級(jí)電路向次級(jí)電路傳送能量，且電源單元11的所有輸出電容(以及與它們并聯(lián)連接的栗浦模塊12的輸入電容)被放電，則可以滿足這種條件。
[0039I圖5示出了電源單元11的DC-DC部分的結(jié)構(gòu)圖。所示電路是雙管正向變換器(dualforward converter)的變型，被稱(chēng)作交錯(cuò)式雙晶體管正向變換器。來(lái)自PffM控制器32的驅(qū)動(dòng)脈沖通過(guò)開(kāi)關(guān)30被放大至所需等級(jí)，并進(jìn)入柵極驅(qū)動(dòng)變壓器31。柵極驅(qū)動(dòng)變壓器31的輸出線圈與電力開(kāi)關(guān)33相連，電力開(kāi)關(guān)33開(kāi)關(guān)在電源變壓器35中的電流。由于來(lái)自控制器32的驅(qū)動(dòng)脈沖相對(duì)彼此是不同相的(相差180度)且每個(gè)通道內(nèi)脈沖的占空比不超過(guò)50%，將這種變換器與普通整流器(元件36)以及平滑濾波器(元件37和38)相連是合理的。驅(qū)動(dòng)脈沖的頻率是幾十或甚至幾百千赫，這樣確保整個(gè)電源相對(duì)緊湊。
[0040]所公開(kāi)的系統(tǒng)的突出特征之一在于:從初級(jí)電路向次級(jí)電路的能量傳送的安全性是任何電流隔離變換器(變壓器)所固有的。根據(jù)該特征，不可能在沒(méi)有來(lái)自控制器32的驅(qū)動(dòng)脈沖的情況下，從初級(jí)電路向次級(jí)電路傳送能量，與元件30、31、33、34是否操作無(wú)關(guān)。換言之，如果沒(méi)有來(lái)自控制器32的驅(qū)動(dòng)脈沖，則元件30、31、33、34的任何故障都不會(huì)導(dǎo)致自發(fā)性的能量傳送。應(yīng)從安全標(biāo)準(zhǔn)要求的視角檢查這種重要特性，其中安全系統(tǒng)中的任何單個(gè)故障必須不能導(dǎo)致危險(xiǎn)狀態(tài)。
[0041]因此，為了執(zhí)行如上所述的安全功能，確保沒(méi)有來(lái)自控制器32的驅(qū)動(dòng)脈沖并將變換器輸出放電至安全SOV等級(jí)(如下所述)就足夠了。這使得可以無(wú)需監(jiān)控元件30、31、33、34的完整性。應(yīng)注意，上述內(nèi)容不僅針對(duì)所公開(kāi)的正向變換器，而且對(duì)于在能量傳輸路徑中具有變壓器形式的電流隔離的任何其它變換器(諸如，半橋式、全橋式、反激式、推挽式等)均是正確的。
[0042]圖6示出了對(duì)變換器進(jìn)行雙通道關(guān)斷以及對(duì)輸出電容進(jìn)行雙通道放電的原理。為了符合安全要求，由兩個(gè)通道執(zhí)行關(guān)斷和放電方案，這對(duì)于Cat.3 IS013849-1結(jié)構(gòu)而言是典型設(shè)置。
[0043]在該方案中，兩個(gè)通道彼此獨(dú)立工作，且即使在發(fā)生任何單個(gè)故障的情況下仍能夠?qū)⒓す馄髦糜诎踩珷顟B(tài)。輸入光耦合器40、41從圖4的安全控制器13接收命令。沒(méi)有信號(hào)意味著關(guān)閉電源單元的命令(斷電為首要)。來(lái)自光耦合器40(通道I)的信號(hào)進(jìn)入PffM控制器32的專(zhuān)用關(guān)斷輸入，從而可以將其關(guān)閉。
[0044]器件44或看門(mén)狗監(jiān)控在控制器32的輸出端處存在/缺少脈沖，且實(shí)際上控制關(guān)斷通道I的操作的完整性。如果關(guān)閉電源單元的命令通過(guò)通道I進(jìn)入且看門(mén)口 44確認(rèn)在控制器32的輸出處沒(méi)有脈沖，則邏輯元件“與”49將對(duì)通道I的放電命令進(jìn)一步傳送至放電單元。關(guān)斷通道2以類(lèi)似原理進(jìn)行操作。兩個(gè)附加Mosfet驅(qū)動(dòng)器43布置在控制器32的輸出處，從另一Mosf et驅(qū)動(dòng)器42向它們供電，其中Mosf et驅(qū)動(dòng)器42又由來(lái)自光耦合器41的接通/關(guān)斷命令來(lái)控制。
[0045]比較器47形式的器件監(jiān)控驅(qū)動(dòng)器43上的供電電壓的存在/缺失，并實(shí)際上控制關(guān)斷通道2的操作完整性。如果關(guān)閉電源單元的命令通過(guò)通道2進(jìn)入且同時(shí)比較器47確認(rèn)驅(qū)動(dòng)器43處沒(méi)有電力供給，則邏輯元件“與”48將對(duì)通道2的放電命令進(jìn)一步傳送至放電單元。圖6的中心示出了 DC-DC變換器45，其中可以根據(jù)圖5的方案或根據(jù)具有變壓器的任何其它變換器的方案，來(lái)設(shè)置所述DC-DC變換器45。
[0046]通過(guò)使用放電電阻器50、51和開(kāi)關(guān)52、53，根據(jù)雙通道方案，設(shè)置輸出電容46的放電單元，其中開(kāi)關(guān)52、53將電阻器50、51連接到電源單元輸出。當(dāng)存在來(lái)自兩個(gè)關(guān)斷通道中的任一通道的至少一個(gè)命令時(shí)，兩個(gè)放電通道相接合。在DC變換器被切換至安全機(jī)制之后，或備選地，與之同時(shí)，各放電通道均可以對(duì)輸出電容器進(jìn)行放電。用于監(jiān)控放電通道操作完整性的器件54、56可以控制例如如下參數(shù):
[0047].在放電命令時(shí)存在放電電流，直到輸出電壓降至SOV以下；
[0048].在沒(méi)有放電命令的情況下沒(méi)有放電電流;以及
[0049]?輸出電壓的等級(jí)。
[0050]監(jiān)控單元44、47、54、56可以控制其它參數(shù)，以便檢測(cè)安全電路中的故障，從而增加診斷覆蓋率(DC)，進(jìn)而增加整個(gè)系統(tǒng)作整體上的性能等級(jí)(PL)(這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)均在ISO13849-1標(biāo)準(zhǔn)的意義下使用)。
[0051]通常，電源單元具有低電力的輔助家用電源以供內(nèi)部需要。為了確保這種電源的故障不會(huì)導(dǎo)致喪失安全功能，存在一個(gè)或更多個(gè)預(yù)留電源55，以供內(nèi)部需要。這種電源55由電源單元的輸出來(lái)饋電，且是可操作的直到電源的輸出電壓的等級(jí)降低至SOV值為止。因此，即使在缺少任何外部供電的情況下，仍確保安全功能。
[0052]如果電源單元輸出上的電壓低于SOV值，并且監(jiān)控單元44、47、54、56沒(méi)有記錄到故障，則輸出光耦合器57、58向安全控制器13傳送(高電平)電源單元處于安全狀態(tài)下的事實(shí)。
[0053]圖4所示的安全控制器13可以具有它自己的監(jiān)控功能。例如，它可以將來(lái)自光耦合器57、58的輸出的信號(hào)進(jìn)行交叉比較。此外，它可以通過(guò)測(cè)量關(guān)斷命令到達(dá)輸入光耦合器40、41處與從輸出光耦合器57、58根據(jù)關(guān)斷命令到達(dá)而確認(rèn)安全狀態(tài)之間的延遲值，來(lái)控制放電時(shí)間。如果在一個(gè)電源單元11的安全系統(tǒng)的操作中檢測(cè)到錯(cuò)誤，則可以強(qiáng)制將激光器系統(tǒng)的其它電源單元11置于安全狀態(tài)。以上列舉的措施旨在進(jìn)一步增加安全系統(tǒng)的性能等級(jí)(PL)。
[0054]所公開(kāi)的安全系統(tǒng)提供相當(dāng)大的實(shí)際優(yōu)勢(shì)。例如，W02014063151和WO 2014063153所公開(kāi)且本申請(qǐng)共有的激光焊接槍配置有激光源。在所公開(kāi)的槍中，通過(guò)復(fù)雜和高成本的電光開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)激光安全。通常，沿著激光器下游的光路布置光開(kāi)關(guān)。作為任何機(jī)械器件，它具有相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間響應(yīng)，這樣明顯增加了暴露于kW-MW激光輸出的風(fēng)險(xiǎn)。此外，這些激光源需要轉(zhuǎn)儲(chǔ)裝置(dump means)，轉(zhuǎn)儲(chǔ)裝置可能包括附加的光纖和安全空間結(jié)構(gòu)，這二者均是不希望的。使用當(dāng)前公開(kāi)的安全系統(tǒng)消除了對(duì)開(kāi)關(guān)和轉(zhuǎn)儲(chǔ)裝置的需要。在另一示例中，假設(shè)多激光系統(tǒng)具有多個(gè)激光源，所述多個(gè)激光源依次工作在彼此不同的相應(yīng)波長(zhǎng)下。通常，提供對(duì)這些激光源的選擇使用的一個(gè)或更多個(gè)波束開(kāi)關(guān)具備上述所有缺點(diǎn)。用均根據(jù)本發(fā)明來(lái)配置的激光源代替波束開(kāi)關(guān)明顯增加多激光系統(tǒng)的安全性和高效性。
[0055]盡管以所公開(kāi)的示例描述了本公開(kāi)，然而在不脫離所附權(quán)利要求的范圍和精神的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)清楚對(duì)上述實(shí)施例的多種修改和/或添加。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光器安全控制系統(tǒng)，包括: 電源模塊，與AC源直接相耦接，所述電源模塊包括具有輸出電容器的電流隔離DC/DC變換器以及安全機(jī)構(gòu)，其中所述安全機(jī)構(gòu)可操作用于: 在正常操作機(jī)制和安全機(jī)制之間切換電源模塊，其中在所述正常操作機(jī)制下，電源的DC輸出具有較高電壓，而在所述安全機(jī)制下，所述DC輸出具有比所述較高電壓低的較低電壓，以及 對(duì)輸出電容器進(jìn)行放電；以及 激光器模塊，包括大功率光纖激光器系統(tǒng)以及接收所述DC輸出的激光器栗浦系統(tǒng)，其中所述較低電壓低于激光器栗浦系統(tǒng)的發(fā)射閾值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器安全控制系統(tǒng)，其中所述安全機(jī)構(gòu)配置有彼此獨(dú)立操作的第一和第二安全通道，且每個(gè)安全通道配置有: 關(guān)斷電路，用于將電源模塊從正常操作機(jī)制切換到安全機(jī)制；以及 放電電路，可操作用于在安全機(jī)制下將輸出電容器放電至低于期望閾值的電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器安全控制系統(tǒng)，還包括:安全控制器，配置為響應(yīng)于分別來(lái)自外部和內(nèi)部安全相關(guān)傳感器的報(bào)警信號(hào)控制電源模塊的操作， 當(dāng)所有的外部和內(nèi)部傳感器都不輸出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)時(shí)，所述安全控制器產(chǎn)生被耦接到兩個(gè)安全通道的啟用信號(hào)，以便在正常操作機(jī)制下啟用電源，以及 所述安全控制器響應(yīng)于內(nèi)部和外部傳感器中的至少一個(gè)的報(bào)警信號(hào)，移除啟用信號(hào)，其中兩個(gè)安全通道中的任一通道可操作用于在沒(méi)有啟用信號(hào)的情況下將電源模塊的正常操作機(jī)制切換為安全機(jī)制并對(duì)輸出電容器進(jìn)行放電。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器安全控制系統(tǒng)，還包括一個(gè)或更多個(gè)附加電源模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器安全控制系統(tǒng)，其中各安全通道中的放電電路均在關(guān)斷電路之后進(jìn)行操作。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器安全控制系統(tǒng)，其中每個(gè)安全通道的關(guān)斷和放電電路同時(shí)進(jìn)行操作。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光器安全控制系統(tǒng)，其中各安全通道包括監(jiān)控可執(zhí)行組件的完整性的多個(gè)傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的激光器安全控制系統(tǒng)，其中各安全通道還包括多個(gè)輸出組件，所述多個(gè)輸出組件可操作用于當(dāng)電源模塊處于安全機(jī)制下且可執(zhí)行組件正確地運(yùn)作時(shí)，向安全控制器提供相應(yīng)輸入。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光器安全控制系統(tǒng)，還包括與輸出電容器相耦接并可操作用于在所述電源模塊斷電的情況下實(shí)現(xiàn)安全機(jī)制的輔助電源。
【文檔編號(hào)】H01S3/13GK106063057SQ201580012020
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年3月4日 公開(kāi)號(hào)201580012020.3, CN 106063057 A, CN 106063057A, CN 201580012020, CN-A-106063057, CN106063057 A, CN106063057A, CN201580012020, CN201580012020.3, PCT/2015/18778, PCT/US/15/018778, PCT/US/15/18778, PCT/US/2015/018778, PCT/US/2015/18778, PCT/US15/018778, PCT/US15/18778, PCT/US15018778, PCT/US1518778, PCT/US2015/018778, PCT/US2015/18778, PCT/US2015018778, PCT/US201518778
【發(fā)明人】瓦倫頓·沃羅登, 謝爾蓋·古斯科夫
【申請(qǐng)人】Ipg光子公司