Page 26 - LFWC_MarApr_2019_eMag

Applications 应用天地

过程控制

CLAMIR 精确控制先进的激光制造工艺

与可见光波段的CMOS相机相比，高速中红外相机和软件系统，可以更精确地实现熔池监测。

文/Arturo Baldasano Ramirez 模拟输出
0–10 VDC 激光功率
控制单元
功率 2000 功率
(W) 1000 0 877.7
工 新技术，在生产线中引入 将光功率突然转化 激光功率计算 6
质之间的相互作用，
业 4.0 正在推动工业界采用
4
2
0
时间 (s)
自动化以及专业和复杂的 为热量的区域。因
宽度 5 熔池测量 MWIR成像
工具。与此同时，诸如“未来工厂” 此，非常有必要监 (mm) 2.5 帧率1000fps
0
2
4
和“零缺陷”等其他概念，也在推动 测和控制影响熔池 实时处理 0 时间 (s) 6
电子器件 熔池宽度测量
新的制造方法得以实施，包括全面监 的参数，这些参数
控的更快、更清洁、更高效和更可靠 包括几何形状、热 数字接口
图1：使用红外光控制激光增材制造（CLAMIR）是一种工艺控制系统，它
的流程，并在可能的情况下实现实时 量分布、动力学和
通过中波红外光（MWIR）而非近红外光和可见光实施监测。软件操作反
控制。作为这种工业转型和这些概念 温度等。 馈，用于控制激光功率。
实施的一个例子，激光技术被用作传 西班牙 New Infrared Technologies 控制，以在整个工艺过程中保持其性
统工具的替代品，使得各种先进的制 公司开发并商用了一种“使用红外光 能恒定。CLAMIR 使用高速非制冷
光学引领未来
造工艺日益部署到更广泛的工业应用 控制激光增材制造（CLAMIR）”的 红外（IR）相机作为主传感器，与激
领域。 解决方案。该解决方案能够持续监测 光光学元件共轴耦合，使相机能够
其中一项激光技术是直接能量沉 熔池，并对激光功率进行闭环反馈 以 1kHz 的帧率获得熔池的红外图像。
积（DED）技术。在 DED 技术的不 a) 基于相机内部执行的图像的实时处
同应用中，有两种正在工业领域中普 理，该系统能够连续提取熔池的关键
遍采用 ：激光金属沉积（LMD）和激 参数，例如温度梯度、几何形状、面
光熔覆，这两种技术都主要用于增材 积和宽度。CLAMIR 采用先进的算法
新品
制造、熔覆和修复应用。通常，这些 进行分析和控制，实时控制入射激光
工艺都需要非常长的制造时间，在此 的功率，目的是使沉积过程保持在用
期间，初始条件在工艺运行时动态改 户定义的公差范围内（见图 1）。在现
DA 固定宽带扩束镜
变。这增加了将传感器和驱动器集成 有光学系统中安装 CLAMIR 的能力，
b)
到生产设备中的需求，使生产设备能 使其可以改装到现有设备中。 • 可调谐激光器的宽带设计
够监测和控制工艺的关键参数，并使 CLAMIR 是一款结构紧凑、坚固 • 透射波前误差为 λ/10
它们能够动态适应制造过程中发生的 耐用的设备，符合工业领域的坚固性
• 螺纹镜筒发散调整以补偿输入光束发散
各种变化。 要求。该嵌入式系统由三个主要的子
系统组成 ：1）传感器 ：在 1~5μm 范
监测熔池 图2：在没有CLAMIR控制的情况下制造的LMD长方 围内敏感的高速红外相机，能在室温

最容易发生变化的工艺特征之 体（a），出现了不希望的工艺停止；利用CLAMIR 下非制冷工作（这一点非常重要，因
控制制造的LMD长方体，顶部有清晰的边缘，并且 爱特蒙特光学(深圳)有限公司
一是熔池，或者是通过入射光子和物 没有裂缝（b）。 为不需要定期维护相机）；2）用于实
中国深圳市龙华工业东路
利金城科技工业园3栋5楼，518109 欲了解更多信息，请点击此处:
Tel: +86 (0755) 2967 5435 Email: chinasales@edmundoptics.cn www.edmundoptics.cn/039-8617
24 Mar/ Apr 2019 www.laserfocusworld.com.cn Laser Focus World China 激光世界