一种激光淬火温度闭环控制的单元器件

1.一种激光淬火温度闭环控制的单元器件，包括传输光纤（2），其特征在于：所述传输光纤（2）的一端连接有激光器（1），所述传输光纤（2）的另一端连接有激光淬火头（3），所述激光淬火头（3）的一侧固定安装有监测镜头（4），所述监测镜头（4）远离激光淬火头（3）的一侧固定连通有红外传输光纤（5），所述红外传输光纤（5）远离监测镜头（4）的一端固定连通有红外测温仪（6），所述红外测温仪（6）包括聚焦镜（61）、反射镜（62）、检波器（64）、主机壳（65）、第二探测器（66）、加热器（67）和第一探测器（68），所述主机壳（65）的一侧固定安装有第一探测器（68）和第二探测器（66），所述主机壳（65）内壁的一侧固定安装有加热器（67），所述主机壳（65）上方开设有接口，所述接口通过导线固定连接有检波器（64），所述检波器（64）上方设有反射镜（62），所述反射镜（62）的一侧设有聚焦镜（61），所述激光淬火头（3）的内部从上到下依次固定安装有准直镜片（7）、光束整形镜片（9）和反射镜片（10），所述激光淬火头（3）上固定安装有位于反射镜片（10）一侧的积分镜（11）。
2.根据权利要求1所述的一种激光淬火温度闭环控制的单元器件，其特征在于：所述积分镜（11）由若干个抛物聚焦面（111）组成。
3.根据权利要求1所述的一种激光淬火温度闭环控制的单元器件，其特征在于：所述反射镜（62）的两个表面设有光镀膜（8）。
4.根据权利要求1所述的一种激光淬火温度闭环控制的单元器件，其特征在于：所述主机壳（65）上固定安装有位于第二探测器（66）和第一探测器（68）之间的分光镜（63）。
5.根据权利要求1所述的一种激光淬火温度闭环控制的单元器件，其特征在于：所述主机壳（65）由铝合金材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种激光淬火温度闭环控制的单元器件，其特征在于：所述主机壳（65）与红外传输光纤（5）连接。

一种激光淬火温度闭环控制的单元器件\n技术领域\n[0001] 本实用新型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。\n背景技术\n[0002] 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。\n[0003] 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。\n发明内容\n[0004] 本实用新型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。\n[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：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。\n[0006] 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。\n[0007] 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。\n[0008] 优选的，所述主机壳上固定安装有位于两个第二探测器和第一探测器之间的分光镜，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。\n[0009] 优选的，所述主机壳由铝合金材料制成，主机壳采用铝合金材料制成，铝合金本身具有良好的导热性能，所以主机壳具有很好的导热性能，损伤主机壳。\n[0010] 优选的，所述主机壳与红外传输光纤连接，主机壳与红外传输光纤连接。\n[0011] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过在控制器上根据镶块的材料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。\n附图说明\n[0012] 图1为本实用新型的结构示意图；\n[0013] 图2为本实用新型激光淬火头的结构示意图；\n[0014] 图3为本实用新型红外测温仪的结构示意图；\n[0015] 图4为本实用新型反射镜的结构示意图；\n[0016] 图5为本实用新型积分镜的结构示意图。\n[0017] 图中：1、激光器；2、传输光纤；3、激光淬火头；4、监测镜头；5、红外传输光纤；6、红外测温仪；61、聚焦镜；62、反射镜；63、分光镜；64、检波器；65、主机壳；66、第二探测器；67、加热器；68、第一探测器；7、准直镜片；8、光镀膜；9、光束整形镜片；10、反射镜片；11、积分镜；111、抛物聚焦面。\n具体实施方式\n[0018] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。\n[0019] 请参阅图1‑5，本实用新型提供了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2，传输光纤2的一端连接有激光器1，传输光纤2的另一端连接有激光淬火头3，激光淬火头3的一侧固定安装有监测镜头4，监测镜头4远离激光淬火头3的一侧固定连通有红外传输光纤5，红外传输光纤5远离监测镜头4的一端固定连通有红外测温仪6，红外测温仪6包括聚焦镜61、反射镜62、检波器64、主机壳65、第二探测器66、加热器67和第一探测器68，主机壳65的一侧固定安装有第一探测器68和第二探测器66，主机壳65内壁的一侧固定安装有加热器67，主机壳65上方开设有接口，接口通过导线固定连接有检波器64，检波器64上方设有反射镜62，反射镜62的一侧设有聚焦镜61，激光淬火头3的内部从上到下依次固定安装有准直镜片7、光束整形镜片9和反射镜片10，激光淬火头3上固定安装有位于反射镜片10一侧的积分镜11，红外测温仪6通过延长检波器64，将收集到的红外线通过一个分光镜63进行均分，分别由第二探测器66和第一探测器68进行捕获，通光的第二探测器66和第一探测器68将被测物辐射密度积分，加热器67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64的安装位置不容易受到环境温度变化的影响。\n[0020] 积分镜11由若干个抛物聚焦面111组成，积分镜11是由若干个小型抛物聚焦面111组成，反射镜片10反射过来的光斑在积分镜11表面通过小型的抛物聚焦面111聚焦，形成矩形光斑。\n[0021] 反射镜62的两个表面套设有光镀膜8，聚焦镜61经过光镀膜8实现滤波功能，然后将红外线照射到反射镜62上发生反射，再将红外光线反射在检波器64上。\n[0022] 主机壳65上固定安装有位于两个第二探测器66和第一探测器68之间的分光镜63，检波器64将收集到的红外线通过一个分光镜63进行均分，分别由第二探测器66和第一探测器68进行捕获。\n[0023] 主机壳65由铝合金材料制成，主机壳65与红外传输光纤5连接，主机壳65采用铝合金材料制成，铝合金本身具有良好的导热性能，所以主机壳65具有很好的导热性能，损伤主机壳65。\n[0024] 本申请实施例在使用时：根据黑体辐射理论，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量，所以待加工的镶块会向外发射出红外光线，红外测温仪6是把被测物表面的红外线，由聚焦镜61经过光镀膜8实现滤波功能，然后将红外线照射到反射镜62上发生反射，再将红外光线反射在检波器64上，通过延长检波器64，将收集到的红外线通过一个分光镜63进行均分，分别由第二探测器66和第一探测器68进行捕获，通光的第二探测器66和第一探测器68将被测物辐射密度积分，加热器67产生一个与温度成比例的电流或电压信号，在此后相连接的电器部件中，把此温度信号线性化，发射率区域的修正，及转换成一个标准的输出信号，将输出的温度信号通过红外传输光纤5和监测镜头4输送至激光淬火头3上，激光器1将激光通过传输光纤2传输给激光淬火头3，激光淬火头3内置准直镜片7，激光通过准直镜片7后光斑变为匀化光斑，然后再通过合束镜片，将测温光路耦合进来，达到通过温度来控制激光器1的输出功率的目的，激光再通过光束整形镜片9，光束整形镜片9保证光斑无高斯分布的作用，最后通过一个反射镜片10，将光传递给最后一级积分镜11，积分镜11将输入的光斑进行匀化，获得均匀一致的矩形光斑，红外测温仪6不同于国内市场，采用的原理为双色测温，通过采集两个波段的温度，两者之间相互对照，减少了测量误差，测量精度更高；红外测温仪6与国内外市场上的双色测温仪相比，采用了分光镜\n63的方式，通过镜片的镀膜设计，使得透射与反射的比例基本相同，这样的光路设计更加有利于双色测温的精度。\n[0025] 尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。