短波熱像儀：激光焊接熔池溫度場測量的解決方案

激光焊接是激光技術在工業上應用的重要分支,具有焊縫較窄、焊速較快、焊后變形較小、精度較高等優點,已被廣泛應用到各個領域。其中激光熔池溫度場監測技術作為激光加工中的一項關鍵技術得到國內外普遍關注,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價值和實際應用意義。

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，測量結果會準確度更高。

2、既然是激光焊接，難免有激光的干擾，現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的視窗。

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

激光焊接熔池溫度場測量的解決方案

本系統選用美國MIKRON生產的MCS640高溫熱像儀，本系統可對焊接熔池的溫度分布作動態測量并記錄各點溫度數據。可對小目標進行測量。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，可捕捉某一區域內最高溫、低溫、平均溫。可對某一曲線內溫度分布作曲線圖。可對同一點不同時刻溫度作曲線圖。

MCS640 熱像儀參數

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:多種鏡頭根據實際應用場景搭配

波段:

濾鏡 850nm。短波可透石英視窗

數字接口:千兆以太網

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的優勢總結:

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. 根據熔池大小配備長焦鏡頭，實現小目標多像素點溫度測量

4. 配置專業的LumaSpec R/T熱像儀軟件，實現熔池的溫度場(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。