激光器功率控制方法与流程

本申请涉及检测技术领域，特别是涉及一种激光器功率控制方法。

背景技术：

光纤激光器因其高灵活性、免维护、低能耗、高光束质量等优势，广泛应用于材料表面加工，薄金属切割/焊接等应用领域。

激光器最佳工作温度为25±10℃，当工作温度高于或者低于该温度范围时，会导致激光发射功率降低(连续发射型激光器)、激光频率降低(脉冲型激光器)，同时激光器的工作寿命也会受到影响而减小，更有甚者会损坏激光器。因此，传统方法为了使激光器正常工作，通常将激光器放置在室内或者带有空调的工作箱内，不仅使激光器使用场所受到限制，同时也增加了激光器使用成本。

怎样才能经济合理地控制激光器稳定输出额定功率的激光是亟待解决的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对怎样才能经济合理地控制激光器稳定输出额定功率的激光的问题，提供一种激光器功率控制方法。

一种激光器功率控制方法，用于控制激光器稳定输出额定功率的激光，包括：

获取所述激光器的基础电流值、最大调节电流值、最大额定功率和额定温度。

获取多个电流调节信号、多个与多个电流调节信号对应的实际温度和多个与所述多个实际温度一一对应的输出功率值，并基于所述多个电流调节信号、所述多个实际温度和所述多个输出功率值得到功率计算模型。

基于所述基础电流值、所述最大调节电流值、所述最大额定功率、所述额定温度和所述功率计算模型，构建所述激光器的电流控制信号模型。

基于工作电流调节信号、工作实际工作温度，通过所述电流控制信号模型，得到电流控制信号，所述电流控制信号用于控制所述激光器输出激光。

在一个实施例中，基于所述基础电流值、所述最大调节电流值、所述最大额定功率、所述额定温度和所述功率计算模型，构建所述激光器的电流控制信号模型，包括：

在所述额定温度下，基于所述基础电流值、所述最大调节电流值和所述电流调节信号，构建基准电流控制信号模型。

基于所述最大调节电流值、所述电流调节信号、所述最大额定功率、所述额定温度和所述功率计算模型，构建电流控制信号差模型。

根据所述基准电流控制信号模型和所述电流控制信号差模型，构建所述电流控制信号模型。

在一个实施例中，基于所述最大调节电流值、所述电流调节信号、所述最大额定功率、所述额定温度和所述功率计算模型，构建电流控制信号差模型，包括：

在所述额定温度下，基于所述最大额定功率和所述最大调节电流值，构建比例系数模型。

基于所述功率计算模型，构建功率差模型。

基于所述比例系数模型和所述功率差模型，构建所述电流控制信号差模型。

在一个实施例中，获取多个所述电流调节信号、多个与所述多个电流调节信号对应的所述实际温度和多个与所述多个实际温度一一对应的输出功率值之后，还包括：

获取所述多个实际温度中的最大值和最小值，并构建实际温度范围。

将所述实际温度范围划分为多个所述温度区间。

分别对每个所述温度区间内的所述多个电流调节信号、所述多个实际温度和所述多个输出功率值进行模型拟合，并得到多个与所述多个温度区间一一对应的所述功率计算模型。

在一个实施例中，获取多个电流调节信号、多个与多个电流调节信号对应的实际温度和多个与所述多个实际温度一一对应的输出功率值，并基于所述多个电流调节信号、所述多个实际温度和所述多个输出功率值得到功率计算模型，其中，所述功率计算模型为：

p＝(x×s+y)×t(1)

其中，p为输出功率，s为所述电流调节信号，x为第一比例常数，y为第二比例常数，t为所述实际温度。

在一个实施例中，在基于所述基础电流值、所述最大调节电流值、所述最大额定功率、所述额定温度和所述功率计算模型，构建所述激光器的电流控制信号模型，其中，所述电流控制信号模型为：

i＝i1+i2×s/100+i2(x×s+y)×(t-t)/pmax(2)

其中，i为所述电流控制信号，i1为所述基础电流值，i2为所述最大调节电流值，t为所述额定温度，t为所述实际温度，pmax为所述最大额定功率。

在一个实施例中，在所述额定温度下，基于所述基础电流值、所述最大调节电流值和所述电流调节信号，构建基准电流控制信号模型，其中，所述基准电流控制信号模型为：

it＝i1+i2×s/100(2.1)

其中，it为所述基准电流控制信号。

基于所述最大调节电流值、所述电流调节信号、所述最大额定功率、所述额定温度和所述功率计算模型，构建电流控制信号差模型，其中，所述电流控制信号差模型为：

δi＝i2×(x×s+y)×(t-t)/pmax(2.2)

其中，δi为电流控制信号差。

在一个实施例中，在所述额定温度下，基于所述最大额定功率和所述最大调节电流值，构建比例系数模型，其中所述比例系数模型为。

pmax＝k×i2(2.2.1)

其中，k为比例系数。

基于所述功率计算模型，构建功率差模型，其中，所述功率差模型为：

δp＝(x×s+y)×(t-t)(2.2.2)

其中，δp为所述额定温度对应的功率值与所述实际温度对应的功率值之间的功率差。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理执行时，实现上述任一个实施例所述的激光器功率控制方法。

一种激光器控制系统包括激光器、散热装置、测温装置、控制装置和驱动装置。

所述激光器用于输出最大额定功率的激光，所述激光器放出热量。所述激光器设置于所述散热装置，所述散热装置用于为所述激光器散热。所述测温装置设置于所述散热装置，用于通过检测所述散热装置的温度，获取所述激光器的实际温度。

所述控制装置与所述测温装置电连接。所述控制装置包括处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任一个实施例所述的激光器功率控制方法。电连接关系怎样写所述驱动装置与所述控制装置电连接，用于接收所述电流控制信号，并将所述电流控制信号转换为驱动电流。所述激光器与所述驱动装置电连接，所述激光器用于接收所述驱动电流，并输出激光。

本申请提供的激光器功率控制方法包括获取所述激光器的基础电流值、最大调节电流值、最大额定功率和额定温度。获取多个电流调节信号、多个与多个电流调节信号对应的实际温度和多个与所述多个实际温度一一对应的输出功率值，并基于所述多个电流调节信号、所述多个实际温度和所述多个输出功率值得到功率计算模型。所述功率计算模型为所述输出功率与所述电流调节信号和实际温度之间的变化关系。基于所述基础电流值、所述最大调节电流值、所述最大额定功率、所述额定温度和所述功率计算模型，构建所述激光器的电流控制信号模型。所述电流控制信号模型为温度补偿后的所述电流控制信号与所述电流调节信号和所述实际温度之间的关系。基于工作电流调节信号、工作实际工作温度，通过所述电流控制信号模型，得到电流控制信号，所述电流控制信号用于控制所述激光器输出激光。通过所述激光器功率控制方法可以补偿温度对所述激光器的输出功率的影响，进而保证所述激光器输出功率稳定的激光。

附图说明

图1为本申请一个实施例中提供的所述激光器功率控制方法的流程图；

图2为本申请另一个实施例中提供的所述激光器功率控制方法的流程图；

图3为本申请另一个实施例中提供的所述激光器功率控制方法的流程图；

图4为本申请一个实施例中提供的所述激光器控制系统的结构示意图；

图5为本申请另一个实施例中提供的所述激光器控制系统的结构示意图。

附图标号：

激光器功率控制方法10

激光器控制系统100

激光器20

散热装置30

测温装置40

控制装置50

驱动装置60

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参见图1，本申请实施例提供一种激光器功率控制方法10，用于控制激光器20稳定输出额定功率的激光。所述激光器功率控制方法10包括：

s100，获取所述激光器20的基础电流值、最大调节电流值、最大额定功率和额定温度。

s200，获取多个电流调节信号、多个与多个电流调节信号对应的实际温度和多个与所述多个实际温度一一对应的输出功率值，并基于所述多个电流调节信号、所述多个实际温度和所述多个输出功率值得到功率计算模型。

s300，基于所述基础电流值、所述最大调节电流值、所述最大额定功率、所述额定温度和所述功率计算模型，构建所述激光器20的电流控制信号模型。

s400，基于工作电流调节信号、工作实际工作温度，通过所述电流控制信号模型，得到电流控制信号，所述电流控制信号用于控制所述激光器20输出激光。

本申请提供的激光器功率控制方法10，包括获取所述激光器20的基础电流值、最大调节电流值、最大额定功率和额定温度。获取多个电流调节信号、多个与多个电流调节信号对应的实际温度和多个与所述多个实际温度一一对应的输出功率值，并基于所述多个电流调节信号、所述多个实际温度和所述多个输出功率值得到功率计算模型。所述功率计算模型为所述输出功率与所述电流调节信号和实际温度之间的变化关系。基于所述基础电流值、所述最大调节电流值、所述最大额定功率、所述额定温度和所述功率计算模型，构建所述激光器20的电流控制信号模型。所述电流控制信号模型为温度补偿后的所述电流控制信号与所述电流调节信号和所述实际温度之间的关系。基于工作电流调节信号、工作实际工作温度，通过所述电流控制信号模型，得到电流控制信号，所述电流控制信号用于控制所述激光器20输出激光。通过所述激光器功率控制方法10可以补偿温度对所述激光器20的输出功率的影响，进而保证所述激光器20输出功率稳定的激光。

在所述步骤s100中，所述基础电流值、所述最大调节电流值、所述最大额定功率和所述额定温度与所述激光器20的本身性能相关。当所述激光器20一定时，所述基础电流值、所述最大调节电流值、所述最大额定功率和所述额定温度为固定值。所述基础电流值为激发所述激光器20发光的最小电流值。所述额定温度为所述激光器20的最佳工作温度。在一个实施例中，所述额定温度为25℃。在所述额定温度下，所述激光器20的电流输入端输入的电流值为所述基础电流值和所述最大调节电流值之和时，所述激光器20输出所述最大额定功率。

在所述步骤s200中，所述电流调节信号用于调节输入所述激光器20的所述最大调节电流值百分比。所述电流调节信号与所述最大调节电流值的乘积即为参与所述激光器20发光的实际调节电流值。所述电流调节信号可以依据所需的所述激光器20发光功率进行人为调节。所述电流调节信号的调节范围为0-100％。

所述激光器20在工作过程中，元器件的发热会温度升高。温度升高后的所述激光器20发光功率下降。为了获得所述激光器20的发光功率与温度和所述电流调节信号之间的关系，进行多次试验，并获取多个电流调节信号、多个与多个电流调节信号对应的所述实际温度和多个与所述多个实际温度一一对应的所述输出功率值。

在一个实施例中，向控制装置50输入所述电流调节信号，并测量得到与所述电流调节信号对应的所述真实温度和所述真实温度相对应的所述输出功率值。所述电流调节信号不变，由于所述激光器20在工作中发热，温度升高，所述真实温度值为多个，所述输出功率值为多个，且与所述真实温度值一一对应。

在上一个实施例中，分别向所述控制装置50输入多个所述电流调节信号，可以得到多个与多个电流调节信号对应的所述实际温度和多个与所述多个实际温度一一对应的所述输出功率值。通过对所述多个电流调节信号、所述多个实际温度和所述多个输出功率进行模型拟合，可以得到所述功率计算模型。

在一个实施例中，在所述步骤s200中，所述功率计算模型为：

p＝(x×s+y)×t(1)

其中，p为输出功率，s为所述电流调节信号，x为第一比例常数，y为第二比例常数，t为所述实际温度。

当所述激光器20及其所在的系统固定不变时，x和y是固定值。

在一个实施例中，在所述步骤s200中的并基于所述多个电流调节信号、所述多个实际温度和所述多个输出功率值得到功率模型步骤包括：

s210，对每个所述电流调节信号下的所述多个实际温度和与所述多个实际温度一一对应的所述多个输出功率值，进行线性拟合，并得到温度功率模型和多个与多个所述电流调节信号一一对应的比率，其中所述温度功率模型为；

p＝a×t+b(1.1)

其中，a为比率，b为常数；

s220，对多个所述比率和与所述多个比率一一对应的所述多个所述电流调节信号进行线性拟合，得到比率模型、所述第一常数和所述第二常数，其中所述比率模型为；

a＝x×s+y(1.2)

s230，基于所述比率模型和所述温度功率模型，构建所述功率模型。

所述控制装置50能够储存所述功率计算模型。

请一并参见图2，在一个实施例中，所述步骤s300包括：

s310，在所述额定温度下，基于所述基础电流值、所述最大调节电流值和所述电流调节信号，构建基准电流控制信号模型。

s320，基于所述最大调节电流值、所述电流调节信号、所述最大额定功率、所述额定温度和所述功率计算模型，构建电流控制信号差模型。

s330，根据所述基准电流控制信号模型和所述电流控制信号差模型，构建所述电流控制信号模型。

在一个实施例中，在所述步骤s310中，所述基准电流控制信号模型为：

it＝i1+i2×s/100(2.1)

其中，it为所述基准电流控制信号。

在所述额定温度下，向所述控制装置50输入所述电流调节信号，所述激光器20的输入端输入的电流值为it。

在所述步骤s320中，所述电流控制信号差模型为：

δi＝i2×(x×s+y)×(t-t)/pmax(2.2)

其中，δi为电流控制信号差。

请一并参见图3，在一个实施例中，所述步骤s320包括：

s321，在所述额定温度下，基于所述最大额定功率和所述最大调节电流值，构建比例系数模型。

所述比例系数模型为所述激光器20所在系统的特有性质。所述最大额定功率与所述最大调节电流值成正比。

s322，基于所述功率计算模型，构建功率差模型。

当所述电流调节信号时，由于温度引起的功率变化，可以由所述功率计算模型获得。

s323，基于所述比例系数模型和所述功率差模型，构建所述电流控制信号差模型。

在一个实施例中，在所述步骤s321中，所述比例系数模型为。

pmax＝k×i2(2.2.1)

其中，k为比例系数。

在所述步骤s322中，所述功率差模型为：

δp＝(x×s+y)×(t-t)(2.2.2)

其中，δp为所述额定温度对应的功率值与所述实际温度对应的功率值之间的功率差。

功率与电流值之间的系数与所述比例系数相同大小相同，即(δp/δi)＝(pmax/i2)。由所述步骤s323，可得到所述电流控制信号差模型。

在一个实施例中，在所述步骤s200中，获取多个所述电流调节信号、多个与所述多个电流调节信号对应的所述实际温度和多个与所述多个实际温度一一对应的输出功率值步骤之后，还包括：

s201，获取所述多个实际温度中的最大值和最小值，并构建实际温度范围。

s202，将所述实际温度范围划分为多个所述温度区间。

在一个实施例中，在所述步骤s200中并对所述多个电流调节信号、所述多个实际温度和所述多个输出功率值进行模型拟合，并得到功率计算模型的步骤，包括：

s203，分别对每个所述温度区间内的所述多个电流调节信号、所述多个实际温度和所述多个输出功率值进行模型拟合，并得到多个与所述多个温度区间一一对应的所述功率计算模型。

当温度波动较大时，可以将所述实际温度范围划分为多个所述温度区间，分别对多个提高所述电流控制信号模型的精度，进而提高所述激光器20输出激光的功率的稳定性。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理执行时，实现上述任一个实施例所述的激光器功率控制方法。

本申请提供的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理执行时，实现上述任一个实施例所述的激光器功率控制方法。所述计算机可读存储介质能够对激光器20的温升进行信号补偿，使所述激光器20发出功率稳定的激光。

请一并参见图4，一种激光器控制系统100包括激光器20、散热装置30、测温装置40、控制装置50和驱动装置60。

所述激光器20用于输出最大额定功率的激光，所述激光器20放出热量。所述激光器20设置于所述散热装置30，所述散热装置30用于为所述激光器20散热。所述测温装置40设置于所述散热装置30，用于通过检测所述散热装置30的温度，获取所述激光器20的实际温度。

所述控制装置50与所述测温装置40电连接。所述控制装置50包括处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任一个实施例所述的激光器功率控制方法。所述驱动装置60与所述控制装置50电连接，用于接收电流控制信号，并将所述电流控制信号转换为驱动电流。所述激光器20与所述驱动装置60电连接，所述激光器20用于接收所述驱动电流，并输出激光。

本申请提供的激光器控制系统100，所述激光器20在工作中温度升高。所述激光器20设置于所述散热装置30，所述散热装置30用于为所述激光器20散热，降低所述激光器20的温度。所述测温装置40设置于所述散热装置30，用于通过检测所述散热装置30的温度，获取所述激光器20的实际温度。所述控制装置50与所述测温装置40电连接。所述控制装置50包括处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任一个实施例所述的激光器功率控制方法。所述控制装置50根据所述实际温度对所述电流控制信号进行温度补偿，减少温度对所述激光器20发光功率的影响，使所述激光器20发出功率稳定的激光。

在一个实施例中，所述激光器20为泵浦激光器。所述散热装置30可以为风扇、空调或水冷装置等。所述测温装置40可以为温度传感器或温度计等。

请一并参见图5，在一个实施例中，所述激光器控制系统100还包括功率检测装置70。所述功率检测装置70用于检测所述激光器20发出的激光的输出功率。所述控制装置50与所述功率检测装置70电连接，用于接收所述输出功率信号。

在一个实施例中，所述控制装置50包括存储模块。所述存储模块用于存储所述电流控制信号、所述实际温度和所述输出功率信号。所述输出功率信号与所述输出功率值一一对应。所述处理器与所述存储模块电连接，用于获取所述电流控制信号、所述实际温度和所述输出功率值。所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行上述任一个实施例所述的激光器功率控制方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。