基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法、系统、介质及设备技术方案

本发明专利技术涉及基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法、系统、介质及设备，通过对零部件中目标区域的表面特征进行提取，并根据表面特征获得目标区域的法线；在对目标区域进行激光冲击强化时，根据目标区域的法线调节激光束的偏振方向，使得法线方向始终与激光束的偏振方向相同或者相反，从而使得激光束不管对零部件表面的哪个部分进行冲击强化时，均能够保持激光偏振态不变，从而保证零部件各部分的强化效果一致。分的强化效果一致。分的强化效果一致。

【技术实现步骤摘要】
基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法、系统、介质及设备


[0001]本专利技术属于激光冲击强化
，尤其涉及基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法、系统、介质及设备。

技术介绍

[0002]激光冲击强化技术(Laser Shock Processing，LSP)，是利用高功率密度 (＞GW/cm2)纳秒脉冲辐照材料表面，材料表面涂覆的吸收保护层吸收激光能量发生爆炸性气化蒸发，形成高温(＞10000℃)等离子体，等离子体继续吸收激光能量急剧膨胀，在水流的约束作用下形成向材料内部传播的高压(＞GPa) 冲击波，材料在高压冲击波作用下发生剧烈塑性变形，形成残余应力、改变微观组织结构，从而提高材料的疲劳性能、磨损和应力腐蚀等性能。
[0003]对曲面进行激光冲击强化时，需要采用斜入射的方式实施加工，在激光照射曲面的不同部位时，偏振态将发生变化，从而导致强化效果不一致。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法、系统、介质及设备，以解决现有技术中在对曲面进行激光冲击强化时，产生的激光偏振态变化、强化效果不一致的问题。
[0005]基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法，用于通过激光束对零部件表面的目标区域进行激光冲击强化，包括步骤：
[0006]获取所述目标区域的表面特征；
[0007]对所述目标区域的表面特征进行计算，得到所述目标区域的中心位置的法线；
[0008]根据所述法线的方向对所述激光束的偏振方向进行调节，以使得所述法线的方向与所述激光束的偏振方向相同或者相反；
[0009]根据调节偏振方向后的激光束对所述目标区域进行激光冲击强化。
[0010]可选地，获取所述目标区域的表面特征，包括：
[0011]获取所述零部件的几何特征，根据所述零部件的几何特征建立零部件模型，并根据预定义数据建立激光束模型；
[0012]根据所述激光束模型、所述零部件模型模拟激光束以预设入射角照射零部件，根据模拟结果得到激光束投射到零部件表面上的投射区域；
[0013]将所述投射区域的特征作为所述目标区域的表面特征。
[0014]可选地，所述零部件包括多个目标区域，根据调节偏振方向后的激光束对所述目标区域进行激光冲击强化之后，还包括：
[0015]按照预设顺序选定下一个目标区域；
[0016]根据所述下一个目标区域的法线的方向对激光束的偏振方向进行再次调节；
[0017]根据再次调节偏振方向后的激光束对所述下一个目标区域进行激光冲击强化，直至完成对所有目标区域的激光冲击强化。
[0018]可选地，按照预设顺序选定下一个目标区域，包括：
[0019]按照预设顺序将多个所述目标区域进行连接，生成加工路径；
[0020]根据所述目标区域在所述加工路径中的位置选定下一个目标区域。
[0021]可选地，根据所述法线的方向对激光束的偏振方向进行调节之前，还包括：
[0022]通过预设的激发器生成初始激光束；
[0023]通过预设的整形镜片组对所述初始激光束进行整形，生成平行的所述激光束。
[0024]可选地，根据调节偏振方向后的激光束对所述目标区域进行激光冲击强化，包括：
[0025]根据所述目标区域的表面特征设置光斑尺寸，并根据所述光斑尺寸对调节偏振方向后的激光束进行聚焦，以使得激光束在所述目标区域形成的光斑与所述目标区域重合；
[0026]通过聚焦后的激光束对所述目标区域进行激光冲击强化。
[0027]本专利技术还提供基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化系统，用于对零部件的目标区域进行激光冲击强化，包括：
[0028]采集模块，用于获取所述目标区域的表面特征；
[0029]运算模块，用于对所述目标区域的表面特征进行计算，得到所述目标区域的中心位置的法线；
[0030]调节模块，用于根据所述法线的方向对激光束的偏振方向进行调节，以使得所述法线的方向与所述激光束的偏振方向相同或者相反；
[0031]冲击强化模块，用于根据调节偏振方向后的激光束对所述目标区域进行激光冲击强化。
[0032]可选地，所述调节模块包括：
[0033]控制单元，用于根据所述法线的方向生成转动信号；
[0034]电机，用于根据所述转动信号进行转动；
[0035]二分之一波片，通过预设的传动组件与电机的输出轴连接，用于跟随所述电机的输出轴转动，对激光束的偏振方向进行调节。
[0036]本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述方法。
[0037]本专利技术还提供一种电子终端，包括：处理器及存储器；
[0038]所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行如上述任一项所述方法。
[0039]本专利技术提供基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法、系统、介质及设备，具有以下有益效果：通过对零部件中目标区域的表面特征进行提取，并根据表面特征获得目标区域的法线；在对目标区域进行激光冲击强化时，根据目标区域的法线调节激光束的偏振方向，使得法线方向始终与激光束的偏振方向相同或者相反，从而使得激光束不管对零部件表面的哪个部分进行冲击强化时，均能够保持激光偏振态不变，从而保证零部件各部分的强化效果一致。
附图说明
[0040]图1是本专利技术示例性的斜入式加工的示意图；
[0041]图2是本专利技术示例性的激光能量因激光偏振态不同损失率的曲线图；
[0042]图3是本专利技术一实施例中的激光冲击强化方法流程图；
[0043]图4是本专利技术一实施例中的具体实施中的流程图；
[0044]图5是本专利技术一实施例中的激光冲击强化系统的结构示意图；
[0045]附图标记如下：
[0046]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
偏振激光束；
[0047]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
光束整形镜片组；
[0048]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
激光束；
[0049]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
二分之一波片；
[0050]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二传动轮；
[0051]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
调节偏振方向后的激光束；
[0052]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
聚焦镜片组；
[0053]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
零部件；
[0054]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一传动轮；
[0055]10
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电机；
[0056]11
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控制总线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法，其特征在于，用于通过激光束对零部件表面的目标区域进行激光冲击强化，包括步骤：获取所述目标区域的表面特征；对所述目标区域的表面特征进行计算，得到所述目标区域的中心位置的法线；根据所述法线的方向对所述激光束的偏振方向进行调节，以使得所述法线的方向与所述激光束的偏振方向相同或者相反；根据调节偏振方向后的激光束对所述目标区域进行激光冲击强化。2.根据权利要求1所述的基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法，其特征在于，获取所述目标区域的表面特征，包括：获取所述零部件的几何特征，根据所述零部件的几何特征建立零部件模型，并根据预定义数据建立激光束模型；根据所述激光束模型、所述零部件模型模拟激光束以预设入射角照射零部件，根据模拟结果得到激光束投射到零部件表面上的投射区域；将所述投射区域的特征作为所述目标区域的表面特征。3.根据权利要求1所述的基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法，其特征在于，所述零部件包括多个目标区域，根据调节偏振方向后的激光束对所述目标区域进行激光冲击强化之后，还包括：按照预设顺序选定下一个目标区域；根据所述下一个目标区域的法线的方向对激光束的偏振方向进行再次调节；根据再次调节偏振方向后的激光束对所述下一个目标区域进行激光冲击强化，直至完成对所有目标区域的激光冲击强化。4.根据权利要求3所述的基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法，其特征在于，按照预设顺序选定下一个目标区域，包括：按照预设顺序将多个所述目标区域进行连接，生成加工路径；根据所述目标区域在所述加工路径中的位置选定下一个目标区域。5.根据权利要求1所述的基于光束偏振动态调控的大型孔内壁激光冲击强化方法，其特征在于，根据所述法线的方向对激光束的偏振方向进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂祥樊，王亚洲，李阳，何艳磊，陈翠玲，聂勇强，何卫锋，
申请(专利权)人：西安天瑞达光电技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：