激光焊接是激光技術(shù)在工業(yè)上應(yīng)用的重要分支,具有焊縫較窄、焊速較快、焊后變形較小、精度較高等優(yōu)點,已被廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域。其中激光熔池溫度場監(jiān)測技術(shù)作為激光加工中的一項關(guān)鍵技術(shù)得到國內(nèi)外普遍關(guān)注,很多學(xué)者對其進(jìn)行了大量研究。激光熔池溫度場的實時監(jiān)測對提高像激光焊接、激光熔覆、激光直接快速成型金屬零件等激光加工零件的質(zhì)量起到了重要作用。因此,對熔池溫度場的研究具有重要的學(xué)術(shù)價值和實際應(yīng)用意義。

激光焊接熔池溫度場測量的難點:

1、市面上的熱像儀長波型號為主，常用波段是:8-14um，一般應(yīng)用于低溫至中溫的測量，對于激光焊接中溫度會高達(dá) 2000甚至以上時是不適用的。如下圖所示:在紅外測溫中，最好選用紅外輻射的能量較強(qiáng)的波段進(jìn)行測量，測量結(jié)果會準(zhǔn)確度更高。

2、既然是激光焊接，難免有激光的干擾，現(xiàn)有市面上的短波熱像儀，雖然溫度可以達(dá)到 2000℃甚至更高,但是因為是短波的緣故，難免會與很多激光器的波段重合，所以實際測溫時受激光干擾很大。

3、激光焊接過程很多時候需要在密閉腔室中進(jìn)行，熱像儀需在腔室外透過視窗測量。長波熱像儀無法透過石英等材質(zhì)的視窗。

4、數(shù)據(jù)處理，高像素及高幀頻的熱線像儀，數(shù)據(jù)量十分龐大。例如:像素為640X480的，一幅熱圖就包含30多萬的溫度數(shù)據(jù)點，需要高配置的軟件處理才可以獲得全部數(shù)據(jù)。

激光焊接熔池溫度場測量的解決方案

本系統(tǒng)選用美國MIKRON生產(chǎn)的MCS640高溫?zé)嵯駜x，本系統(tǒng)可對焊接熔池的溫度分布作動態(tài)測量并記錄各點溫度數(shù)據(jù)。可對小目標(biāo)進(jìn)行測量。可實時顯示某一時刻熔池表面溫度分布狀況。可對溫度分布作等溫分析，可捕捉某一區(qū)域內(nèi)高溫、低溫、平均溫。可對某一曲線內(nèi)溫度分布作曲線圖。可對同一點不同時刻溫度作曲線圖。

MCS640 熱像儀參數(shù)

溫度范圍:800...3000°C

精度:

測量值的士0.5%°C

重復(fù)性:測量值的0.1%+1°C

幀頻:

像素:

60 Hz(幀每秒)

640X480 像素

鏡頭選擇:多種鏡頭根據(jù)實際應(yīng)用場景搭配

波段:

濾鏡 850nm。短波可透石英視窗

數(shù)字接口:千兆以太網(wǎng)

控制:

在線遠(yuǎn)程控制、分析

軟件配置:

MCS640，配置了多種操作軟件，推薦Analyzer 版本，實現(xiàn)在線采集(包括圖片和視頻采集)，多重顯示(多種 ROI 框選顯示最大，最小，平均值等)，報警工具，集成 I0 模塊等功能。

MCS640的優(yōu)勢總結(jié):

1. 溫度范圍，精確標(biāo)定:800…3000℃1.

2. 特殊短波配備激光濾鏡使得測量波段為850mm

3. 根據(jù)熔池大小配備長焦鏡頭，實現(xiàn)小目標(biāo)多像素點溫度測量

4. 配置專業(yè)的LumaSpec R/T熱像儀軟件，實現(xiàn)熔池的溫度場(每個點的溫度)的采集，能夠分析得到熔池的溫度(平均/最高/最小)，能夠進(jìn)行單幅圖或視頻采集。