专利名称：一种激光除锈状态探测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种探测装置及方法，尤其是涉及一种利用检测激光冲击确定除锈 状态的方法及实施该方法的装置。
背景技术：
激光除锈具有适用基材范围广、不损伤基材表面、清洁度高、运行成本低、对 环境无污染等一系列优点，它是一种有效的除锈方式，在设备维修保养等方面具有良好 的应用前景。为了检测除锈是否完全应实时监测除锈状态，这关系激光除锈技术的实际 工程应用。激光除锈实时监测可采用传统的光谱分析技术，如激光诱导击穿光谱(LIBS)、 激光诱导荧光(LIF)等，但设备昂贵、抗干扰能力较差、信号处理繁琐。公开号 CN101143364A的中国专利超声检测窄脉宽激光除污机及其除污方法公开了一种利用窄脉 宽激光辐射被清洗物表面，在很短的时间内产生强烈的振动冲击波，因此污物从介质表 面去除的装置。其在线监测系统采用超声检测装置，采集振动形成的超声信号，并传送 给自动控制装置后进行分析，根据超声信号变化规律分析出清洗状态，及时控制清洗过 程。由于超声信号不易探测，需要耦合剂充填满探头和被检查表面之间的空隙以保证充 分的声耦合，且要求有一定经验的检验人员来进行操作和判断检测结果。
发明内容
针对以上技术问题，本发明提出一种实现简单、抗干扰能力强的判断激光除锈 状态的方法，以及实现该方法的结构简单、体积小巧，陈本第和抗干扰能力强的激光除 锈状态探测装置。一种激光除锈状态探测方法，包括以下步骤a)确定除锈阈值；b)滤除与聚焦于待除锈物体表面的激光束相同波长的散射光或反射光；c)将过滤后的光转换成电压信号，并储存；d)重复步骤b)至步骤C)，计算本次电压信号与前次电压信号差值，并与除锈阈 值比较；e)信号差值小于除锈阈值，除锈结束；否则重复步骤d)。一种激光除锈状态探测装置，包括聚焦透镜、滤波器、光电转换装置和控制 器，滤波器的滤波波长与除锈激光器输出光波长相同，光线经所述聚焦透镜和滤波器 后，进入光电转换装置，该光电转换装置与所述控制器通过传输线连接。本发明中的激光除锈状态探测装置主要由光电探测器和示波器组成。本发明中的控制器可以设置除锈阈值、存储所述光电转换装置输出信号、判断 该信号是否达到除锈阈值。本发明的有益效果是
a)本发明的激光除锈状态的探测方法通过探测等离子体能量的方式判断除锈的 状态，由于基体和锈蚀物的成分、密度等特性不同，采用此种方式原理简单，抗干扰能 力强，减低噪音和温度等环境因素的影响；b)本发明的激光除锈状态探测装置包括聚焦透镜，滤波器、光电转换装置等， 由于这些器件小巧，价格较低，因此激光除锈装置结构简单，体积小巧，价格低。
图1激光除锈状态探测方法流程2多次探测等离子体能量的电压信号3激光除锈状态探测装置示意中1激光控制器，2激光器，3等离子体，4聚焦透镜，5锈蚀层，6基体， 7滤波器，8光电探测器，9示波器，10控制器
具体实施例方式如图1所示，为本发明激光除锈状态探测方法实施例的流程图，其方法具体包 括步骤101、确定除锈阈值激光除锈阈值可以采用试验的方式确定。选取除锈观测点，重复进行本方法的 探测过程，并观察物体直到满足除锈标准要求，取本次电压信号与前次电压信号的差值 的绝对值即为除锈阈值。可以采用多次测量取平均的方式确定最终除锈阈值。除锈阈值也可以采用经验值的方式确定。即针对不同金属材料用实验方式确定 阈值，并记录入数据库，探测时选取相应的值作为除锈阈值。步骤102、激光冲击物体设置激光器的参数，启动激光，等激光器状态稳定后用激光束冲击物体表面。步骤103、滤除与冲击激光束相同波长的光对激光冲击物体产生的反射光，散射光进行过滤，滤除其中与冲击激光束相同 波长的光。步骤104、转换电压信号将过滤后的等离子体能量转换成电压信号。步骤105、记录电压信号记录以上步骤产生的电压信号，如果本次为首次进行探测，则重复步骤102-步 骤105的过程。步骤106、与前次数据进行比较对本次电压信号与前次电压信号做差值比较。这里的比较主要是对电压的幅度 进行比较。这里的差值是指取绝对值后的结果。步骤107、是否小于除锈阈值判断步骤106的电压差值是否小于除锈阈值，如果小于则对本除锈点的除锈过 程结束，否则返回步骤102重复进行。图2为多次探测等离子能量后输出的电压信号图，图中纵坐标为电压幅度，横
4坐标为探测次数。从图2中可以看出，前三次探测到的电压信号的幅度依次下降，而之 后的电压信号幅度趋于平稳。从图中可以判断，前两次冲击的为物体表面的锈蚀层，而 第三次之后由于锈蚀层被清除干净，冲击的为物体基体，因此电压信号幅度趋于平稳。如图3所示为本发明激光除锈状态探测装置实施例。其包括聚焦透镜4、滤波器 7、光电探测器8，示波器9和控制器10，滤波器7的滤波波长与除锈激光器2的输出光 波长相同，等离子体3及其他光线经聚焦透镜4和滤波器7后，进入光电探测器8和示波 器9，示波器9和控制器10通过传输线连接。激光除锈状态探测装置的工作过程是，通过控制器10设置除锈阈值；激光控制 器1控制激光器发射激光束，经必要的折转和聚焦后作用于物体6的锈蚀层5，冲击产生 等离子体3以及激光束本身的反射和散射光；该光线通过聚焦透镜4汇聚后，被中心波 长与激光束波长相同的滤波器7过滤后，剩余等离子体3 ；光电探测器8和示波器9将该 等离子体3转换成电压信号；控制器10记录该电压信号，如果是首次探测则激光控制器 1重新冲击，并重复上述探测过程，否则将本次电压信号与前次电压信号比较，小于除锈 阈值，控制器10显示此除锈点除锈成功。本发明的除锈状态探测装置的控制器10可以通过信号线与激光控制器1相连， 根据探测的结果控制激光控制器1的工作。本发明的激光除锈状态的探测方法通过探测等离子体能量的方式判断除锈的状 态，由于基体和锈蚀层的成分、密度等特性不同，采用此种方式原理简单，抗干扰能力 强，减低噪音和温度等环境因素的影响。本发明的激光除锈状态的探测装置，包含的探测器件小巧、价格低廉，因此装 置结构简单，体积小巧，性价比高，同时转换成的电压信号抗干扰能力强，传输和比较 方便。
权利要求
1.激光除锈状态探测方法，其特征在于包括以下步骤a)确定除锈阈值；b)滤除与聚焦于待除锈物体表面的冲击激光束相同波长的光；c)将过滤后的光转换成电压信号，并储存；d)重复步骤b)至步骤c)，计算本次电压信号与前次电压信号差值，并与除锈阈值比较；e)信号差值小于除锈阈值，除锈结束；否则重复步骤d)。
2.根据权利要求1所述激光除锈状态探测方法，其特征在于步骤a)中除锈阈值确 定方法为，选取除锈观测点，重复步骤b)至步骤c)直到满足除锈状态要求，取步骤d) 所述信号差值的绝对值。
3.实现权利要求1所述的激光除锈状态探测方法的装置，包括聚焦透镜、滤波器、光 电转换装置和控制器，其特征在于所述滤波器的滤波波长与除锈激光器输出光波长相 同，光线经所述聚焦透镜和滤波器后，进入所述光电转换装置，该光电转换装置与所述 控制器通过传输线连接。
4.根据权利要求3所述激光除锈状态探测装置，其特征在于所述光电转换装置包 括光电探测器和示波器。
5.根据权利要求3所述激光除锈状态探测装置，其特征在于所述控制器可以设置 除锈阈值、存储所述光电转换装置输出信号、判断该信号是否达到除锈阈值。
全文摘要
本发明公开了一种激光除锈状态探测方法及装置。这种激光除锈状态探测方法通过探测激光除锈过程中激发的等离子体，并将等离子体能量转换成电压信号，比较基体表面和锈蚀表面在激光冲击过程中输出信号的不同进行除锈状态的探测，该方法对实现简单，抗干扰能力强；激光除锈状态探测装置主要包括聚焦透镜、滤波器、光电转换装置和控制器，滤波器滤除与冲击激光束波长相同的反射光和散射光，光电转换装置将等离子体能量转换成电压信号，控制器对电压信号进行比较分析并确定除锈状态。该装置结构简单、体积小巧，成本低，且抗干扰能力强。
文档编号G01N21/73GK102012373SQ201010290349
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者佟艳群, 姚红兵, 孟春梅, 张永康, 王飞, 管海兵 申请人:江苏大学