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CN112731989B - 用于激光装置的控制装置、方法以及激光测量装置 - Google Patents

用于激光装置的控制装置、方法以及激光测量装置 Download PDF

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CN112731989B CN202011545557.5A CN202011545557A CN112731989B CN 112731989 B CN112731989 B CN 112731989B CN 202011545557 A CN202011545557 A CN 202011545557A CN 112731989 B CN112731989 B CN 112731989B
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Northwest Instrument Shanghai Co ltd
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Abstract

本公开内容涉及一种用于控制激光器件的温度的控制装置，所述控制装置包括：脉冲宽度调制信号生成器，所述脉冲宽度调制信号生成器被构造用于生成脉冲宽度调制信号；温度获取电路，所述温度获取电路被构造用于获取所述激光器件的温度并将其转换为测量电压；电压比较器，所述电压比较器被构造用于将所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压与温度阈值电压作比较并输出比较结果信号；以及逻辑电路，所述逻辑电路被构造用于基于所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件。

Description

用于激光装置的控制装置、方法以及激光测量装置
技术领域
本公开内容涉及激光测量领域，更为具体地涉及一种用于激光装置的控制装置以及一种用于激光装置的控制方法以及包括上述控制装置的激光测量装置。
背景技术
各种激光测量工具在建筑等行业得到极大范围的应用，但是激光测量工具用于产生激光的激光器件在工作时不可避免地产生热量，从而使得激光器件以及其周围的期间的温度不断升高，这一方面将会加速激光器件以及其周围的其他期间的老化程度进而降低其使用寿命，另一方面也会由于温漂等因素的影响从而影响这样的激光测量工具的测量精度。
发明内容
有鉴于对于背景技术中所存在的问题的深刻理解，本公开内容的发明人想到设计一种通过借助于逻辑电路来改变驱动信号的驱动功率从而控制激光器件的温度的控制装置以及相应的控制方法。
具体而言，本公开内容的第一方面提出了一种用于控制激光器件的温度的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)信号生成器，所述脉冲宽度调制信号生成器被构造用于生成脉冲宽度调制信号；
温度获取电路，所述温度获取电路被构造用于获取所述激光器件的温度并将其转换为测量电压；
电压比较器，所述电压比较器被构造用于将所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压与温度阈值电压作比较并输出比较结果信号；以及
逻辑电路，所述逻辑电路被构造用于基于所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件。
依据本公开的控制装置利用电压比较器和逻辑电路这些简单的元器件便能够实现温度比较以及超过预定阈值温度时根据所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件，从而能够降低驱动所述激光器件的信号的功率，进而能够控制激光器件的温度，这将以较低的成本和较高的可靠性的方式来实现激光器件寿命的延长以及精度的提高。
在依据本公开内容的一个实施例之中，所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于5:5。优选地，所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于7:3。在依据本公开内容的一个实施例之中，所述逻辑电路包括异或门电路。优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述异或门电路被构造用于在所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压高于所述温度阈值电压的情况下将所述脉冲宽度调制信号反转，以降低驱动所述激光器件的功率。
可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述温度获取电路包括温度传感器，所述温度传感器被构造用于获取所述激光器件的温度并将其转换为所述测量电压。可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述激光器件包括至少一个激光二极管。
本公开内容的第二方面提出了一种激光测量装置，其特征在于，所述激光测量装置包括：
激光器件，所述激光器件被构造用于发射出用于测量的激光；以及
根据本公开内容的第一方面提出的用于控制所述激光器件的温度的控制装置。
在依据本公开内容的一个实施例之中，所述激光器件包括至少一个激光二极管。
在依据本公开内容的一个实施例之中，所述激光测量装置包括激光扫平仪、激光投线仪和/或激光测距仪。
本公开内容的第三方面提出了一种用于控制激光器件的温度的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
生成脉冲宽度调制信号；
获取所述激光器件的温度并将其转换为测量电压；
利用电压比较器将所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压与温度阈值电压作比较并输出比较结果信号；以及
利用逻辑电路基于所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件。
依据本公开的控制装置利用电压比较器和逻辑电路这些简单的元器件便能够实现温度比较以及超过预定阈值温度时根据所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件，从而能够降低驱动所述激光器件的信号的功率，进而能够控制激光器件的温度，这将以较低的成本和较高的可靠性的方式来实现激光器件寿命的延长以及精度的提高。
可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于5:5。优选地，所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于7:3。优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述逻辑电路包括异或门电路。更为优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述控制方法还包括：在所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压高于所述温度阈值电压的情况下，借助于所述异或门电路将所述脉冲宽度调制信号反转，以降低驱动所述激光器件的功率。
可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述温度获取电路包括温度传感器，其中，获取所述激光器件的温度进一步包括：借助于所述温度传感器获取所述激光器件的温度。
综上所述，依据本公开的控制装置利用电压比较器和逻辑电路这些简单的元器件便能够实现温度比较以及超过预定阈值温度时根据所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件，从而能够降低驱动所述激光器件的信号的功率，进而能够控制激光器件的温度，这将以较低的成本和较高的可靠性的方式来实现激光器件寿命的延长以及精度的提高。
附图说明
参考附图示出并阐明实施例。这些附图用于阐明基本原理，从而仅仅示出了对于理解基本原理必要的方面。这些附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相似的特征。
图1示出了依据本公开内容的一个实施例的用于控制所述激光器件的温度的控制装置100的结构示意图；
图2示出了依据本公开内容的另一个实施例的用于控制所述激光器件的温度的控制装置200的结构示意图；
图3示出了一种包括依据图1或者图2所示出的控制装置的激光测量装置300的结构示意图；以及
图4示出了依据本公开内容的一个实施例的用于控制所述激光器件的温度的控制方法400的流程示意图。
本公开内容的其它特征、特点、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。
具体实施方式
在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本公开内容一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本公开内容的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本公开内容的所有实施例。可以理解，在不偏离本公开内容的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本公开内容的范围由所附的权利要求所限定。
为了解决现有技术中激光器件寿命低等技术问题，本申请提供用于控制所述激光器件的温度的控制装置。图1示出了依据本公开内容的一个实施例的用于控制所述激光器件的温度的控制装置100的结构示意图。从图1之中可以看出，依据本公开内容所提出的用于控制所述激光器件的温度的控制装置100包括以下几个部分：
脉冲宽度调制信号生成器110，所述脉冲宽度调制信号生成器110被构造用于生成脉冲宽度调制信号，该脉冲宽度调制信号将被输入后续的逻辑电路150之中；
温度获取电路120，所述温度获取电路120被构造用于获取所述激光器件(图1中未示出)的温度并将其转换为测量电压，为此，在实际安装中可能需要将温度获取电路120离激光器件较近地设置，或者直接紧贴着设置，当然本领域的技术人员应当了解，当例如采取非接触式获取温度时，例如采取红外获取温度的方式时，也能够将温度获取电路120离激光器件较远地进行设置；
电压比较器140，所述电压比较器140被构造用于将所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压与温度阈值电压作比较并输出比较结果信号，在此，该温度阈值电压例如通过电压比较器140的一个输入端输入，在图1所示出的示例中为阈值电压130；以及
逻辑电路150，所述逻辑电路150被构造用于基于所述脉冲宽度调制信号(脉冲宽度调制信号生成器110所生成的)和所述比较结果信号(电压比较器140所述处的比较结果信号)生成驱动信号，以驱动所述激光器件。
依据本公开的控制装置利用电压比较器140和逻辑电路150这些简单的元器件便能够实现温度比较以及超过预定阈值温度时根据所述脉冲宽度调制信号(脉冲宽度调制信号生成器110所生成的)和所述比较结果信号(电压比较器140所述处的比较结果信号)生成驱动信号，以驱动所述激光器件，从而能够降低驱动所述激光器件的信号的功率，进而能够控制激光器件的温度，这将以较低的成本和较高的可靠性的方式来实现激光器件寿命的延长以及精度的提高。
在依据本公开内容的一个实施例之中，温度获取电路120例如能够实现为温度传感器，本实施例具体采用热敏电阻，热敏电阻在68度的时候阻值大约在2.3K；本实施采用同相电压迟滞比较器作为电压比较器，本公开内容所公开的技术方案使用迟滞电压大约300mv，阈值Vh1.783v，阈值Vl在1.476v，当温度升高在68度的时候，经过电压转换，温度检测电路产生大于1.783V的电压，电压比较器140输出高电平，与PWM发生器110产生的PWM信号进行异或，从而减低激光器件的工作功率。PWM发生器110可以采用单片机，或者PWM发生电路，用来产生特定的PWM方波信号，而温度获取电路120可以使用NTC电阻或者温度检测芯片等来获取所述激光器件的当前的温度。电压比较器140可以使用单限比较器、迟滞比较器、和/或窗口比较器来输出比较结果。而逻辑电路150可以使用异或门等各种门电路。电压比较器140比较设定的电压值和NTC采样的电压值，与PWM生成器110的信号进行异或，从而降低激光器件的工作功率。
在依据本公开内容的一个实施例之中，所述脉冲宽度调制信号生成器110所生成的所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于5:5。优选地，所述脉冲宽度调制信号生成器110所生成的所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于7:3。在依据本公开内容的一个实施例之中，所述逻辑电路150包括异或门电路。优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述异或门电路被构造用于在所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压高于所述温度阈值电压的情况下将所述脉冲宽度调制信号(脉冲宽度调制信号生成器110所生成的)反转，以降低驱动所述激光器件的功率。
可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述温度获取电路120包括温度传感器，所述温度传感器被构造用于获取所述激光器件的温度并将其转换为所述测量电压。可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述激光器件包括至少一个激光二极管。
图2示出了依据本公开内容的一个实施例的用于控制所述激光器件的温度的控制装置200的结构示意图。从图2之中可以看出，依据本公开内容所提出的用于控制所述激光器件的温度的控制装置200包括以下几个部分：
脉冲宽度调制信号生成器210，所述脉冲宽度调制信号生成器210被构造用于生成脉冲宽度调制信号，该脉冲宽度调制信号将被输入后续的异或门电路250之中；
温度传感器220，所述温度传感器220被构造用于获取所述激光器件260的温度并将其转换为测量电压，为此，在实际安装中可能需要将温度传感器220离激光器件260较近地设置，或者直接紧贴着设置，当然本领域的技术人员应当了解，当例如采取非接触式获取温度时，例如采取红外获取温度的方式时，也能够将温度传感器220离激光器件260较远地进行设置；
电压比较电路240，所述电压比较电路240被构造用于将所获取到的与所述激光器件260的温度相关联的测量电压与温度阈值电压作比较并输出比较结果信号，在此，该温度阈值电压例如通过电压比较电路240的一个输入端输入，在图2所示出的示例中为阈值温度电压电路230所输出的温度阈值电压；以及
异或门电路250，所述异或门电路250被构造用于基于所述脉冲宽度调制信号(脉冲宽度调制信号生成器210所生成的)和所述比较结果信号(电压比较电路240所述处的比较结果信号)生成驱动信号，以驱动所述激光器件260。
依据本公开的控制装置利用电压比较电路240和异或门电路250这些简单的元器件便能够实现温度比较以及超过预定阈值温度时根据所述脉冲宽度调制信号(脉冲宽度调制信号生成器210所生成的)和所述比较结果信号(电压比较电路240所述处的比较结果信号)生成驱动信号，以驱动所述激光器件260，从而能够降低驱动所述激光器件260的信号的功率，进而能够控制激光器件260的温度，提高激光器件260的工作稳定性，这将以较低的成本和较高的可靠性的方式来实现激光器件260寿命的延长以及精度的提高。
在依据本公开内容的一个实施例之中，温度传感器220例如能够使用热敏电阻，热敏电阻在68度的时候阻值大约在2.3K，使用同相电压迟滞比较器，本公开内容所公开的技术方案使用迟滞电压大约300mv，阈值Vh1.783v，阈值Vl在1.476v，当温度升高在68度的时候，温度检测电路产生大于1.783V的电压，电压比较器140输出高电平，与PWM发生器210产生的PWM信号进行异或，从而减低功率。PWM发生器210包括单片机，或者PWM发生电路，用来产生特定的PWM方波信号，而温度传感器220可以使用NTC电阻或者温度检测芯片等来获取所述激光器件260的当前的温度。电压比较器140可以使用单限比较器、迟滞比较器、和/或窗口比较器来输出比较结果。而异或门电路250可以使用异或门或者其他门电路。电压比较电路240比较设定的电压值和NTC采样的电压值，与PWM生成器210的信号进行异或，从而降低功率。
在依据本公开内容的一个实施例之中，所述脉冲宽度调制信号生成器210所生成的所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于5:5。优选地，所述脉冲宽度调制信号生成器210所生成的所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于7:3。在依据本公开内容的一个实施例之中，所述异或门电路250被构造用于在所获取到的与所述激光器件260的温度相关联的测量电压高于所述温度阈值电压的情况下将所述脉冲宽度调制信号(脉冲宽度调制信号生成器210所生成的)反转，以降低驱动所述激光器件260的功率。
可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述温度传感器220被构造用于获取所述激光器件260的温度并将其转换为所述测量电压。可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述激光器件260包括至少一个激光二极管。
图3示出了一种包括依据图1或者图2所示出的控制装置的激光测量装置300的结构示意图。从图3之中可以看出，本公开内容的第二方面所提出的激光测量装置300包括激光器件360，所述激光器件360被构造用于发射出用于测量的激光；并且本公开内容的第二方面所提出的激光测量装置300还包括根据本公开内容的第一方面提出的用于控制所述激光器件的温度的控制装置100。在依据本公开内容的一个实施例之中，所述激光器件360包括至少一个激光二极管。在依据本公开内容的一个实施例之中，所述激光测量装置300可以是激光扫平仪、激光投线仪、激光投点仪和激光测距仪等任意一种。也就是说，依据本公开内容所提出的用于控制激光器件的温度的控制装置100能够应用在任何具有激光器件的测量装置之中，其能够控制激光器件的温度，从而提高激光器件的使用寿命。
图4示出了依据本公开内容的一个实施例的用于控制所述激光器件的温度的控制方法400的流程示意图。从图4之中可以看出，本公开内容的第三方面所提出的用于控制激光器件的温度的控制方法400包括以下方法步骤：
方法步骤410：生成脉冲宽度调制信号；
方法步骤420：获取所述激光器件的温度并将其转换为测量电压；
方法步骤430：利用电压比较器将所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压与温度阈值电压作比较并输出比较结果信号；以及
方法步骤440：利用逻辑电路基于所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件。依据本公开的控制装置利用电压比较器和逻辑电路这些简单的元器件便能够实现温度比较以及超过预定阈值温度时根据所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件，从而能够降低驱动所述激光器件的信号的功率，进而能够控制激光器件的温度，这将以较低的成本和较高的可靠性的方式来实现激光器件寿命的延长以及精度的提高。
可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于5:5。优选地，所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于7:3。优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述逻辑电路包括异或门电路。更为优选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述控制方法还包括：在所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压高于所述温度阈值电压的情况下，借助于所述异或门电路将所述脉冲宽度调制信号反转，以降低驱动所述激光器件的功率。可选地，在依据本公开内容的一个实施例之中，所述温度获取电路包括温度传感器，其中，获取所述激光器件的温度进一步包括：借助于所述温度传感器获取所述激光器件的温度。
综上所述，依据本公开的控制装置利用电压比较器和逻辑电路这些简单的元器件便能够实现温度比较以及超过预定阈值温度时根据所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件，从而能够降低驱动所述激光器件的信号的功率，进而能够控制激光器件的温度，这将以较低的成本和较高的可靠性的方式来实现激光器件寿命的延长以及精度的提高。
尽管已经描述了本公开内容的不同示例性的实施例，但对于本领域技术人员而言显而易见的是，能够进行不同的改变和修改，其能够在并未背离本公开内容的精神和范畴的情况下实现本公开内容的优点中的一个或一些优点。对于那些在本领域技术中相当熟练的技术人员来说，执行相同功能的其他部件可以适当地被替换。应当了解，在此参考特定的附图解释的特征可以与其他附图的特征组合，即使是在那些没有明确提及此的情况中。此外，可以或者在所有使用恰当的处理器指令的软件实现方式中或者在利用硬件逻辑和软件逻辑组合来获得同样结果的混合实现方式中实现本公开内容的方法。这样的对根据本公开内容的方案的修改旨在被所附权利要求所覆盖。

Claims (10)

1.一种用于控制激光器件的温度的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：
脉冲宽度调制信号生成器，所述脉冲宽度调制信号生成器被构造用于生成脉冲宽度调制信号，其中，所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于5:5；
温度获取电路，所述温度获取电路被构造用于获取所述激光器件的温度并将其转换为测量电压；
电压比较器，所述电压比较器被构造用于将所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压与温度阈值电压作比较并输出比较结果信号；以及
逻辑电路，所述逻辑电路被构造用于基于所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件，其中，所述逻辑电路被构造用于在所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压高于所述温度阈值电压的情况下将所述脉冲宽度调制信号反转，以降低驱动所述激光器件的功率。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述逻辑电路包括异或门电路。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述温度获取电路包括温度传感器，所述温度传感器被构造用于获取所述激光器件的温度并将其转换为所述测量电压。
4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述激光器件包括至少一个激光二极管。
5.一种激光测量装置，其特征在于，所述激光测量装置包括：
激光器件，所述激光器件被构造用于发射出用于测量的激光；以及
根据权利要求1至4中任一项所述的用于控制激光器件的温度的控制装置。
6.根据权利要求5所述的激光测量装置，其特征在于，所述激光器件包括至少一个激光二极管。
7.根据权利要求5所述的激光测量装置，其特征在于，所述激光测量装置包括激光扫平仪、激光投线仪、激光投点仪和激光测距仪中的任意一种。
8.一种用于控制激光器件的温度的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：
生成脉冲宽度调制信号，所述脉冲宽度调制信号的占空比不小于5:5；
获取所述激光器件的温度并将其转换为测量电压；
利用电压比较器将所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压与温度阈值电压作比较并输出比较结果信号；以及
利用逻辑电路基于所述脉冲宽度调制信号和所述比较结果信号生成驱动信号，以驱动所述激光器件，其中，在所获取到的与所述激光器件的温度相关联的测量电压高于所述温度阈值电压的情况下，借助于所述逻辑电路将所述脉冲宽度调制信号反转，以降低驱动所述激光器件的功率。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述逻辑电路包括异或门电路。
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，用于获取所述激光器件的温度并将其转换为测量电压的温度获取电路包括温度传感器，其中，获取所述激光器件的温度进一步包括：
借助于所述温度传感器获取所述激光器件的温度。
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