激光表面改性的影响因素以及熔池温度的检测与进展.docx

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激光表面改性的影响因素以及熔池温度的检测与进展

激光表面改性的影响因素以及熔池温度的检测与进展

摘要：

本文论述了激光表面改性的发展现状及趋势，激光表面改性的主要影响因素，以及国内外熔池温度的检测与控制的进展等问题。

1、激光表面改性简介

激光表面改性是采用大功率密度的激光束，以非接触性的方式加热材料表面，借助于材料表面本身传导冷却，来实现其表面改性的工艺方法。

虽然激光加工技术始于20世纪60年代，但激光表面处理在大功率激光器的研制之后才获得了实际应用，并在近几年得到了迅速发展。

激光表面改性[1]是当前材料工程学科的重要方向之一，同时被誉为光加工时代的一个标志性技术,各国（尤其是发达国家）均予以重点发展。

其高效率、高效益、高增长及低消耗、无污染的特点，符合材料加工的发展需要。

经过多年研究和实际应用表明，和其它传统表面处理技术相比，激光表面工程技术具有以下一些优点：

（1）可在零件表面形成细小均匀、层深可控、含有多种介于稳相和金属间化合物的高质量表面强化层。

可大幅度提高材料的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀。

（2）强化层与零件本体形成最佳的冶金结合,解决许多传统表面强化技术难以解决的技术关键。

（3）激光束能量密度高，对非激光照射部位几乎没有影响，即热影响区小，工件热变形可由加工工艺控制到较小的程度，后续加工余量小。

有些加工件经激光处理后，甚至可直接投入使用。

（4）易于实现信息化、智能化,可以引入近代计算机、机器人等高技术装备,使激光束的产生及操纵信息化、智能化。

根据采用的不同的激光能量密度和不同的处理方式,激光表面改性技术中比较典型的方法有几种:

激光相变硬化、激光熔覆、激光表面熔凝、激光冲击强化、激光表面合金化等。

2、激光相变硬化工艺及其影响因素

激光相变硬化（又称激光淬火）是激光热处理的一种，它是以激光为热源，通过高能量的激光束扫描工件，使工件表面极薄一层的小区域内快速吸收热量而温度急剧上升，工件材料表面内的温度在材料的熔点和奥氏体转变临界温度之问的部分发生固态相变，随后发生自淬火，得到马氏体组织，实现工件表面相变硬化。

激光相变硬化后，工件表面硬度显著提高，淬硬层深达0.1-2.Omm，疲劳强度增大，且加工后变形小，因此得到广泛应用[2].

由于激光相变硬化过程错综复杂，需要考虑影响硬化层的主要参数及其相互关系。

激光硬化层的尺寸参数（硬化层宽度，硬化层深度，表面粗糙度，显微硬度，耐磨性，组织变化）取决于激光功率密度（激光功率，光斑尺寸），扫描速度，材料的性质（成分，原始状态）和表面预处理特性等，也与被处理零件的几何形状，尺寸和激光作用区的热力学性质有关。

在其他工艺因素不变的条件下，主要工艺参数有激光器输出功率，扫描速度和作用在材料表面上的光斑尺寸。

三者的综合作用直接反映了激光淬火过程的温度及其保温时间，三者可互相补偿，经适当的选择和调整可获得相近的硬化效果。

另外还应考虑各参数值的选择范围，不能过大或过小，以免冷速过低，不能实现马氏体转变。

反之，激光功率过大，容易造成表面熔化，影响表面的几何形状。

奥氏体的临界转变温度与材料的熔点之比值越小，允许产生相变的温度范围越大，硬化层深度就越深。

除此之外，硬化带的扫描花样（图形）和硬化面积的比例，硬化带的宽窄，在激光作用区吹送气体的状况，光路系统以及光束焦距等均对激光表面淬火质量有一定的影响[3]。

3、激光熔覆工艺及其影响因素

激光熔覆技术是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低、与基体成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性等的工艺方法。

激光熔覆是一个复杂的物理、化学冶金过程，熔覆过程中的参数对熔覆件的质量有很大的影响。

其参数主要有激光功率、光斑直径、送粉速度、扫描速度等，它们对熔覆层的稀释率、裂纹、表面粗糙度以及熔覆零件的致密性都有着很大的影响，而这些影响都可以从熔池的温度变化中体现出来。

激光功率对熔池的温度有重要的影响。

功率越大，熔化的粉末越多，产生气孔的机率也越大，基材升温也越大，熔覆层变形和开裂倾向也越大，严重时表面层会陷入基体中，形成较深的沟槽;功率小，粉末不能完全熔化，熔液与基材的润湿性降低，表面张力过高，致使熔液凝聚，也可能产生泪珠状的结果。

功率的升高和温度的升高成近似的线性关系（如图3-1），说明随着功率的增大，熔池得到的激光能量也越大，温度自然升高[4]。

图3-1温度随功率的变化

随着扫描速度的增大，熔池吸收的激光能量有所降低，熔池表面温度随之下降（如图3-2）。

另外，在功率一定的情况下，扫描速度过慢，粉末吸收能量大，会导致熔池变大，溶液也易发生气化，从而影响熔覆质量;扫描速度快，容易使粉末不完全熔化，使粉末产生飞溅现象，影响熔覆品质。

随着扫描速度的增加，熔池中液态金属的冷却也增大，使得在随后的凝固过程中晶核没有充分时间长大，因而随着扫描速度的增加，熔覆层中的晶粒明显减小，如图3-3，硬度也相应增大。

图3-2不同的扫描速度对温度的变化的影响

图3-3不同扫描速度下的熔覆层组织

在相同工艺条件下，送粉速率增大，透光率随之下降，从而使基体吸收透光

能量线密度减小，熔覆材料加热温度降低，熔覆层组织细化，界面区域减小，界面初生柱状晶生长能力减弱，此现象在扫描速度较低时较显著。

在给定扫描速度下都存在一个临界送粉速率，临界送粉速率随扫描速度增大而减小，即透光率随送粉速率增大而减小到一定程度，以至于不能使基体表面熔化，此时熔覆层与基体不能达到冶金结合，熔覆便不能实现。

对应的送粉速率被称为临界送粉速率。

在此种情况下，熔覆材料加热温度一般较低，熔覆材料颗粒不能完全被熔化而形成类似烧结的组织，如图3-4

图3-4送粉率过大造成烧结现象

光斑直径是指从激光器出来的光束经光学系统聚焦后照射到扫描线上的圆形光斑大小。

研究表明比能量（E=P/DV）减小有利于降低稀释率。

因此在激光功率一定的条件下，熔覆层稀释率随光斑宽度增大而减小;当扫描速度和光斑宽度一定时，熔覆层稀释率随激光束功率增大而增大。

只有把熔覆比能量控制在一定范围内，才能获得品质优良的涂层。

预热是防止熔覆层产生开裂现象的一种有效方法。

先用低功率激光束在不送粉的情况下沿轨迹对基材加热，然后用2.OKw的激光功率，3mm的光斑直径，6.5g/s的送粉速度和8mm/s的扫描速度研究预热温度对熔池平均温度的影响。

结果如下图4-20所示，随着预热温度的增加，熔池温度呈线性上升。

图3-5预热温度对熔池温度的影响

在相同工艺条件下，基体预热将导致熔覆层组织粗化，熔覆层与基体结合界面附近柱状晶生长能力增强，界面附近出现条状马氏体，如图4-21，界面区域加宽，这是由于预

热使基体熔化量增多且温度提高，降低熔覆层结晶时的冷却速度，减小界面非自发形核率，界面附近原子互扩散能力加强所致。

测试硬度发现，随着预热温度的升高，硬度有所降低。

这是因为熔覆层的冷却速率取决于熔覆层与基体的温度差，而预热能够改变这种温度差，所以熔点处的温度下降速度小于不预热的情况，因此可以推断出预热温度越高，冷却速率越小，虽然降低了硬度，但是减小了应力，降低了熔覆层的开裂倾向。

而且预热温度低，对熔覆层硬度影响不大，预热温度越高，熔覆层的硬度明显降低。

这是因为预热后基体的温度更接近熔覆的温度，从而散热相对缓慢，降低了熔覆层的温度梯度。

4、激光表面改性的国内外研究及应用现状

目前，众多学者对半导体激光加工的应用做了大量的实践。

在国外的早期研究成果中，德国夫琅和费研究所的F.Kiocke博士等使用650W半导体激光器对42CrMn4进行表面相变硬化，处理后合金钢的表面硬度达到HV700以上，硬化层宽度4.0mm，深度约为0.5mm[5]。

英国诺丁汉大学的LR.Pashby等人研究了半导体激光器硬化080M40和817M40钢时激光器功率、扫描速度对硬化效果的影响，对不同功率下的最高速度进行了分析，以及功率对硬化层的硬度和深度的影响[6]。

日本名古屋大学联合其它公司使用半导体激光器与C02激光器和Nd:

YAG激光器在双相不锈钢表面熔覆钻基合金的效果进行了对比，半导体激光器在熔熔覆层宽度、稀释率、基体热畸变方面要优于后两者[7]。

分布均匀的功率密度不会给材料基体造成较大的局部热畸变，光束的短波长提高了熔覆材料和基体的吸收率，熔覆层的稀释率和气孔率较低，且表面较为平滑，减少了后续加工。

通过对功率的调节和送粉、送丝速度的调节可以实现对熔覆层厚度的控制，通过对激光功率和熔覆材料的控制实现熔覆层的结构和几何形状的精确控制，这给模具以及发动机部件的维修再利用带来便利。

芬兰拉普兰工业大学使用半导体激光器对AISI304不锈钢进行焊接，板材厚度为1,2,3,4mm，讨论了光束入射角度、保护气体、焊接速度在对接和搭接焊时的影响。

半导体激光器在使用较长焦距的聚焦镜时，可以允许较大的装配间隙，同时也可以更加有效的保护镜片。

同时指出光束入射角度对焊接速度没有直接的影响，可以安装在机械手上实现高效加工[8]。

在对铝合金的焊接是半导体激光器的优势所在，其中心波长位于金属铝的吸收峰附近，吸收率有很大提高。

日本大阪焊接研究所和名古屋光加工研发中心使用4kW的大功率半导体激光器对AA5083-0.8mmt（Al-4.5Mg-Mn）、AA5022-0.lmmt（Al-4.6Mg-O.35Cu）、AA6016-T4-lmmt（Al-lSi-0.45Mg）三个牌号铝合金焊接[9]，后两个牌号的铝合金可用于车体制造。

通过半导体激光器对钛合金表面重熔处理可以提高钛合金的表面硬度，波兰西里西亚工业大学研究了半导体激光器在不同的气氛环境中处理钛合金的表层硬度和厚度，其中在氮气的氛围中，重熔层的厚度达到了0.7mm，硬度由基体的200HV升高到3100HV[10]。

英国曼彻斯特大学宇航材料与工程学院和北爱尔兰洛夫大学研究了半导体激光器在对医用钛合金表面处理[11]，处理后合金的表面浸润特性得到改进，使得其表面与生物体细胞及组织液有更好的兼容特性。

分析对比了半导体激光器处理前后，人体造骨细胞对钛合金（Ti-6A1-4V）的生物反应以及附着程度，处理后的钛合金要明显优于处理前和其他机械手段处理的结果。

半导体激光器可以很好的控制材料的去除深度，残渣也更容易被清除，其较高的电光转换效率、坚固性和便携性是其广泛应用的优势所在。

英国开发了一种用于核工业建筑物的污染物去除的便携式设备[12-13]。

大功率半导体激光器还可以用于对陶瓷、硬质合金材料切削加工前的预热[14]，以及对铝合金板、钢板的弯折成型[15]方面。

与国外相比，国内对大功率半导体激光器的研究较少，而且大都使用国外的

半导体激光器，主要有以下方面:

华南理工大学的杨永强博士发表了一篇有关大功率半导体激光熔覆高速钢的文章[16]，该实验完成于德国夫琅和费研究所。

文章中使用2KW半导体激光器在工具钢表面熔覆高速钢粉末，研究了随激光器功率增加，熔覆层厚度、粉末利用率和基体对熔覆层稀释率的影响，获得了硬度值为800HV（基体硬度值为200HV.）的熔覆层。

南京航空航天大学材料科学与技术学院薛松柏教授使用德国LIOM公司的90W半导体激光系统研究了半导体激光对微电子工业钎焊材料Sn96Ag3.5Cu0.5和Sn63Pb37的浸润特性的影响规律[17]。

北京工业大学激光工程研究院王智勇教授自主研制成功高光束质量1000W大功率半导体激光器，并将其应用于对U74钢轨的表面淬火实验中。

实验分别采用278W的功率以6mm/s的速度沿快轴方向和313W的功率、16.5mm/s的速度沿漫轴方向对U74钢轨表面进行相变硬化。

结果分析表明，硬化层硬度值可以达到800HV-900HV，比基体硬度提高3-4倍。

5、熔池温度检测的方法

影响激光表面改性技术质量的因素很多，比如激光功率、扫描速度、送粉率、光斑质量及尺寸和被加工零件都会在不同程度上影响改性质量。

在影响激光加工质量的因素中，加工温度是一个比较关键的因素，激光加工过程温度的控制可以有效提高激光加工质量[18]。

在激光相变硬化过程中，如果淬火温度低于其完全奥氏体化温度，则因为零件未能完全奥氏体化，而导致其淬火组织不能得到100%马氏体组织，及所谓亚温淬火，这时硬度会比正常情况偏低。

如果淬火加热温度过高，会导致奥氏体晶粒粗大，导致淬火马氏体级别粗大，虽然硬度值没有问题，但其性能会变差，脆性大，甚至会在内应力作用下自行开裂。

在激光熔覆、激光再制造等加工过程中，激光加工温度直接影响着工件的表面形貌、裂纹和气孔的产生。

温度在很大程度上决定了激光熔池的尺寸和稀释率，如果温度过低，熔池的稀释率就会太小，熔池中的金属粉末就不能完全熔化，基体与熔覆层之间不能形成很好的冶金结合，结合强度不够，易脱落，熔覆层表面易形成气孔、裂纹。

如果温度过高，熔覆层的稀释率过高，基体材料熔化过多，降低了熔覆层的性能，不能形成高硬度、耐腐蚀、耐磨损等特殊性能的熔覆层，同时，由于温度过高，熔覆材料就会造成烧损，增加了裂纹产生的几率[19-21]。

因此，合理控制激光加工温度对提高激光加工质量具有重大意义。

鉴于上述分析的温度对于激光表面改性质量的影响，有必要对熔池的温度进行检测，进而进行反馈控制。

常用的高温测量方法主要分为接触式测温和非接触式测温。

在激光表面处理过程中，由于激光的高能密度和聚焦的尺度小等特点，这一过程都是在极短的时间内完成，使得激光熔池温度场检测变得比较困难。

在激光加工过程中一般采用非接触测温方法，其优点是寿命相对较长，精度相对较高，易于实现自动化控制。

5.1温度检测方法

温度测量与长度、质量、压力等参数的测量有所不同，它是利用某些物质的物理性能如线膨胀率、电阻率、电势率、热噪声、热（光）辐射等与温度的关系，做成各式各样的感温器件—温度传感器的，并通过它们随温度的变化量间接获得温度值[22]。

常用测温一般分为两大类即：

接触式测量法和非接触测量法，如图5-1所示。

图5-1常用测温方法

5.1.1接触测温方法

接触测温是按照热力学第零定律测量的，当放在被测温场时中时，不易受被测物体的黑度、热物性参数等因素影响，其有测量精度高、使用方便的优点，但是接触测温大多在热平衡状态下才能正确测温，测量过程会受被测对象特性及传热方式的影响，使所测定温度与真实温度不可能一致，在高温检测中其材料一般为贵重金属，特别是介质具有腐蚀性时，温度仪的使用寿命会相对减少，测量精度也会相应降低。

根据测温原理的不同可分为以下几类：

（1）电阻温度计。

利用物体的电阻随温度变化而变化的原理制成，如铜、镍及铂电阻温度计、半导体温度计等，高温铂电阻及高温半导体能够用于高温测量。

（2）膨胀是温度计。

利用物体受热后体积发生膨胀的原理制成，一般的水银或酒精温度计、双金属温度计及气体温度计等都是属于这一类。

（3）热电温度计。

利用两种不同导体组成的回路，当两个接点的温度不同时而产生电动势的原理制成的，如镍铬-镍硅、铂铭-铂、钨抹-钨等热电偶，均可以用于高温测量。

（4）其他温度计。

如声学温度计、热噪声温度计、晶体温度计等。

5.1.2非接触测温方法

非接触测温可以分为两大类，一类是通过测量对象的热力学性质参数，求解温度，如声学法测温；另一类是利用被测对象的辐射特性，通过光学法来测量温度场。

与接触式相比非接触式测温方法不会破坏被测介质的温度场和流场，其测量上限不受材料性质的影响，且感温元件传热惯性小，可用于工业炉、焊接、火箭发动机等高温场合。

在激光熔池温度测量方面大多是根据被测物体的热辐射，根据物体在辐射波段内所发射的能量与温度间的对应关系进行测温。

主要分类有：

（1）亮度测温。

根据物体光谱辐射亮度随温度升高而增加的原理，采用亮度平衡的方法进行测温。

物体辐射的单色辐射强度在可见光范围内，在人眼看来为辐射光的亮度变化，此变化与温度的关系是确定的，亮度温度计就是按照此原理测量温度的，如光学高温计、亮度光电高温计等。

（2）辐射温度计。

该温度计是根据物体辐射的部分能量或全波辐射的总能量与温度呈四次方关系来测定温度的。

根据前者可制成部分辐射温度计，根据后者可以制成全辐射温度计。

（3）比色温度计。

两个不同波长的物体在可见光范围内，看起来颜色不同。

利用两个波长的辐射强度比可以测定温度，如比色高温计与光电比色高温计。

在激光加工过程中一般采用非接触测温方法，其优点是寿命相对较长，精度相对较高，易于实现自动化控制，同时采用单片机进行数据处理，开发成本相对较低，具有广阔的应用前景。

另外一种发展很快的熔池温度检测的方法是CCD测温。

CCD作为一种新型半导体集成光电器件，自20世纪70年代初诞生以来，己经得到了很快的发展，特别是在图像传感和非接触测量领域的发展更为迅速。

CCD相机具有体积小、重量轻、功耗小、工作电压低和抗烧毁等优点，而且在分辨率、动态范围、灵敏度、实时传输和自扫描等方面的优越性，是其它摄像器件无法比拟的。

CCD器件的光谱响应一般在0.2-1.1um的波长范围内，利用CCD的输出电流信号与CCD器件光敏面上的照度及取样时间间隔有关的关系，便可以对物体在CCD光谱响应波段的辐射进行检测。

20世纪90年代末开始，CCD测温的应用越来越受到研究者的关注，但计算机数字图像技术还在发展阶段，还不能很好的与CCD测温图像相结合，因此还处于实验室阶段，但随着进几年的快速发展，彩色CCD测温得到了快速发展。

CCD测温不能直接读出被测物体的温度，因此对测温系统的温度标定是CCD测温监测系统的关键环节，过去的CCD测温温度标定中，用热电偶、热模拟实验朴L、自制黑体炉（温度一般小于1000℃）等进行标定，而实际上温度标定需要选择标准黑体进行标定，而且CCD检测的是温度场分布，其选择温度标定也必须是采用面黑体辐射源，这样更有利于评价测温系统的面温度检测均匀性及温度精度。

6、温度控制及其原理

根据调节原理的不同，主要有位式、PID、模糊控制、PID加模糊控制等，其具体原理如下所述：

（1）位式控制

位式控制器是最早出现的最简单的一种控制器，它的结构简单、成本低、使用维修方便。

当控制量低于设定值时，开关接通，当被测量高于设定值时，开关断电，如此周而复始，保持温度在波动范围之内。

由于通断的时间间隔产生，故精度较低，灵敏度不够。

（2）时间比例控制

随着被控量接近设定值的程度自动调整开关接通时间，有可能提高双位控制器的控制精度，具有这种自动改变通断时间功能的控制器，称为带时间比例的控制器。

即在温度相当低时，开关接通电源时间长些，温度较高时接通时间相应缩短些。

（3）PID控制

比例积分微分控制，简称PID控制，是由比例控制、积分控制和微分控制三种控制组合而成的组合控制方式。

比例控制能尽快克服被控量的偏差，但存在静差，被控量回不到设定值，积分控制能消除静差，但容易产生过调，甚至产生振荡；微分控制作用比较强烈，有利于克服动态偏差，但控制规律作用短暂即消失。

综合使用比例积分控制作用，能使被控量较快的趋向稳定，存在的静差被积分控制作用逐渐消除，得到无差调节效果。

比例积分控制，对于容量大和滞后大的被控对象无能为力，它的动作总是落在实际过程的后面，失去控制作用。

比例微分控制规律能有效地抑制被控量的动态偏差，从而防止产生振荡。

但控制结果存在静差。

综合使用上述的三种控制动作，得到更为满意的控制效果，这就是比例积分微分控制。

PID控制是一种负反馈调节，控制精度比较高，原理简单，使用方便，适应性强，可以广泛用于各种控制场合。

（4）模糊控制

许多被控对象的动态特性非常复杂，不能建立起精确的数学模型，使用常规的控制器往往得不到理想的控制效果；而具有丰富经验的操作人员却可以凭借积累的实践经验对过程进行有效的控制。

模糊控制器是模拟操作人员的操作经验而设计的具有人工智能的控制器。

根据其是否通用分为初级模糊控制和高级模糊控制，初级模糊控制只能适用于某些特定过程，而不能通用。

高级模糊控制可以实现在线修改控制规则，通用性较强。

模糊控制系统由模糊控制器、A／D转换器、D／A转换器、执行器、被控对象和检测变换等几部分组成，其核心是模糊控制器，原理如下图5-1。

图6-1模糊控制原理图

随着控制技术的发展，模糊PID控制成为了研究的热点，它可以解决PID控制的缺点和模糊控制的不精确性。

PID调节规律较成熟，具有超前、及时有力且可消除余差等作用，但在大偏差时，容易出现积分饱和，控制时间过长参数整定也很困难，对象工况不同时PID参数应作相应调整才可获得较高质量指标。

模糊控制的优点是能够得到较好的动态响应特性，并且无需知道被控对象的数学模型，适应性强，鲁棒性好。

单纯的模糊控制对系统的动态品质不利，系统稳定性差。

而且在恒温段的温度波动仍较大，且随着系统的物性参数的逐渐改变，会出现波动现象，难以控制在要求的精度范围内，所以常规的模糊控制所存在的主要问题是如何提高稳态精度。

因此模糊PID控制具有二者的优点，具有较好的控制能力。

7、温度控制的国内外发展现状

国外对激光加工温度控制装备的研究较早，部分系统已经商品化，早在1973年Swift-Hook、Gick[23]便开始对激光焊接熔池温度进行研究。

近年来，各国对激光熔覆、激光再制造、激光直接成形等激光加工过程的温度监测与控制系统研究报导较多[24-27]。

上世纪90年代初期，国外对激光加工过程的控制研究已经取得了较大的进展，主要包括直接对激光功率的控制、加工工件运动速度的控制、激光加工过程温度的控制，而在激光加工温度控制方面的研究较多。

B.Grnenwald[28]等人采用高温计对激光加工过程温度进行检测并实现了闭环反馈控制，通过对熔覆过程的激光功率适时调整，保证了激光加工过程温度的稳定。

该系统的控制原理是通过高温计对激光加工过程进行检测，通过PID算法适时调整激光器功率控制器，进而保证加工温度的稳定性。

同年，英国L.Li和Steen等人[29]采用CCD对激光熔池动态过程进行了图像采集，并实时调节放电电流来控制激光器的输出功率，进而达到加工温度的稳定。

D.P.Hand[30]等采用双色高温计对激光成形薄板试验时熔池的温度进行了测量，JehnmingLin[31]等采用光纤传输的红外测温仪对熔覆层表面正下方0.5mm距离处的温度进行了实时测量，并采用反馈法对输入熔池的热量进行计算。

M.Doubenskaia[32]等采用单色/双色红外测温仪测量激光表面处理熔池的温度，指出双色测温可以更精确的测量熔池的温度，减少粉末在加工过程中的分解。

P.Fischer[33]等用红外照相机测量了激光选择性烧结成形熔池温度，并与数值模拟进行了对比，其优点可以应用于脉冲激光烧结，增加工件的表面光洁度。

美国密西根大学J.Mazumder[34]研究小组开发了DMD技术，并加入了DMD反馈控制系统，该系统已进入了商品化生产阶段，其反馈控制主要包括两个方面的控制，一方面是对熔覆高度进行控制，另外一个关键控制因素是对熔池进行闭环控制，它包括熔池的尺寸、温度等，温度闭环反馈控制，在激光加工温度检测过程中采用棱镜来减少噪声信号，并通过双色红外测温仪对加工温度进行检测，把采样信号传送到DMD控制中心，DMD控制系统通过调节激光实时功率，进而使温度保持稳定。

英国诺丁汉大学GuijunBi[35]等研究小组通过对不同测温系统的研究，开发了一套基于CCD红外温度信号检测技术的同轴温度信号控制系统，实验结果表明该系统可以很好的控制加工温度的稳定性。

Vilimpoc.V[36].等采用细丝高温计结合CCD相机检测喷射火焰温度分布。

随着CCD技术的发展，CCD测温的应用更加广泛，其检测波段可分为近红外波段、紫外和可见光波段。

1994年，基于Plank辐射定律和光波长越短则温度随光谱辐射的影响越明显的特点，OhjiTakayoshi[37]等提出采用CCD相机结合UV（紫外）滤光片检测钢板焊接温度辐射图像，得到温度分布