[发明专利]一种激光熔覆熔池温度控制系统及方法

说明书

本发明涉及涉及一种激光熔覆熔池温度控制系统及方法，属于激光熔覆过程温度在线实时测控领域。该系统包括一种激光熔覆熔池温度在线实时闭环控制系统；基于NET6043‑S网络数据采集卡数字采样与RS‑485通讯模块从而实现对熔池温度的在线实时检测与控制的系统；选取激光功率作为控制变量并应用VC开发的熔池温度PID控制器；对薄壁墙激光熔覆熔池温度进行实际控制的系统；以及对薄壁墙成形件进行结果分析的系统。本发明可有效消除熔覆过程中的温度累积现象，成形件尺寸精度显著提高，为激光熔覆控形控性提供了新途径。

技术领域

本发明涉及一种激光熔覆熔池温度控制系统及方法，属于激光熔覆过程温度在线实时测控领域。

背景技术

激光熔覆技术是利用高能量高密度激光束射入金属基体形成熔池，实现金属基体与熔覆材料之间结合，形成具有耐磨、抗腐蚀等特性的熔覆层，在冶金、医疗、航空航天等领域得到广泛应用。在激光熔覆过程中，熔池温度变化会导致熔覆层形貌与性能不稳定，如何有效控制激光熔覆过程中熔池温度是激光熔覆控形控性的关键。因此，研究激光熔覆熔池温度的控制系统对于提高激光熔覆成形件形貌与性能稳定性具有重要工程意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种激光熔覆熔池温度控制系统及方法，开发一种激光熔覆熔池温度在线实时闭环控制系统，应用双色红外测温仪同轴定点快速测温，搭建基于NET6043-S网络数据采集卡数字采样与RS-485通讯模块，实现熔池温度实时监测与反馈。在此基础上，以激光功率为控制变量，应用VC(一种编程软件)开发熔池温度PID(比例-积分-微分控制器)控制器，以熔覆层单层每一采样点实时熔池温度作为反馈值，在线实时调节激光功率，实现熔池温度的闭环控制，从而提高熔覆层形貌与性能的稳定性。

本发明开发的一种激光熔覆熔池温度控制系统，包括一种激光熔覆熔池温度在线实时闭环控制系统；基于NET6043-S网络数据采集卡数字采样与RS-485通讯模块从而实现对熔池温度的在线实时检测与控制的系统；选取激光功率作为控制变量并应用VC开发的熔池温度PID控制器；对薄壁墙激光熔覆熔池温度进行实际控制的系统；以及对薄壁墙成形件进行结果分析的系统。前述的激光熔覆熔池温度在线实时闭环控制系统硬件设备为YLR-1000光纤激光器，RC52激光熔覆头，MCWL-50DTR水冷机，VMC1100P立式加工中心，RC-PGF-D-2送粉器，PLC及激光器操作集成柜，RC-CAM快速成型软件，工控机，STRONG-GR-4020型双色红外测温仪，NET6043-S网络数据采集卡，RS-485通讯适配器。

本发明的一种激光熔覆熔池温度控制方法，包括如下步骤：S1、开发一种激光熔覆熔池温度在线实时闭环控制系统；

S2、搭建基于NET6043-S网络数据采集卡数字采样与RS-485通讯模块，实现对熔池温度的在线实时检测与控制；

S3、选取激光功率作为控制变量，应用VC开发熔池温度PID控制器；

S4、对薄壁墙激光熔覆熔池温度进行实际控制；

S5、对薄壁墙成形件进行结果分析。

优选的，所述的一种激光熔覆熔池温度在线实时闭环控制系统硬件设备包括YLR-1000光纤激光器，RC52激光熔覆头，MCWL-50DTR水冷机，VMC1100P立式加工中心，RC-PGF-D-2送粉器，PLC及激光器操作集成柜，RC-CAM快速成型软件，工控机，STRONG-GR-4020型双色红外测温仪，NET6043-S网络数据采集卡，RS-485通讯适配器。

优选的，所述的步骤S2包括如下子步骤：

具体的，所述的步骤S2中：S21、利用STRONG-GR-4020型双色红外测温仪测量熔池温度；