基于声信号监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于声信号监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置和方法，包括：将要监测对象分为：面漆、底漆和金属基底；声信号探测装置监测除漆情况；激光器清洗面漆时声信号强很微弱；底漆对应声信号强度增大；露出基底时，声信号强度开始减弱；清洗至基底时，声信号强度随着作用脉冲数增加，信号强度越来越低。声波特别频率的变化，也可以分辨不同漆层及基底。根据声信号的强度和频域分布来分层监测，得到除漆的结果。本发明专利技术的优点是：能够实时监测飞机蒙皮的多层油漆结构除漆，延迟低，误差小，准确性高。当信号给出此时油漆已经去除完毕后，即可立刻更换点位以防止激光过度辐照而损伤基底。在监测过程中具有实时性和准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
基于声信号监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置和方法


[0001]本专利技术涉及飞机蒙皮监测
，特别涉及一种基于声信号监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置和方法。

技术介绍

[0002]飞机蒙皮的油漆层的性能完好性对飞行安全有着至关重要的作用。激光除漆作为一项新兴的高效快速的清洗技术，较传统的除漆方式有着效率高，损伤小，污染少等各种优势，在工业中得到广泛应用。为保证除漆的质量与精度，需对清洗过程进行实时监测反馈，及时了解当前的去除情况，以实现闭环控制。目前主要的监测方法是通过探测激光清洗烧蚀过程中各自效应所产生的信号，以此实时反演清洗进展。其中激光诱导击穿光谱(LIBS)检测和声信号检测借由其高效，准确，实时等优点受到了国内外学者的青睐
[1,2]。
[0003]2001年，Bregar
[3]等利用准分子和Q开关Nd:YAG激光器从基板上去除液体或固体，发现清洗过程中伴有可检测的声学信号。2016年，Villarreal
‑
Villela
[4]等人对激光去除油漆过程中对激光烧蚀引起的光声(PILA)信号快速傅里叶变换来分析光谱，从而识别金属表面上的油漆成分，提出该方法可用于清洁过程的监控。2020年，Papanikolaou
[5]等人提出了一种用于在线监测激光清洁程序的混合光声(PA)和光学监控系统。这种方法可以精确确定消除结壳层所需的激光脉冲的临界数量。国内外研究人员针对激光清洗声光监测技术开展了广泛研究，证明了其监测的有效性和实时性。
[0004]现有技术主要集中于对单层油漆清洗监测，而飞机蒙皮属于多层油漆机构，其光声信号更为复杂多样，现有技术无法完成飞机蒙皮的油漆清洗监测。
[0005]激光击穿空气释放的冲击波在传输过程中衰减成声波。该声波的频率与激光的参数相关，及特定的激光参数下会有特定的声波频率。同时由于油漆的漆层的材料对声波的吸收和反射的不同，以及去除过程中会在油漆表面形成凹坑对声波进行漫反射等影响，导致去除过程中的声波强度会随着除漆阶段的不同参数变化。根据特定的声波频率，再对比其振幅强度的变化就可以推断出此时激光的去除情况，因此声信号频率监测法也可以实时的反应除漆情况。
[0006]参考文献:
[0007][1]Binzowaimil,Ayed Mejwal.,and Mississippi State University.Physics Ast ronomy.Application of Laser
‑
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[0008][2]Song Yanxing,Wang Jing,Feng Qibo,Chen Shiqian.Influence of laser parameters and laser ultrasonic detection method on ultrasonic signals[J].Infraredand Laser Engineering,2014,43(5):1433
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1437；
[0009][3]Bregar V and Mozina J.Optodynamic characterization of a laser cleanin g process[M].2001；
[0010][4]Villarreal
‑
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635；
[0011][5]Papanikolaou A,Jtserevelakis G,Melessanaki K,et al.Development of a hybrid photoacoustic and optical monitoring system for the study of laser abla tion processes upon the removal of encrustation from stonework[J].光电进展(英文),2020,3(2):11。

技术实现思路

[0012]本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种基于声信号监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置和方法。
[0013]为了实现以上专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0014]一种基于声信号监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置，包括：脉冲激光器、分光镜、功率计、聚光透镜、三维平台、声信号探测装置、电脑；
[0015]激光器发出激光后通过一个2:8分光镜，将激光分为两束，功率较低的一束激光打入功率计，以实时监控激光功率；功率较高的激光束通过焦距为150mm的聚光透镜后汇聚于放在三维平台上的样品表面。声信号探测装置得到除漆时的声波。
[0016]通过电脑实时控制三维平台移动，并且能够通过声信号探测装置，实时接收样品表面作用点的声波信号，在电脑上实时得到声波信号的曲线图。
[0017]进一步地，激光器发出激光的频率为1Hz,功率密度为3.82J/cm2,光斑大小为1200μm。
[0018]一种基于声信号监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测方法，包括以下步骤：
[0019]步骤1，将要监测的面分为：面漆、底漆和金属基底；
[0020]步骤2，声信号探测装置监测除漆情况；
[0021]步骤3，激光器清洗面漆时声信号曲线光滑且很微弱，没有特征频率的信号；清洗底漆时的声信号强度增大；将底漆去除露出基底时，声信号强度开始减弱且整体变得平坦没有明显尖峰；清洗至基底时，声信号强度随着作用脉冲数增加，信号越来越低。
[0022]步骤4，采用3kHz、4kHz和7.5kHz的声波强度作为探测漆层的信号，激光清洗面漆时，是第一个激光脉冲，此时三个频率的声波强度都很小；第2至15个激光脉冲是清洗底漆，此时信号迅速增加，且保持在稳定的范围；第16个脉冲之后开始减弱，到约第20个脉冲作用时，声信号频率强度减小至稳定状态，此时对应于底漆的彻底清洗和辐照基底过程。
[0023]步骤5，根据声信号的强度分布和频域分布来实现分层监测，得到除漆的结果。
[0024]作为优选，声信号探测装置设置1kHz
‑
8kHz范围内的声信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声信号监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置，包括：脉冲激光器、分光镜、功率计、聚光透镜、三维平台、声信号探测装置、电脑；激光器发出激光后通过一个2:8分光镜，将激光分为两束，功率较低的一束激光打入功率计，以实时监控激光功率；功率较高的激光束通过焦距为150mm的聚光透镜后汇聚于放在三维平台上的样品表面；声信号探测装置得到除漆时的声波的强度和频率；通过电脑实时控制三维平台移动，并且能够通过声信号探测装置，实时接收样品表面作用点的声波信号，在电脑上实时得到声波信号的曲线图。2.根据权利要求1所述的一种基于声信号监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置，其特征在于：激光器发出激光的频率为1Hz,功率密度为3.82J/cm2,光斑大小为1200μm。3.一种基于声信号监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将要监测的面分为：面漆、底漆和金属基底；步骤2，声信号探测装置监...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国富，何旭东，何佳，姜菊，刘爱华，廖艳清，韩敬华，
申请(专利权)人：东莞飞创激光智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：