全固态激光器控制器

1-3KwW 全固态激光器控制系统

一、 概述

激光器保护控制器可实现激光器的操作控制、保护等功能；

1. 控制功能：

控制功能主要包括激光器及辅助设备的手动\自动开启、关闭及联动。所有激光器操作控制均围绕方便，安全两方面设计。系统控制采用手动和自动两种方式操作。

手动方式主要用于激光器及外部设备的调试，以及功率的设置，可脱离机器人直接通过面板按键控制激光器及外部设备启停。

自动方式用于激光器实际工作时的激光器的快速启停及运行控制。并可接受外部机器人控制信息。

在用户有可能发生误操作的一些项目中不与执行并有提示信息，最大限度地限制用户的非法控制操作。

2. 保护功能：

全固体激光器的主要部分是钯条、晶体棒、光纤、镜片以及电源及其它控制电路，而其中钯条、晶体棒、光纤及镜片等又是及易损坏的部件，因此对它们的保护是控制系统的重点。 对于钯条、晶体棒、光纤部分，损坏的主要原因是由于温度过高、输入电流电压过高、输入电流突变等原因引起的，而这些部件的降温是依靠水冷系统来完成。因此，在激光控制部分做到无水不开电源，控制电流缓慢步进变化，并对这些部件的温度、水系统工作状态、电源电流、电压的进行实时监测快速处理保护就可以很好避免这些部件的损坏。同时，水系统漏水也会损坏钯条、电源及控制电路，系统还具有光腔内漏水的检测。

对于镜片部分，温度过低易结露，出激光后易造成镜片损坏。而温度过高也可造成镜片炸裂，因此也应做好开机温度检测。同时，为防止光腔内结露，还在开机时还要求进行预充高纯氮，以驱散水蒸气并增加腔内气压以防止灰尘进入腔内。

系统设置了以下传感器及监测点作为系统保护的监测点：

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓ 各电源的电流、电压信息各一路； 激光头热沉水流量开关一路； 激光头晶体棒水流量开关一路； 保护气流量开关一路； 激光头热沉冷却水入口温度检测一路； 激光头晶体棒冷却水入口温度检测一路； 各激光头冷却水出口温度各两路； 镜片冷却水温度一路；

✓ 光纤头温度一路；

✓ 光腔漏水检测点三路；

激光头是全固态激光器的核心，也是最易损坏的部件。基于对激光器头部分的保护功能，不管是手动还是自动操作，激光头电源只有在满足开机条件时才能开启，且每次开激光头电源均需小电流预热1分钟方能正常按给定功率工作。同时激光头电源供电时所有水、气系统均不能关闭，而且激光头电源关闭时水系统还需延时数秒才自动关闭。

在开机状态下，一旦检测到异常，系统将自动及时地断电断水，保证系统不至损坏。 设置急停按钮，在紧急情况下可通过按急停按钮速地断电断水。

● 激光头电源开机条件：

✓ 光腔保护气充气超过二分钟；

✓ 激光头冷却水打开且有一定压力的水流；

✓ 激光头冷却水、光纤头冷却水、镜片冷却等温度均低去相应设定上限

值；

✓ 光腔内无漏水；

✓ 冷却水入口温度在开机温度范围内。

二、 系统功能

1. 控制流程：

● 开机过程控制流程：

1) 按自动键开机；

2) 预充保护气（高纯氮气）二分钟，以防止镜片结露；

3) 打开激光头冷却水冷机组及镜片冷却水泵；

4) 检测到水路正常后温度下降（上升）至要求的温度自动打开激光器电源；

5) 小电流预热一分钟。

6) 以上过程正常后方可进行正常出激光控制。

● 控制过程：

1) 功率给定时控制电流上升及下降均缓慢步进调整。

2) 运行过程中有开机警示灯闪亮。

● 关机过程控制流程：

按电源（关机）键；

电源电流先自动缓慢步下降至０Ａ，再关闭电源。

数秒钟后再自动关闭激光头冷却水冷机组及镜片冷却水泵。

2. 报警功能

遇下列情况之一，若在激光器电源未开机状态，电源将无法打开。如是此时激光器正在工作，则立即产生报警（蜂鸣器响）并自动断电断水：

✓ 光腔保护气缺失超过三分钟；

✓ 激光头热沉冷却水缺失

✓ 激光头热沉冷却水缺失；

✓ 激光头热沉冷却水温度过高

✓ 激光头热沉冷却水温度过高

✓ 镜片冷却水温度过高；

✓ 光纤头温度过高；

✓ 激光器漏水；

✓ 激光器运行电流过大；

✓ 激光器运行电压过高。。

报警后按任一方向键（“∧”“∨”“＜”“＞” “M ”）可报警复位。 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．

3. 系统设计

1. 系统构成

控制系统总结构图

触器等组成的强电系统部分组成。

外部水泵、电源等由接触器控制。

强电部分由CPU 通过弱电通过继电器进行隔离控制。

2. 主控系统 控制电路由CPU 控制部分、外部传感器等组成的主控电路系统及外部电源开关、交流接

输入 主控电路系统由电源模块、计算机板、外围控制板及按键板等部分组成。

电源模块输出三组隔离的电源，分别由两个开关电源完成。其中第一个开关电源为单24VDC 输出，作为外围控制板及所有传感器有外部隔离控制（电磁阀等）供电。

第二路输出5VDC ，提供给计算机板作为计算机板主电源及信号采集处理电路电源。 自动运行接口为激光器与机器人接口。采用4位光隔输入及4位光隔输出：

光隔输入4位（机器人给激光器）：

① 计算机开关请求： 0：待机 1：开机准备

② 光闸开关请求： 0：关光匣 1：开光匣

③ 报警信息： 0：正常 1：故障报警

④ 指示光开关请求: 0：关指示光 1：开指示光

光隔输出（激光器给机器人）：

① :备用

② :备用

③ :备用

④ :备用