一种激光管道熔覆温度控制系统和方法与流程

本发明涉及激光焊接自动控制，更具体的说，特别涉及一种激光管道熔覆温度控制系统和方法。

背景技术：

1、激光熔覆技术以高能激光为能量源，利用激光喷头熔化金属粉末至熔池，从而实现零件的快速熔化和逐层堆积。激光熔覆技术采用逐层堆焊的方式制造出致密的金属构件，因其减少加工工序、缩短加工周期、快速制造精密零件等优点而广泛应用于航空航天、汽车船舶等领域。

2、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。但在激光加工过程中，部件温度影响金属熔池的温度，从而影响加工温度，引起成形件或涂层的翘曲变形、开裂等缺陷。因此对激光加工过程进行温度场测量和监控，对于提升激光加工质量有着极其重要的意义。

3、因此，现有技术存在的问题，有待于进一步改进和发展。

技术实现思路

1、(一)发明目的：为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种可以精准监测激光焊接过程温度、并快速做出温度保持方案的激光管道焊接温度控制系统和方法。

2、(二)技术方案：为了解决上述技术问题，本技术方案提供一种激光管道熔覆温度控制系统，包括激光生成单元、温度获取单元、材质获取单元、存储单元、方案优化单元和显示单元，

3、所述激光生成单元用于进行激光焊接或激光熔覆；所述温度获取单元用于采集熔池温度、激光温度、环境温度等温度数据；所述材质获取单元用于获取待加工产品的材质数据；所述存储单元存储有熔覆有向图，所述熔覆有向图表示候选加工方案的跳转关系；所述方案优化单元根据待加工产品的温度数据和材质数据在所述熔覆有向图中查找对应的加工方案，即最优加工方案；所述显示单元用于显示当前加工方案和/或待更换的最优加工方案。

4、所述一种激光管道熔覆温度控制系统，其中，所述激光生成单元根据所述方案优化单元给出的最优加工方案，对待加工产品进行激光熔覆；

5、所述激光生成单元包括激光发生器、激光熔覆头和送粉器，所述激光熔覆头包括链接组件、光学组件和送粉组件，通过激光熔覆头将激光发生器与送粉器连接；

6、所述材质获取单元包括检测装置，所述检测装置用于检测待加工产品的材质数据，所述材质数据包括材质名称和含量。

7、所述一种激光管道熔覆温度控制系统，其中，所述温度获取单元包括红外采集装置、定位装置和爬取装置，所述红外采集装置用于采集熔池红外图像，所述温度获取单元根据熔池红外图像获取熔池温度数据；所述定位装置读取待加工产品的位置数据，所述爬取装置根据所述位置数据爬取物联网中对应位置数据的天气数据；

8、所述温度获取单元与所述激光生成单元、所述方案优化单元分别连接，所述激光生成单元实时将激光发生器的功率发送至所述温度获取单元，所述温度获取单元根据激光发生器的功率确定激光温度。

9、所述一种激光管道熔覆温度控制系统，其中，所述熔覆有向图包括道导向点，所述导向点为跳转节点；所述导向点包括材质导向点和温度导向点，所述材质导向点和所述温度导向点作为所述熔覆有向图中候选材质和候选温度的跳转节点；所述方案优化单元在所述熔覆有向图中选择对应的导向点跳转至最优加工方案。

10、所述一种激光管道熔覆温度控制系统，其中，每个材质导向点分别连接各自的温度导向点，所述温度导向点包括熔池温度导向点、环境温度导向点和激光温度导向点，所述材质导向点与所述熔池温度导向点连接，所述熔池温度导向点与所述环境温度导向点连接，所述环境温度导向点与所述激光温度导向点连接，所述激光温度导向点与加工方案连接；

11、所述熔池温度导向点对应不同的熔池温度区域，所述环境温度导向点对应不同的环境温度区域，所述激光温度导向点对应不同的激光温度区域。

12、所述一种激光管道熔覆温度控制系统，其中，所述存储单元存储有不同的熔池温度区域、不同的环境温度区域和不同的激光温度区域，所述温度获取单元将熔池温度数据、天气数据和/或激光温度在存储单元中不同的熔池温度区域、不同的环境温度区域和不同的激光温度区域中确定当前熔池温度区域、环境温度区域和/或激光温度区域。

13、所述一种激光管道熔覆温度控制系统，其中，所述材质导向点对应熔覆有向图中不同材质，所述方案优化单元根据所述材质获取单元获取的待加工产品的材质数据，在所述熔覆有向图的材质导向点查找对应的材质，并在对应材质对应的材质导向点开始跳转；

14、当所述方案优化单元在待加工产品对应的材质导向点跳转后，所述方案优化单元根据当前熔池温度区域在开始跳转的材质导向点查找对应的熔池温度区域，并在对应熔池温度区域对应的熔池温度导向点开始跳转；

15、当所述方案优化单元在待加工产品对应的熔池温度导向点跳转后，所述方案优化单元根据当前环境温度区域在开始跳转的熔池温度导向点查找对应的环境温度区域，并在对应环境温度区域对应的环境温度导向点开始跳转；

16、当所述方案优化单元在待加工产品对应的环境温度导向点跳转后，所述方案优化单元根据当前激光温度区域在开始跳转的环境温度导向点查找对应的激光温度区域，并在对应激光温度区域对应的激光温度导向点开始跳转，此时跳转完成，所述方案优化单元跳转至当前材质、当前熔池温度区域、当前环境温度区域、当前激光温度区域对应的加工方案，即当前的最优加工方案。

17、所述一种激光管道熔覆温度控制系统，其中，所述熔覆有向图的导向点分别包括点权重，所述方案优化单元每次在导向点跳转时，将该导向点的权重值进行赋值，使该导向点的权重值加一；

18、所述熔覆有向图根据导向点的权重值进行排序，在所述方案优化单元选择导向点时，按照材质导向点、熔池温度导向点、环境温度导向点、激光温度导向点的顺序，依次对材质导向点、熔池温度导向点、环境温度导向点、激光温度导向点的权重值由大到小的顺序进行查找。

19、所述一种激光管道熔覆温度控制系统，其中，所述熔覆有向图中导向点的权重值包括附加权重值，当在第一时间周期内，材质导向点的权重值增加值大于第二阈值时，所述熔覆有向图根据导向点的附加权重值进行排序，此时，所述方案优化单元选择导向点时，先按照导向点附加权重值由大到小的顺序进行查找，若导向点附加权重值对应的导向点中未查找到对应的导向点时，所述方案优化单元按照导向点权重值由大到小的顺序进行查找。

20、一种激光管道熔覆温度控制方法，应用于所述的激光管道熔覆温度控制系统，包括以下步骤，

21、步骤一、温度获取单元采集温度数据，材质获取单元材质获取单元；

22、步骤二、方案优化单元根据温度数据和材质数据在熔覆有向图中选择对应的导线点，并跳转至对应的加工方案，即最优加工方案；

23、步骤三、激光生成单元根据所述最优加工方案调整对待加工产品的加工参数；

24、步骤四、显示单元显示当前加工方案和/或待更换的最优加工方案。

25、(三)有益效果：本发明提供一种激光管道熔覆温度控制系统和方法根据待加工产品的材质和熔覆池温度、环境温度对加工方案进行最优选择，快速调整加工方案，避免了加工过程中，熔池温度不稳定造成的成形件或涂层的翘曲变形、开裂等缺陷，提高了产品质量。