本发明涉及激光器技术领域，尤其涉及紫外激光器智能控制系统。
背景技术：
激光是二十世纪最重大、最实用的发明之一，它在短短几十年内就推广应用到现代工业、农业、医学、通信、国防和科学技术的各个方面，其中，紫外激光在非金属以及精密加工中的应用价值尤其突出，获取光束质量优良，频率单一，能长效稳定运行的紫外激光，对精密加工行业和非金属加工行业意义重大。紫外激光的产生，主要是将波长较长的红外激光，通过倍频组件的多次非线性转换而获得。紫外激光器的电光转化效率以及可靠性与其内部组件的工作温度息息相关。随着紫外激光器工作时间增长，其内部组件的工作温度逐渐升高，内外部环境之间的温差越来越大，一旦外部环境的湿度增加，激光器内部就会出现结露现象，从而导致激光器内的电路短路、光路损毁和激光器的损坏等，严重影响激光器的正常使用。
现有技术中，紫外激光器出现故障时，需要将紫外激光器停止工作，然后对其工作组件进行逐个排查，缺乏智能化的故障检测，无法在故障出现时自行将故障问题及时反馈给用户或厂家的维护管理人员，故障排除效率低下。
现有紫外激光器及其控制系统的各组成部分通常是设备集成商市场采购现成的模块拼接而成，这些模块各自独立，且可能来自不同的厂家，导致这些模块集成在一起后容易出现性能可靠性较差，占用空间较大，集成时间较长等问题。
技术实现要素：
为克服上述现有技术的不足，本发明提供紫外激光器智能控制系统，其目的是利用优化组合的功能模块实现体积小巧、性能可靠、易安装拆卸的紫外激光器智能控制系统，所述控制系统智能判断紫外激光器的结露风险并进行温控调节，且对其内各模块实现智能故障检测，提高故障排查效率。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
紫外激光器智能控制系统，包括集成在机箱内的相互电连接的电源模块、驱动单元模块、tec水冷模块、通信模块和紫外激光器，所述电源模块和所述驱动单元模块分别集成在电路板上；
集成所述电源模块的电路板上还集成有环境参数采集单元和单片机，集成所述驱动单元模块的电路板上还集成有主控单元，所述环境参数采集单元用于获取所述机箱内的温度/湿度、所述机箱外的温度/湿度以及所述紫外激光器内的温度，所述单片机用于将所述电源模块、环境参数采集单元反馈来的信号进行收集采样并通过所述通信模块发送给所述主控单元，所述主控单元用于获取所述单片机发送的信号并向所述驱动单元发送驱动信号，所述驱动单元包括q驱动器驱动电路、ld驱动电路和tec驱动电路；
所述主控单元内设有结露判断单元，所述结露判断单元内预存有结露点查询图表，所述结露判断单元根据所述环境参数采集单元获取的温度值和/或湿度值结合结露点查询图表来判断结露风险，并在有结露风险时向所述tec驱动电路发送驱动信号，驱动所述tec水冷模块工作。
本发明采用优化组合、易装卸的模块结构实现复杂的电路、光路功能，集成时间短，占用空间小，性能可靠，所述智能控制系统内置结露判断单元，根据获取的温度值和/或湿度值判断所述智能控制系统的电路、光路的结露风险并进行自动温度调节，温控更智能。
优选地，所述环境参数采集单元与温度传感器、湿度传感器相连。所述温度传感器、湿度传感器设置在所述机箱内、机箱外或所述紫外激光器内。所述温度传感器、湿度传感器可设置有多个。
具体地，所述机箱外的温度传感器采集机箱外的温度值，所述机箱外的湿度传感器采集机箱外的湿度值，并根据所述湿度值得到机箱外的相对湿度；所述机箱内的温度传感器采集机箱内的温度值，所述机箱内的湿度传感器采集机箱内的湿度值，并根据所述湿度值得到机箱内的相对湿度；所述紫外激光器内的温度传感器采集紫外激光器内的温度值。所述温度传感器、湿度传感器通过串口通信协议与所述环境参数采集单元相连。
优选地，所述结露点查询图表表示温度、相对湿度与结露点的关系，所述结露判断单元在获取所述机箱外的温度、相对湿度后，通过查询所述结露点查询图表获知机箱内电路的结露点，通过调整所述tec水冷模块的工作模式调整机箱内的温度，使机箱内的电路避免结露；所述结露判断单元在获取所述机箱内的温度、相对湿度后，通过查询所述结露点查询图表获知紫外激光器内光路的结露点，通过调整所述tec水冷模块的工作模式调整紫外激光器内的温度，使紫外激光器内的光路避免结露。
进一步地，所述结露点查询图表可为露点温度查询表。
优选地，所述主控单元内还设有故障检测单元，所述故障检测单元包括存储有所述系统内各工作模块的正常运行参数的存储器和将实际检测参数与所述正常运行参数进行比对判断的比较器，所述比较器输出包含模块故障信息的信号。所述故障检测单元与所述电源模块、驱动单元模块、tec水冷模块、通信模块和紫外激光器相连，用于实时检测各工作模块的运行状况，并将异常情况发送出去。
优选地，所述紫外激光器由所述主控单元发送控制信号进行激光发射。
优选地，所述紫外激光器通过所述通信模块接收外部控制信号进行激光发射。所述外部信号可以由上位机提供。用户可根据需要自行选择由所述主控单元发送控制信号或接收外部控制信号来进行激光发射。
优选地，所述机箱还设有触摸屏、警示灯和密码锁。所述触摸屏、警示灯和密码锁均与所述主控单元相连，用户可通过所述触摸屏访问所述智能控制系统的数据信息，通过所述警示灯进行紫外激光器状态的指示，以及通过所述密码锁进行紫外激光器发射信号的锁定。设置所述密码锁的好处是：锁住激光发射信号，防止所述紫外激光器在非正常模式下被非法正常使用，所述紫外激光器只有在正常销售模式下，对所述密码锁进行解锁后才能正常合法使用。
进一步地，所述警示灯为led灯，所述led灯指示的紫外激光器的状态包括但不限于：准备、就绪和出光。
优选地，集成所述驱动单元模块的电路板上还集成有内置sim卡芯片的物联网通信单元。所述智能控制系统通过所述物联网通信单元与用户、管理维护人员等进行数据交互。所述故障检测单元输出的包含模块故障信息的信号通过所述物联网通信单元发送出去。
优选地，所述通信模块包括多个通信接口：rs232通信接口、rs485通信接口、usb通信接口、uart通信接口等。
优选地，利用所述紫外激光器智能控制系统进行温度调控的方法，包括以下步骤：
步骤1、电源模块开始供电，环境参数采集单元采集机箱外的温度值/湿度值、机箱内的温度值/湿度值和紫外激光器内的温度值；
步骤2、单片机对所述温度值和/或湿度值以及所述电源模块的供电信号进行采样，并将采样信号通过通信模块发送到主控单元；
步骤3、主控单元接收并处理所述电源模块的采样信号和环境参数采集单元的采样信号，所述主控单元向q驱动器驱动电路和ld驱动电路发送驱动信号，驱动紫外激光器开始工作；
步骤4、结露判断单元读取内置的结露点查询图表，并结合所述环境参数采集单元的采样信号判断结露风险，所述采样信号包括机箱外的温度值/湿度值的采样信号、机箱内的温度值/湿度值的采样信号以及紫外激光器内温度值的采样信号，在判断机箱内电路存在有结露风险时，所述主控单元向所述tec驱动电路发送驱动信号驱动所述tec水冷模块进行热量转移以避免所述机箱内的电路出现结露，在判断紫外激光器内光学组件存在有结露风险时，所述主控单元向所述tec驱动电路发送驱动信号驱动所述tec水冷模块进行热量转移以避免所述紫外激光器内的光路出现结露。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于，1)本发明采用优化组合、易安装拆卸的模块结构集成紫外激光器智能控制系统，与现有的模块化集成相比，集成所用到的电路板更少，集成时间更短，占用空间更小，且性能更可靠；2)本发明将结露判断程序内置于主控单元内，根据环境参数采集单元获取的机箱内外的温度值和/或湿度值和所述紫外激光器内的温度值，自动进行结露风险判断，在判断存在结露风险时，所述主控单元发送驱动信号驱动tec水冷模块进行温控调节，最大程度避免所述紫外激光器智能控制系统的电路、光路因结露而出现故障或损坏；3)本发明将故障检测程序内置于主控单元内，各功能模块出现故障时，所述主控单元将故障警示直接反馈或通过用户反馈给维护管理人员，提高所述紫外激光器智能控制系统的故障排查效率，改善用户的使用体验。
附图说明
图1为本发明的紫外激光器智能控制系统的结构示意图；
图2为本发明的紫外激光器智能控制系统的结露点查询图表。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
紫外激光器智能控制系统，包括集成在机箱内的相互电连接的电源模块1、驱动单元模块2、tec水冷模块3、通信模块4和紫外激光器5，所述电源模块1和所述驱动单元模块2分别集成在电路板上；集成所述电源模块1的电路板上还集成有环境参数采集单元6和单片机7，集成所述驱动单元模块2的电路板上还集成有主控单元8，所述环境参数采集单元6用于获取所述机箱内外的温度/湿度和所述紫外激光器5内的温度，所述单片机7用于将所述电源模块1、环境参数采集单元6反馈来的信号进行收集采样并通过所述通信模块4发送给所述主控单元8，所述主控单元8用于获取所述单片机7发送的信号并向所述驱动单元发送驱动信号，所述驱动单元包括q驱动器驱动电路201、ld驱动电路202和tec驱动电路203；所述主控单元8内设有结露判断单元802，用于根据所述环境参数采集单元6获取的温度值和/或湿度值判断结露风险，并在有结露风险时向所述tec驱动电路203发送驱动信号，驱动所述tec水冷模块3工作。这样设置的好处是：各功能模块和紫外激光器5通过优化组合后集成在机箱内，占用空间更小，性能更可靠，集成时间更短，同时，将结露判断程序内置于控制系统内，根据获取的温度值和/或湿度值，自动进行结露风险判断并在有结露风险时发送驱动信号进行温控调节，结露控制更智能。
在具体实施中，所述主控单元8内还设有故障检测单元801，所述故障检测单元801包括存储有所述系统内各工作模块的正常运行参数的存储器和将实际检测参数与所述正常运行参数进行比对判断的比较器，所述比较器输出包含模块故障信息的信号。所述比较器可连接一转换电路，所述转换电路用于将实际检测参数转换为可与存储器内存储的参数进行比较的格式。所述存储器可为常用的flashrom存储器。将所述故障检测单元801内置于控制系统内，自动进行各模块故障检测并及时反馈故障信息至维护管理人员，提高故障排查效率，改善用户使用体验。
在具体实施中，所述环境参数采集单元6与温度传感器10、湿度传感器11相连，在所述机箱内或机箱外可设置多个所述的温度传感器10、湿度传感器11。可设置多个所述温度传感器10以检测所述机箱内外的温度、机箱内工作模块的温度等，可设置多个所述湿度传感器11以检测所述机箱内外的湿度等。
在具体实施中，所述通信模块4包括多个通信接口：rs232通信接口、rs485通信接口、usb通信接口和uart通信接口。
在具体实施中，所述单片机7为stm8，所述主控单元8为stm32。
在具体实施中，所述机箱内还集成有漏电保护模块。所述stm32内设有漏电监测单元，所述漏电监测单元内预设有开启漏电保护的阈值，在所述电源模块1开启后，所述漏电监测单元监测线路中漏电状态并与预设的阈值进行比较，当所述漏电监测单元监测到漏电达到预设的阈值时，所述stm32发送驱动信号驱动所述漏电保护模块开启。
在具体实施中，所述结露判断单元802内预存有结露点查询图表，所述结露判断单元802在获取所述机箱内外的温度值/湿度值和所述紫外激光器5内的温度值后，通过查询所述结露点查询图表，判断结露风险。如图2所示，图2描绘了环境温度、相对湿度和结露点的对照关系，所述主控单元8对获取的温度值/湿度值进行进一步处理以符合所述结露判断单元802的数据格式，然后将所述温度值/湿度值发送到所述结露判断单元802，所述结露判断单元802根据所述温度值/湿度值并通过所述结露点查询图表判断是否有结露风险，如果有结露风险，则通过所述tec水冷模块3进行热量转移，避免出现结露现象。例如，在当前机箱内环境温度为20摄氏度，相对湿度为88％时，结露点温度为18摄氏度，如果所述紫外激光器5内的温度达到18摄氏度，则其光路会出现结露，这时所述主控单元8向所述tec驱动电路发送驱动信号驱动所述tec水冷模块3进行热量转移，或者，在当前机箱外环境温度为20摄氏度，相对湿度为88％时，结露点温度为18摄氏度，如果所述机箱内的温度达到18摄氏度，则所述智能控制系统的电路会出现结露，这时所述主控单元8向所述tec驱动电路发送驱动信号驱动所述tec水冷模块3进行热量转移，从而使得所述紫外激光器智能控制系统免遭结露造成的电路、光路损坏，延长其使用寿命。
在具体实施中，所述tec水冷模块3包括tec(半导体制冷片)、导热底板和水冷循环装置，所述tec与所述主控单元8相连，所述导热底板分别与所述tec和所述水冷循环装置相连，所述tec通过所述导热底板与所述水冷循环装置交换热量。当所述tec水冷模块3的水温逼近结露点时，所述主控单元8向所述tec驱动电路发送驱动信号，驱动所述tec水冷模块3进行热量转移。所述tec水冷模块3由通过它的电流方向和大小决定制冷或加热以及制冷、加热的速率，所述电流方向和大小由所述主控单元8控制，所述主控单元8根据所述结露判断单元802判断的结露风险，向所述tec驱动电路发送驱动信号，所述驱动信号改变通过所述tec水冷模块3的电流大小和方向，从而进行制冷或加热的操作以避免出现结露现象。
利用所述紫外激光器智能控制系统进行温度调控的方法，包括以下步骤：
步骤1、电源模块1开始供电，环境参数采集单元6采集机箱外的温度值/湿度值、机箱内的温度值/湿度值和紫外激光器5内的温度值；
步骤2、单片机7对所述温度值和/或湿度值以及所述电源模块1的供电信号进行采样，并将采样信号通过通信模块4发送到主控单元8，所述温度值和/或湿度值包括机箱外的温度值/湿度值、机箱内的温度值/湿度值和紫外激光器5内光学组件的温度值，所述供电信号包括供电状态、接地状态或漏电状态；
步骤3、主控单元8接收并处理所述电源模块1的采样信号和环境参数采集单元6的采样信号，所述主控单元8向q驱动器驱动电路和ld驱动电路发送驱动信号，驱动紫外激光器5开始工作；
步骤4、结露判断单元802读取内置的结露点查询图表，并结合所述环境参数采集单元6的采样信号判断结露风险，所述采样信号包括机箱外的温度值/湿度值的采样信号、机箱内的温度值/湿度值的采样信号以及紫外激光器5内温度值的采样信号，在判断机箱内电路存在有结露风险时，所述主控单元8向所述tec驱动电路发送驱动信号驱动所述tec水冷模块3进行热量转移以避免所述机箱内的电路出现结露，在判断紫外激光器5内光学组件存在有结露风险时，所述主控单元8向所述tec驱动电路发送驱动信号驱动所述tec水冷模块3进行热量转移以避免所述紫外激光器5内的光路出现结露。
实施例1
在本实施例中，如图1所示，所述紫外激光器智能控制系统包括集成在机箱内的相互电连接的电源模块1、驱动单元模块2、tec水冷模块3、通信模块4和紫外激光器5，所述电源模块1和所述驱动单元模块2分别集成在电路板上。在本实施例中，所述电源模块1具有5v、12v、15v和24v的供电电压，所述通信模块4为具有rs232通信接口的通信模块4，所述tec水冷模块3包括tec(半导体制冷片)、导热底板和水冷循环装置，所述tec与所述主控单元8相连，所述导热底板分别与所述tec和所述水冷循环装置相连。
集成所述电源模块1的电路板上还集成有环境参数采集单元6和单片机7，集成所述驱动单元模块2的电路板上还集成有主控单元8，这里的单片机7为stm8，主控单元8为stm32，所述环境参数采集单元6与设置在机箱内外和紫外激光器5内的温度传感器10和/或湿度传感器11通过rs232通信协议相连，并获取相应的温度值和/或湿度值，所述stm8将所述电源模块1、环境参数采集单元6反馈来的信号进行收集采样并通过所述通信模块4发送给所述stm32，所述stm32利用所述stm8发送的信号控制驱动单元，所述驱动单元发送驱动信号，所述驱动单元包括q驱动器驱动电路201、ld驱动电路202和tec驱动电路203。所述stm32内设有结露判断单元802，用于根据所述环境参数采集单元6获取的温度值和/或湿度值判断结露风险并向所述tec驱动电路203发送驱动信号，驱动所述tec水冷模块3工作，在具体实施中，如图2所示，所述结露判断单元802根据结露点查询图表和获取的温度值和/或湿度值进行结露判断，并根据判断结果决定是否发送驱动信号驱动所述tec水冷模块3工作，例如，在当前机箱内环境温度为20摄氏度，相对湿度为88％时，结露点温度为18摄氏度，如果所述紫外激光器5内的温度达到18摄氏度，则其光路会出现结露，这时所述主控单元8向所述tec驱动电路发送驱动信号驱动所述tec水冷模块3进行热量转移，或者，在当前机箱外环境温度为20摄氏度，相对湿度为88％时，结露点温度为18摄氏度，如果所述机箱内的温度达到18摄氏度，则所述智能控制系统的电路会出现结露，这时所述主控单元8向所述tec驱动电路发送驱动信号驱动所述tec水冷模块3进行热量转移。
所述stm32内还设有故障检测单元801，所述故障检测单元801包括存储有所述系统内各工作模块的正常运行参数的存储器和将实际检测参数与所述正常运行参数进行比对判断的比较器，所述比较器输出包含模块故障信息的信号，所述包含模块故障信息的信号通过物联网通信单元9反馈给维护管理人员，或者通过所述物联网通信单元9反馈给用户，用户再经由上位机反馈给所述维护管理人员。
在本实施例中，所述紫外激光器5由所述stm32发送控制信号进行激光发射。所述stm32发送控制信号驱动所述q驱动器驱动电路201工作，所述q驱动器打开激光脉冲，所述ld驱动电路202驱动激光二极管(ld)发射激光脉冲。所述结露判断单元802接收所述环境参数采集单元6采集的温度值和/或湿度值，根据结露参考图判断结露风险，在判断存在结露风险时，通过所述stm32控制所述tec水冷模块3开启工作。所述故障检测单元801接收各功能模块发送的运行数据，将实际检测到的运行数据与存储的各工作模块的正常运行参数进行比对判断，当实际接收的运行数据与存储的正常运行参数不一致时，通过物联网通信单元9将故障信息发送给用户或维护管理人员，用户也可将故障信息通过上位机发送给所述维护管理人员，这里的维护管理人员是所述智能控制系统的厂家售后人员或技术人员。
在本实施例中，所述机箱还设有触摸屏、警示灯和密码锁。所述触摸屏、警示灯和密码锁均与所述stm32相连，用户可通过所述触摸屏访问所述智能控制系统的数据信息，通过所述警示灯进行紫外激光器5状态的指示，以及通过所述密码锁进行紫外激光器5发射信号的锁定。在具体实施中，所述警示灯为led灯，所述led灯指示的紫外激光器5的状态包括准备、就绪和出光。在实际应用中，所述触摸屏可选择下列任一种：四线电阻屏、声波屏、五线电阻屏、红外屏或电容屏。在实际应用中，所述stm32控制所述密码锁的打开/关闭，所述密码锁处于关闭状态时，激光发射信号被锁定，防止紫外激光器5在非正常模式下被非法正常使用；所述密码锁处于打开状态时，所述紫外激光器5可以正常合法使用。
实施例2
与实施例1不同的是，所述紫外激光器5通过所述通信模块4接收外部控制信号进行激光发射，所述外部信号可由上位机提供。所述上位机发送外部信号，所述通信模块4接收外部信号并将所述外部信号发送至所述q驱动器驱动电路201，所述q驱动器驱动电路201开始工作，所述q驱动器打开激光脉冲，所述ld驱动电路202驱动激光二极管发射激光脉冲。
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：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部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实施例技术方案。