专利名称：基于LabView的激光加工过程温度场测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光加工过程温度场测量领域，具体是一种基于LabView的激光加工过程温度场测量装置。
背景技术：
激光熔覆、激光重熔、激光焊接等激光加工过程一个共同的特点就是在高能束激光作用下与金属材料相互作用形成高温熔池。但激光加工特有的急冷急热特性以及输入能量的不均衡不稳定特点势必导致温度场的显著变化，影响金属熔池的稳定性，产生较大的温度梯度和热应力，进而引起成形件或涂层的翘曲变形、开裂等缺陷。比外，加工过程中温度场的演变决定了激光熔池内的传热传质，进而直接影响到了熔池的形状、金属层及基体·的组织、性能、表面质量等。因此对激光加工过程进行温度场测量和监控，对于揭示其温度场演变规律、合理选择材料及优化加工工艺参数、控制成形质量有着极其重要的意义。目前激光熔覆、激光重熔、激光焊接过程中温度场的测量一般都是通过热电偶、便携式红外测温枪或红外热成像仪、基于高速CXD的温度场测量等方法进行。热电偶测温具有结构简、单应用广泛、型号多、测温范围广、价格低廉等优点，但其测量方式为接触式测量，在测量时需要在基体上打孔埋入热电偶，对基体造成破坏，而且不能测量熔池中心点处的温度，只能定点测量，不能进行实时温度测量。便携式红外测温枪或红外热成像仪属于非接触式测量，携带方便，而且能够进行远距离测量，近年来在测温领域使用越来越广泛。但商业化的红外测温枪或红外热成像仪测温范围较�。话愣荚�1200°C以下，如果要进行高温测量则需要专门定制、价格较为昂贵。关键是商业化的便携式红外测温枪不能对整个加工过程进行实时测量，只能采集某一时刻温度，无法获取加工过程温度场的演变规律。红外热成像仪虽然能够录制整个加工过程录像，获取加工过程温度�。萜渫庑谓峁股杓谱ㄓ眉芯撸乙话阌捎谔寤洗螅槐阌诎沧霸诩庸せ仓髦嵘�。基于高速CXD的温度场测量，其原理是通过高速CXD拍摄激光加工过程中熔池的热辐射图像，然后通过图像处理技术进行标定、对比即可得到物体表面的温度场分布，是高温物体温度场检测的一个新的发展趋势，但受黑体辐射源设备限制，其温度标定范围也受到限制，特别是在高温区域标定方面；而且在图像数据采集、图像处理、程序设计开发等方面较为繁琐，总体上还处于实验室阶段。
发明内容为了解决上述现有技术和测温系统的不足，本实用新型提供一种基于LabView的激光加工过程温度场测量装置，能够满足激光熔覆、激光重熔以及激光焊接等激光加工过程中温度场的测量需求。本实用新型是以如下技术方案实现的基于LabView的激光加工过程温度场测量装置有一温度测量装置，所述的温度测量装置包括红外测温传感器、单片机、单片机供电电源�？�、传感器供电电源�？�、22. 1184MH晶振及复位电路；所述的红外测温传感器通过线路与单片机连接，单片机通过RS232芯片与上位机相连，传感器供电电源�？橛氪衅髁樱テ┑绲缭茨？橛氲テ嗔焱獠馕麓衅靼沧霸诩す饧庸ぷ爸蒙�。本实用新型的有益效果本测温装置测温范围广，精度高，通过改变测温传感器的位置即可进行定点和动态两种温度测量，满足不同条件需要。
以下结合附图
及实施例对本实用新型作进一步说明。图I是本实用新型原理框图；图2是本实用新型系统电路图；图3是本实用新型上位机程序流程图；图4是本实用新型下位机单片机程序流程图；图5是本实用新型基于LabView的测温系统界面。
具体实施方式
基于LabView的激光加工过程温度场测量装置，主要由软件控制部分和温度测量装置组成，软件控制部分由LabView程序和单片机程序组成。软件部分以C语言技术、单片机技术、虚拟仪器技术、测试技术等为基�。菔导始庸すひ昭兄瞥霾僮骷虻�、界面友好、开放性强的温度实时测量系统。如图I所示，温度测量装置包括红外测温传感器、单片机、单片机供电电源�？�、传感器供电电源�？�、22. 1184MH晶振及复位电路。所述的红外测温传感器通过线路与单片机连接，单片机通过RS232芯片与上位机相连，24V电源适配器与传感器连接，5V电源适配器与单片机相连。例如，激光加工装置为激光加工机床，激光加工机床一般是由CO2激光器和数控系统组成的数控激光加工机床。红外测温传感器通过夹具固定在激光加工机床主轴上进行测温。单片机电源�？榘ㄒ桓�5V的电源适配器、保护开关及电源指示灯。电源适配器将220V交流电经过电源变压器、整流、滤波、稳压等过程转化成5V的直流稳压电源，给单片机供电。传感器供电电源�？橹饕桓�24V的电源适配器，同样经过上述转化得到一个24V的直流稳压电源给红外传感器供电。之所以采用两个电源，主要是由于A/D转换时以单片机的工作电压作为参考电压，为避免单片机工作电源波动影响A/D转换结果，从而影响数据采集的准确性，因此在向单片机和传感器供电时分别采用独立的高精度稳压电源，确保了数据采集的准确性。其中，单片机供电电源�？椴捎肔G中国有限公司的TA-22GT2型电源适配器，接通220V交流电后，电源内部的转压电路将220V交流电经过电源变压器、整流、滤波、稳压等过程转化成24V的直流稳压电源，然后给单片机进行供电。红外测温传感器供电电源�？椴捎孟嫣妒谢蔚缱涌萍加邢薰镜男虷X2403-A(608 )型电源适配器。接通220V交流电后，电源适配器内部的转压电路将220V交流电经过电源变压器、整流、滤波、稳压等过程转化成5V的直流稳压电源，然后给红外测温传感器进行供电。[0022]如图2所示，当电源开始向单片机和传感器供电后，各部分开始工作，温度传感器开始采集温度数据，并将采集的温度数据以电压的形式输出，单片机的A/D采集口将温度传感器输出的数据计算处理后，通过Max232串口通信电路，将转化好的数据发送给上位机。如图3和图4所示，温度测量系统工作时，上位机按照图3的程序流程图工作，下位机按照图4的流程图运行。上位机开启后，如图5所示的系统界面。将图I中基于LabView的激光加工过程温度场测量装置应用于激光加工过程中基体某定点热源的温度测量，本实用新型测温系统的操作步骤是①将红外测温传感器通过线路与单片机连接，单片机通过RS232芯片与上位机相连，红外测温传感器电源�？橛牒焱獠馕麓衅髁樱テ缭茨？橛氲テ樱聪碌テ媳；た兀耸敝甘镜屏疗穑砻飨低炒τ诠ぷ髯刺Ｈ缓笸ü芯呓焱獠馕麓� 感器固定在激光加工机床工作台上，并与基体某点对准。②将本实用新型的测温系统接入电源，开启上位机，上位机和下位机的流程图如图2和图3所示，在上位机屏幕上出现的操作界面如图5所示。③在操作界面上设置各个参数在请选择输入串口中选择串口号COM3，在波特率栏中输入固定波特率115200，根据加工材料的需要输入报警温度，在数据输出路径栏目输入存储数据的路径及格式G: \ TEMP. XSL。④在图形控制模块中左键单击温度曲线，选择常用曲线显示模式，一般选择折线图应用较多。⑤在参数显示�？橹芯妊≡窭改扛菪枰淙肴挚裳【取癐”、“2”、“3”，本实施例中根据需要输入“3”，此时数据精度“O. 01”。在周期选择栏目输入用户自定义数值，如输入周期为50，即每50ms接收到一个温度数据。日期和时间栏目系统会自动给出，与当前上位机时间保持一致。 上述参数设置完毕后，先点击系统操作界面上启动/停止按钮，再单击左上角运行按钮，测温系统开始工作。温度曲线动态显示�？榛嵯允径奈露惹撸露燃浦械谋瓿呋嵘舷赂《允镜鼻拔露龋问允灸？橹械氖凳蔽露然岫允镜鼻八彩蔽露�。当温度测量结束时，鼠标左键单击启动/停止按钮，测温系统停止工作。⑦若在测温过程中想查看测温曲线细节，可充分利用图形控制�？橹械耐夹嗡醴藕推揭乒δ埽醴殴δ苡辛郑揭乒δ芸墒迪智叩纳舷�、左右平移。③数据和图片的输出与保存。当温度测量完毕后，在温度曲线动态显示窗口上单击右键选择导出按钮——导出简化图像即可将温度测量结果曲线以位图的形式保存至所需文件夹，以供分析使用。同时测量数据自动保存在步骤③中所设置的路径中，可以在计算中利用Excel或Origin软件打开进一步分析和编辑。该装置可以实现激光重熔、激光熔覆、激光焊接等激光加工过程中温度数据的实时采集、动态监测，高温警报、温度数据存储和输出、不同温度曲线显示模式设置和温度曲线图片输出、不同温度精度设置、温度曲线动态显示、数据的回放、查看与编辑等功能，根据测温要求选择不同测温范围的传感器，可实现O 2500°C以内的温度测量。本系统人机交互界面友好、操作简单、具有较强的升级扩展能力，可广泛应用于激光重熔、激光熔覆、激光焊接等激光加工过程中移动熔池热源温度或定点热源温度测量和监测领域，是研究上述激光加工过程中温度场演变的有效工具。实验人员通过显示器能清楚的观察到激光加工过程中温度变化，便于工作人员读�。〈酝鸬悴馕拢俜治龃淼姆绞剑す馊鄹�、激光重熔以及激光焊接过程中温度场的获取及分析处理带来极大的方便。在实验进行中或实验后，都能通过通讯�？橛隤C机相连对刚才的加工过程进行反复观察、定点分析、温度曲线的分析处理等操作，能更好，更快，更准确的得出温度场结
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权利要求1.一种基于LabView的激光加工过程温度场测量装置，包括温度测量装置，其特征在于所述的温度测量装置包括红外测温传感器、单片机、单片机供电电源�？�、传感器供电电源�？�、22. 1184MH晶振及复位电路；所述的红外测温传感器通过线路与单片机连接，单片机通过RS232芯片与上位机相连，传感器供电电源�？橛氪衅髁樱テ┑绲缭茨？橛氲テ嗔焱獠馕麓衅靼沧霸诩す饧庸ぷ爸蒙�。
专利摘要本实用新型公开了一种基于LabView的激光加工过程温度场测量装置。主要由温度测量装置和软件控制部分组成，温度测量装置包括红外测温传感器、单片机、单片机供电电源模块、传感器供电电源�？�、22.1184MH晶振及复位电路；所述的红外测温传感器通过线路与单片机连接，单片机通过RS232芯片与上位机相连，传感器供电电源�？橛氪衅髁樱テ┑绲缭茨？橛氲テ嗔焱獠馕麓衅魍ü芯吖潭ㄔ诩す饧庸せ仓髦嵘�。优点设备简单、成本较低、测温范围广，通过改变测温传感器的位置可进行定点和动态两种温度测量，满足不同条件需要。
文档编号G01J5/00GK202770534SQ20122044793
公开日2013年3月6日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者郭华锋, 雍兆, 满家祥, 张佐营, 杨根喜, 李清伟, 胡志强 申请人:徐州工程学院
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