激光抛光在线检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光抛光在线检测系统，包括激光抛光装置和检测装置，激光抛光装置包括密封箱、设于密封箱内部并用于放置工件的治具、用于发射连续激光和脉冲激光的激光发生器及光束整形器，检测装置包括计算机和分别与计算机电连接的高速摄像机、红外相机、光谱测量组件，高速摄像机用于检测工件表面所形成的熔池流动性和熔池波峰强弱，红外相机用于检测熔池温度、导热方向和导热速度，光谱测量组件用于检测激光作用下熔池发射光束的谱线轮廓和谱线强度。本发明专利技术所提出的激光抛光在线检测系统，能够对激光抛光进行在线检测，实时优化激光抛光参数，改善激光抛光质量。此外，本发明专利技术还公开一种激光抛光在线检测方法。公开一种激光抛光在线检测方法。公开一种激光抛光在线检测方法。

【技术实现步骤摘要】
激光抛光在线检测系统及方法


[0001]本专利技术涉及激光抛光
，具体涉及一种激光抛光在线检测系统及方法。

技术介绍

[0002]激光抛光是利用激光能量作用在工件表面，使工件表面的三维微观形貌形成熔池，降低工件表面粗糙度，从而实现抛光的一种技术手段。激光抛光是一种非接触抛光，不仅能对平面进行抛光，还能对各种曲面进行抛光，同时对环境的污染小，可以实现局部抛光。
[0003]目前，现有的激光抛光检测装置主要采用的检测方法是将经过激光抛光处理后的工件取下来，再进行离线检测，效率较低，也不利于及时更改激光加工工艺参数，增加生产成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提出一种激光抛光在线检测系统，旨在解决现有的激光抛光检测方式所存在的低效率、更改激光加工工艺参数不及时等技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提出一种激光抛光在线检测系统，包括激光抛光装置和检测装置，激光抛光装置包括密封箱、设于密封箱内部并用于放置工件的治具、用于发射连续激光和脉冲激光的激光发生器及光束整形器，检测装置包括计算机和分别与计算机电连接的高速摄像机、红外相机、光谱测量组件，所述高速摄像机用于检测工件表面所形成熔池的流动性和波峰强弱，所述红外相机用于检测熔池温度、导热方向和导热速度，所述光谱测量组件用于检测激光作用下所述熔池发射光束的谱线轮廓和谱线强度。
[0006]优选地，所述激光抛光装置还包括用于产生稳态磁场的电控磁性件，所述电控磁性件设于所述治具两侧。
[0007]优选地，所述激光抛光装置还包括用于产生保护气体的吹气机构，所述吹气机构设于所述治具的一侧。
[0008]优选地，所述光谱测量组件包括用于调节光束强弱的光阑、用于采集光束谱线的激光探测头以及用于分析激光作用下熔池内光束谱线的光谱仪。
[0009]优选地，所述检测装置还包括同步触发控制器，所述同步触发控制器用于控制所述高速摄像机和所述红外相机同步拍摄所述熔池实时特征。
[0010]优选地，所述高速摄像机包括变焦显微镜组件。
[0011]本专利技术还提出一种激光抛光在线检测方法，该激光抛光在线检测方法包括：
[0012]建立熔池三维微观形貌的图像库；
[0013]获取工件表面所形成熔池的物理场图像，所述物理场图像包括熔池温度场图像、熔池流动场图像和熔池复合力场图像；
[0014]对所述熔池温度场图像、熔池流动场图像和熔池复合力场图像进行特征提取，得到熔池温度场深度学习模型、熔池流动场深度学习模型和熔池复合力场深度学习模型；
[0015]基于集成学习将所述熔池温度场深度学习模型、熔池流动场深度学习模型和熔池复合力场深度学习模型进行融合，得到熔池三维微观形貌；
[0016]将获取得到的熔池三维微观形貌与所述熔池三维微观形貌图像库进行比对，并根据比对结果对激光抛光参数进行调节。
[0017]优选地，所述对所述熔池温度场图像、熔池流动场图像和熔池复合力场图像进行特征提取包括：
[0018]基于模糊聚类和水平集算法获取熔池的目标块图像；
[0019]对所述目标块图像分割，得到关键目标块图像；
[0020]基于Gabor变换和CNN对所述关键目标块图像进行图像特征提取。
[0021]优选地，所述激光抛光参数包括施加的洛伦兹力大小、施加的洛伦兹力持续时间、平顶光束光斑能量密度、脉冲激光的脉冲宽度、双激光束扫描路径和双激光束扫描速度。
[0022]优选地，所述集成学习基于支持向量机算法与光谱分析法结合。
[0023]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益技术效果在于：
[0024]对工件进行激光抛光加工的同时，利用高速摄像机、红外相机和光谱测量组件获取工件表面所形成熔池的物理场图像，提取各个单一熔池物理场的图像特征，利用集成学习对提取出来的图像特征进行融合得到熔池三维微观形貌图像，然后与作为评定标准的熔池三维微观形貌的图像库进行比对，实现激光抛光在线检测。不仅检测效率高，而且可以实时优化激光抛光参数，改善激光抛光质量。
附图说明
[0025]图1为本专利技术激光抛光在线检测系统一实施例的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术激光抛光在线检测方法第一实施例的流程示意图；
[0027]图3为本专利技术激光抛光在线检测方法第二实施例的流程示意图。
具体实施方式
[0028]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术提出一种激光抛光在线检测系统，在一实施例中，参照图1，包括激光抛光装置和检测装置，激光抛光装置包括密封箱10、设于密封箱10内部并用于放置工件的治具40、用于发射连续激光和脉冲激光的激光发生器50及光束整形器60，检测装置包括计算机100和分别与计算机100电连接的高速摄像机90、红外相机80、光谱测量组件70，高速摄像机90用于检测工件表面熔池的流动性和波峰强弱，红外相机80用于检测熔池温度、导热方向和导热速度，光谱测量组件70用于检测激光作用下熔池发射光束的谱线轮廓和谱线强度。
[0030]本实施例中，在激光抛光装置中，对工件进行激光抛光加工需要一个密封的环境，故设置一密封箱10，密封箱10上方设有可发射连续激光和脉冲激光的激光发生器50，密封箱10内部设有用于放置工件的治具40，根据工件的外形，可按实际需要设计相应的治具40，
治具40主要用于工件的定位。激光发生器50可发射连续激光和脉冲激光，根据需要可单独发射单一激光，也可同时发射双激光，光束整形器60的主要作用是将激光发生器50发射出来的高斯光束转换为平顶光束，激光发生器50发射出来的高斯光束在加工工件时能量不能精确分配，会产生热效应，从而会导致工件改性层结构损坏，而光束整形器60可以将高斯光束转换为平顶光束，平顶光束具有高度均匀性，可以显著改善加工时的能量匹配，大大提高加工效果。在激光抛光装置的一侧布置有检测装置，检测装置能够在工件进行激光抛光的同时在线检测抛光质量。检测装置包括计算机100以及分别和计算机100连接的高速摄像机90、红外相机80和光谱测量组件70。高速摄像机90主要用于检测工件表面熔池整体流动性和熔池局部波峰强弱替换的规律，红外相机80主要用于检测工件表面熔池温度、温度梯度、导热方向以及导热速度，光谱测量组件70主要用于检测检测激光作用下熔池发射光束的谱线轮廓、谱线强度和特征峰位的相对强度等特征指标，计算机100将高速摄像机90、红外相机80和光谱测量组件70采集到的数据进行比对分析，并根据比对结果优化激光加工工艺参数，提高激光抛光质量。
[0031]在一较佳的实施例中，参照图1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光抛光在线检测系统，其特征在于，包括激光抛光装置和检测装置，所述激光抛光装置包括密封箱、设于所述密封箱内部并用于放置工件的治具、用于发射连续激光和脉冲激光的激光发生器及光束整形器，所述检测装置包括计算机和分别与所述计算机电连接的高速摄像机、红外相机、光谱测量组件，所述高速摄像机用于检测所述工件表面所形成熔池的流动性和波峰强弱，所述红外相机用于检测熔池温度、导热方向和导热速度，所述光谱测量组件用于检测激光作用下所述熔池发射光束的谱线轮廓和谱线强度。2.根据权利要求1所述的激光抛光在线检测系统，其特征在于，所述激光抛光装置还包括用于产生稳态磁场的电控磁性件，所述电控磁性件设于所述治具两侧。3.根据权利要求1所述的激光抛光在线检测系统，其特征在于，所述激光抛光装置还包括用于产生保护气体的吹气机构，所述吹气机构设于所述治具的一侧。4.根据权利要求1所述的激光抛光在线检测系统，其特征在于，所述光谱测量组件包括用于调节光束强弱的光阑、用于采集光束谱线的激光探测头以及用于分析激光作用下熔池内光束谱线的光谱仪。5.根据权利要求1所述的激光抛光在线检测系统，其特征在于，所述检测装置还包括同步触发控制器，所述同步触发控制器用于控制所述高速摄像机和所述红外相机同步拍摄所述熔池实时特征。6.根据权利要求1所述的激光抛光在线检测系统，其特征在于，所述高速摄像机包括变焦显微镜组件。所述变焦显微镜组件用...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖海兵，周泳全，陈树林，刘明俊，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：