[发明专利]一种激光淬火温度闭环控制的单元器件和方法

说明书

本发明专利公开了一种激光淬火温度闭环控制的单元器件和方法，其方法为，传输光纤一端连接激光器，另一端连接激光淬火头上，在激光淬火头上通过合束镜片安装有红外测温仪的监测镜头，监测镜头通过红外测温传输光纤与红外测温仪相连接，红外测温仪与激光器通过控制器连接，本发明专利用于汽车大型覆盖件模具激光淬火温度闭环控制，解决整体模具和镶块模具同步淬火的质量可控性问题，根据汽车大型覆盖件整体及镶块材料类别，在控制器上设置不同的淬火温度，然后在加工过程中在不同的材料界面触发相应的淬火温度，并且结合不同的材料发射率来闭环调整激光器功率的大小，保证淬火的整体质量。

技术领域

本发明涉及模具加工技术领域，具体为一种激光淬火温度闭环控制的单元器件和方法。

背景技术

模具广泛应用于各行各业，为了提高模具的硬度与使用寿命，一般会采用激光淬火的工艺加工模具，由激光淬火的加工原理可知，不同材料的临界转变点不同，而且不同材料达到临界转变点所消耗的功率也不同，加工头是进行激光淬火工艺的必要设备之一，然而，现有的加工头存在以下缺陷：加工头遇到不同材质做镶块的模具淬火时，就会因为遇到功率无法可调而导致无法连续加工，这样先淬火的硬度还会因为后淬火的热量而降低，降低加工效率。

目前市场上的测温仪大多采用以下两种方式，一种为两种波段的传感器上下叠加，通过不同波段的光束依次通过这两种传感器，测量不同波段下的温度。这种结构会导致两个波段的温度相差较大，而且相应时间的即时性也较差，满足不了激光加工的速度。而另一种则是碟片式测温仪，在一个圆盘上均匀的安装了不同波段的滤片，每个滤片只能通过一种波段，通过电机快速旋转带动圆盘的快速旋转，通过滤片后方的探测器来探测采集的温度高低。这种结构只能通过增加滤片的数目来提高采样的频率，但是增加了结构的体积，无法实现同轴测温，而且采样频率远低于之前一种，也不适合激光加工用。因此针对激光加工的特点，开发了红外测温仪，使得测量精度更高，响应更快，测温时间可以做到1ms，控温可以做到1ms，采用了同轴测温，与加工过程中的方向性无关，可以同时控制255个温度点，提高控制的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车大型覆盖件模具激光淬火温度闭环控制的方法和单元器件，以解决上述背景技术中提出的加工头遇到不同材质做镶块的模具淬火时，就会因为遇到功率无法可调而导致无法连续加工，这样先淬火的硬度还会因为后淬火的热量而降低，降低加工效率的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车大型覆盖件模具激光淬火温度闭环控制的方法和单元器件，包括传输光纤，所述传输光纤的一端连接有激光器，所述传输光纤的另一端连接有激光淬火头，所述激光淬火头的一侧固定安装有监测镜头，所述监测镜头远离激光淬火头的一侧固定连通有红外传输光纤，所述红外传输光纤远离监测镜头的一端固定连通有红外测温仪，所述红外测温仪包括聚焦镜、反射镜、检波器、主机壳、第二探测器、加热器和第一探测器，所述主机壳的一侧固定安装有第一探测器和第二探测器，所述主机壳内壁的一侧固定安装有加热器，所述主机壳上方开设有接口，所述接口通过导线固定连接有检波器，所述检波器上方设有反射镜，所述反射镜的一侧设有聚焦镜，所述激光淬火头的内部从上到下依次固定安装有准直镜片、光束整形镜片和反射镜片，所述激光淬火头上固定安装有位于反射镜片一侧的积分镜，红外测温仪通过延长检波器，将收集到的红外线通过一个分光镜进行均分，分别由第二探测器和第一探测器进行捕获，通光的第二探测器和第一探测器将被测物辐射密度积分，加热器产生一个与温度成比例的电流或电压信号，这样能够避免叠片式的误差累计造成的信噪比，而且根据说明书附图3可以看出检波器的安装位置不容易受到环境温度变化的影响。

优选的，所述积分镜由若干个抛物聚焦面组成，积分镜是由若干个小型抛物聚焦面组成，反射镜片反射过来的光斑在积分镜表面通过小型的抛物聚焦面聚焦，形成矩形光斑。

优选的，所述反射镜的两个表面套设有光镀膜，聚焦镜经过光镀膜实现滤波功能，然后将红外线照射到反射镜上发生反射，再将红外光线反射在检波器上。