本公开涉及激光加热,尤其涉及一种激光加热电路及加热方法。
背景技术:
1、激光加热是通过激光能量对待加工材料进行加热的过程,其工作过程为:激光束从激光器发射出来,经过传输与聚焦,辐照到材料表面后,一部分被反射,一部分进入材料内部被材料吸收,以使材料表层的温度迅速升高。
2、在实际加热时,需要使得待加工材料的表面温度达到设定的温度,以提高待加工材料的加工质量。在此过程中,通常需要配置多个测温系统,以实时监测待加工材料的表面温度。
3、然而在实际加热中,现有的激光加热方案仍存在问题。
技术实现思路
1、有鉴于此,本公开提供一种激光加热电路及加热方法,能够在提高待加工材料的加工质量的同时,降低激光加热电路的复杂度和实现成本。
2、本公开提供了一种激光加热电路,包括:控制单元,被配置为响应于输入的加热信号,生成加热控制信号;以及被配置为根据第一检测信号所包含的待加工材料表面的当前温度与目标温度,调整所述加热控制信号;
3、加热单元,与所述控制单元耦接,被配置为响应于所述加热控制信号,输出与所述加热控制信号相对应的加热光束至所述待加工材料;所述加热单元包括多个驱动器和多个加热器,且所述驱动器和所述加热器一一对应耦接;
4、检测单元,被配置为获取所述待加工材料表面的温度,生成对应的第二检测信号,所述第二检测信号用于表征所述待加工材料表面的当前温度所对应的电压值;
5、信号处理单元,与所述检测单元耦接,被配置为基于所述第二检测信号,生成对应的电信号;
6、通信控制单元,分别与所述信号处理单元和所述控制单元耦接,被配置为根据所述电信号,确定所述待加工材料表面的当前温度,并输出对应的第一检测信号至所述控制单元。
7、在上述实施例中,加热单元包括多个驱动器和多个加热器,且驱动器和加热器一一对应耦接,通过配置与检测单元相耦接的信号处理单元,能够将表征待加工材料表面的温度的第二检测信号转换为对应的电信号,从而通信控制单元可以根据电信号,确定待加工材料表面的当前温度,并输出对应的第一检测信号至控制单元,以调整加热控制信号。换言之,通过设置检测单元,以及适配的信号处理单元和通信控制单元,即可调整多个加热器输出的加热光束的强度,在提高待加工材料的加工质量的同时,降低激光加热电路的复杂度和实现成本。
8、可选地,所述驱动器,被配置为根据所述加热控制信号,输出驱动信号至对应的加热器;
9、所述加热器,被配置为根据所述驱动信号,输出所述加热光束至所述待加工材料表面的其中一个区域。
10、在上述实施例中,通过配置具有对应关系的驱动器和加热器,能够灵活配置以及改变加热器输出的加热光束的功率,从而可以实时改变所加热的待加工材料表面的温度,以及使得待加工材料表面的温度为目标温度,以进一步提升加工质量。
11、可选地,所述检测单元,被配置为获取所述待加工材料表面的所有区域的温度,并基于各个区域的温度的平均值,生成对应的第二检测信号;或者,所述检测单元,被配置为获取待加工材料表面的其中一个区域的温度,并基于所述区域的温度,生成对应的第二检测信号。
12、在上述实施例中,通过获取待加工材料表面的所有区域的温度,并基于各个区域的温度的平均值,生成对应的第二检测信号,考虑了不同位置的加热器件对待加工材料的加热程度,能够更加真实的反映待加工材料表面的当前温度,从而能够提升第二检测信号的精度;通过仅获取待加工材料表面的其中一个区域的温度,这样检测单元可以基于这一个温度,生成第二检测信号,易于实现。
13、可选地,所述信号处理单元包括:信号处理模块,与所述检测单元耦接,被配置为将所述第二检测信号所对应的电压值转换为电流值;
14、转换模块,与所述信号处理模块和所述通信控制单元分别耦接,被配置为将所述电流值转换为电压值,并将所述电压值作为所述电信号。
15、在上述实施例中,通过将第二检测信号转换为电信号,由于电信号在传输过程中具有较好的抗干扰性能,因此能够提高电信号在传输过程中的稳定性,从而能够提高后续得到的当前温度值的精度。
16、可选地,所述信号处理模块包括:运算放大器、偏置电阻、开关器件,第一反馈电阻和第二反馈电阻,以及输出电阻,其中:
17、所述运算放大器的第一端用于接收所述电压值,所述运算放大器的第二端与所述第一反馈电阻的第一端连接,所述运算放大器的输出端与所述偏置电阻连接;
18、所述偏置电阻的第二端与所述开关器件的控制端连接;
19、所述开关器件的第一端适于通过所述输出电阻输入电源电压,并作为所述信号处理模块的输出端,所述开关器件的第二端分别与所述第一反馈电阻的第二端和所述第二反馈电阻的第一端连接;
20、所述第二反馈电阻的第二端接地。
21、可选地,所述转换模块包括转换电阻,所述转换电阻的第一端与所述信号处理模块的输出端耦接,所述转换电阻的第二端与所述通信控制单元耦接。
22、在上述实施例中,转换电阻具有较好的稳定性,通过将转换电阻作为转换模块,能够提升电压值的稳定性和精度,进而提高电信号的稳定性和精度,使得激光加热电路的温度闭环控制具有更高的精度。
23、可选地,所述通信控制单元被配置为根据预先设置的电信号与温度之间的映射关系,确定与所述电信号对应的温度,并作为所述待加工材料表面的当前温度。
24、在上述实施例中,当通信控制单元获取到来自于信号处理单元的电信号时,根据其内部存储的电信号与温度之间的映射关系,可以自动地获取与电信号对应的温度,整个过程无需人工处理,能够提高运算效率和计算得到的温度的精度,也即提高获取到的待加工材料表面的当前温度的精度。
25、可选地,所述通信控制单元包括微处理器,所述微处理器与所述控制单元之间采用串口通信的方式。
26、可选地,激光加热电路还包括:温度检测器件,设置于所述加热单元,被配置为获取所述加热单元的温度,并生成温度检测信号;
27、所述控制单元,与所述温度检测器件耦接,还被配置为根据所述温度检测信号,确定所述加热单元的当前温度值,并将所述加热单元的当前温度值与预设温度值进行比较,生成温控调节信号;
28、温度调节单元,与所述控制单元耦接,适于根据所述温控调节信号,选通或断开冷却介质至所述加热单元的流通路径,以及根据所述冷却介质的温度和所述加热单元的当前温度值,调节所述冷却介质的流速。
29、相应的,本公开实施例还提供一种激光加热方法,应用于前述任一示例所述的激光加热电路,所述激光加热方法包括:
30、响应于输入的加热信号,生成加热控制信号;
31、响应于所述加热控制信号,输出与所述加热控制信号相对应的加热光束至待加工材料;
32、获取所述待加工材料表面的温度,生成对应的第二检测信号,所述第二检测信号用于表征所述待加工材料表面的当前温度所对应的电压值;
33、基于所述第二检测信号,生成对应的电信号;
34、根据所述电信号,确定所述待加工材料表面的当前温度,并生成对应的第一检测信号;
35、根据第一检测信号所包含的待加工材料表面的当前温度与目标温度,调整所述加热控制信号。
36、在上述实施例中,通过设置检测单元,以及适配的信号处理单元和通信控制单元,即可调整多个加热器输出的加热光束的强度,在提高待加工材料的加工质量的同时,降低激光加热电路的复杂度和实现成本。