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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,很多學者對其進行了大量研究。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 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的波段進行測量,測量結(jié)果會準確度更高。
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高溫熱像儀,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)??蓪π∧繕诉M行測量??蓪崟r顯示某一時刻熔池表面溫度分布狀況??蓪囟确植甲鞯葴胤治?,可捕捉某一區(qū)域內(nèi)最高溫、低溫、平均溫??蓪δ骋磺€內(nèi)溫度分布作曲線圖??蓪ν稽c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),能夠進行單幅圖或視頻采集。
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