一种检测激光清洗效果的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种检测激光清洗效果的装置及方法，采用激光光速清洗样品表面，探测光束探测样品表面并经图像采集、处理，计算出下列参数平均强度偏态Sk0、峰值K0的标定值，以及阈值a、b、c，进而在后续检测时，只需依据各个样品的平均强度偏态Sk、峰值K，按顺序比较和a，和b，和c的大小，即可得到样品的清洗效果。本发明专利技术所述检测方法简单、测试速度快、省时省力，能够有效测试面位置的清洗效果；本发明专利技术所述装置为常用测试设备的有机组合，结构简单、成本低，适宜于规模化推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于激光清洗
，尤其是涉及一种检测激光清洗效果的装置及方 法。
技术介绍
采用激光作为加工工具，在清洗表面物质的同时，可形成高性能的表面质量，提高 界面结合强度等表面性能，激光清洗后表面状态的检测是保证激光清洗效果的关键技术。 目前采用检测技术主要是针对点位置的。检测方式主要有两种，一种是采用声信 号监测，另一种是采用光信号监测。当激光束辐照材料表面时，表面物质吸收激光能量，一 部分转变成了振动波，从而形成了声波或超声波，在实验中能听到"啪啪"的爆炸声，采集声 波信号实现了清洗效果的实时监测；另一部分激光能量吸收后，诱导产生等离子体，以耀眼 的白光能量释放出来，采集激光诱导等离子体(LIBS)技术可实时观察材料表面物质成分， 从而实现清洗效果的判断。这些技术快速有效地判断出材料表面激光作用点位置的激光清 洗效果。针对面位置的激光清洗效果检测传统主要采用目视方法，但这种方法的精度不高， 也无法与后续工序进行集成，自动化程度低。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了， 能够对面位置的清洗效果良好检测，具有非接触测量、精度高、测试速度快、成本低等优势。 本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。 -种检测激光清洗效果的方法，包括如下步骤： S1:预处理待清洗样品； S2:采用激光光束清洗样品表面，探测光束入射样品表面;探测光束经样品表面反 射后成像，采集样品表面的图像； S3:采用表面显微设备检测步骤S2中经过清洗的样品表面，选择其中未清洗干净 与局部清洗干净的临界样品、局部清洗干净与清洗干净的临界样品、清洗干净与过度清洗 干净的临界样品和清洗干净的标准样品； S4:选择步骤S3中清洗干净的标准样品作为标定样品，处理其样品图像，得到标定 样品的平均强度"、偏态SkQ、峰值Ko,作为标定值;选择步骤S3中未清洗干净与局部清洗干 净的临界样品，处理其样品图像得到平均强度&，设定为阈值a;选择步骤S3中局部清洗干净与清洗干净的临界样品，处理其样品图像得到偏态Sk2， 值，设定为阈值b;选择步骤S3中清洗干净与过度清洗干净的临界样品，处理其样品图像得 到峰值K3，，设定为阈值C; S5:将其他待检测样品重复步骤S1-S2后，对待检测样品的图像处理得到各个样品 的平均强度?、偏态Sk、峰值K;和C的大小，以此 判断清洗效果。 优选的，步骤S1中所述预处理待清洗样品过程如下:先用洗涤剂清洗样品表面，再 用无水乙醇进行清洗，待表面干燥后，均匀地喷黑漆，待其干燥。 优选的，步骤S2中所述激光光束的波长为1064nm，脉宽为100ns，光斑直径为50μπι， 激光功率为10-30W，扫描速率为1000-5000mm/ S，清洗次数为1-3次;所述探测光源的波长为 632.8nm〇 优选的，步骤S3中所述表面显微设备为扫描电子显微镜SEM。 优选的，步骤S4中所述 ;表示标定样品图像 的具体像素值，i〇、jo分别表示标定样品图像的第i〇行，第jo列，共有Ν行Μ列；，表示未清洗干净与局部清洗干净的临界样品图像的具体像素值， 分别表示该样品图像的第1!行，第么列，共有N行Μ列； ，表示局部清洗干净与清洗干净的 临界样品图像的具体像素值，i2、j2分别表示该样品图像的第i2行，第j 2列，共有N行Μ列； 表示局部清洗干净与清洗干净的临界样品图像的具体像素值，i3、j3分别表示标定样品图像 的第i3行，第j3列，共有N行Μ列。 优选的，步骤S 5中所述其中，Xlj表示待检测样品图像 的具体像素值，i、j分别表示该图像的第i行，第j列，共有N行Μ列。 优选的，步骤S5中所述判断清洗效果为：首先判断 -种检测激光清洗效果的装置，包括计算机、脉冲激光器、扫描振镜、聚焦透镜、样 品工作台、探测光源、扩束装置、反射镜、成像透镜和成像设备;所述脉冲激光器发出的激光 束经扫描振镜、聚焦透镜后汇聚至样品工作台的样品表面;所述探测光源发出的激光束经 扩束装置、反射镜入射至样品表面，经样品表面反射后进入成像透镜;反射镜由计算机的偏 转控制系统控制;成像设备采集成像透镜的图像信息并依次输出至计算机的图像处理器和 状态判断器;状态判断器比较数据后输出样品表面清洗状态。 优选的，所述脉冲激光器为IPG YLP-HP-1-100-100-100激光器;所述扫描振镜为 SCANLAB CUBE10扫描振镜。 优选的，所述成像设备为CCD或CMOS;所述探测光源为He-Ne连续激光器;所述扩束 装置包括两个透镜组，第一个透镜组采用焦距为f = 6.2mm、f = 225_的两个透镜;第二个透 镜组采用焦距为f = 15mm和f = 150mm的两个透镜。本专利技术的有益效果： (1)本专利技术所述的一种检测激光清洗效果的方法，通过探测光束入射样品表面，并 经样品表面反射后成像，采集、处理图像，将经处理计算得到的参数与阈值a、b、c依次比较 来判断清洗效果，方法简单、测试速度快、省时省力，能够有效测试面位置的清洗效果。 (2)本专利技术所述方法为非接触测量，采用光加载表面结构的信息，无测试工具损 耗;通过表面微结构反射激光的参数值判断材料表面清洗效果，测试精度高、分辨率高、采 集的图像能反映微结构的细节。 (3)本专利技术所述检测激光清洗效果的装置为常用测试设备的有机组合，结构简单、 成本低，适宜于规模化推广。【附图说明】 图1为本专利技术所述检测激光清洗效果的装置的示意图。 图2为清洗干净样品表面的SEM形貌图。图3为清洗干净样品表面的显微截面图。图4为局部清洗干净样品表面的SEM形貌图； 图5为清洗过度样品表面的显微截面图。 图6为实施例1铝材料表面激光清洗的图片及测试图像。图7为实施例2铜材料表面激光清洗的图片及测试图像。附图标记说明如下： 1-计算机;2-脉冲激光器;3-扫描振镜;4-聚焦透镜;5-样品工作台；6-探测光源； 7-扩束装置;8-偏转控制系统;9-反射镜；10-成像透镜；11-成像设备；12-图像处理器；13-状态判断器。【具体实施方式】下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并 不限于此。 如图1所示，一种检测激光清洗效果的装置，包括计算机1、脉冲激光器2、扫描振镜 3、聚焦透镜4、样品工作台5、探测光源6、扩束装置7、反射镜9、成像透镜10和成像设备11;所 述脉冲激光器2发出的激光光束提供能量清洗材料表面物质，激光光束经扫描振镜3、聚焦 透镜4后汇聚至样品工作台5的样品表面;扫描振镜3主要用于调节激光光束作用在样品表 面的位置，聚焦透镜4主要用于调节激光光束的直径。 探测光源6发出的探测光束经扩束装置7、反射镜9入射至样品表面，经样品表面反 射后进入成像透镜10;扩束装置7主要用于放大探测光束，反射镜9由计算机1的偏转控制系 统8控制，用来调节探测光束在样品表面的位置和面积;成像设备11采集成像透镜10的图像 信息并依次输出至计算机1的图像处理器12和状态判断器13;状态判断器13比较数据后输 出样品表面清洗状态。 如图2和3所示分别为清洗干净的样品表面SEM形貌图和显微截面图，平均强度i为 清洗后的表面反射探测激光的强度统计值，由于激光烧蚀去除表面物质，表面形成烧蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测激光清洗效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：预处理待清洗样品；S2：采用激光光束清洗样品表面，探测光束入射样品表面；探测光束经样品表面反射后成像，采集样品表面的图像；S3：采用表面显微设备检测步骤S2中经过清洗的样品表面，选择其中未清洗干净与局部清洗干净的临界样品、局部清洗干净与清洗干净的临界样品、清洗干净与过度清洗干净的临界样品和清洗干净的标准样品；S4：选择步骤S3中清洗干净的标准样品作为标定样品，处理其样品图像，得到标定样品的平均强度偏态Sk0、峰值K0，作为标定值；选择步骤S3中未清洗干净与局部清洗干净的临界样品，处理其样品图像得到平均强度计算的值，设定为阈值a；选择步骤S3中局部清洗干净与清洗干净的临界样品，处理其样品图像得到偏态Sk2，计算的值，设定为阈值b；选择步骤S3中清洗干净与过度清洗干净的临界样品，处理其样品图像得到峰值K3，计算的值，设定为阈值c；S5：将其他待检测样品重复步骤S1‑S2后，对待检测样品的图像处理得到各个样品的平均强度偏态Sk、峰值K；按顺序比较和a，和b，和c的大小，以此判断清洗效果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：佟艳群，吴笑漪，顾凌军，任旭东，张永康，黄建宇，石琳，姚红兵，叶云霞，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32