专利名称：激光熔覆等离子体光信号检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光熔覆技术中等离子体光信号检测系统。
背景技术：
激光熔覆是激光热处理技术的一种，亦称为激光包覆或激光熔敷，是指以不同的 添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层 同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表 面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既 能满足对材料表面特定性能的要求，又可节约大量的贵重元素。激光熔覆是一个多变量相互作用的过程，激光熔覆过程中的参数主要有激光功 率、光斑直径、离焦量、送粉速度、扫描速度、熔池温度等，它们的对熔覆层的稀释率、裂纹、 平整度以及熔覆零件的致密性都有着很大影响。同时，这些参数之间也互相影响，使得激光 熔覆过程中熔覆层表面质量控制更加复杂。为解决熔覆层质量问题只能在不同的工艺参数 下进行实验，得出熔覆层质量较好时的一些特定的工艺参数组合，实验繁琐而效率低。因此 对熔覆过程中的一些工艺参数进行监测，是分析熔覆层质量好坏的有效途径。但是激光熔 覆的过程十分复杂，影响熔覆层质量的各种变量多且相互影响，信号提取困难，目前一般是 对熔池形状和熔池温度进行监测，为预测熔覆层高度奠定了基础，但这种监测并不能准确 预测熔覆层的质量，因此需要一种简单有效的对熔覆过程中的参量进行监控的系统。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种能够简单的对激光熔 覆过程中的各工艺参数进行监测的系统。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下一种激光熔覆等离子体光信号 检测系统，包括光信号采集装置，信号处理装置和后台处理系统。所述光信号采集装置包括单个或多个光电传感器，所述光电传感器对等离子体所 发出的蓝紫光及紫外线信号进行采集并将采集的光信号转换成电信号。所述信号处理装置包括放大电路和滤波电路，所述放大电路的输入端连接光信号 处理装置的输出端，对光信号采集装置传送的信号进行放大处理，所述滤波电路连接所述 放大电路并对经放大处理的信号进行滤波处理后传送至后台处理系统。所述后台处理系统包括数据采集卡和计算机，所述数据采集卡将所述信号处理装 置传送的电信号采集后送至计算机，所述计算机与激光熔覆装置连接，所述计算机将数据 采集卡采集的数据通过软件分析处理，并通过软件实现对激光熔覆装置的控制。本实用新型的原理如下熔覆过程中，在高密度能量的激光的作用下材料被迅速 气化、击穿形成光致等离子体。等离子体是反映熔覆过程的一个重要参量，熔池的深浅、大 小、温度及材料蒸汽的温度、密度等都可以通过等离子体来体现，这些参量都与熔覆过程工 艺参数息息相关。而这种等离子体在激光的作用下会发生强烈的吸收，放射作用而发出强烈的蓝紫光及紫外线。通过采集等离子体所发射出的光信号并对其进行分析处理得到熔 覆过程中的各工艺参数，通过计算机实现对激光熔覆装置的实时控制从而控制熔覆层的质量。本实用新型通过上述设置，建立了一套等离子体的表征信号一蓝紫光及紫外线 信号的检测系统，用于监测激光熔覆过程中各工艺参数，从而控制熔覆过程和熔覆层质量。 由于整个过程只对一个参量进行监测，解决了激光熔覆过程中信号提取不容易的问题，实 现了对熔覆过程中各工艺参数的简单有效的监测，为熔覆层的质量提供了保证。以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型激光熔覆等离子体光信号检测系统的原理示意图。图2是本实用新型的激光熔覆等离子体光信号检测系统应用于激光熔覆装置的 工作原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体实施方式
，进一步阐述本发明。参见图1，激光熔覆等离子体光信号检测系统，包括光信号采集装置1，信号处理 装置2和后台处理系统3，所述后台处理系统3连接激光熔覆装置以实现对激光熔覆过程中 各个工艺参数的实时控制，保证熔覆层的质量。所述光信号采集装置1包括一个对蓝紫光敏感的光电传感器，所述光信号采集装 置安装于激光熔覆装置的熔覆头附近以便采集等离子体发射出的蓝紫光，所述光电传感器 将采集到的光信号转换成电信号并将该信号输送至所述信号处理装置的放大电路的输入端。所述信号处理装置2包括放大电路和滤波电路，所述放大电路的输入端连接光信 号处理装置的输出端，对光电传感器传送的电信号进行放大处理，所述滤波电路连接所述 放大电路并对经放大处理的信号进行滤波处理去除噪音等信号后传送至后台处理系统3。所述后台处理系统3包括数据采集卡和计算机，所述数据采集卡包括一 A/D转换 电路，它将所述信号处理装置2传送的电信号转换为数字信号后送至计算机，所述计算机 与激光熔覆装置连接，所述计算机安装有能够对所述数字信号进行处理的数据处理软件和 能够对与所述计算机连接的激光熔覆装置进行控制的软件，所述计算机将所述数字信号通 过软件分析处理，并通过软件实现对激光熔覆装置的控制。图2所示为将上述激光熔覆等离子体光信号检测系统应用于激光熔覆装置的工 作原理图，如图所示，所述激光熔覆装置包括激光器、冷水机组系统、激光熔覆头及光路系 统、送粉器及控制系统以及加工机床，所述激光熔覆等离子体光信号检测系统通过后台处 理系统3与所述激光熔覆装置的激光器、送粉器及控制系统和加工机床连接，所述后台处 理系统3分析取得各工艺参数，并通过软件实时控制激光熔覆装置，包括激光器的功率、光 束扫描速度、送粉器送粉速度和加工机床的运动，实现对这些参数进行调整以保证熔覆层 的质量。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行 业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会 有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要 求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求1.一种激光熔覆等离子体光信号检测系统，其特征在于，包括光信号采集装置，信号处 理装置和后台处理系统，所述光信号采集装置连接所述信号处理装置，所述信号处理装置 连接所述后台处理系统。
2.根据权利要求1所述的激光熔覆等离子体光信号检测系统，其特征在于，所述光信 号采集装置包括单个或多个光电传感器，所述光电传感器对等离子体所发出的蓝紫光及紫 外线信号进行采集并将采集的光信号转换成电信号后传送至所述信号处理装置。
3.根据权利要求1所述的激光熔覆等离子体光信号检测系统，其特征在于，所述信号 处理装置包括放大电路和滤波电路，所述放大电路的输入端连接光信号采集装置的输出 端，对光信号采集装置的传送的信号进行放大处理，所述滤波电路连接所述放大电路并对 经放大处理的信号进行滤波处理后传送至后台处理系统。
4.根据权利要求1所述的激光熔覆等离子体光信号检测系统，其特征在于，所述后台 处理系统包括数据采集卡和计算机，所述数据采集卡包括一 A/D转换电路，将所述信号处 理装置传送的电信号转换为数字信号后送至计算机。
专利摘要本实用新型公开了一种激光熔覆等离子体光信号检测系统，包括光信号采集装置，信号处理装置和后台处理系统，通过采集激光熔覆过程中等离子体所发出的蓝紫光及紫外线信号，将采集的光信号转换成电信号，再通过放大处理和滤波处理后传送至后台处理系统，后台处理系统通过软件分析处理获得激光熔覆过程中影响熔覆层的质量的各个参数。
文档编号G01J1/42GK201915146SQ201020513310
公开日2011年8月3日 申请日期2010年8月31日 优先权日2010年8月31日
发明者洪蕾, 胡肇炜 申请人:上海海事大学