随着制造业的发展,强激光加工在制造领域所占的比重越来越大。对激光加工过程中的主要工艺过程进行闭环控制,提高激光加工过程的智能化控制水平,是提高并稳定激光加工质量,推进此技术产业化进程的重要环节。本研究目的是在对现有激光三维加工制造系统激光器功率控制方式以及送粉控制方式改进的基础上,加入红外测温设备,实现大功率激光器三维堆积加工过程温度这一影响参数的闭环控制,解决以往堆积过程由于温度累积效应造成三维堆积质量不高的问题。课题全面分析了现有激光加工过程闭环控制状况,重点介绍了目前激光成形过程中温度控制的研究现状。对现有激光三维堆积系统功率控制方式做了细致地分析研究,在这基础上提出了两套温控的可行性方案。通过方案比较,课题采用了上位机与下位机结构,基于红外测温的系统温控方案。工控机作为上位机负责控制算法的实现和控制指令的输出,单片机作为下位机接收上位机指令负责功率的调节,红外测温仪作为控制量的检测装置实现温度采集,各单元之间使用RS232通信。该方案充分利用了工控机强大的处理和运算能力,以及便于编程开发优势,做到了以工控机为核心的一体化温度控制。金属件激光熔覆快速成形过程是一个多参数共同作用的复杂物理冶金过程,课题克服在线动态测量过程中激光熔池测点上方粉末溅射,等离子体云和烟气蒸腾,干扰一般测温装置难以准确测取温度信号的困难。运用双色红外测温仪很好地完成了熔池温度的采集任务,实验表明该测量方案准确可靠。原三维堆积系统通过手调电位器阻值的改变来控制弱电部分小电流信号,小电流信号经多级放大后控制谐振腔放电电流,最终实现激光功率的调节。课题在原有小电流信号手调电位器控制的基础上添加了数字电位器控制方式,并设计了一个切换开关电路用于这两种控制方式之间的切换。在对上下位机串行报文的处理上面,设计了握手协议,用于增强了系统的抗干扰能力与稳定性。本方案对温度的控制算法,采用的是多次采样取均值与给定值比较决定温度升降的算法,实验表明该算法简单而有效。课题测量了数字电位器阻值与激光器功率,谐振腔放电电流三者之间的对应关系。对数字电位器阻值与激光器功率输出值做了标定,在此基础上设计了三维堆积实验,实验表明:实施本方案后的激光加工过程熔池温度稳定,堆积成形的工件精度比没有采用温度控制成形的堆积件几何精度更高,熔道更平整,没有过熔、欠熔现象发生。