[实用新型]基于LabView的激光加工过程温度场测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光加工过程温度场测量领域，具体是一种基于LabView的

激光加工过程温度场测量装置。

背景技术

激光熔覆、激光重熔、激光焊接等激光加工过程一个共同的特点就是在高能束激光作用下与金属材料相互作用形成高温熔池。但激光加工特有的急冷急热特性以及输入能量的不均衡不稳定特点势必导致温度场的显著变化，影响金属熔池的稳定性，产生较大的温度梯度和热应力，进而引起成形件或涂层的翘曲变形、开裂等缺陷。比外，加工过程中温度场的演变决定了激光熔池内的传热传质，进而直接影响到了熔池的形状、金属层及基体的组织、性能、表面质量等。因此对激光加工过程进行温度场测量和监控，对于揭示其温度场演变规律、合理选择材料及优化加工工艺参数、控制成形质量有着极其重要的意义。

目前激光熔覆、激光重熔、激光焊接过程中温度场的测量一般都是通过热电偶、便携式红外测温枪或红外热成像仪、基于高速CCD的温度场测量等方法进行。

热电偶测温具有结构简、单应用广泛、型号多、测温范围广、价格低廉等优点，但其测量方式为接触式测量，在测量时需要在基体上打孔埋入热电偶，对基体造成破坏，而且不能测量熔池中心点处的温度，只能定点测量，不能进行实时温度测量。

便携式红外测温枪或红外热成像仪属于非接触式测量，携带方便，而且能够进行远距离测量，近年来在测温领域使用越来越广泛。但商业化的红外测温枪或红外热成像仪测温范围较小，一般都在1200℃以下，如果要进行高温测量则需要专门定制、价格较为昂贵。关键是商业化的便携式红外测温枪不能对整个加工过程进行实时测量，只能采集某一时刻温度，无法获取加工过程温度场的演变规律。红外热成像仪虽然能够录制整个加工过程录像，获取加工过程温度场，但要根据其外形结构设计专用夹具，而且一般由于体积较大，不便于安装在加工机床主轴上。

基于高速CCD的温度场测量，其原理是通过高速CCD拍摄激光加工过程中熔池的热辐射图像，然后通过图像处理技术进行标定、对比即可得到物体表面的温度场分布，是高温物体温度场检测的一个新的发展趋势，但受黑体辐射源设备限制，其温度标定范围也受到限制，特别是在高温区域标定方面；而且在图像数据采集、图像处理、程序设计开发等方面较为繁琐，总体上还处于实验室阶段。

发明内容

    为了解决上述现有技术和测温系统的不足，本实用新型提供一种基于LabView的激光加工过程温度场测量装置，能够满足激光熔覆、激光重熔以及激光焊接等激光加工过程中温度场的测量需求。

本实用新型是以如下技术方案实现的：基于LabView的激光加工过程温度场测量装置有一温度测量装置，所述的温度测量装置包括红外测温传感器、单片机、单片机供电电源模块、传感器供电电源模块、22.1184MH晶振及复位电路；所述的红外测温传感器通过线路与单片机连接，单片机通过RS232芯片与上位机相连，传感器供电电源模块与传感器连接，单片机供电电源模块与单片机相连，红外测温传感器安装在激光加工装置上。

本实用新型的有益效果：本测温装置测温范围广，精度高，通过改变测温传感器的位置即可进行定点和动态两种温度测量，满足不同条件需要。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型原理框图；

图2是本实用新型系统电路图；

图3是本实用新型上位机程序流程图；

图4是本实用新型下位机单片机程序流程图；

图5是本实用新型基于LabView的测温系统界面。

具体实施方式

基于LabView的激光加工过程温度场测量装置，主要由软件控制部分和温度测量装置组成，软件控制部分由LabView程序和单片机程序组成。软件部分以C语言技术、单片机技术、虚拟仪器技术、测试技术等为基础，根据实际加工工艺研制出操作简单、界面友好、开放性强的温度实时测量系统。

如图1所示，温度测量装置包括红外测温传感器、单片机、单片机供电电源模块、传感器供电电源模块、22.1184MH晶振及复位电路。所述的红外测温传感器通过线路与单片机连接，单片机通过RS232芯片与上位机相连，24V电源适配器与传感器连接，5V电源适配器与单片机相连。例如，激光加工装置为激光加工机床，激光加工机床一般是由CO₂激光器和数控系统组成的数控激光加工机床。红外测温传感器通过夹具固定在激光加工机床主轴上进行测温。