激光加热电路及加热方法与流程

文档序号:40111733发布日期:2024-11-27 11:59阅读:49来源:国知局

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、激光加热技术通过激光能量对待加热材料进行加热的过程,具有高功率密度和精确的温度控制特点,被广泛应用于工业、科学和医疗应用中具有广泛的应用,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、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,能够提高待加热材料的加工质量。

2、本公开提供了一种激光加热电路,用于对放置在载物台上的待加热材料进行加热,所述载物台被划分为多个待加热区域,所述激光加热电路包括:激光加热单元、控制单元和驱动单元,其中:

3、所述激光加热单元,具有多个加热阵列,各个加热阵列用于根据驱动信号,对所述待加热材料的其中至少一个区域进行加热,且各个加热阵列包括多个激光器;

4、所述控制单元,与所述驱动单元耦接,用于根据被选取的所述载物台上的待加热区域,以及所述待加热区域的加热需求,生成对应的加热控制信号,并输出至所述驱动单元;

5、所述驱动单元,与所述激光加热单元耦接,所述驱动单元包括多个与所述加热区域一一对应的驱动模块,其中,所述驱动模块用于响应于所述加热控制信号,输出对应的驱动信号至与被选取的所述待加热区域相对应的加热阵列。

6、在上述实施例中,一方面,载物台被划分为多个待加热区域,而待加热材料放置在载物台上,则可以基于待加热区域,确定待加热材料的当前加热区域;另一方面,激光加热单元可以具有多个加热阵列,因而可以实现多个加热阵列与多个待加热区域之间的映射,这样根据被选取的载物台上的待加热区域,以及待加热区域的加热需求,能够生成加热控制信号,进而响应于加热控制信号,能够输出对应的驱动信号至与被选取的待加热区域相对应的加热阵列,从而可以对被选取的待加热区域进行针对性的加热,使得被加热的待加热材料具有更优的特性,因而能够提高待加工材料的加工质量。

7、可选地,多个所述加热阵列中存在至少两个所述加热阵列的激光器的出射激光特性不同,所述出射激光特性包括:出射激光的类型、出射激光的波段,以及出射激光的功率中的至少一种。

8、在上述实施例中,通过使得加热阵列中存在至少两个加热阵列的激光器的出射激光特性,能够对同一待加热区域施加至少两种激光,实现复合加热,进一步提升待待加热材料的加工质量。

9、可选地,所述待加热区域的加热需求包括采用至少两个加热阵列对同一所述待加热区域进行加工;

10、所述控制单元,用于根据被选取的所述载物台上的待加热区域,以及所述待加热区域的加热需求所对应的待加热区域的数量,生成多个加热控制信号,且所述控制单元采用同时输出、按照预设时序输出,以及在加热周期内按照预设时间比例中的至少一种方式,将多个所述加热控制信号输出至所述驱动单元中的对应的多个驱动模块。

11、在上述实施例中,通过使得待加热区域的加热需求包括采用至少两个加热阵列对同一待加热区域进行加工,能够实现对同一待加热区域的复合加热,且通过根据被选取的载物台上的待加热区域,以及待加热区域的加热需求所对应的待加热区域的数量,能够生成多个加热控制信号,且通过采用同时输出、按照预设时序输出,以及在加热周期内按照预设时间比例中的至少一种方式,能够驱动多个驱动模块,这样能够基于加热需求,实现多种不同方式的加热,加热效果更好。

12、可选地,在所述待加热区域的加热需求包括采用至少两个加热阵列对同一所述待加热区域进行加工时,所述控制单元还用于根据至少两个加热阵列之间的位置信息,以及所述待加热区域的位置信息,输出运动控制信号;

13、所述激光加热电路还包括:

14、转台组件,设置于所述载物台下方,且与所述控制单元电连接,用于根据所述运动控制信号,生成驱动所述载物台转动的驱动力,使得同一所述待加热区域位于至少两个加热阵列的加热区域内。

15、在上述实施例中,通过驱动载物台旋转,能够改变待加热区域的位置,以,以提高加热区域和对应的加热阵列的加热区域之间的对准精度,使得待加热区域能够被至少两个加热阵列加热。

16、可选地,所述转台组件包括:

17、控制器,与所述控制单元连接,用于根据所述运动控制信号,生成与所述运动控制信号的表征方向相一致的控制信号;

18、驱动器,与所述控制器连接,用于生成与所述控制信号相对应的驱动电信号;

19、制动器,分别与所述驱动器和载物台连接,用于根据所述驱动电信号,生成驱动所述载物台转动的驱动力。

20、可选地,所述待加热区域的加热需求包括采用一个加热阵列对同一所述待加热区域或多个待加热区域进行加工;

21、所述控制单元,用于根据被选取的所述载物台上的一个所述待加热区域,生成一个加热控制信号,其中,所述控制单元采用在加热周期内轮巡输出,以及在预设时间段内循环输出中的至少一种方式,将多个所述加热控制信号输出至所述驱动单元中的对应的一个驱动模块。

22、在上述实施例中,通过使得待加热区域的加热需求包括采用至少两个加热阵列对同一待加热区域进行加工,能够实现对同一待加热区域的复合加热,且通过根据被选取的载物台上的待加热区域,以及待加热区域的加热需求所对应的待加热区域的数量,能够生成多个加热控制信号,且通过采用同时输出、按照预设时序输出,以及在加热周期内按照预设时间比例中的至少一种方式,能够驱动多个驱动模块,这样能够基于加热需求,实现多种不同方式的加热,加热效果更好。

23、可选地,所述载物台上的各个待加热区域均具有对应的第一坐标范围,所述激光加热单元上的加热阵列均具有对应的第二坐标范围,且所述第一坐标范围和所述第二坐标范围具有预设映射关系。

24、在上述实施例中,通过建立第一坐标范围和第二坐标范围具有预设映射关系,能够根据待加热区域的第一坐标范围,实时确定所需要的加热区域,这样能够使得待加热区域和加热区域之间的唯一性,待加热区域能够被正确的加热区域所加热。

25、可选地,所述载物台上设置有图像采集器,所述图像采集器用于获取表征所述待加热材料在所述待加热区域的位置信息的图像,并生成对应的图像采集信号至所述控制单元;

26、所述控制单元,用于根据所述图像采集信号所包含的位置信息,以及输入的调控信号,确定被选取的所述载物台上的待加热区域,并根据所述位置信息和所述预设映射关系,以及所述待加热区域的加热需求,确定被驱动的所述加热阵列。

27、在上述实施例中,通过设置图像采集器,能够确定加热区域的位置信息,进而基于被选取的待加热区域,以及被选取的待加热区域的位置信息和预设映射关系,以及待加热区域的加热需求,确定被驱动的加热阵列的数量、所加热的待加热区域,以及加热功率等信息,以实现针对性加热。

28、可选地,激光加热电路还包括:第一温度检测器,与所述控制单元电连接,用于检测被选取的待加热区域的待加热材料的温度,生成对应的第一温度检测信号,并输出至所述控制单元;

29、所述控制单元,还用于根据第一温度检测信号,确定待加热材料表面的检测温度,并将所述检测温度与目标温度进行比较,以调整所述加热控制信号。

30、可选地,激光加热电路还包括:第二温度检测器,设置于所述驱动单元上,并与所述控制单元电连接,用于检测所述驱动单元的温度,并生成第二温度检测信号;

31、第三温度检测器,设置于所述激光加热单元上,并与所述控制单元电连接,用于检测所述激光加热单元的温度,并生成第三温度检测信号;

32、所述控制单元,还用于根据所述第二温度检测信号,确定所述驱动单元的当前温度值,并将所述驱动单元的当前温度值与第一预设温度值进行比较,生成第一温控调节信号;以及还用于根据所述第三温度检测信号,确定所述激光加热单元的当前温度值,并将所述激光加热单元的当前温度值与第二预设温度值进行比较,生成第二温控调节信号;

33、温度调节单元,与所述控制单元电连接,用于根据所述第一温控调节信号,选通或断开冷却介质至所述驱动单元的流通路径,以及根据所述冷却介质的温度和所述驱动单元的当前温度值,调节所述冷却介质的流速;以及用于根据第二温控调节信号,选通或断开冷却介质至所述激光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激光加热单元的当前温度值,调节所述冷却介质的流速。

34、可选地,激光加热电路还包括:供电单元,与所述激光加热单元、所述控制单元和所述驱动单元分别电连接,用于提供工作电压。

35、可选地,激光加热电路还包括:

36、电流检测单元,设置于所述供电单元的输出支路上,并与所述控制单元电连接,用于检测所述供电单元输出的电流值,生成对应的电流检测信号,并输出至所述控制单元;

37、电压检测单元,设置于所述供电单元的输出支路上,并与所述控制单元电连接,用于检测所述供电单元输出的电压值,生成对应的电压检测信号,并输出至所述控制单元;

38、所述控制单元,还用于根据所述电流检测信号,确定所述供电单元输出的当前电流值,并将所述当前电流值与预设电流值进行比较,以及根据比较结果,控制所述供电单元的工作进程;和/或,还用于根据所述电压检测信号,确定所述供电单元输出的当前电压值,并将所述当前电压值与预设电压值进行比较,以及根据比较结果,控制所述供电单元的工作进程。

39、可选地,激光加热电路还包括:第四温度检测器,设置于所述供电单元上,并与所述控制单元电连接,用于检测所述供电单元的温度,并生成第三温度检测信号;

40、所述控制单元,还用于根据所述第三温度检测信号,确定所述供电单元的当前温度值,并将所述供电单元的当前温度值与第三预设温度值进行比较,生成第三温控调节信号;

41、温度调节单元,还用于根据所述第三温控调节信号,选通或断开冷却介质至所述供电单元的流通路径,以及根据所述冷却介质的温度和所述供电单元的当前温度值,调节所述冷却介质的流速。

42、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,所述激光加热电路用于对放置在载物台上的待加热材料进行加热,所述载物台被划分为多个待加热区域,所述激光加热方法包括:

43、根据被选取的所述载物台上的待加热区域,以及所述待加热区域的加热需求,生成对应的加热控制信号;

44、响应于所述加热控制信号,输出对应的驱动信号至与被选取的所述待加热区域相对应的加热阵列;

45、根据所述驱动信号,对所述待加热材料的其中至少一个区域进行加热。

46、在上述实施例中,一方面,载物台被划分为多个待加热区域,而待加热材料放置在载物台上,则可以基于待加热区域,确定待加热材料的当前加热区域;另一方面,根据被选取的载物台上的待加热区域,以及待加热区域的加热需求,能够生成加热控制信号,进而响应于加热控制信号,能够输出对应的驱动信号至与被选取的待加热区域相对应的加热阵列,从而可以对被选取的待加热区域进行针对性的加热,使得被加热的待加热材料具有更优的特性,因而能够提高待加工材料的加工质量。

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