雷射加熱裝置的製作方法

2023-12-10 13:30:32 2

專利名稱：雷射加熱裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雷射加熱裝置，特別是涉及一種同時對多個通道 的輸出功率精確控制，使其輸出能量能夠和設定值一致的雷射加熱裝 置。技術背景據現有文獻記載，國外報導了 "一分多束光纖輸出雷射加熱裝置 設計"，它採用一個雷射器， 一套控制系統，通過一分多束的光纖束， 實現多個通道雷射光束穩定的能量輸出。該裝置結構簡便、製造方便、 為實現多個通道雷射光束穩定的能量輸出確有效果。但是，由於該裝 置採用一分多束的技術方案，它輸出的光束在一根光纖的載面分布是 高斯分布中，中心和四周的光束能量分布並不均勻，當一根光纖和多 束光纖對接時，很難實現使所有的分束光纖輸出能量一致，這種不一 致是由光束的性質所決定的且不可調，也就是說，只要有雷射輸出， 這套系統的每一根光纖輸出能量就不可能一致。因此，當輸出能量要 求高度一致性時，就無法滿足市場的需求。發明內容本發明的目的，就是為了克服現有技術的缺陷，解決每一根光纖 輸出能量不一致性，不能單獨控制的問題，提出一種集中電源分布控 制用多個小功率光纖輸出雷射模塊(雷射器)代替原有的單個大功率 雷射模塊，用一個主電源提供能量，分別用多個雷射二極體驅動板對
一個小功率光纖輸出雷射模塊的輸出功率單獨控制的構想，提供一種 結構緊湊、功能清晰、操作簡便、既可以分別控制每一路雷射器輸出 功率，也可以控制使每一路的輸出功率一致的雷射加熱裝置。為了實現上述目的，本發明所涉及的雷射加熱裝置的技術方案是 這樣的本發明由電源、監控器、總線主板、系統控制板、溫度控制板、 散熱製冷模塊、雷射二極體驅動板、光纖輸出雷射模塊，機箱前面板 和機箱構成。其特徵是電源設置在機箱內中部，散熱製冷模塊和總線主板分別設置在才幾箱內的左、右部位。電源由主電源和輔助電源組成； 主電源由二路輸出，其一路為3. 3V電流不小於40A電源輸出，用導 線通過總線主板與雷射二極體驅動板連接並提供能量；其另一路為 24V電流小於10A電源輸出，其輸出的控制埠通過總線主板與溫度 控制板連接，其功率輸出埠與散熱製冷模塊中的半導體致冷器通過 導線連接。總線主板上設置了 15個ISA插槽，其中13個插槽內插有 13個雷射二極體驅動板，剩下的兩個插槽內分別插有系統控制板和 溫度控制板。每個雷射二極體驅動板通過導線連接並可以同時控制二 個光纖輸出雷射模塊，每個光纖輸出雷射模塊的能量由主電源中的 3. 3V電流不小於40A的一路電源提供，光纖輸出雷射模塊輸出功率 調節部分由每一個雷射二極體驅動板來完成，系統控制板通過16位 的D/A晶片為每一個光纖輸出雷射模塊的輸出功率提供精確的設定 參數。光纖輸出雷射模塊安裝在散熱製冷模塊中的鋁製熱沉上。散熱 製冷模塊由半導體致冷器、鋁製熱沉、散熱器和風扇或風道組成。鋁 制熱沉內裝有溫度傳感器，將感知的溫度信號傳送到溫度控制板，溫 度控制板根據其感應的溫度信號，通過數字PID增量式算法控制主電 源24V電流小於10A的電源輸出，該電源又來控制半導體致冷器的制 冷功率，保證鋁製熱沉在25。C土rC的條件下，為光纖輸出雷射模塊 輸出功率優於1. 3%的穩定度，提供溫度保障。機箱前面板上面設置 了液晶屏、單鍵飛梭、按鍵、定時器、急停開關、鑰匙開關；系統控 制板上設置了單片機以及液晶屏、飛梭和按鍵的控制接口，可直接與 液晶屏、飛梭和按鍵連接；系統控制板通過單片機提供人機界面控制。 監控器通過機箱的後面板上的接口與系統控制板上的單片機連接。監 控器通過A/D轉換晶片將光纖輸出雷射模塊的輸出功率和控制電流 及時檢測出來，並輸出到監控器中，監控器根據檢測的數據通過系統 控制板上的單片機實時監測光纖輸出雷射模塊的狀態。如有異常就實 施報警。輔助電源與總線主板連接，為總線主板和插在其上的所有電 路板供電。所有光纖輸出雷射模塊都通過機箱後面板的光纖連接器和 機箱外面的光纖連接；光纖輸出的多路雷射光束可直接應用於加熱。 本發明所涉及的雷射加熱裝置，其特徵是，主電源的一路為3. 3V 40A電源輸出，另一i 各為24V 8A電源輸出。本發明所涉及的雷射加熱裝置，其特徵是，雷射二極體驅動板採 用雙環閉環控制，即以電流控制環路為內環、功率控制環3各為外環。本發明所涉及的雷射加熱裝置，其特徵是，光纖輸出雷射模塊共 有25個。本發明所稱的雷射加熱裝置具有構思新穎、設計合理、工藝規範、 製造方便、結構緊湊、功能清晰、操作簡便，易於形成工業化大批量 生產等特點；本發明可以分別控制每一路雷射器的輸出功率，也可以 根據用戶需要設定每一路輸出功率一致。本發明可以應用於工業加 工、科研、教學和軍事等領域，特別適用於膠固化工藝。


圖1:雷射加熱裝置電路原理示意圖2:雷射加熱裝置的總線主板安裝示意圖3:雷射加熱裝置的散熱製冷模塊結構示意圖4:雷射加熱裝置的電源安裝示意圖5:雷射加熱裝置結構示意圖。
具體實施例方式
本發明所稱的雷射加熱裝置，結合附圖l至附圖5,對其技術方 案的具體實施方式
詳細4又述如下
按圖5所示，製成本發明的機箱19及其前面板3與後面板。電源設 置在機箱19內中部，其中電源1安裝在機箱19的底板上，輔助電源 13安置在主電源1的上面；在機箱19內左、右部位設置散熱製冷模 塊7和總線主板5。散熱製冷模塊7由半導體致冷器14、鋁製熱沉 15、鰭片式散熱器16和高速雙滾珠軸流風扇17組成。總線主板5上 設置15個ISA插槽，其中13個插槽內分別插上13個雷射二極體驅 動板8,剩下的兩個插槽內分別插上系統控制板4和溫度控制板6。 每一個雷射二極體驅動板8通過高溫線連接且可以同時控制二個光 纖輸出雷射模塊9,雷射模塊9安裝在散熱製冷模塊7中的鋁製熱沉15上，鋁製熱沉15內裝有溫度傳感器18。機箱前面板3上面設置3 液晶屏IO、單鍵飛梭ll、按鍵12、定時器22、急停開關23和鑰匙 開關24。所有的光纖輸出雷射模塊(雷射器)9都通過機箱19的後 面板上的光纖連接器25和機箱19外面的光纖連接，光纖輸出的多路 雷射光束直接用於加熱。機箱19後面板上的9芯D型接口 26用於外 接報警監控器2。主電源1的一路輸出3. 3V 135W通過總線主板給激 光二極體驅動板8提供大約40A電流，保證每路(共25路)光纖輸 出雷射模塊9有L6A的電流；主電源1的另一路輸出24V 200W (相 當於24V 8A)的電流，其控制埠通過總線主板5與溫度控制板7 中的半導體致冷器14直接連接。輔助電源13和總線主板5連接。由 電網輸入的220V市電依次通過電源濾波器20和漏電保護開關21進 入主電源1和輔助電源13。系統控制板4上面設置了單片機以及控 制接口，可直接與液晶屏IO，單鍵飛梭11和按鍵12連接；系統控 制板4通過單片機提供人機界面控制；單片機與機箱19後面板上的 接口 26連接。
權利要求
1.一種雷射加熱裝置，它由電源、監控器(2)、總線主板(5)、系統控制板(4)、溫度控制板(6)、散熱製冷模塊(7)、雷射二極驅動板(8)、光纖輸出雷射模塊(9)，機箱前面板(3)和機箱(19)構成，其特徵是，電源設置在機箱(19)內中部，散熱製冷模塊(7)和總線主板(5)分別設置在機箱(19)內的左、右部位；電源由主電源(1)和輔助電源(13)組成，主電源(1)由二路輸出，其一路為3.3V電流不小於40A電源輸出，並通過總線主板(5)與雷射二極體驅動板(8)連接；其另一路為24V電流小於10A電源輸出，其特出的控制埠通過總線主板(5)與溫度控制板(6)連接，其功率輸出埠與散熱製冷模塊(7)中的半導體致冷器(14)連接；總線主板(5)上設置15個ISA插槽，其中13個插槽與13個雷射二極體驅動板(8)連接，剩下的兩個插槽分別與系統控制板(4)和溫度控制板(6)連接；每個驅動板(8)通過導線連接且可以同時控制二個光纖輸出雷射模塊(9)，雷射模塊(9)安裝在散熱製冷模塊(7)中的鋁製熱沉(15)上；散熱製冷模塊(7)由半導體致冷器(14)、鋁製熱沉(15)、散熱器(16)、風扇或風道(17)組成，鋁製熱沉(15)內裝有溫度傳感器(18)；機箱前面板(3)上面設置了液晶屏(10)、單鍵飛梭(11)、按鍵(12)、定時器(22)、急停開關(23)和鑰匙開關(24)；系統控制板(4)上設置了單片機以及液晶屏(10)和單鍵飛梭(11)的控制接口，可直接與液晶屏(10)、飛梭(11)和按鍵(12)連接；輔助電源(13)與總線主板(5)連接；監控器(2)通過機箱(19)的後面板上的接口(26)與系統控制板(4)上的單片機連接。
2. 根據權利要求1所述的雷射加熱裝置，其特徵是，主電源(l) 的一路為3. 3V 40A電源輸出，另一路為24V 8A電源輸出。
3. 根據權利要求1或2所述的雷射加熱裝置，其特徵是，雷射二 極管驅動板(8)釆用雙環閉環控制，即以電流控制環路為內環，功 率控制環路為外環。
4. 根據權利要求1或2所述的雷射加熱裝置，其特徵是，光纖輸 出雷射模塊(9)為25個。
全文摘要
本發明涉及一種雷射加熱裝置。該裝置由電源、監控器、總線主板、系統控制板、溫度控制板、散熱製冷模塊、雷射二極體驅動板，光纖輸出雷射模塊和機箱構成。其特徵是，電源由主電源和輔助電源組成，分別與總線主板連接，總線主板有15個插槽，分別與13個雷射驅動板，系統控制板和溫度控制板相連，每個驅動板可以同時控制二個光纖輸出雷射模塊，雷射模塊安裝在散熱製冷模塊中，雷射模塊通過機箱後面板上連接器與機外光纖連接；系統控制板上的單片機和接口分別與監控器、前面板上液晶屏、飛梭、按鍵連接。本發明具有構思新穎、工藝規範、結構緊湊、操作簡便、可以分別控制每一路雷射模塊的功率輸出且功率一致等特點。本發明可廣泛用於工業加工、科研、特別適宜於膠固化工藝領域。
文檔編號H01L21/00GK101101359SQ20071005251
公開日2008年1月9日 申請日期2007年6月21日 優先權日2007年6月21日
發明者曦 李, 卿 林, 鋒 王 申請人:武漢凌雲光電科技有限責任公司