激光焊接如何控制焊接温度（激光焊接瞬间温度）

1、系统总体结构原理

温度反馈半导体激光系统包括半导体激光发生模块、激光控制模块、红外温度检测模块和光学系统（激光聚焦组件、CCD图像采集组件）。整体框架结构如图1所示。激光发生模块具体为半导体激光器，可以通过电压信号控制激光输出功率。激光控制模块通过翻译外部信号或指令来控制激光发生模块。 CCD图像采集模块包括相机、物镜和软件处理系统。激光聚焦组件包括准直透镜组件和聚焦透镜组件。通过准直组件，激光首先变成平行光，然后激光通过聚焦镜聚焦，照射到工件上。整个温度反馈系统的工作流程是通过红外温度检测模块采集焊点温度，通过激光控制模块与设定温度进行比较分析，将电压信号反馈给激光发生模块，调整输出实时激光能量。图像采集模块采集焊接点图像，形成焊接轨迹。激光导入准直模块和光学模块后形成的输出激光焦点、红外测温仪检测模块捕获的焊缝最小点、红外测温模块捕获的焊缝视场中心点CCD图像采集模块是重叠的。可以实现激光高速焊接时焊接目标温度的精确控制。温度反馈半导体激光器系统除了硬件组成外，最重要的是电路设计和软件。

2.反馈系统电路设计

整个系统电路由三部分组成，如图2所示。第一部分是焊点表面温度检测电路，即下图左侧部分。它主要由热敏电阻和晶体管组成。其作用是采集焊点的温度值，将温度值转换成电流信号，再将转换后的电流信号转换成电压信号。电路的第二部分是逆变电路和放大器，也就是下图的中间部分。主要由电感和放大器组成，实现逆变功能和信号放大功能。该电路的第三部分是隔离输出电路，即下图右侧部分。主要由电容和开关组成，对外界温度干扰起到补偿和隔离输出的作用。反馈系统电路将焊点的温度信号转换为电压信号，然后调节激光发生模块的输入电压，以达到调节激光输出能量的目的。

3.系统软件结构设计

系统基于PID算法实现温度闭环控制。具体流程如图3所示。 1）根据加工材料的熔点设定加工过程的温度曲线； 2）通过PID算法调节激光输出功率； 3）通过红外温度检测模块将焊点温度转换为电压信号； 4）通过激光控制模块将温度转换为电压信号该信号转换为电压信号反馈给半导体激光器控制模块，实现PID算法调节激光输出功率。当红外温度检测模块检测到塑料材料表面温度值低于设定温度值时，自动增加激光输出功率；当检测到的温度值高于设定温度值时，降低光器件的输出功率。实现焊点表面温度与激光输出功率之间的闭环控制。同时，由于红外温度测试仪采用高频脉冲扫描检测材料表面温度，软件算法响应效率高，可根据材料表面温度实时调节激光输出功率。系统还包括缓慢上升/缓慢下降温度曲线等温度曲线，通过在软件界面上进行设置。达到激光输出功率的曲线。

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