【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光控制领域，尤其涉及一种激光光束控制装置、激光系统及激光光束控制方法。
技术介绍
1、功率达到10kw的大功率激光器具有效率高、可靠性高和可柔性加工等优点，其广泛应用于装备制造、船舶、冶金和航天航海等领域的激光焊接等工艺中。但是，在实际的应用过程中，现有的激光器控制系统设计流程繁琐冗杂，加上设备体积庞大以及对操作者的应用技术要求较高，一定程度上限值了其应用范围。
2、并且，激光光束传输参数的测量和聚焦特性对实现可靠、高质量的微加工非常重要。在使用大功率激光器的情况下，需要一个全光学测量系统来进行时间剖面和相位表征。在这种情况下，有效的相位表征要求自适应光学系统具有相应的响应速度。当使用电脑来控制自适应光学系统时，由于操作系统的延迟或组织并行计算的一些困难，很难满足校正自适应光学系统所需要的响应速度。
3、以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种采用自适应光学系统来稳定激光束位置的激光光束控制装置。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种激光光束控制装置，包括：
4、第一倾斜反射镜，其配置有第一压电驱动器，所述第一倾斜反射镜被配置为对
5、第二倾斜反射镜，其配置有第二压电驱动器，所述第二倾斜反射镜被配置为对自所述第一倾斜反射镜出射的光束进行反射；其中，所述第二压电驱动器利用不同的输出电压调节所述第二倾斜反射镜的镜面方位；
6、分光装置，其被配置为接收所述第二倾斜反射镜出射的光束，并将其分第一光路和第二光路输出；
7、第一四象限光电二极管，其设置在所述第一光路上；
8、第二四象限光电二极管，其设置在所述第二光路上；
9、处理器，其被配置为接收所述第一四象限光电二极管和第二四象限光电二极管的检测数据，并根据该检测数据生成对所述第一倾斜反射镜、第二倾斜反射镜的电压驱动指令；
10、第一控制单元，其被配置为根据所述电压驱动指令改变所述第一压电驱动器的输出电压；
11、第二控制单元，其被配置为根据所述电压驱动指令改变所述第二压电驱动器的输出电压。
12、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述第一四象限光电二极管的检测数据为所述第一四象限光电二极管的四个象限所对应的信号电平值；
13、所述第二四象限光电二极管的检测数据为所述第二四象限光电二极管的四个象限所对应的信号电平值；
14、所述处理器根据所述信号电平值计算对应的四象限光电二极管的x轴向位移量、y轴向位移量。
15、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述处理器设置有倾斜反射镜的压电驱动模型，所述压电驱动模型根据第一四象限光电二极管、第二四象限光电二极管的x轴向位移量、y轴向位移量，以及预设的比例系数，输出第一倾斜反射镜的目标驱动电压和第二倾斜反射镜的目标驱动电压。
16、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述处理器通过以下计算式计算四象限光电二极管的x轴向位移量、y轴向位移量：
17、△x1＝((s1+s4)-(s2+s3))/(s1+s2+s3+s4)，△y1＝((s1+s2)-(s3+s4))/(s1+s2+s3+s4)，其中，△x1为第一四象限光电二极管的x轴向位移量，△y1为第一四象限光电二极管的y轴向位移量，s1、s2、s3、s4分别为第一四象限光电二极管的第一象限、第二象限、第三象限、第四象限的信号电平值，其中，第一象限被定义为x轴正向、y轴正向为界，第二象限被定义为x轴负向、y轴正向为界，第三象限被定义为x轴负向、y轴负向为界，第四象限被定义为x轴正向、y轴负向为界；
18、所述处理器通过以下公式计算光束在所述第二四象限光电二极管的x轴向位移量和y轴向位移量：
19、△x2＝((s1’+s4’)-(s2’+s3’))/(s1’+s2’+s3’+s4’)，
20、△y2＝((s1’+s2’)-(s3’+s4’))/(s1’+s2’+s3’+s4’)，其中，△x2为第二四象限光电二极管的x轴向位移量，△y2为第二四象限光电二极管的y轴向位移量，s1’、s2’、s3’、s4’分别为第二四象限光电二极管的第一象限、第二象限、第三象限、第四象限的信号电平值。
21、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述倾斜反射镜的压电驱动模型的计算式为：
22、其中，vx1、vy1为第一倾斜反射镜的目标驱动电压，vx2、vy2为第二倾斜反射镜的目标驱动电压，k11、k12、k13、k14、k21、k22、k23、k24、k31、k32、k33、k34、k41、k42、k43、k44为预标定的比例系数，△x1为第一四象限光电二极管的x轴向位移量，△y1为第一四象限光电二极管的y轴向位移量，△x2为第二四象限光电二极管的x轴向位移量，△y2为第二四象限光电二极管的y轴向位移量。
23、进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述比例系数通过以下方式完成预标定：
24、控制所述第一压电驱动器输出非零的目标驱动电压vx1test，控制目标驱动电压vy1、vx2、vy2为零，并根据此情况下的信号电平值计算对应的△x1、△y1和△x2、△y2，按照以下公式计算比例系数：k11＝△x1/vx1test，k21＝△y1/vx1test，k31＝△x2/vx1test，k41＝△y2/vx1test；
25、控制所述第一压电驱动器输出非零的目标驱动电压vy1test，控制目标驱动电压vx1、vx2、vy2为零，并根据此情况下的信号电平值计算对应的△x1、△y1和△x2、△y2，按照以下公式计算比例系数：k12＝△x1/vy1test，k22＝△y1/vy1test，k32＝△x2/vy1test，k42＝△y2/vy1test；
26、控制所述第二压电驱动器输出非零的目标驱动电压vx2test，控制目标驱动电压vx1、vy1、vy2为零，并根据此情况下的信号电平值计算对应的△x1、△y1和△x2、△y2，按照以下公式计算比例系数：k13＝△x1/vx2test，k23＝△y1/vx2test，k33＝△x2/vx2test，k43＝△y2/vx2test；以及
27、控制所述第一压电驱动器输出非零的目标驱动电压vy2test，控制目标驱动电压vx1、vy1、vx2为零，并根据此情况下的信号电平值计算对应的△x1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光光束控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述第一四象限光电二极管的检测数据为所述第一四象限光电二极管的四个象限所对应的信号电平值；
3.根据权利要求2所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述处理器设置有倾斜反射镜的压电驱动模型，所述压电驱动模型根据第一四象限光电二极管、第二四象限光电二极管的X轴向位移量、Y轴向位移量，以及预设的比例系数，输出第一倾斜反射镜的目标驱动电压和第二倾斜反射镜的目标驱动电压。
4.根据权利要求2所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述处理器通过以下计算式计算四象限光电二极管的X轴向位移量、Y轴向位移量：
5.根据权利要求3所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述倾斜反射镜的压电驱动模型的计算式为：
6.根据权利要求5所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述比例系数通过以下方式完成预标定：
7.根据权利要求6所述的激光光束控制装置，其特征在于，还包括人机交互装置，其被配置为与所述处理器之间通过以太网协议进行通信，所述人机交互装
8.根据权利要求3所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述处理器基于DSP和FPGA平台，所述DSP和FPGA平台配置有模数转换单元、数模转换单元，
9.根据权利要求8所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述DSP和FPGA平台还配置有以下模块中的一种或多种：
10.根据权利要求1至9中任一项所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述分光装置为设有分光膜的二向色镜或棱镜；
11.根据权利要求1至9中任一项所述的激光光束控制装置，其特征在于，还包括一入光导光件，其一端设有与所述第一倾斜反射镜连接的第一接口，另一端设有与一激光发生器的出口连接的第二接口。
12.一种激光系统，其特征在于，包括激光发生器及如权利要求1至11中任一项所述的激光光束控制装置。
13.一种激光光束控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
14.根据权利要求13所述的激光光束控制方法，其特征在于，根据所述第一四象限光电二极管的四象限对应的信号电平值，计算第一四象限光电二极管的X轴向位移量和Y轴向位移量；
15.根据权利要求14所述的激光光束控制方法，其特征在于，通过以下计算式计算X轴向位移量和Y轴向位移量：
16.根据权利要求14所述的激光光束控制方法，其特征在于，所述比例系数通过以下方式完成预标定：
...【技术特征摘要】
1.一种激光光束控制装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述第一四象限光电二极管的检测数据为所述第一四象限光电二极管的四个象限所对应的信号电平值；
3.根据权利要求2所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述处理器设置有倾斜反射镜的压电驱动模型，所述压电驱动模型根据第一四象限光电二极管、第二四象限光电二极管的x轴向位移量、y轴向位移量，以及预设的比例系数，输出第一倾斜反射镜的目标驱动电压和第二倾斜反射镜的目标驱动电压。
4.根据权利要求2所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述处理器通过以下计算式计算四象限光电二极管的x轴向位移量、y轴向位移量：
5.根据权利要求3所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述倾斜反射镜的压电驱动模型的计算式为：
6.根据权利要求5所述的激光光束控制装置，其特征在于，所述比例系数通过以下方式完成预标定：
7.根据权利要求6所述的激光光束控制装置，其特征在于，还包括人机交互装置，其被配置为与所述处理器之间通过以太网协议进行通信，所述人机交互装置至少被配置为向所述处理器发送目标驱动电压施加指令，以使所述处理器完成对所述比例系数的预标定。
8.根据权利要求3所述的激光光束控制装...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜永振，张亚飞，蔡明琛，杜英杰，刘备，
申请(专利权)人：苏州中辉激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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