一种具有激光曝光时长限制的激光设备驱动系统的制作方法

1.本发明涉及激光设备技术领域，尤其是一种具有激光曝光时长限制的激光设备驱动系统。


背景技术：

2.众所周知，激光设备都是依靠激光光束对产品进行加工的机械设备。而对于激光设备的具体工作，往往都是依靠数字激光驱动器内部的驱动系统对激光设备进行工作控制。它能够控制输出20w和40w的电功率，驱动激光器发出20khz频率辉度的激光，并随时根据驱动系统给出的指令来开关激光器，达到自动调控激光器工作的作用。
3.目前，现有的激光设备的驱动系统仅仅驱动激光器或激光组件正常工作，而对于一些外在的安全系统往往较为缺失，比如激光设备在工作中都是依靠激光光束进行工作，而激光光束在一个点位停留过久或者超出系统设定值，轻者损坏加工产品，重者发生火灾，对生命财产安全产生威胁。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有激光曝光时长限制的激光设备驱动系统。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种具有激光曝光时长限制的激光设备驱动系统，包括：运动探测传感器，数量至少一个，且机械安装于激光设备的激光模组上，并实时探测激光模组是否发生移动；火焰探测传感器，数量至少为一个，且机械安装于激光设备上，其探测方向正对激光模组所工作的区域，并实时探测是否出现火焰；激光驱动电路，与激光设备中的激光发生器线路连通，并控制激光发生器的功率输出，来达到激光发生器的工作控制；微处理器，为中央数据控制单元，分别电性连接火焰探测传感器和激光驱动电路，并通过i2c电压转换电路与运动探测传感器连接。
6.优选地，所述运动探测传感器为陀螺仪或者重力传感器。
7.优选地，所述i2c电压转换电路包括第一mos管和第二mos管，所述第一mos管的源极与微处理器连接并通过第一电阻接入电源，所述第一mos管的栅极接入与第一电阻相同的电源，所述第一mos管漏极与运动探测传感器连接并通过第二电阻接入电源，所述第一电阻接入的电源的电压低于第二电阻所接入的电源的电压，所述第二mos管的源极与微处理器连接并通过第三电阻接入电源，所述第二mos管的栅极接入与第三电阻相同的电源，所述第二mos管漏极与运动探测传感器连接并通过第四电阻接入电源，所述第三电阻接入的电源的电压低于第四电阻所接入的电源的电压。
8.优选地，所述激光驱动电路包括驱动芯片和第三mos管，所述驱动芯片的dim端脚
与微处理器连接，所述驱动芯片的vin端脚接入电源并通过第一电容接地，所述驱动芯片的csn端脚通过第五电阻接入电源并通过第一电感连接激光发生器的正极，所述驱动芯片的drv端脚与第三mos管的栅极连接，所述第三mos管的漏极与激光发生器的负极连接，所述驱动芯片的vin端脚还通过第一二极管与激光发生器的负极连接，其第一二极管的负极连接电源、正极连接激光发生器，所述第一二极管并联有第二二极管。
9.由于采用了上述方案，本发明在激光模组上安装运动探测传感器，用来探测激光模组在工作过程中是否有运动，以避免激光模组无运动却保持输出，使其激光过度灼烧目标物导致火灾隐患，以免造成人员或者财产损失，并集合火焰探测传感器实时监控是否有火焰产生，进一步核实火灾是否发生。
附图说明
10.图1是本发明实施例的结构原理示意图。
11.图2是本发明实施例的i2c电压转换电路的电路结构示意图。
12.图3是本发明实施例的激光驱动电路的电路结构示意图。
13.图4是本发明实施例的火焰探测传感器的电路结构示意图。
具体实施方式
14.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
15.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
16.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
17.如图1至图4所示，本实施例提供的一种具有激光曝光时长限制的激光设备驱动系统，包括：运动探测传感器1，数量至少一个，且机械安装于激光设备的激光模组上，并实时探测激光模组是否发生移动；火焰探测传感器4，数量至少为一个，且机械安装于激光设备上，其探测方向正对激光模组所工作的区域，并实时探测是否出现火焰；
激光驱动电路5，与激光设备中的激光发生器线路连通，并控制激光发生器的功率输出，来达到激光发生器的工作控制；微处理器3，为中央数据控制单元，型号可采用stm32g031g8处理器，其分别电性连接火焰探测传感器4和激光驱动电路5，并通过i2c电压转换电路2与运动探测传感器1连接。
18.进一步，所述运动探测传感器1为陀螺仪或者重力传感器。
19.本实施例主要是针对激光工作时，火灾预警以及对应的激光工作控制，其主要是因为激光的能量很大，如果照射发生意外，比如移动机构未正常运作，激光照射点有可能长时间照射一个工位，这样将会导致安全隐患，为此，本实施例便添加辅助措施，预防意外的发生，其主要依靠运动探测传感器1和火焰探测传感器4进行相互配合，进而便可以有效的降低意外的发生概率。
20.具体工作时，由运动探测传感器1实时探测激光模组是否有发生移动，当静止时间超过系统设定阈值时，则认定激光设备的移动机构出现错误，并认定为存在安全隐患，并随后由微处理器3控制激光驱动电路5关断对激光发生器的功率输出；同时，依靠火焰探测传感器4实时探测激光切割工位是否发生火焰，如果产生火焰则同样由微处理器3控制激光驱动电路5关断对激光发生器的功率输出，这样便可以对激光设备工作的实时监控，可有效保证激光模组工作的安全性。
21.进一步，在数字激光器的使用环境中，一般距离上位机比较远，信号传输线材比较长，容易造成电压损耗和电噪声干扰，对于运动探测传感器1传输信号便容易受到影响，故采用i2c电压转换电路2进行通信，即所述i2c电压转换电路2包括第一mos管q1和第二mos管q2，所述第一mos管q1的源极与微处理器3连接并通过第一电阻r1接入电源，所述第一mos管q1的栅极接入与第一电阻r1相同的电源，所述第一mos管q1漏极与运动探测传感器1连接并通过第二电阻r2接入电源，所述第一电阻r1接入的电源的电压低于第二电阻r2所接入的电源的电压，具体表现为：第一电阻r1接入的电压为3.3v电源，第二电阻r2接入的为5v电源。所述第二mos管q2的源极与微处理器3连接并通过第三电阻r3接入电源，所述第二mos管q2的栅极接入与第三电阻r3相同的电源，所述第二mos管q2漏极与运动探测传感器1连接并通过第四电阻r4接入电源，所述第三电阻r3接入的电源的电压低于第四电阻r4所接入的电源的电压，具体表现为：第三电阻r3接入的电源为3.3v，第四电阻r4接入的电源为5v。本电路采用了mos管升压电路，将传输信号进行升压和还原，从而可以确保微处理器3与运动探测传感器1稳定通信。
22.进一步，对于本实施例的激光发生器主要工作的控制便是由激光驱动电路5进行实现的，其对于所述激光驱动电路5的结构则如图3所示，即包括驱动芯片u2和第三mos管q3，所述驱动芯片u2的dim端脚与微处理器3连接，所述驱动芯片u2的vin端脚接入电源并通过第一电容c1接地，所述驱动芯片u2的csn端脚通过第五电阻r5接入电源并通过第一电感l1连接激光发生器的正极，第五电阻r5并联有第六电阻r6，所述驱动芯片u2的drv端脚与第三mos管q3的栅极连接，所述第三mos管q3的漏极与激光发生器的负极连接，所述驱动芯片u2的vin端脚还通过第一二极管d1与激光发生器的负极连接，其第一二极管d1的负极连接24v电源、正极连接激光发生器，所述第一二极管d1并联有第二二极管d2。其工作电压为24v，微处理器3所输入的pwm信号控制辉度，本电路的主要控制有驱动芯片u2担当，其可以采用qx5241型号芯片，具体工作时，由驱动芯片u2对csn端脚的电压进行采样，并结合芯片
内部比对，然后精准的达到电流控制，即控制激光发生器的功率大小，即辉度大小。
23.此外，火焰探测传感器4是激光设备的一个辅助功能，利用安装火焰探测传感器4，能够预防激光灼烧雕刻材料引起明火，发生火灾。
24.火焰探测传感器4可以用来探测火源或其它波长在760纳米～1100纳米范围内的光源，探测角度60度，感应火焰的距离约80cm，火焰越大，检测距离越远。设计电路如图4所示，使用3.3v给火焰探测传感器4供电，火焰探测传感器4输出接口采用模拟电压输出，火焰会对模拟电压产生影响，微处理器3通过adc将火焰探测传感器4的模拟电压转换成数字电压，进行分析，判断是否产生明火，从而关掉激光，防止明火继续扩大，引起火灾。
25.以上仅为本发明的优选实施例，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。

技术特征：
1.一种具有激光曝光时长限制的激光设备驱动系统，其特征在于：包括：运动探测传感器，数量至少一个，且机械安装于激光设备的激光模组上，并实时探测激光模组是否发生移动；火焰探测传感器，数量至少为一个，且机械安装于激光设备上，其探测方向正对激光模组所工作的区域，并实时探测是否出现火焰；激光驱动电路，与激光设备中的激光发生器线路连通，并控制激光发生器的功率输出，来达到激光发生器的工作控制；微处理器，为中央数据控制单元，分别电性连接火焰探测传感器和激光驱动电路，并通过i2c电压转换电路与运动探测传感器连接。2.如权利要求1所述的一种具有激光曝光时长限制的激光设备驱动系统，其特征在于：所述运动探测传感器为陀螺仪或者重力传感器。3.如权利要求2所述的一种具有激光曝光时长限制的激光设备驱动系统，其特征在于：所述i2c电压转换电路包括第一mos管和第二mos管，所述第一mos管的源极与微处理器连接并通过第一电阻接入电源，所述第一mos管的栅极接入与第一电阻相同的电源，所述第一mos管漏极与运动探测传感器连接并通过第二电阻接入电源，所述第一电阻接入的电源的电压低于第二电阻所接入的电源的电压，所述第二mos管的源极与微处理器连接并通过第三电阻接入电源，所述第二mos管的栅极接入与第三电阻相同的电源，所述第二mos管漏极与运动探测传感器连接并通过第四电阻接入电源，所述第三电阻接入的电源的电压低于第四电阻所接入的电源的电压。4.如权利要求3所述的一种具有激光曝光时长限制的激光设备驱动系统，其特征在于：所述激光驱动电路包括驱动芯片和第三mos管，所述驱动芯片的dim端脚与微处理器连接，所述驱动芯片的vin端脚接入电源并通过第一电容接地，所述驱动芯片的csn端脚通过第五电阻接入电源并通过第一电感连接激光发生器的正极，所述驱动芯片的drv端脚与第三mos管的栅极连接，所述第三mos管的漏极与激光发生器的负极连接，所述驱动芯片的vin端脚还通过第一二极管与激光发生器的负极连接，其第一二极管的负极连接电源、正极连接激光发生器，所述第一二极管并联有第二二极管。

技术总结
本发明公开一种具有激光曝光时长限制的激光设备驱动系统。包括运动探测传感器、火焰探测传感器、激光驱动电路、微处理器，微处理器分别电性连接火焰探测传感器和激光驱动电路，并通过I2C电压转换电路与运动探测传感器连接。本发明在激光模组上安装运动探测传感器，用来探测激光模组在工作过程中是否有运动，以避免激光模组无运动却保持输出，使其激光过度灼烧目标物导致火灾隐患，以免造成人员或者财产损失，并集合火焰探测传感器实时监控是否有火焰产生，进一步核实火灾是否发生。进一步核实火灾是否发生。进一步核实火灾是否发生。


技术研发人员：曾伟旭
受保护的技术使用者：东莞市昂图智能科技有限公司
技术研发日：2022.03.19
技术公布日：2022/5/25