[发明专利]激光熔池实时监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光重熔过程中温度监测技术领域，具体是一种激光熔池实时监控方法。

背景技术

激光重熔过程中不可避免的产生熔池，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、涂层及基体的组织、性能、零件的表面质量等，因此激光重熔过程中温度场的测量和检测至关重要。

   目前激光重熔过程中温度场的测量一般都是通过热电偶或人工通过红外测温仪检测几个固定的点，然后进行分析处理，最终的实验结果有一定的误差，而且不能直观反映整个重熔过程中温度的实时变化。

发明内容

为了解决上述现有技术的缺点，本发明提供一种激光熔池实时监控方法，可以在激光重熔过程中连续监测熔池的温度变化，并实时显示熔池的温度信息。

本发明是以如下方案实现的：一种激光熔池实时监控方法，包括一安装在主轴上的支架；在支架上安装有用于采集激光熔池温度信息的红外探头以及报警装置；用于处理红外探头采集的温度信息且带有显示器的控制箱，控制箱内部安装有控制电路，控制电路通过继电器连接温度场的电源开关；所述的控制电路包括一中央控制器，分别与中央控制器连接的测温分析模显示器、数据存储模块、通讯模块和电源模块，通讯模块连接一上位机，具体监控方法是：利用主红外探头对激光熔池进行逐点扫描采样，同时辅助红外探头对主红外探头的采样信息进行补偿，减少误差的产生，两个红外探头测出的信号都经过测温分析模块放大、滤波、温度补偿、A/D转换等信息处理后送往中央处理器，经中央处理器计算分析后能通过图像的形式在显示器上显示，并将数据送入存储模块备份，实验员通过显示器能清楚的观察到激光重熔过程中温度变化，便于工作人员读取，取代以往逐点测温，再分析处理的方式，给激光重熔过程中温度场的获取及分析处理带来极大的方便，当温度超过上限时启动报警装置，同时关闭激光熔池电源。

    本发明的有益效果是：集成度高，体积小，成本低，不必改变激光器及数控机床的现有机械结构，直接安装在主轴头部就能连续性的检测焊接过程中的温度变化，取代以往逐点测温，再分析处理的方式，给激光重熔过程温度场的获取及分析处理带来极大的方便。

  附图说明 

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。

图1是本发明结构示意图；

图2是红外探头结构示意图；

图3是红外探头安装位置示意图；

图4是控制电路原理图。

图中：1、主轴；2、红外探头；3、激光熔池；4、控制箱；5、支架，51、半圆箍，52、架臂。

具体实施方式

如图1所示，一种激光熔池实时监控方法有一安装在主轴上的支架5；在支架5上安装有用于采集激光熔池温度信息的红外探头2以及报警装置；用于处理红外探头采集的温度信息且带有显示器的控制箱4，控制箱4内部安装有控制电路，控制电路通过继电器连接温度场的电源开关；所述的控制电路包括一中央控制器，分别与中央控制器连接的测温分析模显示器、数据存储模块、通讯模块和电源模块，

  如图2所示，所述的红外探头2由透镜21、滤光片22、调制盘23、温度补偿传感器24、光电敏感元件25和电动机26组成。由于激光重熔过程的温度一般都为数百度以上的高温，用波长为0.75～3um范围内的近红外光，所以透镜材料一般为光学玻璃和石英等。电动机工作带动调制盘旋转，将被测的红外辐射调制成交变的红外辐射线，红外测温装置通过光电敏感元件将远红外辐射能变换为电信号，输出给测温分析模块进行处理，同时温度补偿传感器也固定在红外探头内用于检测信号。

如图3所示，所述的红外探头2有两个，其中一个是用于对熔池进行逐点扫描采样的主红外探头，另一个是对主红外探头的采样信息进行补偿的辅助红外探头；两个红外探头2处于同一水平面上。主红外探头与辅助红外探头要处于同一水平面，且延长线要正对激光熔池，并且保证位置可调，以确保温度的精确测量。

 所述的支架5包括两个对称的半圆箍51，每个半圆箍上51上安装一架臂52；每一个架臂52的底端安装一红外探头2。

 如图4所示，所述的控制电路包括一中央控制器，分别与中央控制器连接的测温分析模模块、显示器、数据存储模块、通讯模块和电源模块，通讯模块连接一上位机。

测温分析模块：将两个红外探头传输过来的信息进行放大、滤波、温度补偿处理，A/D转化，从而产生中央处理器可接受的TTL电平脉冲。