數(shù)字溫度傳感器(數(shù)字非接觸式紅外熱電堆)在激光切割行業(yè)應(yīng)用的最新探討

寫在正文之前：本人從事的是傳感器行業(yè)，產(chǎn)品是數(shù)字式非接觸式紅外熱電堆，本文為本人在和激光切割行業(yè)前10客戶的探討和實(shí)測中總結(jié)，分享出來，供各位學(xué)習(xí)討論！如有疑問，可與我聯(lián)系

結(jié)論：深圳市谷德科技的GD60914MBCFS能完美替代MLX90614系列，并在實(shí)測中超越了它。

一，目前狀況

目前激光切割機(jī)使用的激光頭中，多使用比利時(shí)邁來芯的MLX90615和MLX90614系列，主要是監(jiān)測鏡片溫度，防止溫度過高，燒毀鏡片，甚至毀壞激光頭，造成巨大損失；激光為1070/1080nm波段，溫度傳感器的采集頻次設(shè)定為20ms(毫秒)/次。

二，遇到的問題:

在實(shí)際使用中，客戶反饋邁來芯的溫度傳感器出現(xiàn)“失真”和“不準(zhǔn)”的現(xiàn)象。針對這種情況，我們通過兩步走的方案來實(shí)測溫度傳感器對鏡片的測溫：

A,把整個(gè)鏡片(厚度為7mm)放入沸水中，煮5分鐘左右，均勻加熱整個(gè)鏡片，然后使用邁來芯MLX90614和深圳谷德科技的GD60914同步對鏡片測溫，正面溫度100°左右，圈邊溫度為97°左右。兩個(gè)品牌的傳感器的實(shí)測溫度幾乎無差別；

這證實(shí)了兩個(gè)品牌的非接觸式紅外熱電堆對鏡片的測溫保持一致；

但，這個(gè)測試說明另一個(gè)問題即鏡片的正面和側(cè)面存在明顯溫度差，我們猜測是鏡片的導(dǎo)熱率很差或者鏡片正面和側(cè)面的折射率有較大不同，結(jié)果就是哪怕是均勻加熱，測量到的溫度仍然有明顯差異。

B，為了探究實(shí)際使用中溫度的“失真”“不準(zhǔn)”的問題，我們進(jìn)行了第二步實(shí)測:

B-1,測試準(zhǔn)備:7mm鏡片，熱吹風(fēng)機(jī)，福祿克熱電偶，將熱電偶貼在鏡片上；

B-2,使用熱吹風(fēng)機(jī)對鏡片中心區(qū)域加熱，使用福祿克熱電偶和深圳市谷德科技數(shù)字熱電堆對鏡片進(jìn)行同步測溫，發(fā)現(xiàn)溫度曲線幾乎一致，并且數(shù)字熱電堆的溫度更新明顯快于熱電偶。同時(shí)，為了驗(yàn)證我們懷疑的鏡片導(dǎo)熱率不佳的猜測，在鏡片側(cè)面(圈邊)進(jìn)行同步測溫，出現(xiàn)了更明顯的溫度差，溫度差大于10°。這證實(shí)了我們對鏡片導(dǎo)熱率不佳的猜測。

基于此次測試，我們的建議是改變激光頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對鏡片正面溫度進(jìn)行測溫。

然而，客戶向我們提出另一個(gè)問題，在使用邁來芯的MLX90614進(jìn)行測溫時(shí)，會出現(xiàn)溫度突變。我們猜測這有兩種可能：

Ⅰ,由于能量太大，激光在通過鏡片時(shí)，漫反射對傳感器造成嚴(yán)重的干擾；

Ⅱ,邁來芯傳感器本身的問題。據(jù)我們所知，邁來芯傳感器需要占用主控的內(nèi)存，對傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算轉(zhuǎn)換，這對使用者的要求較高，如果參數(shù)調(diào)教不好，可能會出現(xiàn)溫度突變的問題；還有一種可能是傳感器有點(diǎn)小瑕疵，“毛刺”較多，需要主控更多的能力去計(jì)算、去“毛刺”。

為了查找邁來芯溫度傳感器的“突變”問題，我們向其他行業(yè)客戶咨詢，包括但不限于激光切割、電力設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測等，他們均證實(shí)存在這個(gè)問題。這說明邁來芯的溫度“突變”情況是個(gè)普遍現(xiàn)象。

C,為了最終驗(yàn)證我們的傳感器及改善目前測溫方式，客戶接受我們的建議，把以前測試鏡片側(cè)面(僅上保護(hù)鏡)改變?yōu)橹睖y鏡片正面，特別是把光斑區(qū)域全部納入測溫范圍。并且擴(kuò)大激光頭上原有的傳感器測溫孔徑，實(shí)現(xiàn)傳感器投影范圍的完全無遮擋。其他鏡片仍然測鏡片壁。

測試設(shè)備功率為1.2KW，鏡片為潔凈鏡片(上保護(hù)片)，切割材料為1.5~2cm厚鋼板，切割為4*4cm鋼塊，測試焦點(diǎn)從-20~-15~-10~-5~0~5~10~15~20逐步推進(jìn)；測試時(shí)，單塊切割時(shí)間約需10秒。從實(shí)測來看，我們的傳感器實(shí)時(shí)、快速地反映了鏡片溫升變化，最高溫度達(dá)到47.1℃，在關(guān)斷激光后，傳感器實(shí)時(shí)、快速地反映了鏡片中心位置的降溫過程。按照客戶的經(jīng)驗(yàn)，鏡片的光斑位置溫度應(yīng)在30~35℃左右。出現(xiàn)47℃的溫度值，是激光開啟后正常的物理現(xiàn)象。

同時(shí)，其他測鏡片壁的傳感器測出來的溫度值變化在2℃左右?？蛻舴答?，以前也是在這個(gè)范圍內(nèi)，與以往沒有什么差別。

綜上所述，實(shí)測的結(jié)果表明，激光在通過鏡片時(shí)，產(chǎn)生了漫反射，由于能量巨大，造成了很大的溫升。但是這個(gè)溫度變化是穩(wěn)定的，并不會產(chǎn)生突變的情況；

這個(gè)案例充分證實(shí)，我們的傳感器真實(shí)反應(yīng)、記錄了激光頭的鏡片在工作時(shí)的溫度變化。

三，解決方案

我們建議客戶使用深圳市谷德科技的數(shù)字傳感器GD60914MBCFS替代邁來芯，因?yàn)樯钲谑泄鹊驴萍嫉臄?shù)字傳感器集成度比邁來芯的集成度更高，主控只要讀取傳感器發(fā)送來的溫度值即可，更不需要計(jì)算、“去毛刺”；更穩(wěn)定，不會出現(xiàn)溫度突變的情況。

四，未來暢想

通過深圳市谷德科技的數(shù)字傳感器對鏡片的精準(zhǔn)、快速測溫，通過溫度變化實(shí)現(xiàn)對鏡片潔凈度的即時(shí)監(jiān)測，提示操作者及時(shí)清潔、更換鏡片，為激光切割機(jī)行業(yè)邁入智能化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！

同時(shí)，基于客戶實(shí)際需求，我們向客戶提出了“超級中斷”的概念，也即由我們的傳感器跨越軟件系統(tǒng)，發(fā)送超級中斷指令給激光頭硬件，直接關(guān)斷激光，保護(hù)激光頭。

寫在最后:

基于此次實(shí)測，我們認(rèn)為我們實(shí)現(xiàn)了：不僅僅是替代國外品牌，更是超越！

深圳市谷德科技有限公司愿意與各行各業(yè)客戶深度探討對溫度的監(jiān)測，以實(shí)現(xiàn)更節(jié)能、更智能、更可控、更精準(zhǔn)的溫度控制。

谷德科技?xì)g迎客戶提出更高需求，一起不斷創(chuàng)新，不斷突破！

不用擔(dān)心要求是否合理，或許我們能實(shí)現(xiàn)呢，畢竟，我們還有未公開的科技沒有展示呢~