基于光谱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光谱监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置和方法，包括：选定面漆的主要特征元素；选定底漆的主要特征元素；选定化学转化涂层的主要特征元素。光谱范围设为380nm

【技术实现步骤摘要】
基于光谱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
，特别涉及一种基于等离子体光谱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。其中激光诱导击穿等离子体光谱(LIBS)，即激光等离子体光谱检测，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]2016年，Senesi G
[3]等人利用激光诱导击穿光谱(LIBS)与激光清洗工艺相结合的方式，应用于意大利巴里Castello Svevo的石灰岩中去除和表征黑色结壳沉积物。同年，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。2019年，周琼花
[5]等人通过LIBS光谱研究了油漆和基材的LIBS光谱元素峰的时间分辨特征。该方法具有快速、准确、实时监测的潜力。2021年，Li Xing
[6]等采用激光诱导击穿光谱(LIBS)，对清洗过程进行实时监测，得到了一个通过射线进行定量的方法。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]当激光作用于油漆时，油漆会迅速发生相变，电离等效应，使得油漆发生熔化，气化甚至产生等离子体。由于激光脉冲能量属于瞬时沉积，这样使得等离子体具有高温高压特性，会以各种形式进行扩散，从机械能方面，向外迅速扩张，形成冲击波；从热能方面，会向周围进行热传导；从原子发光能方面，会通过对外辐射的方式向外辐射能量，形成激光等离子体光谱监测法(LIBS)。
[0006]LIBS属于连续宽谱，其间叠加线状光谱，连续谱是各原子中电子跃迁形成的，表现宽范无特征峰；线状谱是元素原子电离辐射形成的，由于元素电子能级分布一定，决定于元素本身，所以对应线状光谱的也是特定的。反之，通过特征光谱便可以推断出其中的元素，通过元素的不同便可以确定当前激光作用的区域以及去除进度，因此选用该方法用于去除过程中的实时监测。
[0007]参考文献:
[0008][1]Binzowaimil,Ayed Mejwal.,and Mississippi State University.Physics Astronomy.Application of Laser
‑
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Source:Dissertations Abstracts International,Volume:83
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305.
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Time Monitoring of Laser Cleaning for Hot
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Rolled Stainless Steel by Laser
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Induced Breakdown Spectroscopy[J].Metals,2021,11(5):790。

技术实现思路

[0014]本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种基于光谱监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置和方法。
[0015]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：
[0016]一种基于光谱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、等离子体光谱探测装置、电脑；
[0017]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。等离子体光谱探测装置得到除漆时的光谱。
[0018]通过电脑实时控制三维平台移动，并且能够通过等离子体光谱探测装置，实时接收样品表面作用点的光信号，在电脑上实时得到光信号的曲线图。
[0019]进一步地，激光器发出激光的频率为1Hz本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光谱监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测装置，其特征在于，包括：脉冲激光器、分光镜、功率计、聚光透镜、三维平台、等离子体光谱探测装置、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；光谱探测装置得到除漆时的等离子体光谱；通过电脑实时控制三维平台移动，并且能够通过光谱探测装置，实时接收样品表面作用点的激光离子体发光信号，在电脑上实时得到光信号的曲线图。2.根据权利要求1所述的一种基于光谱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。3.一种基于激光光谱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，选定面漆的主要特征元素；选定底漆的主要特征元素；选定化学转化涂层的主要特征元素；步骤2，光谱范围设为380nm
‑
540nm；步骤3，查询NIST数据库对LIBS光谱图中的特征峰谱线进行了元素标定；步骤4，激光器发出脉冲，判断等离子体光谱探测装置得到的LIBS特征峰，面漆LIBS特征峰消失表示面漆完全去除，底漆的LIBS特征峰消失表示底漆完全去除，化学转化涂层的LIBS特征峰消失表示化学转化涂层完全去除。4.根据权利要求3所述的一种基于光谱监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测方法，其特征在于：选定Ba元素为面漆的主要特征元素；选定Ti为底漆的主要特征元素；选取Cr为化学转化涂层的主要特征元素。5.根据权利要求3所述的一种基于光谱监测法的激光清洗飞机蒙皮实时监测方法，其特征在于：特征峰Ba的出现与消失表示激光正在清除面漆和激光开始清洗底漆；特征峰Ti的出现与消失表示激光正在清除底漆和激光开始清洗化学转化涂层；特征峰Cr和特征峰Al处的等离子体光谱强度用于评估在清除面漆...

【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：