CN109974975B - 用于脉冲光纤激光器指标测试的装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及激光器性能测试技术领域，提供的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，包括：功率计、光隔离器套筒、一维平移台和二维十字滑台，光隔离器套筒用于放置脉冲光纤激光器，功率计与光隔离器套筒同轴布置，用于采集脉冲光纤激光器发出的激光，一维平移台上设置有多个不同孔径的第一光阑，二维十字滑台上设置有多个不同孔径的第二光阑；一维平移台用于倾斜方向运动，以使多个第一光阑在激光的传播通道上运动；二维平移台用于水平方向和竖直方向运动，以使多个第二光阑在激光的传播通道上运动。该用于脉冲光纤激光器指标测试的装置操作简便，无需操作人员具备较多的专业知识，避免人为读数误差，也避免人为的不确定因素对测试的影响。

Description

用于脉冲光纤激光器指标测试的装置

技术领域

本发明实施例涉及激光器性能测试技术领域，尤其涉及一种用于脉冲光纤激光器指标测试的装置。

背景技术

激光器从运行上分为连续激光器和脉冲激光器。脉冲激光器是指单个激光脉冲宽度小于0.25秒、每间隔一定时间才工作一次的激光器，它具有较大输出功率，适合于激光打标、切割、测距等。

脉冲光纤激光器主要包括光束直径、中心透过率、输出功率等指标，目前这些指标的测试受限于人员因素以及测试工艺难度，其测试结果存在一些离散性、重复性差和不准确等情况，导致容易在客户端产品出现故障，进而影响客户满意度。

发明内容

本发明实施例提供一种适用于生产和检验的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，用以解决传统装置的测试结果存在一些离散性、重复性差和不准确等问题。

本发明实施例提供一种用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，包括：功率计、光隔离器套筒、一维平移台以及二维十字滑台，所述光隔离器套筒用于放置脉冲光纤激光器，所述功率计与所述光隔离器套筒同轴布置，用于采集所述脉冲光纤激光器发出的激光，所述一维平移台上设置有多个不同孔径的第一光阑，所述二维十字滑台上设置有多个不同孔径的第二光阑；

所述一维平移台用于倾斜方向运动，以使多个所述第一光阑在所述激光的传播通道上运动；所述二维平移台用于水平方向和竖直方向运动，以使多个所述第二光阑在所述激光的传播通道上运动。

其中，还包括底板和围设于所述底板的四周的侧板，所述功率计、所述光隔离器套筒、所述一维平移台以及所述二维十字滑台均安装于所述底板上，所述侧板用于将所述激光与外界隔离。

其中，所述一维平移台包括平移台、第一步进电机以及第一丝杠；

所述第一丝杠安装于第一丝杠支撑座，且所述第一丝杠的一端连接于所述第一步进电机，所述第一丝杠支撑座安装于所述底板上；所述平移台安装于所述第一丝杠，且所述平移台上设置有多个所述第一光阑。

其中，所述第一丝杠支撑座的轴线与所述底板的轴线成锐角。

其中，还包括安装于所述侧板上的第一步进电机驱动器，所述第一步进电机驱动器与所述第一步进电机连接。

其中，所述二维十字滑台包括滑台、第二步进电机、第三步进电机、第二丝杠以及第三丝杠；

所述第二丝杠安装于第二丝杠支撑座，且所述第二丝杠的一端连接于所述第二步进电机，所述第二丝杠支撑座安装于所述底板上；所述第三丝杠安装于第三丝杠支撑座，且所述第三丝杠的一端连接于所述第三步进电机，所述第三丝杠支撑座安装于所述第二丝杠上，所述第二丝杠和所述第三丝杠支撑座垂直布置，所述滑台安装于所述第三丝杠，且所述滑台上设置有多个所述第二光阑。

其中，所述第二光阑的孔径为2～10mm。

其中，还包括安装于所述侧板上的第二步进电机驱动器和第三步进电机驱动器，所述第二步进电机驱动器与所述第二步进电机连接，所述第三步进电机驱动器与所述第三步进电机连接。

其中，还包括磁铁压块，所述脉冲光纤激光器的输出光隔离器通过所述磁铁压块固定于所述光隔离器套筒。

其中，还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于获取任一所述第一光阑和任一所述第二光阑均不在所述激光的传播通道上时所述激光的第一稳定功率值、所述激光部分穿过其中一个所述第一光阑时所述激光的第二稳定功率值以及所述激光完全穿过其中一个所述第二光阑时所述激光的第三稳定功率值，并基于所述第一稳定功率值、所述第二稳定功率值以及所述第三稳定功率值，得到光束直径、中心透过率和光功率。

本发明实施例提供的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，获取任一述第一光阑和任一第二光阑均不在激光的传播通道上时激光的第一稳定功率值、激光部分穿过其中一个第一光阑时激光的第二稳定功率值以及激光完全穿过其中一个第二光阑时激光的第三稳定功率值，并基于第一稳定功率值、第二稳定功率值以及第三稳定功率值，得到光束直径、中心透过率和光功率。该用于脉冲光纤激光器指标测试的装置操作简便，自动化程度高，无需操作人员具备较多的专业知识，避免人为读数误差，也避免人为的不确定因素对测试的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于脉冲光纤激光器指标测试的装置的立体图；

图2为本发明用于脉冲光纤激光器指标测试的装置的俯视图；

图3为本发明用于脉冲光纤激光器指标测试的装置的侧视图。

附图标记说明:

1-侧板；2-底板；3-功率计；4-光隔离器套筒；5-脉冲光纤激光器；6-一维平移台；7-二维十字滑台；8-平移台；9-滑台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2以及图3所示，本发明实施例提供的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，包括：功率计3、光隔离器套筒4、一维平移台6以及二维十字滑台7，光隔离器套筒4的形状为枪形，光隔离器套筒4用于放置脉冲光纤激光器，功率计3与光隔离器套筒4同轴布置，功率计3用于采集脉冲光纤激光器5发出的激光，一维平移台6上设置有多个不同孔径的第一光阑，二维十字滑台7上设置有多个不同孔径的第二光阑；多个第一光阑的孔径和多个第二光阑的孔径均不相同；第一光阑和第二光阑的孔径可以根据不同型号产品的测试需求进行定制，一台装置兼容多种脉冲激光器的测试，节约成本；

一维平移台6用于倾斜方向运动，以使多个第一光阑在激光的传播通道上运动；二维十字滑台7用于水平方向和竖直方向运动，以使多个第二光阑在激光的传播通道上运动。二维十字滑台7可以进行X和Y轴运动，并带动第二光阑进行运动，第二光阑可以实现“回”字形、逐点扫描法、XY最大点扫描法、十字交叉法以及爬山法，根据运动轨迹查找最大值、最小值的点的具***置。

在本发明实施例中，获取任一述第一光阑和任一第二光阑均不在激光的传播通道上时激光的第一稳定功率值、激光部分穿过其中一个第一光阑时激光的第二稳定功率值以及激光完全穿过其中一个第二光阑时激光的第三稳定功率值，并基于第一稳定功率值、第二稳定功率值以及第三稳定功率值，得到光束直径、中心透过率和光功率。该用于脉冲光纤激光器指标测试的装置操作简便，自动化程度高，无需操作人员具备较多的专业知识，避免人为读数误差，也避免人为的不确定因素对测试的影响。

在上述实施例的基础上，该用于脉冲光纤激光器指标测试的装置还包括底板2和围设于底板的四周的侧板1，功率计3、光隔离器套筒4、一维平移台6以及二维十字滑台7均通过M6螺钉安装于底板2上，将多个部件集中布局在一个底板上，减少占位和繁杂接线，侧板1用于将激光与外界隔离。

在本发明实施例中，安装的时候脉冲光纤激光器的输出光隔离器外径与枪形光隔离器套筒内径尺寸需要一致，保证同心度；使用同心限位圆柱体对一维平移台上的第一光阑和枪形光隔离器套筒进行同心度校准，保证两个孔同心小于0.01mm；枪形光隔离器套筒可以使用铝材加工制作而成；侧板1可以使用钣金结构，起到隔离散射激光作用，使操作者在检验过程中更加安全。

在上述实施例的基础上，一维平移台6包括平移台8、第一步进电机以及第一丝杠；

第一丝杠的两端均通过轴承安装于第一丝杠支撑座，且第一丝杠的一端通过联轴器连接于第一步进电机的输出轴，第一丝杠支撑座通过M6螺钉安装于底板2上；平移台8安装于第一丝杠，且平移台8上设置有多个第一光阑。

在本发明实施例中，通过第一步进电机的工作驱动第一丝杠进行旋转运动，进而带动平移台8进行运动，并且第一光阑的运动方向与激光的传播通道路线相垂直。

在上述实施例的基础上，第一丝杠支撑座的轴线与底板2的轴线成锐角。

在本发明实施例中，为了避免平移台8直接与枪形光隔离器套筒碰撞，第一丝杠支撑座的轴线与底板2的轴线成θ角，即第一丝杠支撑座倾斜布置，θ角可以为8°、15°、30°或者45°。底板2可以为矩形底板，第一丝杠支撑座可以为矩形第一丝杠支撑座，底板2的轴线方向是指沿着其长度方向，第一丝杠支撑座的轴线方向是指沿着其长度方向。

在上述实施例的基础上，一维平移台6还包括安装于侧板1上的第一步进电机驱动器，第一步进电机驱动器与第一步进电机连接。

在本发明实施例中，第一步进电机驱动器用于将运动控制信号放大、驱动第一步进电机，可带256级细分，提升控制精度。第一步进电机可以为1.8°步距角的2相4线步进电机，结构简单，寿命长特点。

在上述实施例的基础上，二维十字滑台包括滑台9、第二步进电机、第三步进电机、第二丝杠以及第三丝杠；

第二丝杠的两端均通过轴承安装于第二丝杠支撑座，且第二丝杠的一端通过联轴器连接于第二步进电机的输出轴，第二丝杠支撑座通过M6螺钉安装于底板2上；

第三丝杠的两端均通过轴承安装于第三丝杠支撑座，且第三丝杠的一端通过联轴器连接于第三步进电机的输出轴，第三丝杠支撑座的一端固定安装于第二丝杠上，第二丝杠和第三丝杠支撑座垂直布置，滑台9安装于第三丝杠，且滑台9上设置有多个第二光阑。

在本发明实施例中，通过第二步进电机的工作驱动第二丝杠进行旋转运动，进而带动第三丝杠支撑座进行X轴方向的运动，通过第三步进电机的工作驱动第三丝杠进行旋转运动，进而带动滑台9进行Y轴方向的运动，并且第二光阑的运动方向与激光的传播通道路线相垂直。

在上述实施例的基础上，第二光阑的孔径为2～10mm。

在本发明实施例中，第二光阑的孔径可以为2.5mm以及7mm，设置为不同的孔径，可以用于不同型号的产品测试。

在上述实施例的基础上，还包括安装于侧板1上的第二步进电机驱动器和第三步进电机驱动器，第二步进电机驱动器与第二步进电机连接，第三步进电机驱动器与第三步进电机连接。

在本发明实施例中，第二步进电机驱动器用于将运动控制信号放大、驱动第二步进电机，可带256级细分，提升控制精度；第三步进电机驱动器用于将运动控制信号放大、驱动第三步进电机，可带256级细分，提升控制精度。第二步进电机和第三步进电机可以为1.8°步距角的2相4线步进电机，结构简单，寿命长特点。

在上述实施例的基础上，还包括磁铁压块，脉冲光纤激光器5的输出光隔离器通过磁铁压块固定于光隔离器套筒4。

在本发明实施例中，脉冲光纤激光器5的输出光隔离器通过磁铁压块固定于光隔离器套筒4，可以使得两者快速装配及分离，有效地提高了安装效率。

在上述实施例的基础上，该用于脉冲光纤激光器指标测试的装置还包括数据处理模块，数据处理模块用于获取任一第一光阑和任一第二光阑均不在激光的传播通道上时激光的第一稳定功率值、激光部分穿过其中一个第一光阑时激光的第二稳定功率值以及激光完全穿过其中一个第二光阑时激光的第三稳定功率值，并基于第一稳定功率值、第二稳定功率值以及第三稳定功率值，得到光束直径、中心透过率和光功率。

在本发明实施例中，将脉冲光纤激光器的输出光隔离器放置在枪形光隔离器套筒上，然后压上磁铁压块以使得输出光隔离器与枪形光隔离器套筒紧密贴合，工控机连接有计算机，工控机控制驱动电源开始工作，驱动电源用于给脉冲激光器供24V直流电，工控机还用于控制脉冲激光器的出光情况，工控机通过运动控制卡分别控制一维平移台、二维十字滑台的运动，运动控制卡用于产生三个步进电机的运动控制信号，三个步进电机驱动用于将现对应的运动控制信号放大、进而驱动三个步进电机；功率计采集到的功率数据通过串口上传至工控机进行分析；

该用于脉冲光纤激光器指标测试的装置还包括控制板，控制板用于响应按键信号，控制相应指示灯、单元供电等I/O信号，并上传按键信号；检测供电电压、电流并上传至计算机；响应工控机的串口控制、查询信号；CAN总线信号转换为串口信号，串口信号转换为CAN总线信号。

首先选择自动测试，开始对脉冲光纤激光器电流、电压进行检测，然后把二维十字滑台和一维平移台移开，不要挡住脉冲光纤激光器出光，测试功率为P1；然后移动一维平移台至枪形光隔离器套筒同心位置，激光部分穿过其中一个第一光阑，稳定后测试功率为P2，然后将一维平移台归位；最后移动二维十字滑台，选择对应直径的第二光阑，激光完全穿过上述第二光阑，稳定后测试功率为P3。

采用判断斜率系数的方式来判断功率计的读值是否稳定。

具体方法为：假设功率计读取N个点数的功率值为某一离散数组a[n](n为大于零的正整数)，斜率k[i]表示第i个点的斜率，k[i]的计算方法为:k[i]＝(a[i+1]-a[i])/a[i]。最终会得到两个数组a[n]和k[n-1]，如果k[n-1]的数组里存在连续的m个值满足abs(k[j])<Value(Value的值可配置，比如取0.01至0.005之间)则表示有连续m的点都处于稳定状态。然后取这连续m个点的功率平均值Sum(a[j]，a[j+1]，a[j+m-1])/m作为当前的有效功率值。

在实际检测过程中，假如发现功率值曲线趋于稳定值一段时间后(约5秒左右)会略有下降，为了捕获略有下降后的功率值，加入一些其它判据算法。具体方法为，舍弃数组a[n]的前面m个点(m的值根据不同型号的设备取不同的值)，然后再用斜率比较，取平均值的方法获得略有下降后的功率值。

工控机中的数据处理模块基于第一稳定功率值、第二稳定功率值以及第三稳定功率值，计算得到光束直径，中心透过率和光功率指标。并且，把光束直径，中心透过率和光功率分别与设定产品的相应指标进行比较，例如中心透过率小于预设阈值，则判定为不合格，设置于侧板上的警示灯就会出现报警信号，同时语音提示“不合格”；测试完成后，二维十字滑台移开，工控机控制驱动电源，给脉冲激光器断电，并自动生成测试报告。

该用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，减少人员参与通电过程的操作，大大提高测试的安全性；设备对每条测试数据的进行判断，自动声光报警，防止误判；自动找出最大功率点，大大提高测试效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，包括：功率计、光隔离器套筒、一维平移台以及二维十字滑台，所述光隔离器套筒用于放置脉冲光纤激光器，所述功率计与所述光隔离器套筒同轴布置，用于采集所述脉冲光纤激光器发出的激光，其特征在于，所述一维平移台上设置有多个不同孔径的第一光阑，所述二维十字滑台上设置有多个不同孔径的第二光阑；

所述一维平移台用于倾斜方向运动，以使多个所述第一光阑在所述激光的传播通道上运动；所述二维十字滑台用于水平方向和竖直方向运动，以使多个所述第二光阑在所述激光的传播通道上运动；

还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于获取任一所述第一光阑和任一所述第二光阑均不在所述激光的传播通道上时所述激光的第一稳定功率值、所述激光部分穿过其中一个所述第一光阑时所述激光的第二稳定功率值以及所述激光完全穿过其中一个所述第二光阑时所述激光的第三稳定功率值，并基于所述第一稳定功率值、所述第二稳定功率值以及所述第三稳定功率值，得到光束直径、中心透过率和光功率。

2.根据权利要求1所述的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，其特征在于，还包括底板和围设于所述底板的四周的侧板，所述功率计、所述光隔离器套筒、所述一维平移台以及所述二维十字滑台均安装于所述底板上，所述侧板用于将所述激光与外界隔离。

3.根据权利要求2所述的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，其特征在于，所述一维平移台包括平移台、第一步进电机以及第一丝杠；

所述第一丝杠安装于第一丝杠支撑座，且所述第一丝杠的一端连接于所述第一步进电机，所述第一丝杠支撑座安装于所述底板上；所述平移台安装于所述第一丝杠，且所述平移台上设置有多个所述第一光阑。

4.根据权利要求3所述的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，其特征在于，所述第一丝杠支撑座的轴线与所述底板的轴线成锐角。

5.根据权利要求3所述的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，其特征在于，还包括安装于所述侧板上的第一步进电机驱动器，所述第一步进电机驱动器与所述第一步进电机连接。

6.根据权利要求2所述的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，其特征在于，所述二维十字滑台包括滑台、第二步进电机、第三步进电机、第二丝杠以及第三丝杠；

所述第二丝杠安装于第二丝杠支撑座，且所述第二丝杠的一端连接于所述第二步进电机，所述第二丝杠支撑座安装于所述底板上；所述第三丝杠安装于第三丝杠支撑座，且所述第三丝杠的一端连接于所述第三步进电机，所述第三丝杠支撑座安装于所述第二丝杠上，所述第二丝杠和所述第三丝杠支撑座垂直布置，所述滑台安装于所述第三丝杠，且所述滑台上设置有多个所述第二光阑。

7.根据权利要求6所述的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，其特征在于，所述第二光阑的孔径为2～10mm。

8.根据权利要求6所述的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，其特征在于，还包括安装于所述侧板上的第二步进电机驱动器和第三步进电机驱动器，所述第二步进电机驱动器与所述第二步进电机连接，所述第三步进电机驱动器与所述第三步进电机连接。

9.根据权利要求1所述的用于脉冲光纤激光器指标测试的装置，其特征在于，还包括磁铁压块，所述脉冲光纤激光器的输出光隔离器通过所述磁铁压块固定于所述光隔离器套筒。

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