CN106124047A - 一种激光检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光检测系统，包括：激光输出装置，其输出端光纤设置有第一漏光点；光驱动装置，用于驱动激光输出装置通过输出端光纤射出输出激光；第一探测件，设置有第一探测空间、第一开孔、第二开孔和第一探测孔，输出端光纤依次穿过第一开孔、第一探测空间和第二开孔，第一漏光点位于第一探测空间内；第一光电探测装置，接收从第一漏光点泄漏的部分输出激光，并且将部分输出激光转化为第一电信号；第一模数转换装置，用于将第一电信号转化为第一数字信号；处理装置，根据第一数字信号计算激光输出装置所输出的输出激光的功率。通过上述方式，本发明能够在激光输出装置的正常使用的过程中，检测激光输出装置所输出的输出激光的真实功率。

Description

一种激光检测系统

技术领域

本发明涉及激光处理技术领域，特别是涉及一种激光检测系统。

背景技术

在激光输出装置输出激光时，激光输出装置所输出的激光的功率是衡量激光输出装置是否正常的重要指标。

现有技术中检测激光输出装置所输出的激光的功率主要有以下两种方法:(1)在激光输出装置输出激光时，通过激光输出装置的泵源电流及其转换效率计算所输出的激光的功率，但是该计算得到的功率并不是激光输出装置的输出端光纤实际输出的激光的功率，两者存在较大误差，准确性不高；(2)通过激光输出装置的输出端光纤直接将激光打到水冷功率计上，通过水冷功率计检测激光的功率，虽然水冷功率计检测到的激光的功率为输出端光纤输出的激光的实际功率，但是由于其需要将激光直接打到水冷功率计才能进行检测，激光输出装置的正常使用和激光功率检测不能够同时进行。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种激光检测系统，实现在激光输出装置的正常使用的过程中，检测激光输出装置所输出的输出激光的真实功率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种激光检测系统，包括：激光输出装置，其输出端光纤设置有第一漏光点；光驱动装置，与所述激光输出装置连接，用于驱动所述激光输出装置通过所述输出端光纤射出输出激光；第一探测件，设置有第一探测空间、第一开孔、第二开孔和第一探测孔，其中，所述第一开孔、第二开孔和第一探测孔均与第一探测空间连通，所述输出端光纤依次穿过所述第一开孔、第一探测空间和第二开孔，所述第一漏光点位于所述第一探测空间内；第一光电探测装置，固定于所述第一探测孔内，用于接收从所述第一漏光点泄漏的部分输出激光，并且将所述部分输出激光转化为第一电信号；第一模数转换装置，用于与所述第一光电探测装置连接，用于接收所述第一电信号，并且将所述第一电信号转化为第一数字信号；处理装置，与所述第一模数转换装置连接，用于接收所述第一数字信号，并且根据所述第一数字信号计算所述激光输出装置所输出的输出激光的功率。

其中，所述激光检测系统还包括第一报警装置；所述处理装置与所述第一报警装置连接；所述处理装置还用于计算正常功率与所述激光输出装置所输出的激光的功率之间的差值；判断所述差值是否大于预设第一阈值；若是，则控制所述第一报警装置发出输出激光异常告警。

其中，所述处理装置还用于：根据所述激光输出装置所输出的激光的功率，生成功率曲线；从所述功率曲线上提取在预定时长内功率大于第二阈值的波峰点；判断所述提取到的波峰点的数量是否大于预设数值；若是，则控制所述第一报警装置发出在激光输出装置所输出的激光中存在脉冲光过多告警。

其中，所述激光输出装置的信号端光纤设置有第二漏光点；所述激光检测系统还包括第二探测件、第二光电探测装置和第二模数转换装置；所述第二探测件设置有第二探测空间、第三开孔、第四开孔和第二探测孔，其中，所述第三开孔、第四开孔和第二探测孔均与第二探测空间连通，所述信号端光纤依次穿过所述第三开孔、第二探测空间和第四开孔，所述第二漏光点位于所述第二探测空间内；所述第二光电探测装置固定于所述第二探测孔，所述第二光电探测装置用于接收从所述第二漏光点泄漏的激光输出装置的回光，并将所述回光转化为第二电信号；所述第二模数转换装置分别与第二光电探测装置和处理装置连接，所述第二模数转换装置用于第二电信号转换为第二数字信号；所述处理装置用于根据所述第二数字信号计算所述回光的功率。

其中，所述激光检测系统还包括第二报警装置；所述处理装置与所述第二报警装置连接；所述处理装置还用于判断所述回光的功率是否大于零，若是，则控制所述第二报警装置发出存在回光告警。

其中，所述处理装置与光驱动装置连接；所述处理装置还用于：判断所述回光的功率是否大于第二阈值；若是，则控制所述第二报警装置发出强回光告警，并且控制所述光驱动装置停止驱动所述激光输出装置，以使所述激光输出装置停止输出所述输出激光。

其中，所述处理装置还用于：计算在单位时间内回光的功率；根据计算得到的在单位时间内回光的功率，并结合预设回光材料对应关系，获取所述激光输出装置当前所切割的材料的类型

其中，所述第一光电探测装置包括第一光探测件、第一跨阻放大器和第一放大器，所述第一跨阻放大器分别与第一光探测件和第一放大器连接，所述第一光探测件设置于所述第一探测孔内，所述第一放大器与第一模数转换装置连接；所述第二光电探测装置包括第二光探测件、第二跨阻放大器和第二放大器，所述第二跨阻放大器分别与第二光探测件和第二放大器连接，所述第二光探测件设置于所述第二探测孔内，所述第二放大器与第二模数转换装置连接。

其中，所述第一探测空间和第一探测件的形状均为球形；所述第二探测空间和第二探测件的形状均为球形。

其中，所述第一探测件和第二探测件的形状均为方形；所述第一探测孔与所述第一漏光点对应，所述第二探测孔与所述第二漏光点对应。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明在第一探测件上设置第一探测空间、第一开孔、第二开孔和第一探测孔，第一开孔、第二开孔和第一探测孔均与第一探测空间连通，将第一光电探测装置固定于第一探测孔内，激光输出装置的输出端光纤依次穿过第一开孔、第一探测空间和第二开孔，其中，第一漏光点位于第一探测空间内，第一光电探测装置接收从第一漏光点泄漏的部分输出激光，并且将部分输出激光转化为第一电信号，第一模数转换装置将第一电信号转化为第一数字信号，处理装置根据第一数字信号计算激光输出装置所输出的输出激光的功率，实现对激光输出装置所输出的输出激光的检测，进一步，由于激光输出装置的输出端光纤是穿过第一探测件，而不是将第一探测件设置于输出端光纤的端部，因此，第一探测件不会影响输出端光纤对外射出的输出激光，实现在激光输出装置的正常使用的过程中，检测激光输出装置所输出的输出激光的真实功率。

附图说明

图1是本发明激光检测系统第一实施方式的示意图；

图2是本发明激光检测系统第二实施方式的示意图；

图3是本发明光电探测装置安装于探测件的安装方式为积分球安装的示意图；

图4是本发明光电探测装置安装于探测件的安装方式为空间安装的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图1，激光检测系统20包括激光输出装置21、光驱动装置22、第一探测件23、第一光电探测装置24、第一模数转换装置25和处理装置26。

激光输出装置21的输出端光纤211设置有第一漏光点2111。光驱动装置22与激光输出装置21连接，用于驱动激光输出装置21通过输出端光纤211射出输出激光。第一探测件23设置有第一探测空间231、第一开孔232、第二开孔233和第一探测孔234，其中，第一开孔232、第二开孔233和第一探测孔234均与第一探测空间231连通，输出端光纤211依次穿过第一开孔232、第一探测空间231和第二开孔233，第一漏光点2111位于第一探测空间231内，从而使得从第一漏光点2111泄露的部分输出激光位于第一探测空间231内。第一光电探测装置24，固定于第一探测孔234内，用于接收从第一漏光点2111泄漏的部分输出激光，并且将该部分输出激光转化为第一电信号。第一模数转换装置25，用于与第一光电探测装置24连接，用于接收第一电信号，并且将第一电信号转化为第一数字信号。处理装置26，与第一模数转换装置25连接，用于接收第一数字信号，并根据第一数字信号计算激光输出装置21所输出的输出激光的功率。

由于激光输出装置21的输出端光纤211是穿过第一探测件23，而不是将第一探测件23设置于输出端光纤211的端部，因此，第一探测件23不会影响输出端光纤211对外射出的输出激光，从而使得可以在激光输出装置21在进行割切的过程中，检测激光输出装置21所输出的输出激光的真实功率。

值得说明的是：在通过第一探测件23、第一光电探测装置24、第一模数转换装置25和处理装置26检测激光输出装置21所输出的输出激光的功率时，也可以直接将输出激光打到水冷功率计，通过水冷功率计进行校准。

在获得输出激光的功率之后，还可以根据输出激光的功率判断输出激光是否正常，若不正常，还可进行告警，则请参阅图2，激光检测系统20还包括第一报警装置27。处理装置26与第一报警装置27连接。处理装置26还用于计算正常功率与激光输出装置21所输出的输出激光的功率之间的差值，判断差值是否大于预设第一阈值，若是，则控制第一报警装置27发出激光异常告警，若否，则说明输出激光正常。其中，正常功率是指激光输出装置21正常输出时的功率，其可以预先测试得到的。输出激光异常可以指不存在输出激光或者输出激光衰减过大，而不存在输出激光也可以理解输出激光衰减至不存在，因此，可以通过设置第一阈值的具体数值，实现对不存在输出激光或者输出激光衰减过大的检测，例如：在输出激光正常时，输出激光的功率10W，若检测到的功率为10W，则输出激光正常，若检测到的功率为7W，并且第一阈值设定为2W，则10W-7W＝3W>2W,则指输出激光衰减过大，若检测到的功率为0W，并且第一阈值设定为9.9W，则10W-0W＝10W>9.9W,则指不存在输出激光。

进一步的，还可以检测输出激光是否存在脉冲光，在脉冲光的数量过多时，进行告警，则处理装置26还用于根据激光输出装置21所输出的激光的功率，生成功率曲线,从功率曲线上提取在预定时长内功率大于第二阈值的波峰点,判断提取到的波峰点的数量是否大于预设数值，若是，则控制第一报警装置27发出在激光输出装置21所输出的激光中存在脉冲光过多告警。不同的激光输出装置，其所射出的输出激光的功率的范围是不相的，因此，预定时长、第二阈值和预设数值的具体数值可以根据实际情况设定，以适应不同的激光输出装置，例如：预定时长设定为1分钟，第二阈值设定为10瓦，预设数值设定为3个，当激光输出装置在1分钟之内输出3个以上并且功率大于10瓦的脉冲光时，则说明激光输出装置存在过多的偏移光，激光输出装置输出的激光的稳定性差，需要对激光输出装置21进行调整或者维修，以提高激光输出装置输出激光的稳定性。

为了实现对激光输出装置21的回光进行检测，激光检测系统20还包括第二探测件28、第二光电探测装置29和第二模数转换装置30。

激光输出装置21的信号端光纤212设置有第二漏光点2121。第二探测件28设置有第二探测空间281、第三开孔282、第四开孔283和第二探测孔284，其中，第三开孔282、第四开孔283和第二探测孔284均与第二探测空间281连通，激光输出装置21的信号端光纤212依次穿过第三开孔282、第二探测空间281和第四开孔283，信号端光纤212的第二漏光点2121位于第二探测空间281内。第二光电探测装置29固定于第二探测孔284，第二光电探测装置29用于接收从第二漏光点2121泄漏的激光输出装置21的回光，并将回光转化为第二电信号。第二模数转换装置30分别与第二光电探测装置29和处理装置26连接，第二模数转换装置30用于第二电信号转换为第二数字信号。处理装置26用于根据第二数字信号计算回光的功率。

检测激光输出装置21的回光的功率和检测激光输出所输出的输出激光的功率可以是同步进行的，并且通过实时监测回光的功率和输出激光的功率，检测回光对输出激光的影响。

进一步，在检测到回光的功率时，可以根据回光的功率判断激光输出装置21是否存在回光，则激光检测系统20还包括第二报警装置31，处理装置还用于判断回光的功率是否大于零，若是，则控制第二报警装置31发出存在回光告警。回光的功率大于零，说明存在回光，回光功率等于零，则说明没有回光。

当然，还可以根据回光的功率检测是否存在强回光，若存在强回光，则停止激光输出装置21输出该输出激光，则处理装置26与光驱动装置22连接。处理装置还用于判断回光的功率是否大于第二阈值，若是，则控制第二报警装置31发出强回光告警，并且控制光驱动装置22停止驱动激光输出装置21，以使激光输出装置21停止输出该输出激光。

当激光输出装置21切割不同类型的材料时所产生的回光的功率是不同的，因此，也可以通过回光的功率反推出激光切割装置当前所切割的材料，则处理装置26还用于：计算在单位时间内回光的功率，根据计算得到的在单位时间内回光的功率，获取激光输出装置21当前所切割的材料的类型。其中，预设回光材料对应关系是指回光的功率和材料的类型的对应关系，并且预设回光材料对应关系是预先建立对应关系，在获得回光的功率之后，可以根据预设回光材料对应关系获取对应的材料的类型。

需要说明的是：第一探测空间231和第一探测件23的形状可以为球形。当第一探测空间231和第一探测件23的形状为球形时，如图3所示，则第一光电探测装置24安装于第一探测件23的安装方式为积分球安装，并且第一探测件23的内壁能够能从第一漏光点2111泄漏的部分输出激光进行漫反射，第一光电探测装置24能够接收第一探测件23的内壁漫反射的光，从而使得第一光电控测装置能够检测到更完全的第一漏光点2111泄漏的部分输出激光，进而使得第一光电控测装置的检测结果更准确，更稳定；同样的，第二探测空间281和第二探测件28的形状也可以为球形，当第二探测空间281和第二探测件28的形状均为球形时，第二光电控测装置的检测结果更准确，更稳定。当然，当第一探测空间231和第一探测件23的形状为球形时，第一开孔232和第二开孔233的连线优选为第一探测件23的中线，以使第一光电探测装置24的检测结果更好，而当第二探测空间281和第二探测件28的形状为球形时，第一开孔232和第二开孔233的连线也优选为第二探测件28的中线，以使第二光电探测装置29的检测结果更好。在其它替代实施方式中，第一探测件23和第二探测件28的形状也可以为方形，如图4所示，并且第一探测孔234与所述第一漏光点2111对应，以使第一光电探测装置24可以探测从第一漏光点2111泄漏的部分输出激光，第二探测孔284与第二漏光点2121对应，以使第二光电探测装置29可以探测从第二漏光点2121泄漏的回光。当第一探测空间231和第一探测件23的形状为方形时，则第一光电探测装置24安装于第一探测件23以及第二光电探测装置29安装于第二探测件28的安装方式均为空间安装。而当第一探测件23和第二探测件28的形状为方形时，第一光电探测装置24和第二光电探测装置29的检测结果不如第一探测件23和第二探测件28的形状为球形时准确。进一步的，激光检测系统20中实现的每一个功能也可以配置单独的探测件、光电转换装置和模数转换装置，例如：输出激光的功率计算、输出激光异常检测、脉冲光过多检测、回光检测、强回光检测和被切割的材料的类型检测分别配置一套探测件、光电转换装置和模数转换装置，而输出激光异常检测中是否存在输出激光、回光检测和强回光检测不需要高精度检测，则其对应的探测件的形状选择为方形，而输出激光的功率计算、被切割的材料的类型、输出激光异常检测中输出激光的衰减过大的检测对检测精度要求比较，则其对应的探测件的形状选择为球形。

其中，第一光电探测装置24包括第一光探测件(图未示)、第一跨阻放大器(图未示)和第一放大器(图未示)，第一跨阻放大器分别与第一光探测件和第一放大器连接，第一光探测件设置于第一探测孔234内，第一放大器与第一模数转换装置25连接。第一光探测件用于接收从第一漏光点2111泄漏的部分输出激光，并且将探测到的部分输出激光转换为第一暗电流，第一跨阻放大器将第一暗电流转换为第一电流信号，第一放大器用于对第一电流信号进行放大处理，其中，第一放大器的放大倍数可以根据实际情况设定。第二光电探测装置29包括第二光探测件(图未示)、第二跨阻放大器(图未示)和第二放大器(图未示)，第二跨阻放大器分别与第二光探测件和第二放大器连接，第二光探测件设置于第二探测孔284内，第二放大器与第二模数转换装置30连接。第二光探测件用于接收从第二漏光点2121泄漏的回光，并且将探测到的回光转换为第二暗电流，第二跨阻放大器将第二暗电流转换为第二电流信号，第二放大器用于对第二电流信号进行放大处理，其中，第二放大器的放大倍数可以根据实际情况设定。

激光输出装置21还包括泵源213、合束器214、第一光栅215、第二光栅216和镱光纤217，信号端光纤212和泵源213分别与合束器214连接，第一光栅215与合束器214连接，镱光纤217分别与第一光栅215和第二光栅216连接，输出端光纤211与第二光栅216连接，光驱动装置22与泵源213连接。

在本发明实施方式中，在第一探测件23上设置第一探测空间231、第一开孔232、第二开孔233和第一探测孔234，第一开孔232、第二开孔233和第一探测孔234均与第一探测空间231连通，将第一光电探测装置24固定于第一探测孔234内，激光输出装置21的输出端光纤211依次穿过第一开孔232、第一探测空间231和第二开孔233，其中，第一漏光点2111位于第一探测空间231内，第一光电探测装置24接收从第一漏光点2111泄漏的部分输出激光，并且将部分输出激光转化为第一电信号，第一模数转换装置25将第一电信号转化为第一数字信号，处理装置26根据第一数字信号计算激光输出装置21所输出的输出激光的功率，实现对激光输出装置21所输出的输出激光的检测，进一步，由于激光输出装置21的输出端光纤211是穿过第一探测件23，而不是将第一探测件23设置于输出端光纤211的端部，因此，第一探测件23不会影响输出端光纤211对外射出的输出激光，实现在激光输出装置21在使用的过程中，检测激光输出装置21所输出的输出激光的真实功率。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光检测系统，其特征在于，包括：

激光输出装置，其输出端光纤设置有第一漏光点；

光驱动装置，与所述激光输出装置连接，用于驱动所述激光输出装置通过所述输出端光纤射出输出激光；

第一探测件，设置有第一探测空间、第一开孔、第二开孔和第一探测孔，其中，所述第一开孔、第二开孔和第一探测孔均与第一探测空间连通，所述输出端光纤依次穿过所述第一开孔、第一探测空间和第二开孔，所述第一漏光点位于所述第一探测空间内；

第一光电探测装置，固定于所述第一探测孔内，用于接收从所述第一漏光点泄漏的部分输出激光，并且将所述部分输出激光转化为第一电信号；

第一模数转换装置，用于与所述第一光电探测装置连接，并且接收所述第一电信号，并且将所述第一电信号转化为第一数字信号；

处理装置，与所述第一模数转换装置连接，用于接收所述第一数字信号，并且根据所述第一数字信号计算所述激光输出装置所输出的输出激光的功率。

2.根据权利要求1所述的激光检测系统，其特征在于，

所述激光检测系统还包括第一报警装置；

所述处理装置与所述第一报警装置连接；

所述处理装置还用于计算正常功率与所述激光输出装置所输出的激光的功率之间的差值；

判断所述差值是否大于预设第一阈值；

若是，则控制所述第一报警装置发出输出激光异常告警。

3.根据权利要求2所述的激光检测系统，其特征在于，

所述处理装置还用于：

根据所述激光输出装置所输出的激光的功率，生成功率曲线；

从所述功率曲线上提取在预定时长内功率大于第二阈值的波峰点；

判断所述提取到的波峰点的数量是否大于预设数值；

若是，则控制所述第一报警装置发出在激光输出装置所输出的激光中存在脉冲光过多告警。

4.根据权利要求1所述的激光检测系统，其特征在于，

所述激光输出装置的信号端光纤设置有第二漏光点；

所述激光检测系统还包括第二探测件、第二光电探测装置和第二模数转换装置；

所述第二探测件设置有第二探测空间、第三开孔、第四开孔和第二探测孔，其中，所述第三开孔、第四开孔和第二探测孔均与第二探测空间连通，所述信号端光纤依次穿过所述第三开孔、第二探测空间和第四开孔，所述第二漏光点位于所述第二探测空间内；

所述第二光电探测装置固定于所述第二探测孔，所述第二光电探测装置用于接收从所述第二漏光点泄漏的激光输出装置的回光，并将所述回光转化为第二电信号；

所述第二模数转换装置分别与第二光电探测装置和处理装置连接，所述第二模数转换装置用于第二电信号转换为第二数字信号；

所述处理装置用于根据所述第二数字信号计算所述回光的功率。

5.根据权利要求4所述的激光检测系统，其特征在于，

所述激光检测系统还包括第二报警装置；

所述处理装置与所述第二报警装置连接；

所述处理装置还用于判断所述回光的功率是否大于零，若是，则控制所述第二报警装置发出存在回光告警。

6.根据权利要求5所述的激光检测系统，其特征在于，

所述处理装置与光驱动装置连接；

所述处理装置还用于：

判断所述回光的功率是否大于第二阈值；

若是，则控制所述第二报警装置发出强回光告警，并且控制所述光驱动装置停止驱动所述激光输出装置，以使所述激光输出装置停止输出所述输出激光。

7.根据权利要求4所述的激光检测系统，其特征在于，

所述处理装置还用于：

计算在单位时间内回光的功率；

根据计算得到的在单位时间内回光的功率，并结合预设回光材料对应关系，获取所述激光输出装置当前所切割的材料的类型。

8.根据权利要求4所述的激光检测系统，其特征在于，

所述第一光电探测装置包括第一光探测件、第一跨阻放大器和第一放大器，所述第一跨阻放大器分别与第一光探测件和第一放大器连接，所述第一光探测件设置于所述第一探测孔内，所述第一放大器与第一模数转换装置连接；

所述第二光电探测装置包括第二光探测件、第二跨阻放大器和第二放大器，所述第二跨阻放大器分别与第二光探测件和第二放大器连接，所述第二光探测件设置于所述第二探测孔内，所述第二放大器与第二模数转换装置连接。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的激光检测系统，其特征在于，

所述第一探测空间和第一探测件的形状均为球形；

所述第二探测空间和第二探测件的形状均为球形。

10.根据权利要求1～8中任意一项所述的激光检测系统，其特征在于，

所述第一探测件和第二探测件的形状均为方形；

所述第一探测孔与所述第一漏光点对应，所述第二探测孔与所述第二漏光点对应。