一种加热预成型件的方法，一种驱动装置以及一种预成型件加热系统

摘要

本发明描述了一种加热预成型件(1)的方法，该预成型件(1)用半径(R)、材料厚度(t)和材料吸收光谱表征，所述方法包括步骤：依据期望的温度廓线，基于预成型件半径(R)和材料厚度(t)选择用于预成型件(1)的期望的有效吸收系数；产生激光辐射束(L)，其包括具有基于吸收光谱的吸收系数而编译的波长谱的辐射，以满足有效吸收系数；以及将激光辐射束(L)引导至预成型件(1)处以加热预成型件(1)。本发明还描述了一种用于控制预成型件加热系统(10)的激光辐射产生单元(9)的驱动装置(7)、一种预成型件加热系统(10)以及一种计算机程序。

主权项

一种加热预成型件（1）的方法，所述预成型件用半径（R）、材料厚度（t）和材料吸收光谱表征，所述方法包括步骤：‑依据期望的温度廓线（T_d），基于预成型件半径（R）和材料厚度（t）选择用于预成型件（1）的期望有效吸收系数（α_eff）；‑产生激光辐射束（L），其包括具有基于吸收光谱的吸收系数编译的波长谱的辐射，以满足有效吸收系数（α_eff）；‑以及将激光辐射束（L）引导至预成型件（1）处以根据在1.0‑4.0的范围中的期望的相对有效吸收系数（α_eff•R）来加热预成型件（1）,其中有效吸收系数（α_eff）被理解成等同于针对入射辐射光谱的实际吸收，该实际吸收是针对所有的相关辐射波长而计算的，针对给定辐射光谱的有效吸收系数（α_eff）用下面的公式表达：其中，t是材料厚度，λ是激光辐射分量的波长，α_λ是该材料在该波长下的已知吸收系数，且w_λ是针对该波长的加权因子，并且相对有效吸收系数（α_eff•R）被理解成是有效吸收系数（α_eff）乘以预成型件的半径（R）。2. 根据权利要求1的方法，其中所述期望的相对有效吸收系数（α_eff•R）在2.0‑3.5的范围中。3. 根据权利要求1的方法，其中所述期望的相对有效吸收系数（α_eff•R）在2.5‑3.0的范围中。4. 根据权利要求1的方法，其中，有效吸收系数（α_eff）从所述期望的相对有效吸收系数（α_eff•R）导出，所述用于预成型件（1）的期望的相对有效吸收系数（α_eff•R）是基于期望的温度廓线（T_d）、预成型件半径（R）以及预成型件材料厚度（t）而选择的。5. 根据权利要求1‑4中任一项的方法，其中，用于激光辐射束（L）的光束宽度（B）被确定以使得光束宽度（B）除以预成型件半径（R）小于或等于0.5，并且产生激光辐射以给出激光辐射束（L）的步骤包括：根据所确定的光束宽度（B）来成形激光辐射束（L）。6. 根据权利要求5的方法，其中所述光束宽度（B）除以预成型件半径（R）小于或等于0.1。7. 根据权利要求1‑4中任一项的方法，其中，基于在加热期间在预成型件（1）外部区域和内部区域之间实现的特定的温度梯度来选择期望的相对有效吸收系数（α_eff•R）。8. 根据权利要求1‑4中任一项的方法，其中，借助具有特定折射率的折射元件（60）来调控预成型件（1）的内部区域的温度，该折射元件（60）位于预成型件（1）的空腔（4）中。9. 根据权利要求1‑4中任一项的方法，其中，借助定位在预成型件（1）的空腔（4）中的热吸收器（61，62）来调控预成型件（1）的内部区域的温度，该热吸收器（61，62）吸收激光辐射的部分能量。10. 根据权利要求9的方法，其中，热吸收器（62）包括能量吸收材料的半圆柱体（62），所述半圆柱体（62）相对于预成型件（1）基本是固定的。11. 一种用于控制预成型件加热系统（10）的激光辐射产生单元（9）的驱动装置（7），所述驱动装置（7）包括：‑输入接口（70），用于获得预成型件（1）的预成型件几何参数（R,t）、预成型件吸收光谱以及期望的温度廓线（T_d）；‑选择装置（72，73），用于依据期望的温度廓线（T_d），基于预成型件几何参数（R,t）选择有效吸收系数（α_eff）；‑激光参数编译器模块（74），用于基于吸收光谱的吸收系数来编译激光辐射波长谱以满足有效吸收系数（α_eff），并且用于基于在1.0‑4.0的范围中的期望的相对有效吸收系数（α_eff•R）来选择用于激光辐射束（L）的激光束宽度（B）；‑以及，输出接口（75），用于向激光产生单元（9）提供涉及所编译的激光辐射波长谱和激光束宽度（B）的控制信号，其中有效吸收系数（α_eff）被理解成等同于针对入射辐射光谱的实际吸收，该实际吸收是针对所有的相关辐射波长而计算的，针对给定辐射光谱的有效吸收系数（α_eff）用下面的公式表达：其中，t是材料厚度，λ是激光辐射分量的波长，α_λ是该材料在该波长下的已知吸收系数，且w_λ是针对该波长的加权因子，并且相对有效吸收系数（α_eff•R）被理解成是有效吸收系数（α_eff）乘以预成型件的半径（R）。12. 根据权利要求11的驱动装置（7），其中所述期望的相对有效吸收系数（α_eff•R）在2.0‑3.5的范围中。13. 根据权利要求11的驱动装置（7），其中所述期望的相对有效吸收系数（α_eff•R）在2.5‑3.0的范围中。14. 根据权利要求11‑13中任一项的驱动装置（7），其中，选择装置（72，73）包括：选择模块（72），其用于基于预成型件几何参数（R,t）以及期望的温度廓线（T_d）来选择相对有效吸收系数（α_eff•R）；以及，导出模块（73），其用于从相对有效吸收系数（α_eff•R）导出有效吸收系数（α_eff）。15.一种预成型件加热系统（10），特别是用于加热预成型件（1）的吹瓶设备（10），所述系统包括：‑根据权利要求11‑13中任一项的驱动装置（7），用于编译包括多个激光辐射波长（λ₁，λ₂，…，λ_n）的激光辐射波长谱，且用于选择期望的激光束宽度（B）；‑激光辐射产生单元（9），用于产生根据激光辐射波长谱的激光辐射；以及‑光束成形单元（76），用于根据期望的光束宽度（B）成形激光辐射，并且用于将成形的激光辐射束（L）引导至预成型件（1）处以加热预成型件（1）。16. 根据权利要求15的预成型件加热系统（10），其中，激光辐射产生单元（9）包括多个垂直腔面发射激光器。17. 根据权利要求15的预成型件加热系统（10），包括附加的红外辐射源。