基于嵌入式技术的高功率光纤激光器控制系统的研究

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高功率光纤激光器与其他激光器比较,在输出光功率相同的情况下,光传递特性、光束的质量、散热特性、稳定可靠性以及体积大小等方面都具有极大的优势。高功率光纤激光器被认为是一种新型的激光光源,应用在激光切割方面,具有非常广泛的前景。高功率光纤激光器已经被广泛地认为,将会给激光制造产业和激光技术带来一场新的技术革命,更是未来激光发展的方向。本文就是研制出一套高功率光纤激光器控制系统的样机,应用于光纤激光切割加工设备当中,并且能够保证,满足实际高功率光纤激光加工设备的使用。本文介绍了基于嵌入式技术的高功率光纤激光器控制系统的研究过程,以及控制系统的工作原理和控制系统的结构组成,分别对控制系统的总体方案设计、控制系统的硬件设计、控制系统的软件设计以及系统实验结果的分析等方面进行了详细的论述。本论文首先说明了控制系统的总体设计方案:控制系统是采用嵌入式技术,以MCU+FPGA的构架作为核心控制单元,硬件控制系统主要是由单片机、FPGA、电源模块、智能传感器、A/D转换模块、D/A转换模块和液晶显示等组成,介绍了硬件电路中所使用到的主要芯片,并且结合了控制系统的功能要求,对系统的总体以及各硬件模块的设计,进行了详细的说明。系统的软件设计主要包括主程序、温度检测程序、光纤激光输出功率检测程序、光纤激光输出功率控制程序和液晶显示程序。针对于控制系统中所要采取的抗干扰信号的隔离设计,都进行了详细的分析与介绍,最后得出实验结果并附上照片进行说明。本文所研制的高功率光纤激光器控制系统的样机,是将其应用到光纤激光器切割设备当中,通过液晶显示单元,可以很方便准确地控制光纤激光器的输出功率及输出方式,当激光器工作环境温度升高时,系统将会产生报警功能。同时还应用了模糊PID算法来对光纤激光器输出功率的实时控制,确保光纤激光器能安全稳定的工作。本系统所选用的单片机和FPGA都是具有高性价比和高可靠性的元器件,用来实现对激光器的控制,单片机采用c语言进行编程,FPGA采用Verilog语言进行编程,保证了控制系统的可靠性。
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