CN110703644A - 数控设备专用ns级同步触发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数控设备专用ns级同步触发装置，包括：半导体激光器，用于产生激光束；扩束系统，用于将半导体激光器产生的激光束调整为平行的输出光束；光敏二极管，作为触发开关用于根据所述输出光束的变化在导通和关断之间切换，以实现对数控设备的触发；其中，所述扩束系统位于半导体激光器和光敏二极管之间；所述的光敏二极管设置多路，多路光敏二极管均在所述输出光束的照射范围之内，从而实现多路同步触发；所述半导体激光器根据外部输入的电信号的变化进行ns级切换时间的导通或关断，半导体激光器导通后产生所述激光束，由于所述光敏二极管的导通和关断之间的切换时间也是在ns级，因此所述触发装置可实现ns级同步触发。
Description
技术领域
本发明涉及数控设备触发领域，具体涉及一种数控设备专用ns级同步触发装置。
背景技术
伴随着科技的发展，数控技术的不断进步和不断成熟，对同步触发系统提出了更高的要求。在高速数控设备的发展过程中，提高信号的同步传输速度，对于高速数控设备的发展至关重要。目前市场上的同步触发装置多是在毫秒ms级的，其中的触发源和触发输出都是在微秒μs级，从而导致整个同步触发装置的输出只能达到ms级。
对于高速数控设备在工作的时候，ms级的同步触发装置很多时候无法满足生产和技术要求，触发速度的快慢严重影响到高速数控设备的工作效率。
发明内容
针对现有同步触发装置无法满足高速数控设备对于高速度的要求，本发明提出一种数控设备专用ns级同步触发装置，使得同步触发装置的触发速度可以达到纳秒ns级，满足高速数控设备对速度和精度的要求。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种数控设备专用ns级同步触发装置，包括：
半导体激光器，用于产生激光束；
扩束系统，用于将半导体激光器产生的激光束调整为平行的输出光束；
光敏二极管，作为触发开关用于根据所述输出光束的变化在导通和关断之间切换，以实现对数控设备的触发；
其中，所述扩束系统位于半导体激光器和光敏二极管之间；所述的光敏二极管设置多路，多路光敏二极管均在所述输出光束的照射范围之内，从而实现多路同步触发；所述半导体激光器根据外部输入的电信号的变化进行ns级切换时间的导通或关断，半导体激光器导通后产生所述激光束，由于所述光敏二极管的导通和关断之间的切换时间也是在ns级，因此所述触发装置可实现ns级同步触发。
进一步地，所述的数控设备为一个或多个；
当数控设备为一个时，每一路光敏二极管用于触发数控设备中的一路待控模块，以实现数控设备内部多路待控模块的同步触发；
当数控设备为多个时，每一路光敏二极管用于触发一个数控设备，以实现多路数控设备的同步触发。
进一步地，所述的扩束系统包括位置第一凸透镜和第二凸透镜，其中，第一凸透镜和第二凸透镜的焦距不同。
进一步地，所述的外部输入的电信号由控制器通过控制信号产生电路产生。
进一步地，所述的多路光敏二极管位于垂直于所述输出光束的同一平面。
本发明与现有技术相比具有以下技术特点：
本发明采用半导体激光器与光敏二极管组成同步触发装置，加入扩束系统，增大光束范围，可以同时触发多路光敏二极管，实现高灵敏度的ns级同步触发。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2位本发明装置的工作原理示意图；
图中：1半导体激光器，2扩束系统，21第一凸透镜，22第二凸透镜，3光敏二极管。
具体实施方式
本发明公开了一种数控设备专用ns级同步触发装置，如图1和图2所示，包括：
半导体激光器1，用于产生激光束；
扩束系统2，用于将半导体激光器1产生的激光束调整为平行的输出光束；
光敏二极管3，作为触发开关用于根据所述输出光束的变化在导通和关断之间切换，以实现对数控设备的触发；
其中，所述扩束系统2位于半导体激光器1和光敏二极管3之间；所述的光敏二极管3设置多路，多路光敏二极管3均在所述输出光束的照射范围之内，从而实现多路同步触发；所述半导体激光器1根据外部输入的电信号的变化进行ns级切换时间的导通或关断，半导体激光器1导通后产生所述激光束，由于所述光敏二极管3的导通和关断之间的切换时间也是在ns级，因此所述触发装置可实现ns级同步触发。
本发明的实施例中，采用半导体激光器1发出的激光束作为触发光源，所述的半导体激光器1的通断受控于外部输入的电信号，电信号作为半导体激光器1的控制信号，控制半导体激光器1的通断，从而控制光敏二极管3的通断，以达到控制整个触发装置的目的。半导体激光器1在接收到变化的电信号后，其在导通和关断之间的切换时间在ns以内，随电信号及时地做出反应，达到快速跟随的目的；同时半导体激光器1的光源信号稳定且光源线性好，为光敏二极管3的快速同步导通提供了可靠的光源。所述的控制信号由控制器控制信号产生电路产生，所述的信号产生电路可以为例如PWM电路，可通过在控制器内部根据实际控制需求编程，产生实际控制需求的电信号，以达到控制触发装置的目的。
可选地，所述的数控设备为一个或多个；当数控设备为一个时，每一路光敏二极管3用于触发数控设备中的一路待控模块，以实现数控设备内部多路待控模块的同步触发；所述的待控模块，例如为数控设备内部多条并行的生产线，这些生产线需要同步生产时，每一条生产线可以利用一路光敏二极管3作为触发开关，以实现多条生产生的同步控制。当数控设备为多个时，每一路光敏二极管3用于触发一个数控设备，以实现多路数控设备的同步触发。
在发明中，半导体激光器1发出的激光是一束准直的细圆柱光束，而实际要求输出光束有一定的宽度，因此加入了扩束系统2。凸透镜焦点上的一个点光源经过凸透镜后变为一束平行光；而当入射光为一束平行光时，经过凸透镜后，聚焦在凸透镜的焦点上，利用这一特点，采用两个焦距不同的凸透镜，构成所需的扩束系统2，对半导体激光器1发出的激光束进行扩宽，扩大输出光束的直径，使得输出光束可以同时照射到多路光敏二极管3上；所述的多路光敏二极管3位于垂直于所述输出光束的同一平面，以精确地实现多路同步触发的目的。
可选地，所述的扩束系统2包括位置第一凸透镜21和第二凸透镜22，其中，第一凸透镜21和第二凸透镜22的焦距不同。半导体激光器1产生的光束通过第一凸透镜21会在焦点汇聚，由于光路可逆，因此通过焦点的光经第二凸透镜22折射后会变成平行的输出光束；输出光束的直径就是第二凸透镜22的直径。本发明中，受控的多路光敏二极管3均处于输出光束的照射范围之内，可同时接受到光信号，以实现同步触发。光敏二极管3在感受到光信号之后导通，失去光信号之后关断。
在本发明中，同步触发输出采用光敏二极管3作为输出，扩束之后的激光束会变成平行的输出光束，平行光的好处在于照在不同光敏二极管3的时间都一样，实现各路光敏二极管3的同步触发。并且光敏二极管3的开关速度只需要在ns级就可以完成，大大的缩短了触发所需要的时间，加快整个同步触发装置的速度。
在本案例中，采用ns级的半导体激光器1和ns级的光敏二极管3组成了ns级的同时触发装置，加入扩束系统2，增大光束范围，可以同时触发多路光敏二极管3，实现高灵敏度的ns级同步触发。
本装置工作原理图如图2所示，图2中采用两路光敏二极管3，半导体激光器1光源经过扩束系统2后同时照射在这两路的光敏二极管3上，两路光敏二极管3同时导通，实现ns级同步多路触发。
具体过程如下：半导体激光器1获取外部输入的电信号，电信号的变化会引起半导体激光器1中电流的变化，根据电信号的变化不断切换半导体激光器1激光的亮灭，并且半导体激光器1在导通和关断之间的切换时间是在ns级，所以半导体激光器1在接收到电信号后会在极短时间内进入工作状态，半导体激光器1将激光束输送给扩束系统2。
扩束系统2由两面焦距不同的第一凸透镜21和第二凸透镜22组成，扩束系统2将扩大平行输入光束的直径至合适的平行输出光束；半导体激光器1的激光束进入到扩束系统2，首先经过第一凸透镜21将细直的平行光进行第一级的放大，然后光束经过第二凸透镜22将激光束扩大到合适的平行输出光束；扩束系统2将输出光束输出到多路光敏二极管3中，光敏二极管3组处于同一水平面，可以同时获得光源信号，光敏二极管3在导通和关断之间的切换时间也是在ns级，光束同时照射在两路光敏二极管3上，两路光敏二极管3同时迅速做出反应，两路光敏二极管3在扩束系统2的输出光束的变化下快速的在导通和关断之间切换，实现多路ns级同步触发。
本案例同步触发装置各部分都是在ns时间内完成，确保整个装置都工作在ns时间内，实现高灵敏度ns级可靠同步触发，满足高速数控设备在高速运行中对各部分同步触发输出快速性的要求。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种数控设备专用ns级同步触发装置，其特征在于，包括：
半导体激光器(1)，用于产生激光束；
扩束系统(2)，用于将半导体激光器(1)产生的激光束调整为平行的输出光束；
光敏二极管(3)，作为触发开关用于根据所述输出光束的变化在导通和关断之间切换，以实现对数控设备的触发；
其中，所述扩束系统(2)位于半导体激光器(1)和光敏二极管(3)之间；所述的光敏二极管(3)设置多路，多路光敏二极管(3)均在所述输出光束的照射范围之内，从而实现多路同步触发；所述半导体激光器(1)根据外部输入的电信号的变化进行ns级切换时间的导通或关断，半导体激光器(1)导通后产生所述激光束，由于所述光敏二极管(3)的导通和关断之间的切换时间也是在ns级，因此所述触发装置可实现ns级同步触发。
2.如权利要求1所述的数控设备专用ns级同步触发装置，其特征在于，所述的数控设备为一个或多个；
当数控设备为一个时，每一路光敏二极管(3)用于触发数控设备中的一路待控模块，以实现数控设备内部多路待控模块的同步触发；
当数控设备为多个时，每一路光敏二极管(3)用于触发一个数控设备，以实现多路数控设备的同步触发。
3.如权利要求1所述的数控设备专用ns级同步触发装置，其特征在于，所述的扩束系统(2)包括位置第一凸透镜(21)和第二凸透镜(22)，其中，第一凸透镜(21)和第二凸透镜(22)的焦距不同。
4.如权利要求1所述的数控设备专用ns级同步触发装置，其特征在于，所述的外部输入的电信号由控制器通过控制信号产生电路产生。
5.如权利要求1所述的数控设备专用ns级同步触发装置，其特征在于，所述的多路光敏二极管(3)位于垂直于所述输出光束的同一平面。
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