一种实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及激光清洗技术，具体涉及一种实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗系统及方法，本发明专利技术包括，清洗用激光器、激光清洗头、光谱收集系统、控制模块和PC机；PC机，通过线缆分别与光谱收集系统和控制模块相连接，用于接收光谱收集系统发送的光谱信息及向控制模块发送控制命令；控制模块，分别与清洗用激光器、激光清洗头、光谱收集系统相连接，用于向光谱收集系统发送采集触发信号及同时向清洗用激光器、激光清洗头发送控制命令；本发明专利技术可以安装在机械手中，对大体积样品进行移动式清洗及测量，使清洗过程及质量更精细化，同时可以通过清洗质量信息对清洗过程实现闭环操作，实现全自动清洗。可以有效的提高清洗质量程度与完成度。成度。成度。

【技术实现步骤摘要】
一种实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗系统及方法


[0001]本专利技术涉及激光清洗技术，具体涉及一种实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗系统及方法。

技术介绍

[0002]传统的清洗工业主要依靠利用化学试剂或机械的方法对样品表面进行清洗，以达到去除样品表层物质的目的。使用化学试剂，对于不同类型的样品需要考虑不同的试剂，种类繁杂且工艺繁琐，同时还加大了环境污染。使用机械方法往往对样品有所损伤，无法达到精细清洗的目的。激光清洗是随着激光技术的发展而新兴的清洗技术，其有着非接触、无热效应、可精确清洗、适用于各种材料的特点，被认为是最可靠、最有效的清洗技术。而目前的激光清洗技术，无法实时获取清洗的状态及质量好坏信息，其工艺参数还是靠经验摸索来确定，这严重制约了激光清洗技术的发展。

技术实现思路

[0003]针对目前激光清洗技术的不足，本专利技术提供一种可在激光清洗过程中实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗系统及激光清洗状态和质量的检测方法。
[0004]本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗系统，包括，清洗用激光器、激光清洗头、光谱收集系统、控制模块和PC机；
[0005]所述PC机，通过线缆分别与光谱收集系统和控制模块相连接，用于接收光谱收集系统发送的光谱信息及向控制模块发送控制命令；
[0006]所述控制模块，分别与清洗用激光器、激光清洗头、光谱收集系统相连接，用于向光谱收集系统发送采集触发信号及同时向清洗用激光器、激光清洗头发送控制命令。
[0007]所述光谱收集系统包括：二向色镜、光谱收集镜组、光纤、光谱仪；激光清洗头进行清洗产生的等离子光依次经激光清洗头、二向色镜、光谱收集镜组、通过光纤发送光谱仪中。
[0008]所述清洗用激光器的激光出射方向与激光清洗头的激光入射方向夹角为90
°
；
[0009]激光清洗过程中产生的等离子体光通过激光清洗头后，沿激光入射方向，经过二向色镜透射，进入光谱收集透镜组，聚焦至光纤端面，等离子体光经过光纤后，进入光谱仪，光谱仪经过光电转换，获得光谱数据，传送至PC机。
[0010]所述清洗用激光器的激光出射方向与激光清洗头的激光入射方向夹角为0
°
；
[0011]激光清洗过程中产生的等离子体光通过激光清洗头后，沿激光入射方向，经过二向色镜反射，进入光谱收集透镜组，聚焦至光纤端面，等离子体光经过光纤后，进入光谱仪，光谱仪经过光电转换，获得光谱数据，传送至PC机。
[0012]所述光谱收集镜组为单片或多片透镜，所述光谱收集镜组放置在沿等离子体光光路的二向色镜与光纤之间。
[0013]所述激光清洗头为带振镜扫描型的线阵或面阵激光清洗镜头，用于实现不同样品
大小指定区域的扫描清洗。
[0014]所述一种实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗方法，包括以下步骤：
[0015]1)PC机向控制模块发送调节工艺参数的控制命令；
[0016]2)同步光谱采集：在激光清洗过程中，通过控制模块给出光谱仪光谱采集触发信号，在指定清洗区域内从清洗开始时刻同步给出光谱采集信号，光谱采集时间为指定单位清洗区域内的时长；
[0017]3)PC机采集光谱仪光电转化的光谱数据；
[0018]4)PC机对采集的不同清洗质量状态下光谱数据进行处理；
[0019]5)PC机建立激光清洗质量状态与光谱数据之间的关系。
[0020]所述步骤4)光谱数据的处理的方法，包括以下步骤：
[0021]采集获得的光谱数据首先经过去背景处理，即去除连续背景，保留特征谱线，得到元素特征谱线的峰值强度。
[0022]所述步骤5)建立激光清洗质量状态与光谱数据之间的关系的方法，包括以下步骤：
[0023]根据工艺参数得到不同清洗质量状态下的样品表层及底层元素的特征光谱峰值强度，以特征光谱峰值强度为特征变量，根据特征变量与清洗质量建立回归模型，获得用于评价清洗质量的回归模型；
[0024]在清洗过程中从实时获得的光谱数据中提取特征光谱峰值强度输入到回归模型，得到时刻及其对应的清洗状态及质量。
[0025]本专利技术具有以下有益效果及优点：
[0026]1.本专利技术系统集成了光谱收集系统，在激光清洗过程中，对激光清洗所产生的等离子体光谱进行了实时的采集，通过清洗质量与实时光谱之间的回归模型建立，可以有效的获得光谱采集时刻的激光清洗状态及质量。同时清洗状态及质量的计算由PC机完成，计算速度在毫秒级别，可以实时给出当前时刻的清洗状态及质量。
[0027]2.本专利技术系统为一个整体，与常规激光清洗系统相比体积并未增大很多，可以和常规激光清洗系统一样安装在机械手等移动装置中，对大体积样品进行移动式清洗及测量。
[0028]3.实时清洗状态及质量信息的获得，可以实时调整清洗工艺参数，使清洗过程及质量更精细化，同时可以通过清洗质量信息对清洗过程实现闭环操作，实现全自动清洗。可以有效的提高清洗质量程度与完成度。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的方式A的总体结构示意图；
[0030]图2为本专利技术的方式B的总体结构示意图；
[0031]其中，1为清洗用激光器、2为激光清洗头、3为光谱收集系统、4为控制模块、5为PC机、6为二向色镜、7为光谱收集镜组、8为光纤、9为光谱仪。
具体实施方式
[0032]下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0033]如图1～2所示，本专利技术系统系统包括：清洗用激光器1、激光清洗头2、光谱收集系统3、控制模块4。光谱收集系统3包括二向色镜6、光谱收集镜组(7)、光纤8、光谱仪9。
[0034]控制模块4通过线缆与清洗用激光器1、激光清洗头3及光谱仪9连接。PC机5与控制模块4光谱仪9通过线缆相连接。PC机5为清洗操作上位机，在清洗时给控制模块4发出清洗规划控制命令，同时接收光谱仪9的光谱信息并计算得到激光清洗状态及质量信息。控制模块4按照PC机5的清洗规划，给清洗激光器1及激光清洗头2发出清洗控制信号，同时给出光谱仪9光谱采集触发信号。
[0035]如图1中的结构A时，二向色镜6为激光波长高反射，其他波长高透射。清洗用激光器1发出激光光束，光束经过二向色镜6后反射至激光清洗头2激光入射窗口，进入激光清洗头2。激光光束经过激光清洗头2后聚焦至样品表面，对表面进行激光清洗。激光清洗过程中产生的等离子体光通过激光清洗头2后，沿激光入射方向，经过二向色镜6透射，进入光谱收集透镜组7，聚焦至光纤8端面，等离子体光经过光纤后，进入光谱仪9，光谱仪经过光电转换，获得光谱信号，传送至PC机5。
[0036]如图2中的结构B时，二向色镜6为激光波长高透射，其他波长高反射。清洗用激光器1发出激光光束，光束经过二向色镜6透射至激光清洗头2激光入射窗口，进入激光清洗头2。激光光束经过激光清洗头2后聚焦至样品表面，对表面进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗系统，其特征在于，包括，清洗用激光器(1)、激光清洗头(2)、光谱收集系统(3)、控制模块(4)和PC机(5)；所述PC机(5)，通过线缆分别与光谱收集系统(3)和控制模块(4)相连接，用于接收光谱收集系统(3)发送的光谱信息及向控制模块(4)发送控制命令；所述控制模块(4)，分别与清洗用激光器(1)、激光清洗头(2)、光谱收集系统(3)相连接，用于向光谱收集系统(3)发送采集触发信号及同时向清洗用激光器(1)、激光清洗头(2)发送控制命令。2.根据权利要求1所述的一种实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗系统，其特征在于，所述光谱收集系统(3)包括：二向色镜(6)、光谱收集镜组(7)、光纤(8)、光谱仪(9)；激光清洗头(2)进行清洗产生的等离子光依次经激光清洗头(2)、二向色镜(6)、光谱收集镜组(7)、通过光纤(8)发送光谱仪(9)中。3.根据权利要求1或2所述的一种实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗系统，其特征在于，所述清洗用激光器(1)的激光出射方向与激光清洗头(2)的激光入射方向夹角为90
°
；激光清洗过程中产生的等离子体光通过激光清洗头(2)后，沿激光入射方向，经过二向色镜(6)透射，进入光谱收集透镜组(7)，聚焦至光纤(8)端面，等离子体光经过光纤后，进入光谱仪(9)，光谱仪经过光电转换，获得光谱数据，传送至PC机(5)。4.根据权利要求1或2所述的一种实时检测激光清洗状态和质量的激光清洗系统，其特征在于，所述清洗用激光器(1)的激光出射方向与激光清洗头(2)的激光入射方向夹角为0
°
；激光清洗过程中产生的等离子体光通过激光清洗头(2)后，沿激光入射方向，经过二向色镜(6)反射，进入光谱收集透镜组(7)，聚焦至光纤(8)端面，等离子体光经过光纤后，进入光谱仪(9)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙兰香，齐立峰，王文举，乔红超，陆莹，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：