全球 IR相機的興起，各波長在不同產業也達到一定的功用，像是短波紅隨著 ADAS興起，正被汽車領域所採用，而中紅外則是穩定了光學元件的發展。

本文章介紹的 CLAMIR雷射功率閉環控制系統就是屬於其中之一，整合了VPD PbSe紅外相機與中紅外技術，並且內嵌即時運算系統，並藉由連續控制激光工作以避免加工過程局部過熱，來實現高品質且可連續的工藝。

接下來將與各位一探究竟 CLAMIR系統…

LMD加工過程應用CLAMIR系統

雷射器的連續控制避免了加工過程中的部件過熱，並允許連續和高品質的加工過程。

與不受控的過程相比，CLAMIR的使用降低了缺陷部件，材料使用和能量的比率。它還可以幫助優化流程並提高生產力。

熔覆工藝中應用CLAMIR系統

持續控制雷射功率，允許大面積/ 長度的連續處理

使用 CLAMIR會降低由雷射功率過大導致的稀釋率和對基材的損害

CLAMIR 系統目的

○ 在LMD過程中不受控制的恆定雷射功率可導致不穩定、不可重複的加工過程，以及品質差或有缺陷的生產零件

○ 為確保機器高效的生產高品質零件，在整個過程中需要連續且即時地控制雷射功率

○ 需要簡潔的系統與雷射光學系統完全集成

主要特點

○ 使用 MWIR紅外相機（1.1 um – 5.0 um）連續監測和測量熔池幾何形狀

○ 在整個過程中對雷射功率進行閉環控制，確保品質和可重複性

○ 與大多數雷射光學和粉末兼容

○ 易於機械集成和快速配置

○ 一致的操作，在此過程中無需重新配置

工作原理

使用高速 MWIR紅外相機（1.1um-5.0um）連續監測熔池幾何形狀

嵌入式的電子處理設備對熔池的尺寸進行即時測量

透過模擬輸出（0VDC-10VDC）計算和控制最佳雷射功率

技術優勢

與基於 CMOS 的解決方案相比的優勢：

– 更寬的溫度檢測範圍（+100ºC ） 

– 更高的精度

– 高功率，高強度訊號和飛濺的可靠性

– 更寬的動態範圍

與基於高溫測定的解決方案相比的優勢：

– 圖像處理技術vs單點測量

– 需要2色高溫計才能獲得準確的溫度讀數

基於從兩個MWIR（PbSe）採集的圖像中提取的40個特徵的46 項最佳測試，和一個可見-近紅外（CMOS）傳感器觀察相同的焊接軌道。

系統介紹

系統組件：SW（配置和控制，視覺化）

○ 用於配置和數據記錄的桌面應用程式（CLAMIR操作不需要）

○ 允許配置過程參數（雷射功率範圍）和閉環反饋控制

○ 其他功能：操作模式選擇，相機控制，ROI定義（圓形，方形）

○ 數據文件視覺化和分析

○ 用於自定義 S /W開發的 DLL（即將實現）

機械整合程序

○ 軸上光學系統集成以監控熔池幾何形狀

○ 雷射頭光路需要紅外傳輸（> 1.1 um）

○ 使用現有光學端口整合在雷射頭中

○ 易於機械集成和快速配置

○ 二向色鏡與現有 VIS 相機兼容，可實現對準和過程視覺化

將耦合部件安裝在光學端口中（照片顯示耦合到 TRUMPF BEO-D70作為示例; CLAMIR與其他品牌的激光光學器件兼容）。（中）

透過將鏡頭的前部擰入耦合部件，將 CLAMIR安裝在雷射光學系統中。（左）

連接附帶的多 I/O電纜和冷凍水管。（可選）連接到乙太網（操作不需要）。（右）

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