激光焊接熔池温度场测量方案：双色红外测温仪+高温短波热像仪

激光焊接熔池温度场测量方案：双色红外测温仪+高温短波热像仪

激光焊接过程中，熔池温度的精确测量是确保焊接质量的关键。然而，传统的长波热像仪和短波热像仪在高温测量、激光干扰、密闭腔室测量等方面存在诸多挑战。本文提出了一套综合解决方案，通过结合双色红外测温仪和高温短波热像仪的优势，实现激光焊接过程中的精确温度测量和温度场监控。

根据激光焊接熔池温度测量的难点和挑战，结合上述两种方案，我们可以整合一个更为全面和高效的解决方案，以应对激光焊接过程中的温度测量难题。

挑战回顾：

1. 长波热像仪无法适应高温焊接要求：常见的长波热像仪（8-14μm）主要应用于低温至中温的测量，对于温度高达2000℃甚至更高的激光焊接熔池无法有效测量。

2. 激光干扰问题：激光焊接过程中，激光的强大功率可能与短波热像仪的测量波段重合，造成激光干扰，影响温度测量的准确性。

3. 密闭腔室中的测量问题：焊接通常在密闭腔室内进行，热像仪必须通过视窗来测量，长波热像仪无法透过石英等材质的视窗，导致测量不准确。

4. 高数据量处理要求：高像素、快速帧频的热像仪在焊接过程中生成大量数据，需要高配置的计算机和专业软件来处理。

综合解决方案：

为了解决上述问题，建议结合双色红外测温仪与高温短波热像仪两者的优点，构建一个精确且高效的激光焊接温度场测量系统。

双色红外测温仪与PID控制系统结合

• 应用场景：双色红外测温仪用于精确的点温测量，实时反馈温度信息，并结合PID控制器对激光功率进行调节。该方案解决了激光焊接中温度变化迅速、温度值小而集中等问题。

• 推荐产品：IGAR 12-LO双色红外测温仪

• 测温范围：500℃到2200℃（订制型号：600℃到3300℃），可覆盖激光焊接过程中熔池的高温。

• 响应时间：2ms—10s可调，满足焊接过程中温度的快速变化。

• 精度：不确定度为0.5%±1℃（<1500℃）和0.7%±1℃（>1500℃）。

• 反馈控制：通过模拟输出或数字接口（RS232/RS485）与PID控制器连接，实时调整激光功率，以保证熔池温度稳定。

• 适应性：双色红外技术减少了激光干扰的影响，并能够精确测量较小熔池的温度。

2. 高温短波热像仪监控熔池温度场分布

• 应用场景：高温短波热像仪用于实时监测焊接过程中熔池的温度分布和动态变化，特别适用于温度较高（>2000℃）的激光焊接场景。

• 推荐产品：MCS640高温热像仪

• 温度范围：800℃到3000℃，适应高温激光焊接的需求。

• 短波测量：850nm波段可有效避开与激光器波段重合的问题，减少激光干扰。

• 实时动态数据采集：60Hz帧频支持高速采集动态数据，帮助用户实时监控熔池温度的变化。

• 透过石英视窗测量：适用于密闭腔室内的焊接温度测量，避免长波热像仪无法透过石英视窗的困境。

• 数据分析和报警功能：支持多达32个ROI区域的实时分析，能够针对某一区域设置温度报警，保障焊接过程中的温控精度。

3. 数据处理与分析软件支持

• LumaSpec R/T热像仪软件：提供实时图像采集、温度分布分析、历史数据回放等功能，帮助用户全面了解熔池的温度场。

• Analyzer软件版本：提供在线实时数据采集与处理功能，支持温度分布、温度均值、最高最低温等分析，能够处理大批量的实时数据。

• 报警与控制系统：为每个ROI设置温度阈值，达到设定的温度报警范围时，系统自动发出报警信号，并记录相关数据，便于后期分析。

4. 系统集成与反馈控制

通过将IGAR 12-LO双色红外测温仪与MCS640高温热像仪结合，并通过PID控制器实现激光功率的自动调整，可以形成一个闭环温控系统。该系统将能够实时测量焊接过程中熔池的温度，自动调节激光功率以保持温度稳定，确保焊接质量。结合高温热像仪对温度场的监控和双色红外测温仪的精确点温测量，可以全面解决激光焊接熔池温度场测量中的挑战。

此综合解决方案通过结合双色红外测温仪和高温短波热像仪的优势，既能实现激光焊接过程中精确的点温测量，又能够实时监控熔池温度场的动态分布。通过PID控制系统的自动调节，能够确保焊接过程中的温度稳定性。此方案不仅能提高焊接质量，还能为工业生产中的高精度温控提供可靠保障。