激光焊接是激光技术在工业上应用的重要分支,具有焊缝较窄、焊速较快、焊后变形较小、精度较高等优点,已被广泛应用到各个领域。其中激光熔池温度场监测技术作为激光加工中的一项关键技术得到国内外普遍关注,很多学者对其进行了大量研究。激光熔池温度场的实时监测对提高像激光焊接、激光熔覆、激光直接快速成型金属零件等激光加工零件的质量起到了重要作用。因此,对熔池温度场的研究具有重要的学术价值和实际应用意义。

激光焊接熔池温度场测量的难点:

1、市面上的热像仪长波型号为主，常用波段是:8-14um，一般应用于低温至中温的测量，对于激光焊接中温度会高达 2000甚至以上时是不适用的。如下图所示:在红外测温中，最好选用红外辐射的能量较强的波段进行测量，测量结果会准确度更高。

2、既然是激光焊接，难免有激光的干扰，现有市面上的短波热像仪，虽然温度可以达到 2000℃甚至更高,但是因为是短波的缘故，难免会与很多激光器的波段重合，所以实际测温时受激光干扰很大。

3、激光焊接过程很多时候需要在密闭腔室中进行，热像仪需在腔室外透过视窗测量。长波热像仪无法透过石英等材质的视窗。

4、数据处理，高像素及高帧频的热线像仪，数据量十分庞大。例如:像素为640X480的，一幅热图就包含30多万的温度数据点，需要高配置的软件处理才可以获得全部数据。

激光焊接熔池温度场测量的解决方案

本系统选用美国MIKRON生产的MCS640高温热像仪，本系统可对焊接熔池的温度分布作动态测量并记录各点温度数据。可对小目标进行测量。可实时显示某一时刻熔池表面温度分布状况。可对温度分布作等温分析，可捕捉某一区域内最高温、低温、平均温。可对某一曲线内温度分布作曲线图。可对同一点不同时刻温度作曲线图。

MCS640 热像仪参数

温度范围:800...3000°C

精度:

测量值的士0.5%°C

重复性:测量值的0.1%+1°C

帧频:

像素:

60 Hz(帧每秒)

640X480 像素

镜头选择:多种镜头根据实际应用场景搭配

波段:

滤镜 850nm。短波可透石英视窗

数字接口:千兆以太网

控制:

在线远程控制、分析

软件配置:

MCS640，配置了多种操作软件，推荐Analyzer 版本，实现在线采集(包括图片和视频采集)，多重显示(多种 ROI 框选显示最大，最小，平均值等)，报警工具，集成 I0 模块等功能。

MCS640的优势总结:

1. 温度范围，精确标定:800…3000℃1.

2. 特殊短波配备激光滤镜使得测量波段为850mm

3. 根据熔池大小配备长焦镜头，实现小目标多像素点温度测量

4. 配置专业的LumaSpec R/T热像仪软件，实现熔池的温度场(每个点的温度)的采集，能够分析得到熔池的温度(平均/最高/最小)，能够进行单幅图或视频采集。