本實(shí)用新型涉及激光器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及多路激光輸出控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

激光焊接是一種新興的焊接工藝，它相對(duì)各種傳統(tǒng)焊接最大的優(yōu)勢(shì)就是焊接能量密度高，熱影響范圍小，變形小，焊縫精美。激光焊接技術(shù)具有熔池凈化效應(yīng)，能純凈焊接材料，對(duì)同種或者不同材料焊接特別有利，適用于相同和不同金屬材料間、塑料等材料的焊接。

大多數(shù)使單路光纖輸出的激光器，但是使用單路光纖輸出的激光器對(duì)溫度敏感器件或形變敏感器件的焊接具有一定的局限性。但是，通過(guò)偏振實(shí)現(xiàn)單路激光分時(shí)輸出，需要犧牲時(shí)間切換光通道來(lái)實(shí)現(xiàn)多路激光輸出；通過(guò)透反鏡片實(shí)現(xiàn)多路激光輸出時(shí)，多路激光輸出的能量必須按照具體的光路配置來(lái)實(shí)現(xiàn)，不具靈活性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種能夠同步控制多路激光輸出且輸出能量可調(diào)的多路激光輸出控制系統(tǒng)。

一種多路激光輸出控制系統(tǒng)，包括：電源模塊、主控模塊、多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊和多個(gè)光纖輸出端口；

所述電源模塊用于為所述主控模塊和多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊供電；

所述主控模塊分別與多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊連接，用于控制多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊，使所述多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊同步輸出驅(qū)動(dòng)電流；

多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊與多個(gè)所述光纖輸出端口一一對(duì)應(yīng)連接；所述電源驅(qū)動(dòng)模塊用于輸出驅(qū)動(dòng)電流至所述光纖輸出端口；

多個(gè)所述光纖輸出端口用于對(duì)應(yīng)輸出多路激光。

通過(guò)上述多路激光輸出控制系統(tǒng)，其主控模塊分別與多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊連接，可以同時(shí)控制多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊，使所述多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊同步輸出驅(qū)動(dòng)電流，繼而由多個(gè)光纖輸出端口同步輸出多路激光。上述多路輸出激光系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多路不同類型激光的同步控制輸出，其效率高、操作簡(jiǎn)單，解決了時(shí)間分光效率低、能量分光多路的不靈活的問(wèn)題。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述主控模塊包括FPGA單元和微控制單元；所述微控制單元與所述FPGA單元連接，所述微控制單元用于控制多路激光的輸出模式，還用于配置所述FPGA單元的控制參數(shù)；所述FPGA單元用于根據(jù)所述控制參數(shù)對(duì)所述多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行控制。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括采集模塊，所述采集模塊分別與所述微控制單元、多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊連接，所述采集模塊用于分別采集多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊的溫度信號(hào)、濕度信號(hào)以及光敏度信號(hào)；所述微控制單元對(duì)所述采集模塊采集的信號(hào)進(jìn)行報(bào)警預(yù)處理。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述采集模塊包括用于采集溫度信號(hào)的溫度傳感器；用于采集濕度信號(hào)的濕度傳感器和用于采集光敏度的光敏傳感器。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述采集模塊還包括采集串口，所述溫度傳感器、濕度傳感器、光敏傳感器分別通過(guò)所述采集串口與所述微控制單元連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括多個(gè)控制端口，所述FPGA單元通過(guò)所述控制端口與所述電源驅(qū)動(dòng)模塊對(duì)應(yīng)連接。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電源模塊包括第一開(kāi)關(guān)電源和第二開(kāi)關(guān)電源，所述第一開(kāi)關(guān)電源為所述主控模塊供電，所述第二開(kāi)關(guān)電源分別為多個(gè)所述電源驅(qū)動(dòng)模塊供電。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一開(kāi)關(guān)電源包括電源轉(zhuǎn)換單元，所述電源轉(zhuǎn)換單元用于將所述第一開(kāi)關(guān)電源輸出的24伏電源信號(hào)轉(zhuǎn)換為3.3伏電源信號(hào)分別為所述FPGA單元和微控制單元供電。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括通信模塊，所述通信模塊與所述微控制單元連接，所述微控制單元通過(guò)所述通信模塊與上位機(jī)進(jìn)行交互。

附圖說(shuō)明

圖1為一個(gè)實(shí)施例中多路激光輸出控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖；

圖2為另一個(gè)實(shí)施例中多路激光輸出控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖；

圖3為一個(gè)實(shí)施例中采集模塊的結(jié)構(gòu)框架圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖1所示的為一種多路激光輸出控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架圖。多路激光輸出控制系統(tǒng)包括：主控模塊10、多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20、多個(gè)光纖輸出端口30和電源模塊40。其中，電源模塊40用于為主控模塊10和多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20供電。主控模塊10分別與多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20連接，用于控制多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20，使多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20同步輸出驅(qū)動(dòng)電流。多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20與多個(gè)光纖輸出端口30一一對(duì)應(yīng)連接。電源驅(qū)動(dòng)模塊20用于輸出驅(qū)動(dòng)電流至光纖輸出端口30。多個(gè)光纖輸出端口30用于對(duì)應(yīng)輸出多路激光。主控模塊10分別與多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20連接，可以同時(shí)控制多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20，使多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20同步輸出驅(qū)動(dòng)電流，繼而可以控制多個(gè)光纖輸出端口30同步輸出多路激光。上述多路輸出激光系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多路不同類型激光的同步控制輸出，其效率高、操作簡(jiǎn)單，解決了時(shí)間分光效率低、能量分光多路的不靈活的問(wèn)題。

在一個(gè)實(shí)施例中，主控模塊10包括微控制單元110和FPGA單元120，其主控模塊10具有微控制單元110的浮點(diǎn)運(yùn)行能力和FPGA單元120的并行處理數(shù)據(jù)的特性。

微控制單元110與FPGA單元120連接。微控制單元110用于控制多路激光的輸出模式，還用于配置FPGA單元120的控制參數(shù)；FPGA單元120用于根據(jù)控制參數(shù)對(duì)多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20進(jìn)行控制。

其中，微控制單元110可以為MCU，還可以用其他型號(hào)器件來(lái)替代，比如 STM32、ARM、ATMEL等。微控制單元110可以與FPGA單元120實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)的高速通信，微控制單元110可以對(duì)多個(gè)光纖端口所輻射出的激光的輸出模式進(jìn)行設(shè)置，包括激光的輸出功率、連續(xù)模式、模擬調(diào)制模式以及輸出激光的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)。同時(shí)，微控制單元110還用于為FPGA單元120配置用于控制電源驅(qū)動(dòng)模塊20的控制參數(shù)，其中，控制參數(shù)可以為輸出波形、輸出功率、波形模式(連續(xù)模塊和模擬調(diào)制模式)。

FPGA(Field Programmable Gate Array)單元120，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路(ASIC)領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn)。FPAG具有并行處理數(shù)據(jù)的特性，可以根據(jù)微控制單元110配置的控制參數(shù)同時(shí)對(duì)多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊 20進(jìn)行控制，使多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20同步輸出驅(qū)動(dòng)電流，繼而同步控制多路激光器輸出。

在一個(gè)實(shí)施例中，可用CPLD(Complex Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件)來(lái)代替FPGA單元120。CPLD是從PAL和GAL器件發(fā)展出來(lái)的器件，相對(duì)而言規(guī)模大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于大規(guī)模集成電路范圍。是一種用戶根據(jù)各自需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。其基本設(shè)計(jì)方法是借助集成開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，用原理圖、硬件描述語(yǔ)言等方法，生成相應(yīng)的目標(biāo)文件，通過(guò)下載電纜將代碼傳送到目標(biāo)芯片中，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的數(shù)字系統(tǒng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，電源模塊40包括第一開(kāi)關(guān)電源410和第二開(kāi)關(guān)電源420。第一開(kāi)關(guān)電源410為主控模塊10供電。

其中，第一開(kāi)關(guān)電源410為AC-DC24V開(kāi)關(guān)電源。第一開(kāi)關(guān)電源410包括電源轉(zhuǎn)換單元，電源轉(zhuǎn)換單元用于將第一開(kāi)關(guān)電源410輸出的24伏電源信號(hào)轉(zhuǎn)換為3.3伏電源信號(hào)分別為FPGA單元120和微控制單元110供電。具體的，電源轉(zhuǎn)換單元包括DC-DC電源芯片和LDO電源轉(zhuǎn)換芯片，DC-DC電源芯片將24 伏電源信號(hào)轉(zhuǎn)換為+5V，再通過(guò)LDO電源轉(zhuǎn)換芯片將+5V電源信號(hào)轉(zhuǎn)化為+3.3V 電源信號(hào)，為微控制單元110和FPGA單元120的運(yùn)行提供電能。

第二開(kāi)關(guān)電源420采用獨(dú)立的大功率開(kāi)關(guān)電源，大功率開(kāi)關(guān)電源分別為多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20提供電源。

在一個(gè)實(shí)施例中，參考圖2，多路激光輸出控制系統(tǒng)還包括多個(gè)控制端口50，F(xiàn)PGA單元通過(guò)控制端口50與電源驅(qū)動(dòng)模塊20對(duì)應(yīng)連接。FPGA單元根據(jù)微控制單元110配置的波形信息和使能信號(hào)，發(fā)出的控制信號(hào)，經(jīng)光耦隔離輸出至控制端口50，由控制端口50傳輸至電源驅(qū)動(dòng)模塊20，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多路激光的輸出。

進(jìn)一步，該控制系統(tǒng)上電后，微控制單元110會(huì)自動(dòng)對(duì)FPGA單元120進(jìn)行控制參數(shù)的配置，并將多路輸出激光的輸出波形、輸出功率、波形模式(連續(xù)模塊和模擬調(diào)制模式)以及相應(yīng)的保護(hù)參數(shù)配置和存儲(chǔ)到FPGA單元120。

在模擬調(diào)制模式下，若控制端口50的出光觸發(fā)I/O口發(fā)出一個(gè)低電平脈沖， FPGA單元120檢測(cè)到低電平觸發(fā)信號(hào)，按照設(shè)定好的波形參數(shù)，控制相應(yīng)的光纖輸出端口30，輻射出具有預(yù)設(shè)參數(shù)(持續(xù)時(shí)長(zhǎng)和功率值)的模擬調(diào)制激光。在連續(xù)模式下，若控制端口50的出光觸發(fā)I/O口發(fā)出一段持續(xù)低電平，F(xiàn)PGA 單元120檢測(cè)到連續(xù)低電平信號(hào)，按照設(shè)定好的波形參數(shù)，控制相應(yīng)的光纖輸出端口30按照波形的漸進(jìn)時(shí)間，從0功率輸出遞增到預(yù)設(shè)功率恒定值，保持連續(xù)輸出激光；直到觸發(fā)I/O口電平消失，功率按照波形漸出時(shí)間從恒定功率遞減到0。

在一個(gè)實(shí)施例中，多路激光輸出控制系統(tǒng)還包括采集模塊60。參考圖3，采集模塊60分別與微控制單元110、多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20連接，采集模塊60 用于分別采集多個(gè)電源驅(qū)動(dòng)模塊20的溫度信號(hào)、濕度信號(hào)以及光敏度信號(hào)。其中，采集模塊60包括用于采集溫度信號(hào)的溫度傳感器610；用于采集濕度信號(hào)的濕度傳感器620和用于采集光敏度的光敏傳感器630。采集模塊60還包括采集串口640，溫度傳感器610、濕度傳感器620、光敏傳感器630分別通過(guò)采集串口640與微控制單元110連接。

微控制單元110對(duì)采集模塊60采集的信號(hào)進(jìn)行報(bào)警預(yù)處理。微控制單元110 對(duì)采集模塊60采集的實(shí)時(shí)信號(hào)是否在預(yù)設(shè)安全范圍。該預(yù)設(shè)安全范圍存儲(chǔ)在微控制單元110中。若采集模塊60采集的溫度信號(hào)、濕度信號(hào)或光敏度信號(hào)中任意信號(hào)不在預(yù)設(shè)安全范圍內(nèi)，則微控制單元110則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并將該報(bào)警信號(hào)傳輸至FPGA單元120，由FPGA單元120停止對(duì)電源驅(qū)動(dòng)模塊20進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，進(jìn)而對(duì)電源驅(qū)動(dòng)模塊20進(jìn)行保護(hù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，多路激光輸出控制系統(tǒng)還包括通信模塊70，通信模塊70 與微控制單元110連接，微控制單元110通過(guò)通信模塊70與上位機(jī)進(jìn)行交互。其中，通信模塊70包括DB-9串口，通過(guò)該DB-9串口與上位機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與上位機(jī)的雙向通信，上位機(jī)可以對(duì)多路輸出激光的輸出波形參數(shù)進(jìn)行射中，還可以對(duì)多路輸出激光的輸出功率進(jìn)行采集分析。

上述多路輸出激光系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多路不同類型激光的同步控制輸出，其效率高、操作簡(jiǎn)單，解決了時(shí)間分光效率低、能量分光多路的不靈活的問(wèn)題。通過(guò)該控制系統(tǒng)，在對(duì)形變敏感器件進(jìn)行對(duì)稱式焊接時(shí)，可減少形變帶來(lái)的影響；在對(duì)溫度敏感器件進(jìn)行兩路對(duì)焦焊接使，可以先輸出半導(dǎo)體激光對(duì)焊接器件進(jìn)行加熱，達(dá)到最佳溫度后再輸出光纖激光達(dá)到最佳焊接效果。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。