[发明专利]一种基于多传感器的激光淬火检测系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于多传感器的激光淬火检测系统及其控制方法，解决现有单一传感器检测激光淬火质量过程中探测指标单一、精度不高的技术问题。本发明的检测系统包括激光淬火头、红外相机、电涡流传感器和计算机。本发明控制方法包括：步骤一：根据工件电导率和磁导率特征，建立涡流阻抗参数与表面硬度截面分布的关联模型；步骤二：设定目标温度，调节激光器功率，开始激光淬火操作；步骤三：红外相机和电涡流传感器分别实时在线检测工件淬火温度和涡流阻抗，根据检测数据调节目标温度。本发明采用多传感器可实现表面淬火硬度情况实时在线检测，指标全面、可靠性高，保障激光淬火智能化控制工件表面硬度的一致性和均匀性效果，具有较佳实用性。

技术领域

本发明属于激光淬火技术领域，具体涉及一种基于多传感器的激光淬火检测系统及其控制方法。

背景技术

激光淬火是利用激光在要热处理的零件相关部位进行扫描，使被扫描区域快速升温，而未被扫描区域保持常温的一种金属表面热处理方法。由于激光淬火的功率密度高、冷却速度快、不需要水或油等冷却介质，具有天然绿色环保等特点。另外激光淬火可淬硬的工件材料有结构钢、调质钢和铸钢，以及各种不同种类的如片状石墨铸铁或球状石墨铸铁。因此激光表面淬火工艺因具有独特的优越性而得到广泛的研究和应用。

激光表面淬火的强化机理、工艺应用、温度场模拟等得到大量研究，已获得比较成熟的理论和生产应用，但是其过程复杂、影响因素多，仍存在较多的问题影响硬化质量，导致淬火后实际零件的工作性能受到影响。激光淬火表面硬化质量主要包括硬化宽度均匀性、深度一致性及表面烧损率等指标。国内外对激光淬火过程检测主要通个单一传感器方式进行：例如专利申请号为202010920105.4、专利名称为一种激光淬火质量均匀性控制方法及装置，其采用红外温度探测器探测淬火区温度；杨彩霞等所著论文激光淬火过程实时检测系统的设计[J].激光技术,2011,35(03):334-337，其采用CCD实时采集淬火过程红外热辐射图像，通过将彩色图像转换为灰度图像,并对灰度图像进行伪彩色处理和阈值分割处理实现对淬火表面硬化带宽度数据，该法成本低、但精度有限；胡顺玺所著论文激光表面淬火的相变硬化宽度实时检测控制研究[D]湖南大学,2012，采用CCD摄像机获取激光表面淬火过程热辐射图像，应用比色测温原理获得相对温度值，经过数字图像处理后显示温度场分布，然后判断工件表面的硬化情况，主要应用了彩色CCD比色测温原理，该法成本低、但精度不高等。

现有激光淬火质量检测指标单一，且采用温度场检测来间接获得表面硬度具有一定失真度，较难全面实时客观地检测激光淬火表面硬化质量各项指标，进而导致其控制系统调节控制激光淬火表面硬化质量效果并不理想，较难实现大面积表面均匀化淬火。

因此，本发明提供了一种基于多传感器的激光淬火检测系统及其控制方法，有效地解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于多传感器的激光淬火检测系统及其控制方法，有效地解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于多传感器的激光淬火检测系统，包括设于工件上用于对工件激光淬火的激光淬火头，设于工件上用于对工件淬火温度实时检测的红外相机，设于工件上用于对工件硬度实时监测的电涡流传感器，以及分别与激光淬火头、红外相机和电涡流传感器相连接的计算机。

进一步地，红外相机倾斜角度为15-60度。

进一步地，电涡流传感器倾斜角度为15-60度。

进一步地，激光淬火头、红外相机和电涡流传感器分别通过工业总线与计算机相连接。

进一步地，计算机为上位机。

一种基于多传感器的激光淬火检测系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：根据工件电导率和磁导率特征，建立涡流阻抗参数与表面硬度截面分布的关联模型；