[发明专利]金属密封射频二氧化碳激光器光功率优化控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光器的控制系统，具体涉及一种金属密封射频二氧化碳激光器光功率优化控制系统。

背景技术

金属二氧化碳射频激光器现在已经广泛的运用激光标刻，切割，焊接等领域。针对不同的材质和不同的用户要求，就必须对激光器的输出功率进行调节和控制。现有技术是通过PWM信号的方式对激光器的功率进行控制，如图1所示，控制计算机1通过PWM信号线2对激光器3进行控制，PWM控制方式：PWM控制是通过改变方波信号的占空比实现功率输出的控制，如图2所示，其中

占空比(Duty Cycle)的定义：

Duty=TperiodTon×100%]]>

运行在控制计算机1上标刻或者切割软件，输出上图所示的PWM信号，并且通过改变占空比(Duty Cycle)实现对功率的控制。占空比大，输出功率高；占空比小，输出功率低。具体计算公式：

P_laser＝P_{laser_max}×Duty

PWM控制方式的不足：

因为PWM控制方式方式在，激光器实际输出功率为P_laser＝P_{laser_max}×Duty。对于不同个体的激光器，激光器的最大输出功率Plaser_max不会完全相同；同时，激光器工作一段时间后，最大功率会有衰减。

因为硬件和现场电磁干扰的原因，占空比(Duty Cycle)也会有很大的误差。

无法实现闭环调节：因为PWM控制只有输出信号，无法知道激光器的实际输出功率和运行情况，所以只能实现开环控制。如果激光器运行环境发生变化，激光功率输出改变，计算机无法根据这些变化进行跟踪调节

综上的原因，通过PWM调节激光功率不可能实现精确控制。在实际应用过程中，生产人员都必须根据经验，一边改变PWM的占空比，一边测量激光输出功率，要花费很长时间才能实现准确的激光输出功率。同时，激光器在运行过程中，激光器输出功率值会有5-10％的偏差。对于要实现精确控制的场合，这样的偏差，很难满足要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种输出功率精确可控的金属密封射频二氧化碳激光器光功率优化控制系统。

为实现上述发明目的，本发明所采用技术方案如下：

一种金属密封射频二氧化碳激光器光功率优化控制系统，包括控制计算机、激光器，所述激光器包括控制板和与所述控制板连接的激光器管芯，所述控制计算机通过数字通信接口将预定输出功率值传输给所述控制板，所述控制板根据所述预定输出功率值控制激光器管芯的输出功率；在所述控制板上还连接有一嵌入是激光检测模块，所述激光检测模块测试所述激光器管芯的实际输出功率值后反馈给所述控制板对所述激光器管芯的实际输出功率进行动态调整。

所述金属密封射频二氧化碳激光器光功率优化控制系统中，所述激光检测模块测试所述激光器管芯的实际输出功率值，具体是：

在所述激光器管芯的输出端设置有一个1％的分光镜，所述激光检测模块测试通过检测所述分光镜反射的1％光的功率得出实际输出功率。

所述金属密封射频二氧化碳激光器光功率优化控制系统中，所述控制板对所述激光器管芯的输出功率进行动态调整，具体是：

激光器控制板根据检测到的实际激光功率，通过双闭环PI控制算法，动态调整激光器的输出激光功率，以实现激光功率的精确输出。

所述金属密封射频二氧化碳激光器光功率优化控制系统中，所述控制板对所述激光器管芯的实际输出功率进行动态调整，具体是：

将所述实际输出功率值与所述预定输出功率值进行差值比较，然后根据所述差值增大或减小所述激光器管芯的输出功率。

本发明针对PWM控制方式不足，我们设计出数字通信接口，功率值直接通过数字通信接口传输给激光器。激光器的主控板在接收到数字化功率值后，控制激光器输出相应的激光功率。同时，我们采用嵌入式激光功率检测模块，测试实际激光输出功率，激光器控制板根据检测到的实际激光功率，通过双闭环PI控制算法，动态调整激光器的输出激光功率，以实现激光功率的精确输出。