本發(fā)明涉及激光技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制方法及裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)度，大家對(duì)環(huán)保及小批量零件的生產(chǎn)要求越來(lái)越多，因此激光加工設(shè)備快速被大量廠家需求。目前的功率激光加工已廣泛涉及于激光切割、激光焊接、激光淬火、激光3d打印、激光清洗等眾多領(lǐng)域；而激光器作為激光設(shè)備一個(gè)重要的核心部件，起到一個(gè)刀具的作用，直接影響了加工的速度和質(zhì)量的好壞。

在眾多的激光加工領(lǐng)域中，要得到好的加工效果，都要求激光器能夠給出可接受范圍內(nèi)的穩(wěn)定的需求功率輸出；連續(xù)波功率和各種脈沖功率之間可以方便的切換，且控制簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快。例如在激光切割和焊接中，調(diào)用功率輸出的穩(wěn)定性，直接反映在切割或焊接等的速度上，若功率偏小、則會(huì)出現(xiàn)無(wú)法切透或焊透的情況，不但被加工零件報(bào)廢，甚至可能會(huì)出現(xiàn)反射回來(lái)的激光損傷設(shè)備的情況；若連續(xù)功率及脈沖之間的切換不能簡(jiǎn)單的快速完成，則會(huì)影響剛開(kāi)始切割或焊接處的質(zhì)量，造成能量弱化或過(guò)強(qiáng)的問(wèn)題。常見(jiàn)的激光波形類(lèi)型有：連續(xù)波、門(mén)脈沖、強(qiáng)脈沖、超脈沖。

傳統(tǒng)的激光器功率調(diào)制方式，主要存在以下問(wèn)題：連續(xù)波電路和脈沖的切換電路實(shí)現(xiàn)方式復(fù)雜，從而導(dǎo)致響應(yīng)速度偏慢，無(wú)法方便的調(diào)制頻率和脈沖。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要提供一種連續(xù)波電路和脈沖的切換響應(yīng)速度較快的激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制方法及裝置。

一種激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制方法，包括：

將輸入功率信號(hào)通過(guò)第一門(mén)脈沖信號(hào)的選通控制形成第一合成信號(hào)，所述第一合成信號(hào)包括連續(xù)波信號(hào)和/或第二門(mén)脈沖信號(hào)；

將增強(qiáng)功率信號(hào)通過(guò)第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)的選通控制形成第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)；

將第一合成信號(hào)和第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)合成形成第二合成信號(hào)。

上述激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制方法中，其中第一合成信號(hào)中的第二門(mén)脈沖信號(hào)的頻率和占空比根據(jù)第一門(mén)脈沖信號(hào)通過(guò)控制選通電路確定，同時(shí)由第一門(mén)脈沖信號(hào)確定輸出是連續(xù)波信號(hào)還是第二門(mén)脈沖信號(hào)；同樣的第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)的頻率和占空比由第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)控制選通電路確定；因此不同輸出形式的功率調(diào)制方式簡(jiǎn)單，邏輯清晰，提高了可靠性及響應(yīng)速度，可以方便的調(diào)制各脈沖的頻率和占空比。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)和第一門(mén)脈沖信號(hào)聯(lián)動(dòng)觸發(fā)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，將第二合成信號(hào)通過(guò)電子關(guān)閘信號(hào)的選通控制形成第三合成信號(hào)，將第三合成信號(hào)和預(yù)燃功率信號(hào)疊加形成最終功率信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述將輸入功率信號(hào)通過(guò)第一門(mén)脈沖信號(hào)的選通控制形成第一合成信號(hào)前包括：

根據(jù)內(nèi)控功率信號(hào)和外部輸入功率信號(hào)選取其中一個(gè)形成輸入功率信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述根據(jù)內(nèi)控功率信號(hào)和外部輸入功率信號(hào)選取其中一個(gè)形成輸入功率信號(hào)前包括：

根據(jù)外控功率信號(hào)和反饋外控功率信號(hào)選取其中一個(gè)形成外部輸入功率信號(hào)，其中所述反饋外控功率信號(hào)根據(jù)外部輸入功率信號(hào)和激光器實(shí)際輸出功率之間的偏差計(jì)算獲取。

此外，還提供一種激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制裝置，包括：

第一選通電路，用于根據(jù)第一門(mén)脈沖信號(hào)將輸入功率信號(hào)形成第一合成信號(hào)，所述第一合成信號(hào)包括連續(xù)波信號(hào)和/或第二門(mén)脈沖信號(hào)；

第二選通電路，用于根據(jù)第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)將增強(qiáng)功率信號(hào)形成第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)；

第一合成電路，用于將第一合成信號(hào)和第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)合成形成第二合成信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)制裝置還包括：

觸發(fā)電路，用于聯(lián)動(dòng)觸發(fā)第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)和第一門(mén)脈沖信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)制裝置還包括：

通斷開(kāi)關(guān)電路，用于根據(jù)電子關(guān)閘信號(hào)將第二合成信號(hào)形成第三合成信號(hào)；

第二合成電路，用于將第三合成信號(hào)和預(yù)燃功率信號(hào)疊加形成最終功率信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)制裝置還包括：

第一選通器，用于根據(jù)內(nèi)控功率信號(hào)和外部輸入功率信號(hào)選取其中一個(gè)形成輸入功率信號(hào)。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述調(diào)制裝置還包括：

第二選通器，用于根據(jù)外控功率信號(hào)和反饋外控功率信號(hào)選取其中一個(gè)形成外部輸入功率信號(hào)，其中所述反饋外控功率信號(hào)根據(jù)外部輸入功率信號(hào)和激光器實(shí)際輸出功率之間的偏差計(jì)算獲取。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他實(shí)施例的附圖。

圖1為一個(gè)實(shí)施例中激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制方法的流程圖；

圖2為一個(gè)實(shí)施例中第二門(mén)脈沖信號(hào)和連續(xù)波信號(hào)示意圖；

圖3為一個(gè)實(shí)施例中第二增強(qiáng)脈沖示意圖；

圖4為一個(gè)實(shí)施例中激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制裝置的框圖；

圖5為另一個(gè)實(shí)施例中激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、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)本發(fā)明進(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)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1為一種激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制方法，該方法包括步驟s110-s130。其中：

s110：將輸入功率信號(hào)通過(guò)第一門(mén)脈沖信號(hào)的選通控制形成第一合成信號(hào)，第一合成信號(hào)包括連續(xù)波信號(hào)和/或第二門(mén)脈沖信號(hào)；

s120：將增強(qiáng)功率信號(hào)通過(guò)第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)的選通控制形成第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)；

s130：將第一合成信號(hào)和第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)合成形成第二合成信號(hào)。

上述激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制方法中，其中第一合成信號(hào)中的第二門(mén)脈沖信號(hào)的頻率和占空比根據(jù)第一門(mén)脈沖信號(hào)通過(guò)控制第一選通電路確定，同時(shí)由第一門(mén)脈沖信號(hào)確定輸出是連續(xù)波信號(hào)還是第二門(mén)脈沖信號(hào)；同樣的第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)的頻率和占空比由第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)控制第二選通電路確定；因此不同輸出形式的功率調(diào)制方式簡(jiǎn)單，邏輯清晰，提高了可靠性及響應(yīng)速度，可以方便的調(diào)制各脈沖的頻率和占空比。其中第一合成信號(hào)如圖2所示，第二合成信號(hào)如圖3所示。

其中，第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)和第一門(mén)脈沖信號(hào)聯(lián)動(dòng)觸發(fā)。可以很好將最終輸出功率的第二門(mén)脈沖信號(hào)和第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)進(jìn)行設(shè)置，如圖3所示，可以設(shè)置為同樣的頻率，方便控制，可以設(shè)置為在同一時(shí)刻進(jìn)行觸發(fā)脈沖上升沿，可以設(shè)置為在同一時(shí)刻進(jìn)行觸發(fā)脈沖下降沿，其中第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)的脈沖寬度小于第二門(mén)脈沖信號(hào)的脈沖寬度。

可選地，如圖3所示，將第二合成信號(hào)通過(guò)電子關(guān)閘信號(hào)的選通控制形成第三合成信號(hào)，將第三合成信號(hào)和預(yù)燃功率信號(hào)疊加形成最終功率信號(hào)。

傳統(tǒng)的調(diào)制方法沒(méi)有充分考慮激光的輸出響應(yīng)輸出時(shí)間及激光激磁電源的壽命，在不需要激光功率輸出的待機(jī)狀態(tài)中，完全停止了激磁電壓的輸出，而需要激光輸出的時(shí)候，才再次重新?lián)舸┕ぷ鹘橘|(zhì)，產(chǎn)生激光，特別是在調(diào)用激光脈沖的時(shí)候，會(huì)頻繁開(kāi)關(guān)激磁電源的輸出，從而影響壽命。本實(shí)施例中，加入預(yù)燃功率信號(hào)，在機(jī)器加工的待機(jī)過(guò)程中，讓電源輸出一定功率的信號(hào)，但是又不會(huì)激勵(lì)出激光，這樣減少了電源需要反復(fù)擊穿工作介質(zhì)的次數(shù)，利于使用壽命的延長(zhǎng)，同時(shí)又有效提高了下次激光輸出的響應(yīng)速度。

其中，步驟110將輸入功率信號(hào)通過(guò)第一門(mén)脈沖信號(hào)的選通控制形成第一合成信號(hào)前包括：根據(jù)內(nèi)控功率信號(hào)和外部輸入功率信號(hào)選取其中一個(gè)形成輸入功率信號(hào)。激光功率內(nèi)外控選擇信號(hào)，用來(lái)確定激光輸出功率的控制是由外部信號(hào)控制，還是由激光控制系統(tǒng)本身內(nèi)部設(shè)定的固定值控制。

進(jìn)一步地，根據(jù)內(nèi)控功率信號(hào)和外部輸入功率信號(hào)選取其中一個(gè)形成輸入功率信號(hào)前包括：根據(jù)外控功率信號(hào)和反饋外控功率信號(hào)選取其中一個(gè)形成外部輸入功率信號(hào)，其中反饋外控功率信號(hào)根據(jù)外部輸入功率信號(hào)和激光器實(shí)際輸出功率之間的偏差計(jì)算獲取。

傳統(tǒng)的調(diào)制方法中連續(xù)波功率是開(kāi)環(huán)控制，這樣在外部調(diào)用激光功率電壓不變的情況下，則有可能出現(xiàn)功率的偏大幅度的不穩(wěn)定，例如：機(jī)器剛開(kāi)始工作的一段時(shí)間，或者其它原因?qū)е碌墓β仕p和增強(qiáng)；本實(shí)施例加入反饋功率外控，讓激光器在外控工作時(shí)候，功率控制環(huán)節(jié)形成閉環(huán)，從而得到需要的穩(wěn)定的功率輸出。其中，外控功率信號(hào)可以由激光加工系統(tǒng)(例如切割機(jī)床)提供的外控功率電壓信號(hào)。反饋外控功率信號(hào)可以是激光器控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)機(jī)床需要的功率和激光器實(shí)際輸出功率之間偏差，而提供的已經(jīng)帶了補(bǔ)償?shù)男盘?hào)。

此外，本發(fā)明實(shí)施例還提供一種激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制裝置，該裝置包括第一選通電路210、第二選通電路220和第一合成電路230。其中：

第一選通電路210用于根據(jù)第一門(mén)脈沖信號(hào)將輸入功率信號(hào)形成第一合成信號(hào)，第一合成信號(hào)包括連續(xù)波信號(hào)和/或第二門(mén)脈沖信號(hào)；第一選通電路210可以是高速信號(hào)選通電路。

第二選通電路220用于根據(jù)第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)將增強(qiáng)功率信號(hào)形成第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)；第二選通電路220可以是高速信號(hào)選通電路。

第一合成電路230用于將第一合成信號(hào)和第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)合成形成第二合成信號(hào)。

上述激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制方法中，其中第一合成信號(hào)中的第二門(mén)脈沖信號(hào)的頻率和占空比根據(jù)第一門(mén)脈沖信號(hào)通過(guò)控制第一選通電路210確定，同時(shí)由第一門(mén)脈沖信號(hào)確定輸出是連續(xù)波信號(hào)還是第二門(mén)脈沖信號(hào)；同樣的第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)的頻率和占空比由第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)控制第二選通電路220確定；因此不同輸出形式的功率調(diào)制方式簡(jiǎn)單，邏輯清晰，提高了可靠性及響應(yīng)速度，可以方便的調(diào)制各脈沖的頻率和占空比。

可選地，調(diào)制裝置還包括觸發(fā)電路，該觸發(fā)電路用于聯(lián)動(dòng)觸發(fā)第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)和第一門(mén)脈沖信號(hào)。保持第二門(mén)脈沖信號(hào)好第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)同步?？梢院芎脤⒆罱K輸出功率的第二門(mén)脈沖信號(hào)和第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)進(jìn)行設(shè)置。

可選地，調(diào)制裝置還包括通斷開(kāi)關(guān)電路和第二合成電路，該通斷開(kāi)關(guān)電路用于根據(jù)電子關(guān)閘信號(hào)將第二合成信號(hào)形成第三合成信號(hào)；該通斷開(kāi)關(guān)電路可以是一個(gè)高速信號(hào)通斷開(kāi)關(guān)，決定其輸出信號(hào)的有無(wú)。該第二合成電路用于將第三合成信號(hào)和預(yù)燃功率信號(hào)疊加形成最終功率信號(hào)。第二合成電路加入預(yù)燃功率信號(hào)后，在機(jī)器加工的待機(jī)過(guò)程中即通斷開(kāi)關(guān)電路斷開(kāi)使第三合成信號(hào)沒(méi)有輸出時(shí)，讓電源輸出一定功率的信號(hào)即預(yù)燃功率信號(hào)，但是又不會(huì)激勵(lì)出激光，這樣減少了電源需要反復(fù)擊穿工作介質(zhì)的次數(shù)，利于使用壽命的延長(zhǎng)，同時(shí)又有效提高了下次激光輸出的響應(yīng)速度。

可選地，調(diào)制裝置還包括第一選通器，該第一選通器用于根據(jù)內(nèi)控功率信號(hào)和外部輸入功率信號(hào)選取其中一個(gè)形成輸入功率信號(hào)。第一選通器可以是一個(gè)二選一信號(hào)選通器。第一選通器根據(jù)激光功率內(nèi)外控選擇信號(hào)，用來(lái)確定激光輸出功率的控制是由外部信號(hào)控制，還是由激光控制系統(tǒng)本身內(nèi)部設(shè)定的固定值控制。

進(jìn)一步地，調(diào)制裝置還包括第二選通器，該第二選通器用于根據(jù)外控功率信號(hào)和反饋外控功率信號(hào)選取其中一個(gè)形成外部輸入功率信號(hào)，其中反饋外控功率信號(hào)根據(jù)外部輸入功率信號(hào)和激光器實(shí)際輸出功率之間的偏差計(jì)算獲取。第二選通器可以是一個(gè)二選一信號(hào)選通器。第二選通器選擇反饋功率外控，讓激光器在外控工作時(shí)候，功率控制環(huán)節(jié)形成閉環(huán)，從而得到需要的穩(wěn)定的功率輸出。其中，外控功率信號(hào)可以由激光加工系統(tǒng)(例如切割機(jī)床)提供的外控功率電壓信號(hào)。反饋外控功率信號(hào)可以是激光器控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)機(jī)床需要的功率和激光器實(shí)際輸出功率之間偏差，而提供的已經(jīng)帶了補(bǔ)償?shù)男盘?hào)。

具體的，圖4為一實(shí)施例中激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制裝置，該裝置包括第二選通器280、第一選通器270、第一選通電路210、第一選通電路220、第一合成電路230、通斷開(kāi)關(guān)240、第二合成電路250和功率控制輸出端260。其中：

第二選通器280的輸入端分別輸入外控功率信號(hào)和反饋外控功率信號(hào)，通過(guò)功率反饋開(kāi)關(guān)信號(hào)控制選擇其中一個(gè)輸出到后面；其中外控功率信號(hào)可以通過(guò)激光加工系統(tǒng)281(例如切割機(jī)床)輸入，反饋外控功率可以是激光器控制系統(tǒng)的反饋模塊282根據(jù)檢測(cè)機(jī)床需要的功率和激光器實(shí)際輸出功率之間偏差而提供的已經(jīng)帶了補(bǔ)償?shù)男盘?hào)。功率反饋開(kāi)關(guān)信號(hào)可以是激光控制系統(tǒng)的第一控制單元283輸出。第二選通器280可以為一個(gè)二選一信號(hào)選通器。

第一選通器270輸入端分別為內(nèi)控功率和根據(jù)第二選通器的輸入外控功率信號(hào)和反饋外控功率信號(hào)選出的功率信號(hào)，通過(guò)功率內(nèi)外控信號(hào)控制選擇其中一個(gè)輸出到后面；這個(gè)所選出的信號(hào)，決定了連續(xù)波功率幅值大小，其為連續(xù)的模擬量。其中激光功率內(nèi)外控選擇信號(hào)可以由激光控制系統(tǒng)內(nèi)部的第二控制單元272設(shè)定的固定值控制。其中內(nèi)控功率可以由激光控制系統(tǒng)內(nèi)部的內(nèi)控功率發(fā)生器271輸出需要的電壓。第一選通器270可以為一個(gè)二選一信號(hào)選通器。

第一選通電路210輸入端輸入第一選通器選出的功率信號(hào)，通過(guò)第一門(mén)脈沖信號(hào)(gatepluse信號(hào))確定是輸出門(mén)脈沖信號(hào)即第二門(mén)脈沖信號(hào)，還是連續(xù)波信號(hào)，以及確定第二門(mén)脈沖信號(hào)的頻率及占空比。其中第一門(mén)脈沖信號(hào)可以是激光控制系統(tǒng)內(nèi)部的門(mén)脈沖發(fā)生器211發(fā)出。第一選通電路210，可以為一個(gè)高速信號(hào)選通電路。

第一選通電路220輸入端為增強(qiáng)功率信號(hào)，通過(guò)第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)(strongpluse信號(hào))來(lái)確定其輸出的第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)的頻率及占空比；且通過(guò)調(diào)制裝置來(lái)確保連續(xù)波、第一門(mén)脈沖信號(hào)及第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)同一時(shí)間只能以一種有效狀態(tài)出現(xiàn)。其中增強(qiáng)功率信號(hào)可以是激光控制系統(tǒng)內(nèi)部的增強(qiáng)功率發(fā)生器221發(fā)出。其中第一增強(qiáng)脈沖信號(hào)可以是激光控制系統(tǒng)內(nèi)部的增強(qiáng)脈沖發(fā)生器222發(fā)出。第一選通電路220可以為一個(gè)高速信號(hào)選通電路。

第一合成電路230用于將第一選通電路確定的第二門(mén)脈沖信號(hào)和第二選通電路確定的第二增強(qiáng)脈沖信號(hào)進(jìn)行疊加合成為第二合成信號(hào)。

通斷開(kāi)關(guān)240輸入端輸入第二合成信號(hào)，并通過(guò)通斷信號(hào)(elshutter信號(hào))來(lái)決定其輸出信號(hào)的有無(wú)。其中通斷信號(hào)可以是激光控制系統(tǒng)內(nèi)部的通斷控制器241發(fā)出，通斷控制器241可以為電子光閘。通斷開(kāi)關(guān)240可以為一個(gè)高速信號(hào)通斷開(kāi)關(guān)。

第二合成電路250用于將預(yù)燃功率信號(hào)和前面通斷開(kāi)關(guān)控制的輸出信號(hào)再次疊加形成第三合成信號(hào)，從而完成了最終功率調(diào)制需要的最終功率信號(hào)，用于功率輸出控制。其中預(yù)燃功率信號(hào)可以是激光控制系統(tǒng)內(nèi)部的預(yù)燃功率發(fā)生器251發(fā)出。

功率控制輸出端260用于將第三合成信號(hào)輸出。

上述實(shí)施方式中的激光器激光功率信號(hào)的調(diào)制方法及調(diào)制裝置可適用于高功率激光器、co2激光器等多種類(lèi)型激光器，不同的是脈沖功率的種類(lèi)不一樣。

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(shū)記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(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)發(fā)明專(zhuān)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)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。