雷射能量控制方法和系統的製作方法
2023-06-06 12:29:41 1
專利名稱：雷射能量控制方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制技術，特別是涉及一種雷射能量控制方法和系統。
背景技術：
雷射最初的中文名叫做「鐳射」、「萊塞」，是它的英文名稱LASER的音譯，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的各單詞的頭一個字母組成的縮寫詞，意思是「通過受激發射光擴大」。雷射的英文全名表達了製造雷射的主要過程。1964年按照我國著名科學家錢學森建議將「光受激發射」改稱「雷射」。雷射的特點有定向發光、亮度極高、顏色極純和能量密度極大等特點。雷射應用廣泛，主要有雷射打標、光纖通信、雷射光譜、雷射測距、雷射雷達、雷射切割、雷射武器、雷射唱片、雷射指示器、雷射矯視、雷射美容、雷射掃描和雷射滅蚊器等等。
雷射打標是利用高能量密度的雷射對工件進行局部照射，以使表層材料汽化或發生顏色變化的化學反應，從而留下永久性標記的一種打標方法。雷射打標可以打出各種文字、符號和圖案等，字符大小可以從毫米到微米量級，這對產品的防偽有特殊的意義。部分大功率雷射器在長時間出光操作時，存在著出光功率不穩定等現象，這種現象造成了在雷射打標時顏色和深度不均勻，可重複性較差，嚴重影響了加工質量和加工效率。
發明內容
基於此，有必要針對因出光功率不穩定導致在雷射打標時顏色和深度不均勻問題，提供一種能穩定雷射出光功率的雷射能量控制方法。此外，還有必要提供一種能穩定雷射出光功率的雷射能量控制系統。一種雷射能量控制方法，包括如下步驟獲取雷射器的平均發射功率；判斷平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小；根據判斷結果調整雷射器的雷射發射脈衝佔空比使平均發射功率趨於預設功率。一種雷射能量控制系統，包括獲取模塊，用於獲取雷射器的平均發射功率；判斷模塊，用於判斷平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小；調整模塊，用於根據判斷結果調整雷射器的雷射發射脈衝佔空比使平均發射功率趨於預設功率。上述雷射能量控制方法和系統，通過獲取雷射器的平均發射功率，判斷平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小，根據判斷結果調整雷射器的雷射發射脈衝佔空比使平均發射功率趨於預設功率，從而使雷射器的平均發射功率保持穩定，雷射打標時使標記的顏色和深度均勻，提高了加工質量和加工效率。
圖I為一個實施例中雷射能量控制方法流程圖；圖2為一個實施例中雷射能量控制系統結構示意圖；圖3為另一個實施例中雷射能量控制系統結構示意圖；圖4為一個是實施例中雷射能量控制系統連接示意圖；圖5為另一個實施例中雷射能量控制方法流程圖。
具體實施例方式下面結合具體的實施例及附圖對雷射能量控制方法和系統的技術方案進行詳細的描述，以使其更加清楚。如圖I所示，在一個實施例中，一種雷射能量控制方法，包括如下步驟步驟S110，獲取雷射器的平均發射功率。本實施例中，通過預設的頻率實時採樣雷射器的發射能量，然後根據發射能量計算雷射器的平均發射功率。平均發射功率能更準確地表示雷射器的發射功率。雷射器可以是CO2雷射器(二氧化碳雷射器)、YGA雷射器(YGA,yttriumaluminum garnet,乾招石槽石)、半導體泵浦雷射器等雷射器。雷射器的平均發射功率可以是通過雷射功率測試計、雷射能量計、雷射功率指示儀、雷射功率計或者雷射功率測試儀等雷射能量或者功率的測試設備獲取。在一個實施例中，可以通過探測雷射熱量獲取雷射器的發射功率，並根據發射功率計算平均發送功率。探測雷射的熱量主要是利用了雷射熱效應，雷射所攜帶的能量越高，從雷射中能夠獲取的熱量越多，溫度傳感器，如熱敏電晶體，可以根據熱量輸出正相關的電荷量，根據該電荷量可以計算得出相應的發射功率，計算該發射功率的平均值即可表示雷射器的平均發射功率。步驟S130，判斷平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小。本實施例中，讀取存儲器中的預設功率，然後與獲取的平均發射功率進行對比，判斷平均發射功率是否大於、小於或者等於預設功率。預設功率可以是人工設置的功率值，在平均發射功率等於預設功率時，雷射打標的顏色或者深度等效果保持穩定，如顏色均勻或者深度相等，在平均發射功率大於或者小於預設功率時，雷射打標的效果將不穩定。步驟S150，根據判斷結果調整雷射器的雷射發射脈衝佔空比使平均發射功率趨於預設功率。本實施例中，由於雷射器長時間工作會出現發射功率變化的現象，當雷射打標的時間一定時，雷射器的發射能量就會發生改變，從而導致雷射打標的效果發生變化，如顏色或者深度不均勻。所以可以根據判斷結果調整雷射器的雷射發射脈衝佔空比，使雷射器在雷射打標的目標點的發射能量不變，即平均功率不變，趨於預設功率，使雷射打標時打出深度或者顏色均勻的標記。其中，雷射發射脈衝佔空比是指雷射發射的脈衝序列中正脈衝持續時間與脈衝周期的比值。具體的，如果判斷得到平均發射功率大於預設功率，則減少雷射發射脈衝佔空比；如果平均發射功率小於預設功率，則增加雷射發射脈衝佔空比；如果平均發射功率等於預設功率，則不改變雷射發射脈衝佔空比。根據功率乘以時間等於能量的計算方法，可以通過調整雷射的發射時間來彌補因雷射器的發射功率變化而引起的總的發射能量的不足。在一個實施例中，如果平均發射功率大於預設功率，則按預設的能量等級逐步減少雷射發射脈衝佔空比；如果平均發射功率小於預設功率，則按預設的能量等級逐步增加雷射發射脈衝佔空比。其中，能量等級是指發射功率的量化級別，按照能量等級逐步增加或逐步減少是指按照線性方式逐步調節發射功率，例如按照10、20、30逐步調節,或按照90、91、92逐步調節。因為最終要調整的是雷射器的發射能量，所以根據能量等級來調整時間可以使操作更直觀和更準確。另外，逐步調整雷射發射脈衝佔空比，可以避免使雷射器發射能量跳變過大而不能實時響應。上述雷射能量控制方法和系統，通過獲取雷射器的平均發射功率，判斷平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小，根據判斷結果調整雷射器的雷射發射脈衝佔空比使平均發射功率趨於預設功率，從而使雷射器的平均發射功率保持穩定，雷射打標時使標記的顏色和深度均勻，提高了加工質量和加工效率。在一個實施例中，上述存儲器中的預設功率還可以是自動保存的，即自動將雷射 器在預設參數下穩定工作時的發射功率保存到存儲器中作為預設功率。在雷射器充分冷卻後啟動雷射器，並在預設好的參數下運行，該參數如尺寸、精度、波長或者脈衝頻率等，此時雷射器的工作狀態可以看作是穩定的工作狀態，獲取的發射功率是預設參數下優選的發射功率，自動將該優選的發射功率保存到存儲器中作為用來對比的預設功率。該存儲器可以是flash (快閃記憶體)等能快速讀取的存儲器。自動將雷射器穩定工作時的發射功率保存到存儲器中，減少了操作步驟，節省了勞動。如圖2所不,在一個實施例中，一種雷射能量控制系統，包括獲取模塊110，用於獲取雷射器的平均發射功率。本實施例中，獲取模塊110通過預設的頻率實時採樣雷射器的發射能量，然後根據發射能量計算雷射器的平均發射功率。平均發射功率能更準確地表示雷射器的發射功率。雷射器可以是CO2雷射器、YGA雷射器、半導體泵浦雷射器等雷射器。獲取設備可以是雷射功率測試計、雷射能量計、雷射功率指示儀、雷射功率計或者雷射功率測試儀等雷射能量或者功率的測試設備。在一個實施例中，上述獲取模塊110還用於通過探測雷射熱量獲取雷射器的發射功率，並根據發射功率計算平均發送功率。探測雷射的熱量主要是利用了雷射熱效應，雷射所攜帶的能量越高，從雷射中能夠獲取的熱量越多，溫度傳感器，如熱敏電晶體，可以根據熱量輸出正相關的電荷量，根據該電荷量可以計算得出相應的發射功率，計算該發射功率的平均值即可表示雷射器的平均發射功率。判斷模塊130，用於判斷平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小。本實施例中，判斷模塊130讀取存儲器中的預設功率，然後與獲取的平均發射功率進行對比，判斷平均發射功率是否大於、小於或者等於預設功率。預設功率可以是人工設置的功率值，在平均發射功率等於預設功率時，雷射打標的顏色或者深度等效果保持穩定，如顏色均勻或者深度相等，在平均發射功率大於或者小於預設功率時，雷射打標的效果將不穩定。調整模塊150，用於根據判斷結果調整雷射器的雷射發射脈衝佔空比使平均發射功率趨於預設功率。
本實施例中，由於雷射器長時間工作會出現發射功率變化的現象，當雷射打標的時間一定時，雷射器的發射能量就會發生改變，從而導致雷射打標的效果發生變化，如顏色或者深度不均勻。調整模塊150可以根據判斷結果調整雷射器的雷射發射脈衝佔空比長度，使雷射器在雷射打標的目標點的發射能量不變，即平均功率不變，趨於預設功率，使雷射打標時打出深度或者顏色均勻的標記。 具體的，如果判斷模塊130判斷得到平均發射功率大於預設功率，調整模塊150則減少雷射發射脈衝佔空比；如果平均發射功率小於預設功率，調整模塊150則增加雷射發射脈衝佔空比；如果平均發射功率等於預設功率，調整模塊150則不改變雷射發射脈衝佔空比。根據功率乘以時間等於能量的計算方法，可以通過調整雷射的發射時間來彌補因雷射器的發射功率變化而引起的總的發射能量的不足。在一個實施例中，如果平均發射功率大於預設功率，調整模塊150則按預設的能量等級逐步減少雷射發射脈衝佔空比；如果平均發射功率小於預設功率，調整模塊150則按預設的能量等級逐步增加雷射發射脈衝佔空比；如果平均發射功率等於預設功率，調整模塊150則不改變雷射發射脈衝佔空比。其中，能量等級是指發射功率的量化級別，按照能量等級逐步增加或逐步減少是指按照線性方式逐步調節發射功率，例如按照10、20、30逐步調節，或按照90、91、92逐步調節。因為最終要調整的是雷射器的發射能量，所以根據能量等級來調整時間可以使操作更直觀和更準確。另外，逐步調整雷射發射脈衝佔空比，可以避免使雷射器發射能量跳變過大而不能實時響應。上述雷射能量控制方法和系統，通過獲取雷射器的平均發射功率，判斷平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小，根據判斷結果調整雷射器的雷射發射脈衝佔空比使平均發射功率趨於預設功率，從而使雷射器的平均發射功率保持穩定，雷射打標時使標記的顏色和深度均勻，提高了加工質量和加工效率。如圖3所示，在一個實施例中，上述雷射能量控制系統還包括存儲模塊170，用於將雷射器在預設參數下穩定工作時的發射功率保存到存儲器中作為預設功率。即存儲器中的預設功率還可以是存儲模塊170自動保存的。在雷射器充分冷卻後啟動雷射器，使雷射器在預設好的參數下運行，該參數如尺寸、精度、波長或者脈衝頻率等，此時雷射器的工作狀態可以看作是穩定的工作狀態，存儲模塊170獲取的發射功率是預設參數下優選的發射功率，自動將該優選的發射功率保存到存儲器中作為用來對比的預設功率。該存儲器可以是flash等能快速讀取的存儲器。存儲模塊170自動將雷射器穩定工作時的發射功率保存到存儲器中，減少了操作步驟，節省了勞動。下面結合一個具體的實施例來說明上述雷射能量控制方法和系統。如圖4所示，雷射功率計連接雷射控制器，雷射控制器連接雷射器，雷射器連接雷射功率計。如圖5所示，雷射功率計實時獲取雷射器的平均發射功率值，雷射控制器讀取Flash中的預設功率值並對比雷射器獲取的平均發射功率值，判斷平均發射功率值對預設功率值的大小，如果大於，雷射控制器控制雷射器減少雷射發射脈衝佔空比，使平均發射功率值趨於預設功率值；如果小於，雷射控制器控制雷射器增加雷射發射脈衝佔空比使平均發射功率值趨於預設功率值；如果等於，則返回，繼續獲取雷射器的平均發射功率值。上述雷射控制器可以是判斷模塊及控制模塊。以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保 護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種雷射能量控制方法，包括如下步驟 獲取雷射器的平均發射功率； 判斷所述平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小； 根據判斷結果調整所述雷射器的雷射發射脈衝佔空比以使所述平均發射功率趨於預設功率。
2.根據權利要求I所述的雷射能量控制方法，其特徵在於，所述獲取雷射器的平均發射功率的步驟為 通過探測雷射熱量獲取雷射器的發射功率； 根據所述發射功率計算平均發射功率。
3.根據權利要求I所述的雷射能量控制方法，其特徵在於，所述根據判斷結果調整所述雷射器的雷射發射脈衝佔空比以使所述平均發射功率趨於預設功率的步驟為 若所述平均發射功率大於預設功率，則減少所述雷射發射脈衝佔空比； 若所述平均發射功率小於預設功率，則增加所述雷射發射脈衝佔空比。
4.根據權利要求3所述的雷射能量控制方法，其特徵在於，所述根據判斷結果調整所述雷射器的發射時間使所述平均發射功率趨於預設功率的步驟為 若所述平均發射功率大於預設功率，則按預設的能量等級逐步減少雷射發射脈衝佔空比； 若所述平均發射功率小於預設功率，則按預設的能量等級逐步增加雷射發射脈衝佔空比。
5.根據權利要求I所述的雷射能量控制方法，其特徵在於，所述方法還包括將雷射器在預設參數下穩定工作時的發射功率保存到存儲器中作為預設功率的步驟。
6.一種雷射能量控制系統，其特徵在於，包括 獲取模塊，用於獲取雷射器的平均發射功率； 判斷模塊，用於判斷所述平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小； 調整模塊，用於根據判斷結果調整所述雷射器的雷射發射脈衝佔空比使所述平均發射功率趨於預設功率。
7.根據權利要求6所述的雷射能量控制系統，其特徵在於，所述獲取模塊還用於通過探測雷射熱量獲取雷射器的發射功率，並根據所述發射功率計算平均發射功率。
8.根據權利要求6所述的雷射能量控制系統，其特徵在於，所述調整模塊還用於在所述平均發射功率大於預設功率時，減少所述雷射發射脈衝佔空比，以及在所述平均發射功率小於預設功率時，增加所述雷射發射脈衝佔空比。
9.根據權利要求8所述的雷射能量控制系統，其特徵在於，所述調整模塊還用於在所述平均發射功率大於預設功率時，按預設的能量等級逐步減少雷射發射脈衝佔空比，以及在所述平均發射功率小於預設功率時按預設的能量等級逐步增加雷射發射脈衝佔空比。
10.根據權利要求6所述的雷射能量控制系統，其特徵在於，所述系統還包括 存儲模塊，用於將雷射器在預設參數下穩定工作時的發射功率保存到存儲器中作為預設功率。
全文摘要
本發明提供一種雷射能量控制方法和系統。所述方法包括獲取雷射器的平均發射功率，判斷所述平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小，根據判斷結果調整所述雷射器的雷射發射脈衝佔空比使所述平均發射功率趨於預設功率。上述雷射能量控制方法和系統，通過獲取雷射器的平均發射功率，判斷平均發射功率和存儲器中的預設功率之間的大小，根據判斷結果調整雷射器的雷射發射脈衝佔空比使平均發射功率趨於預設功率，從而使雷射器的平均發射功率保持穩定，雷射打標時使標記的顏色和深度均勻，提高了加工質量和加工效率。
文檔編號H01S3/10GK102946046SQ20121047883
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者王苗, 陳克勝, 孟方, 王建波, 高雲峰 申請人:深圳市大族雷射科技股份有限公司