激光加热温度控制方法技术

本申请涉及一种激光加热温度控制方法。激光加热温度控制方法包括：根据待加热基材的加热温度工艺曲线，将待加热基材的激光加热过程划分为多个激光加热子过程，得到每个激光加热子过程对应的加热温度工艺子曲线。根据每个加热温度工艺子曲线，确定每个激光加热子过程中待加热基材的目标温度。获取待加热基材的实际温度，并根据实际温度和目标温度，采用温度控制算法和功率阶梯爬坡算法控制每个激光加热子过程中的待加热基材的温度。本申请通过在温度控制算法过程中引入功率阶梯爬坡算法，可以实现对激光加热过程的实时控制，从而以温和渐进的升温方式减小待加热基材内部由于加热过程温度分布不均匀导致的基材分层现象。

【技术实现步骤摘要】
激光加热温度控制方法
本申请涉及工业控制
，特别是涉及一种激光加热温度控制方法。
技术介绍
激光加热技术是最近几年快速发展起来的一门工业热工技术，由于激光光束具有高亮度、高单向性和高单色性的特点，使得激光加热技术可以广泛适用于精密加工和微纳制造等领域。然而，采用激光对基材进行加热时，温度在基材内部的热传导速度远小于激光对基材的加热速度，故基材内部容易因温差过大产生分层现象。为了减少基材加热过程中因温度不均匀导致的分层现象，通常采用比例积分微分(ProportionIntegralDifferential，PID)温度控制方法进行分梯度加热。但是，在基材从当前梯度升温至下一梯度的过程中，由于基材实际温度尚未到达下一梯度PID温度控制的温度区间阈值，短时间内激光加热控制系统会以满功率激光对基材进行加热。而基材在满载功率激光作用下会快速升温，故该过程仍然存在由于基材内部温差过大导致产生分层的风险。
技术实现思路
基于此，有必要针对激光加热过程基材存在分层风险的问题，提供一种激光加热温度控制方法。本申请提供一种激光加热温度控制方法，包括：根据待加热基材的加热温度工艺曲线，将所述待加热基材的激光加热过程划分为多个激光加热子过程，得到每个所述激光加热子过程对应的加热温度工艺子曲线；根据每个所述加热温度工艺子曲线，确定每个所述激光加热子过程中所述待加热基材的目标温度；获取所述待加热基材的实际温度，并根据所述实际温度和所述目标温度，采用温度控制算法和功率阶梯爬坡算法控制每个所述激光加热子过程中的所述待加热基材的温度。在其中一个实施例中，所述根据每个所述加热温度工艺子曲线，确定每个所述激光加热子过程中所述待加热基材的所述目标温度之后，包括：根据每个所述加热温度工艺子曲线，确定每个所述激光加热子过程的升温过程和恒温过程，其中所述升温过程为所述待加热基材从所述实际温度上升至所述目标温度的过程，所述恒温过程为所述待加热基材升温至所述目标温度后维持当前温度的过程。在其中一个实施例中，所述获取所述待加热基材的所述实际温度，并根据所述实际温度和所述目标温度，采用所述温度控制算法和所述功率阶梯爬坡算法控制每个所述激光加热子过程中的所述待加热基材的温度，包括：根据所述实际温度和所述目标温度，采用所述温度控制算法计算激光输出功率占额定功率的第一比例，并采用所述功率梯度爬坡算法计算所述激光输出功率占所述额定功率的第二比例；根据每个所述激光加热子过程中所述待加热基材的具体加热过程，以及所述第一比例和所述第二比例的大小关系，控制每个所述激光加热子过程中的所述激光输出功率，其中所述具体加热过程为所述升温过程或所述恒温过程。在其中一个实施例中，所述根据每个所述激光加热子过程中所述待加热基材的具体加热过程，以及所述第一比例和所述第二比例的大小关系，控制每个所述激光加热子过程中的所述激光输出功率，其中所述具体加热过程为所述升温过程或所述恒温过程，包括：判断所述激光加热子过程中所述待加热基材的具体加热过程；若所述激光加热子过程位于所述升温过程，则判断所述第一比例和所述第二比例大小，并依据判断结果控制所述激光加热子过程中的所述激光输出功率；若所述激光加热子过程位于所述恒温过程，则采用所述第一比例计算所述激光输出功率，并根据计算得到的所述激光输出功率控制当前所述激光加热子过程中的所述激光输出功率。在其中一个实施例中，所述若所述激光加热子过程位于所述升温过程，则判断所述第一比例和所述第二比例大小，并依据判断结果控制所述激光加热子过程中的所述激光输出功率，包括：若所述第一比例大于或等于所述第二比例，则采用所述第一比例与所述第二比例的乘积作为所述激光输出功率占所述额定功率的比例，并根据所述激光输出功率占所述额定功率的比例计算所述激光输出功率，根据计算得到的所述激光输出功率控制当前所述激光加热子过程中的所述激光输出功率；若所述第一比例小于所述第二比例，则采用所述第一比例计算所述激光输出功率，并根据计算得到的所述激光输出功率控制当前所述激光加热子过程中的所述激光输出功率。在其中一个实施例中，所述获取所述待加热基材的实际温度，并根据所述实际温度和所述目标温度，采用所述温度控制算法和所述功率阶梯爬坡算法控制每个所述激光加热子过程中的所述待加热基材的温度，包括：获取所述待加热基材的实际温度，并根据所述实际温度和所述目标温度，采用所述温度控制算法和所述功率阶梯爬坡算法控制每个所述激光加热子过程中的激光输出功率、激光输出频率、激光输出脉宽、激光振镜运动速度、所述待加热基材与激光焦点的空间距离或所述待加热基材加热过程中的环境变量。在其中一个实施例中，所述温度控制算法为比例积分微分控制算法、比例积分控制算法、比例微分控制算法或比例控制算法。在其中一个实施例中，所述功率阶梯爬坡算法为固定斜率直线变化算法、三角函数曲线变化算法或阶跃信号叠加序列组合算法。在其中一个实施例中，所述根据所述待加热基材的加热温度工艺曲线，将所述待加热基材的激光加热过程划分为多个所述激光加热子过程，得到每个所述激光加热子过程对应的所述加热温度工艺子曲线，包括：根据所述待加热基材的所述加热温度工艺曲线，采用多段折线逼近所述加热温度工艺曲线的方法将所述待加热基材的激光加热过程划分为多个所述激光加热子过程，得到每个所述激光加热子过程对应的所述加热温度工艺子曲线。在其中一个实施例中，所述获取所述待加热基材的实际温度，并根据所述实际温度和所述目标温度，采用所述温度控制算法和所述功率阶梯爬坡算法控制每个所述激光加热子过程中的所述待加热基材的温度，包括：实时获取所述待加热基材的所述实际温度，并根据所述实际温度和所述目标温度，采用所述温度控制算法和所述功率阶梯爬坡算法实时控制每个所述激光加热子过程中的所述待加热基材的温度。本申请提供的激光加热温度控制方法根据待加热基材的加热温度工艺曲线，将待加热基材的激光加热过程划分为多个激光加热子过程，并进一步确定每个激光加热子过程中待加热基材的目标温度。随后获取待加热基材的实际温度，并根据实际温度和目标温度，采用温度控制算法和功率阶梯爬坡算法控制每个激光加热子过程中的待加热基材的温度。本申请通过在温度控制算法过程中引入功率阶梯爬坡算法，可以实现对激光加热过程的实时控制，从而以温和渐进的升温方式对待加热基材进行加热，从而减小待加热基材内部由于加热过程温度分布不均匀导致的基材分层现象。本申请提供的激光加热温度控制方法可以提高激光加热过程中的温度可控性和温度均匀性，防止待加热基材在激光加热过程中由于温度分布不均匀产生的分层现象，保证产品的加工质量。附图说明图1为本申请实施例提供的一种激光加热温度控制方法流程图。具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光加热温度控制方法，其特征在于，包括：/n根据待加热基材的加热温度工艺曲线，将所述待加热基材的激光加热过程划分为多个激光加热子过程，得到每个所述激光加热子过程对应的加热温度工艺子曲线；/n根据每个所述加热温度工艺子曲线，确定每个所述激光加热子过程中所述待加热基材的目标温度；/n获取所述待加热基材的实际温度，并根据所述实际温度和所述目标温度，采用温度控制算法和功率阶梯爬坡算法控制每个所述激光加热子过程中的所述待加热基材的温度。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光加热温度控制方法，其特征在于，包括：
根据待加热基材的加热温度工艺曲线，将所述待加热基材的激光加热过程划分为多个激光加热子过程，得到每个所述激光加热子过程对应的加热温度工艺子曲线；
根据每个所述加热温度工艺子曲线，确定每个所述激光加热子过程中所述待加热基材的目标温度；
获取所述待加热基材的实际温度，并根据所述实际温度和所述目标温度，采用温度控制算法和功率阶梯爬坡算法控制每个所述激光加热子过程中的所述待加热基材的温度。


2.根据权利要求1所述的激光加热温度控制方法，其特征在于，所述根据每个所述加热温度工艺子曲线，确定每个所述激光加热子过程中所述待加热基材的所述目标温度之后，包括：
根据每个所述加热温度工艺子曲线，确定每个所述激光加热子过程的升温过程和恒温过程，其中所述升温过程为所述待加热基材从所述实际温度上升至所述目标温度的过程，所述恒温过程为所述待加热基材升温至所述目标温度后维持当前温度的过程。


3.根据权利要求2所述的激光加热温度控制方法，其特征在于，所述获取所述待加热基材的所述实际温度，并根据所述实际温度和所述目标温度，采用所述温度控制算法和所述功率阶梯爬坡算法控制每个所述激光加热子过程中的所述待加热基材的温度，包括：
根据所述实际温度和所述目标温度，采用所述温度控制算法计算激光输出功率占额定功率的第一比例，并采用所述功率梯度爬坡算法计算所述激光输出功率占所述额定功率的第二比例；
根据每个所述激光加热子过程中所述待加热基材的具体加热过程，以及所述第一比例和所述第二比例的大小关系，控制每个所述激光加热子过程中的所述激光输出功率，其中所述具体加热过程为所述升温过程或所述恒温过程。


4.根据权利要求3所述的激光加热温度控制方法，其特征在于，所述根据每个所述激光加热子过程中所述待加热基材的具体加热过程，以及所述第一比例和所述第二比例的大小关系，控制每个所述激光加热子过程中的所述激光输出功率，其中所述具体加热过程为所述升温过程或所述恒温过程，包括：
判断所述激光加热子过程中所述待加热基材的具体加热过程；
若所述激光加热子过程位于所述升温过程，则判断所述第一比例和所述第二比例大小，并依据判断结果控制所述激光加热子过程中的所述激光输出功率；
若所述激光加热子过程位于所述恒温过程，则采用所述第一比例计算所述激光输出功率，并根据计算得到的所述激光输出功率控制当前所述激光加热子过程中的所述激光输出功率。


5.根据权利要求4所述的激光加热温度控制方法，其特征在于，所述若所述激光加热子过程位于所述升温过程，则判...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹洪涛，吕启涛，黄旭升，杨柯，代雨成，刘亮，肖海，沈聪，左双全，高云峰，
申请(专利权)人：大族激光科技产业集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44