利用图像比色法进行激光熔池温度场实时检测的研究

本文将红外图像比色法应用于金属零件激光成形过程中的熔池温度场检测.阐述了测温原理和硬件图像采集系统的构成,完成了滤光片波长选择并进行了仿真,叙述了软件测温实现过程.试验结果证明了该测温系统瞬时求取温度分布的有效性,温度场实时检测的实现为激光加工过程的闭环控制打下了基础.

环境水样中挥发酚测定方法研究

采用LWCC超长比色池的连续流动分析仪分析环境水样中的挥发酚,检出限为0.056μg/L,检测下限为0.17μg/L,对1μg/L样品,相对标准偏差为1.3%,相对误差3.9%,与《水质挥发酚的测定4-氨基安替比林分光光度法》(HJ503-2009)相比具有检出限低、精密性好、准确度高、分析速度快,适宜于大批量样品分析,对地表水和地下水中挥发酚类预警监测作用明显,同时省去了萃取分光光度计法繁琐的操作步骤,避免了三氯甲烷对实验人员的危害。

基于彩色CCD的激光熔覆熔池温度闭环控制研究

为了保持激光熔覆过程中熔池温度的相对稳定,采用比色测温与比例-积分-微分(PID)控制策略相结合的方法实现了熔池温度的闭环控制,搭建了一套基于双通道彩色CCD的激光熔覆成形熔池温度在线测控系统。将发射率ε纳入到待定系数K中,建立了灰度比值与K的对应关系,推导出了熔池温度的计算公式。基于Socket通信实现了温度在工控机与机器人控制器之间的信号传递,设计了基于激光功率变化的温度控制器算法。结果表明,此系统能实时准确地测量并控制熔池温度,控制精度在3%以内;将该系统运用于薄壁圆筒堆积成形实验中,能够有效消除激光熔覆成形过程中的温度累积效应;成形件底部与顶部外径仅相差0. 9mm,成形件各处显微组织差异较小,组织致密均匀。该控制方案具有实时性好、成本较低、便于集成应用等优点。

激光熔覆精准再制造在线监测研究

针对激光熔覆过程由于热输入难以准确控制,导致成型精度及质量难以达到预期的问题,通过搭建激光熔覆熔池监控系统,准确测量熔池尺寸,得出熔覆参数与熔池形貌之间的关系。利用彩色CCD比色测温方法,获取能显示温度场分布的温度伪彩图。结果表明:随着激光功率的变化,熔池形貌会产生较大的变化,而送粉率的变化对熔池形貌的影响表现并不明显。由于热累积,熔池的"拖尾现象"始终存在于熔池的整个熔覆过程中,并会随功率的增加愈加明显,使CCD相机测得的熔池的面积并不能准确反映出熔池在熔覆过程中的变化情况。因此,在后续的激光熔覆闭环控制系统的设计之中,应优先选用熔池宽度信息作为变量,以达到高质量熔覆的目的。

选区激光熔化金属成型熔池温度的在线检测

熔池温度是选区激光熔化金属成型过程的一个重要参数。为了实现熔池温度的闭环控制,基于比色测温与光电检测技术完成了熔池温度的在线检测。提出了一种复合结构的放大电路,它可成功检测到幅度小、变化快的熔池辐射信号。搭建嵌入式系统将熔池辐射数据上传至金属成型设备的工控机中,运用比色测温法解决了辐射光强检测受激光入射角等因素影响的问题,并求解得到了熔池温度。以90%Cu-10%Sn合金粉末作为成型材料进行实验,利用窄带滤光片测得在540~660 nm光谱范围内熔池辐射最强的波段位于580~590 nm;在40~200 W激光功率下,测算得到的熔池温度为700~1700℃。选区激光熔化金属成型熔池温度的在线检测,可为金属成型设备的控制系统提供熔池温度反馈,可作为升级该设备的一种参考。