专利名称：用于激光照射在激光喷丸期间的冲击力的评估方法和评估系统以及激光喷丸方法和激光 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于激光照射在激光喷丸期间的冲击力的评估方法和评估系统 以及一种激光喷丸方法和激光喷丸系统。更具体而言，本发明涉及一种使用通过使用声发 射(AE)传感器而获得的结果来评估在激光喷丸期间向工件构件(材料)输入的冲击力的方 法，以及一种用于基于通过该评估方法和评估系统获得的知识来照射激光的激光喷丸方法 和激光喷丸系统。
背景技术：
传统上，已使用通过使用阿尔门试片(almen strip)而获得的弧高值来评估射击 喷丸强度。然而，在当前状态的质量管理中，在一些情况下，使用残留应力的峰值和深度而 不是弧高值来管理射击喷丸强度。通过X射线衍射方法可以测量这种残留应力(例如参见 专利文献I)。然而，虽然通过X射线衍射方法可以用非破坏的方式测量材料表面上的残留 应力，但是由于当希望获得内侧的残留应力分布时必须刮削工件构件的测量区域，所以不 打破产品就不能测量实际产品的残留应力分布。X射线衍射方法是在便于使用X射线的屏 蔽空间中进行的测量，并且工件构件的尺寸存在限制。在评估方法中存在许多限制，因为难 以使X射线在形状复杂的对象如齿轮上入射。
当使用阿尔门试片来评估射击喷丸强度时，不可能评估在射击喷丸处理期间向工 件构件的表面施加何种程度的力。因此，考察一种使用AE传感器在射击喷丸处理期间检测 射击喷丸强度的设备(例如参见专利文献2)。专利文献2中描述的设备包括布置在射击(射 击介质)喷丸区域中的AE传感器。AE传感器将射击投射所产生的弹性波转换成高频电信 号(AE波形)。这种设备使用通过转换AE波形而获得的电压波形的波形生成的峰值和次数 来检测射击的介质流速和喷丸强度。
引用文献列表
专利文献
专利文献1:日本专利申请公开公布第2003-315171号
专利文献2 :日本专利申请公开公布第04-19071号发明内容
技术问题
然而，例如在射击喷丸中，好几万次射击在一个过程(数十秒)中与工件构件碰撞。 射击碰撞的地方相对于加工表面是随机的。进一步，在射击介质的粒径方面存在波动。因 此，很可能测量的AE波形每次不同。
另一方面，存在作为一类喷丸的激光喷丸。激光喷丸的特性是输出能量的可再现 性。处理被认为是确定地执行，因为激光喷丸具有可再现性。激光喷丸是高度可靠的处理。 在激光喷丸中，预先已知待照射的地方并且存在可再现性。因此，预计测量的AE波形中的波动小。
然而，虽然激光喷丸的系列现象在IOOns内结束，但是AE传感器的时间分辨率是若干微秒。因此，难以简单地使用AE传感器在激光喷丸期间评估激光照射。
因此，在这个技术领域中，需要一种用于适当评估在激光喷丸期间向工件构件的表面施加的力的评估方法和评估系统。也需要一种用于基于通过这些评估方法获得的知识来照射激光的激光喷丸方法和激光喷丸系统。针对问题的解决方案
作为认真考察AE传感器与激光喷丸之间的关系的结果，发明人获得了可以根据材料的变化而不是通过测量激光照射和快激波来评估冲击波这样的知识，并且成功地使用 AE传感器在激光喷丸期间评估了激光照射。
根据本发明一个方面的一种评估方法是一种评估利用在激光喷丸处理中照射的激光向工件构件输入的冲击力的方法。这种评估方法包括信号获取步骤、输入函数计算步骤和评估步骤。在信号获取步骤中，获取检测波形。检测工件构件中生成的弹性波的AE传感器在激光喷丸处理期间输出检测波形。在输入函数计算步骤中，计算激光照射的输入函数I (t)。当检测波形表示为V (t)、激光照射的输入函数表示为I (t)、AE传感器的响应函数表示为S(t)、工件构件的格林函数表示为G(t)并且卷积积分表示为*时获得
V (t) =S (t) *G (t) *1 (t) · · · (I) O
基于这个第一关系表达式、预先获取的AE传感器的响应函数S (t)、预先获取的工件构件的格林函数G(t)和在信号获取步骤中获取的检测波形V(t)来计算激光照射的输入函数I(t)。在评估步骤中，使用激光照射的输入函数I (t)来评估冲击力。
由于激光照射的系列现象在IOOns内结束，所以激光照射对材料具有什么种类的效果是未知的。AE传感器的时间分辨率是几微秒，这与激光照射相比相当缓慢。然而，激光喷丸的效果是材料的变化。因此，AE传感器测量可以从中读取材料的变化的弹性波。可以根据弹性波估计输入能量。因而，可以适当评估在激光喷丸期间向工件构件的表面施加的力。
在实施例中，在输入函数计算步骤中，可以至少使用用于一个波长的AE波形来计算输入函数I (t)，AC波形包括第一峰值振幅值，第一峰值振幅值是在信号获取步骤中获取的检测波形中第一次检测到的峰值的振幅值。这是因为第一峰值振幅值直接表示了现象。
在实施例中，在输入函数计算步骤中，可以在信号获取步骤中获取的检测波形中使用具有从被设置为最大值的第一峰值振幅值衰减的振幅 值的第一检测波形之后检测到的第二检测波形的振幅值来计算输入函数I (t)。检测波形的第二检测波形指示由于在消融之后生成的空化气泡的破裂所致的冲击。因此，可以通过使用第二检测波形的振幅值来评估由于空化气泡的破裂所致的冲击。
在实施例中，可以在从检测到第一检测波形开始的至少100 μ s之后检测第二检测波形。
在实施例中，输入函数计算步骤可以包括估计步骤。在估计步骤中，可以估计或者指定表示在信号获取步骤中获取的检测波形的峰值振幅值的衰减的函数。在输入函数计算步骤中，可以使用由估计步骤估计或者指定的函数和峰值振幅值来计算激光照射的输入函数I(t)。利用这样的配置，可以使用除了第一峰值振幅值之外的峰值振幅值来计算输入函数I⑴。
在实施例中，可以通过使用有限元方法执行的仿真和校准来获取AE传感器的响 应函数S(t)和工件构件的格林函数G(t)。可以通过校准和仿真来预先获取AE传感器的响 应函数S (t)和工件构件的格林函数G (t)。
在实施例中，可以使用通过断裂机械铅笔的笔芯而获得的数据来执行校准。在实 施例中，在使用有限元方法来执行的仿真中，可以使用关于工件构件的形状和材料的数据 以及仿真冲击力来获得工件构件的格林函数G (t)。
在实施例中，当用于计算目的的检测波形表示为Vtest (t)、AE源的用于计算目的的 输入函数表示为Itest (t)并且卷积积分表示为*时，可以使用第二关系表达式通过仿真来获 取工件构件的格林函数G (t)
Vtest (t) =G (t) *Itest (t) · · ·⑵。
在实施例中，可以使用AE传感器来获取通过断裂格林函数G⑴已知的笔芯而获 得的检测波形VJt)，可以根据第三关系表达式在断裂笔芯时使用输入函数Ical (t)来获取 用于计算目的的检测波形(t)
Vcal(t)=G(t)*Ical(t)... (3)
并且可以使用第四关系表达式
Ve (t) =S (t) *G (t) *Ical (t) · · · (4)、
第三关系表达式和通过仿真而获得的格林函数G (t)来计算AE传感器的响应函数 S(t)。
根据本发明另一方面的一种评估系统是一种评估在激光喷丸处理中照射的激光 向工件构件输入的冲击力的评估系统。该评估系统包括信号获取单元、输入函数计算单元 和评估单元。信号获取单元获取由检测工件构件中生成的弹性波的AE传感器在激光喷丸 处理期间输出的检测波形。当检测波形表示为V(t)、激光照射的输入函数表示为I (t)、AE 传感器的响应函数表示为S(t)、工件构件的格林函数表示为G(t)并且卷积积分表示为* 时，输入函数计算单元使用第一关系表达式
V (t) =S (t) *G (t) *1 (t) · · · (I)
并且基于预先获取的AE传感器的响应函数S (t)、预先获取的工件构件的格林函 数G(t)和信号获取单元获取的检测波形V (t)来计算激光照射的输入函数I (t)。评估单元 使用激光照射的输入函数I (t)来评估冲击力。
利用这种评估系统，可以基于通过用AE传感器测量可以从中读取材料的变化的 弹性波而获得的数据来估计输入能量。因此，可以适当评估在激光喷丸期间向工件构件的 表面施加的力。
在实施例中，输入函数计算单元可以至少使用包括用于一个波长的AC波形来计 算输入函数I (t)，AC波形包括第一峰值振幅值，第一峰值振幅值是在信号获取单元获取的 检测波形中第一次检测到的峰值的振幅值。这是因为第一峰值振幅值直接表示了现象。
在实施例中，输入函数计算单元可以在信号获取单元获取的检测波形中使用具有 从被设置为最大值的第一峰值振幅值衰减的振幅值的第一检测波形之后检测到的第二检 测波形来计算输入函数I (t)。检测波形的第二检测波形指示由于在消融之后生成的空化气 泡的破裂所致的冲击。因此，可以通过使用第二检测波形来检测由于空化气泡的破裂所致 的冲击。
在实施例中，评估系统可以进一步包括激光源和AE传感器。激光源在工件构件上 照射激光。AE传感器附着到工件构件，接收工件构件中生成的弹性波，并且输出检测波形。 激光源在与其中附着AE传感器的地方不同的地方照射激光。
在实施例中，从AE传感器输出的检测波形可以是以IOMHz的最大采样速率连续测 量的波形。
在实施例中，评估系统可以进一步包括分析单元。分析单元分析从AE传感器输出 的检测波形，并且计算指示波形特性的参数。信号获取单元可以连接到记录介质，并且在记 录介质中连续记录从AE传感器输出的检测波形或者连续记录从分析单元输出的参数。
在实施例中，可以通过使用有限元方法执行的仿真或者校准来获取AE传感器的 响应函数S (t)和工件构件的格林函数G (t)。
在实施例中，当用于计算目的的检测波形表示为Vtest (t)、AE源的用于计算目的的 输入函数表示为Itest (t)并且卷积积分表示为*时，输入函数计算单元可以使用第二关系表 达式根据仿真来获取工件构件的格林函数G (t)
Vtest (t) =G (t) *Itest (t) · · ·⑵。
在实施例中，输入函数计算单元可以使用AE传感器来获取通过断裂格林函数 G(t)已知的笔芯而获得的检测波形Ve(t)，根据第三关系表达式
Vcal(t)=G(t)*Ical(t)... (3)
在断裂笔芯时使用输入函数Ieal⑴来获取用于计算目的的检测波形Veal⑴，并且 使用第四关系表达式
Ve (t) =S (t) *G (t) *Ical (t) · · · (4)、
第三关系表达式和通过仿真而获得的格林函数G (t)来计算AE传感器的响应函数 S(t)。
根据本发明又一方面的一种激光喷丸方法是一种用激光执行喷丸处理的方法。该 激光喷丸方法包括信号获取步骤和调整步骤。在信号获取步骤中，获取由检测工件构件中 生成的弹性波的AE传感器在激光喷丸处理期间输出的检测波形。在调整步骤中，使用第一 峰值振幅值和具有从被设置为最大值的第一峰值振幅值衰减的振幅值的第一检测波形之 后检测到的第二检测波形的振幅值来调整激光的功率密度，第一峰值振幅值是在信号获取 步骤中获取的检测波形中第一次检测到的峰值的振幅值。
在根据本发明又一方面的激光喷丸方法中，使用第一检测波形和第二检测波形的 振幅值来调整激光的功率密度。以这种方式，不仅使用指示消融的冲击的第一检测波形而 且使用指示由于空化气泡的破裂所致的冲击的第二检测波形来调整功率密度。因此可以实 现期望的喷丸。
在实施例中，在调整步骤中，可以将功率密度调整成饱和范围中的最小功率密度。 通过以这种方式调整功率密度，可以用最小功率实现期望的喷丸。
在实施例中，激光喷丸方法可以进一步包括输入函数计算步骤。在输入函数计算 步骤中，当检测波形表示为v(t)、激光照射的输入函数表示为I (t)、AE传感器的响应函数 表示为S(t)、工件构件的格林函数表示为G(t)并且卷积积分表示为*时，可以使用第一关 系表达式
V (t) =S (t) *G (t) *1 (t) · · · (I)
并且基于预先获取的AE传感器的响应函数S (t)、预先获取的工件构件的格林函 数G(t)和在信号获取步骤中获取的检测波形V (t)来计算激光照射的输入函数I (t)。在调 整步骤中，可以使用激光照射的输入函数I (t)来调整激光的功率密度。
根据本发明又一方面的一种激光喷丸方法是如下激光喷丸方法通过在液体中引 起激光的消融来获得冲击波，通过在液体中出现的压力改变来生成空化气泡，并且由于空 化气泡的破裂而获得冲击波以获得两个周期的喷丸作用。利用这种方法，可以用一个周期 的激光照射获得两个周期的喷丸作用。
根据本发明又一方面的一种激光喷丸方法是如下方法，在该方法中，在液体中引 起消融以便由于空化气泡而获得冲击波，所述液体是水，通过水限制由于消融所致的冲击 波，不允许由于消融所致的冲击波向外界扩散，来改变由于消融所致的冲击波的矢量，并且 激光的波长是作为1064nm的二次谐波的532nm，从而激光在水中未衰减并且水未引起消 融。利用这种方法，可以用一个周期的激光照射获得两个周期的喷丸作用。
根据本发明又一方面的一种激光喷丸系统是一种用激光执行喷丸处理的系统。这 种评估系统包括信号获取单元和调整单元。信号获取单元获取由检测工件构件中生成的弹 性波的AE传感器在激光喷丸处理期间输出的检测波形。调整单元使用第一峰值振幅值和 具有从被设置为最大值的第一峰值振幅值衰减的振幅值的第一检测波形之后检测到的第 二检测波形的第一个峰值的振幅值来调整激光的功率密度，第一峰值振幅值是在信号获取 步骤中获取的检测波形中第一次检测到的峰值的振幅值。
在根据本发明又一方面的激光喷丸系统中，使用第一检测波形和第二检测波形的 振幅值来调整激光的功率密度。以这种方式，不仅使用指示消融的冲击的第一检测波形而 且使用指示由于空化气泡的破裂所致的冲击的第二检测波形来调整功率密度。因此可以实 现期望的喷丸。
在实施例中，调整单元可以将功率密度调整成饱和范围中的最小功率密度。通过 以这种方式调整功率密度，可以用最小功率实现期望的喷丸。
在实施例中，激光喷丸系统可以进一步包括输入函数计算单元。当检测波形表示 为v(t)、激光照射的输入函数表示为I (t)、AE传感器的响应函数表示为S(t)、工件构件的 格林函数表示为G (t)并且卷积积分表示为*时，输入函数计算单元可以使用第一关系表达 式
V (t) =S (t) *G (t) *1 (t) · · · (I)
并且基于预先获取的AE传感器的响应函数S(t)、预先获取的工件构件的格林函 数G(t)和信号获取单元获取的检测波形V (t)来计算激光照射的输入函数I (t)。调整单元 可以使用激光照射的输入函数I (t)来调整激光的功率密度。
本发明的有利效果
如上文说明的那样，根据本发明的各个方面和实施例，提供了一种用于适当评估 在激光喷丸期间向工件构件的表面施加的力的评估方法和一种用于该评估方法的评估系 统。提供了一种用于基于通过该评估方法和评估系统获得的知识来照射激光的激光喷丸方 法和激光喷丸系统。
图1是在激光喷丸期间测量AE波形时的示意图。图2是测量仪器的硬件配置框图(a)和软件功能框图(b)。图3是示出当照射激光一次时获得的AE波形的曲线图。图4是表示检测的波形、传感器的响应函数、介质样本的格林函数和AE源的输入 函数之间的关系的概念图。图5是示出伪输入函数的曲线图。图6是示出用于按压断裂的输入函数的曲线图。图7是示出在机械铅笔笔芯按压断裂方法中使用的夹具的示图。图8是示出测量的AE波形的一般波形的曲线图。图9是AE波形的第一检测波形和第二检测波形。图10是AE波形的第一检测波形。图11是示出根据图8中所示的AE波形推导的冲击力的曲线图。图12是示出评估系统的操作的流程图。图13是激光喷丸系统的概念图。图14是用于说明激光喷丸系统的操作的流程图。图15是其中相对于脉冲能量绘制冲击力的曲线图。(a)是其中材料是A7075的情 况，并且(b)是其中材料是S50C的情况。图16是其中相对于功率密度绘制第一检测波形的第一峰值振幅值(强度)的曲线 图。图17是其中相对于功率密度绘制第二检测波形的第一峰值振幅值(强度)的曲线 图。图18是其中相对于功率密度绘制冲击力的曲线图。图19是其中相对于功率密度绘制冲击力的曲线图。图20是其中相对于脉冲能量绘制第一检测波形与第二检测波形之间的时间间隔 的曲线图。(a)是其中材料是A7075的情况，并且(b)是其中材料是S50C的情况。图21是其中相对于脉冲能量绘制第一检测波形与第二检测波形之间的时间间隔 的曲线图。(a)是其中材料是A7075的情况，并且(b)是其中材料是S50C的情况。图22是其中相对于脉冲能量绘制第一检测波形与第二检测波形之间的时间间隔 的曲线图。(a)是其中材料是A7075的情况，并且(b)是其中材料是S50C的情况。
具体实施例方式下文参照附图详细说明各个实施例。在附图中，相同或者等效部件由相同标号和 符号表不。实施例中使用的激光喷丸用水来限制由于单脉冲激光的消融所致的等离子体压 力，并且用充当反应的冲击波获得喷丸效果。激光喷丸的系列现象在100ns内结束。因此，激光喷丸对材料具有什么种类的作 用是未知的。由于AE传感器的时间分辨率是几微秒，所以该时间分辨率对于测量冲击波而 言相当缓慢。然而，AE传感器拾取金属的内侧发送的声音。激光喷丸的效果是材料的变化。 材料的变化在弹性波中出现。因此，可以从中读取材料的变化的弹性波被测量，而不是具有高速度和输入能量的冲击波被估计。具体而言，激光喷丸期间的冲击力被测量，并且用向材 料实际施加的冲击力、应力或者实际输入的能量而不是激光的脉冲能量来评估激光喷丸对 材料的影响。
下文一般地说明AE传感器的原理。当固体材料变形或者断裂时，消耗畸变能量。 多数消耗的畸变能量被消耗用于材料的变形以及裂缝的出现和发展。然而，剩余的能量被 转换成声音、热等。其中在这个点生成声音的现象被称为AE。将该现象定义为“其中释放 此前积累的畸变能量并且生成弹性波的现象”。测量弹性波的传感器是AE传感器。AE传感 器接收弹性波并且输出AE波形(检测波形)。引起AE的畸变本身被称为AE源。
图1是在激光喷丸期间测量AE波形时的示意图。首先，AE传感器I附着到工件 构件2。为了在测量期间在水中布置工件构件2，希望AE传感器I是具有耐水性的AE传感 器。为了附着AE传感器1，例如使用瞬时粘合剂。
在其中(在图1中，在其中粘合传感器的地方的相反侧)未粘合AE传感器I的地方 从激光源7照射激光3以执行激光喷丸。作为激光源7，例如使用输出单脉冲激光的激光 源。在激光喷丸期间生成的冲击波向工件构件2给予喷丸效果。工件构件2的变形生成弹 性波。AE传感器I测量弹性波。起到弹性波测量装置的作用的测量仪器4获取弹性波的信号。
使用图2来说明测量仪器4的细节。图2(a)是测量仪器4的硬件配置框图，并且 图2(b)是测量仪器4的软件功能框图。测量仪器4在物理上配置为一般的计算机系统，该 计算机系统包括CPU (中央处理单元)、主存储装置如ROM (只读存储器)和RAM (随机存取 存储器)、输入装置如键盘、输出装置如显示器和辅助存储装置如硬盘。如图2(a)中所示， 测量仪器4包括A/D转换器41、运算单元42、记录单元43和显示单元44。一个或者多个 AE传感器经由预放大器连接到测量仪器4。A/D转换器连接到预放大器，并且获取AE传感 器I输出的检测波形(AE波形)。A/D转换器执行A/D转换，并且向运算单元42输出检测波 形。运算单元42控制测量仪器43的单元，并且分析、编辑或者记录AE波形。记录单元43 连接到运算单元42，并且记录运算单元42的输出。显示单元44连接到运算单元42，并且 显示运算单元42的输出。
图2(b)是上文说明的测量仪器4的部件的软件(功能配置)。在输入处理中，A/D 转换器41和运算单元42工作。具体而言，A/D转换器41和运算单元42起到信号获取单 元的作用。信号获取单元获取并且记录在线(在实时基础上)测量的AE波形。例如，信号获 取单元根据从激光源7连续输出的短脉冲激光连续记录AE波形。在图3中示出了测量的 AE波形的例子。信号获取单元被配置成能够从记录介质获取AE波形，并且能够获取编辑的 AE波形。因此，测量仪器4被配置成能够执行瞬态分析和后验分析。
在运算处理中，运算单元42工作。运算单元42执行频率滤波器、快速傅里叶变换、 最小平方电压、AE事件等的运算处理。具体而言，运算单元42起到分析单元的作用，该分析 单元分析AE波形并且计算指示波形特性的参数。作为参数，例如使用最大振幅、第一峰值 振幅值、RMS (均方根)电压值、上升时间、事件的持续时间、振幅值超过阈值的次数、事件的 出现位置、峰值强度频率和平均频率。第一峰值振幅值是在检测波形中第一次检测到的峰 值的振幅值。上升时间是在电压超过阈值电压之后一直到最大振幅被记录为止的时间。事 件的持续时间是在电压超过阈值电压之后一直到电压最终降至阈值电压以下为止的时间。不仅可以在测量期间而且还可以在测量之后执行分析。可以在不同条件之下执行分析。
运算单元42具有以下功能使用AE波形来计算激光照射的输入函数I (t)，并且 评估冲击力。换言之，运算单元42起到输入函数计算单元和评估单元的作用。稍后说明这 种功能。
在输出处理中，至少运算单元42工作。运算单元42向记录单元43输出计算的AE 参数和通过频率滤波器滤波的检测波形。硬盘或者存储器用作记录单元43。运算单元42 可以向显示单元44输出AE参数和检测波形，并且将AE参数和检测波形显示为曲线图。例 如显示器用作显示单元44。
说明起到输入函数计算单元和评估单元作用的运算单元42的细节。运算单元42 使用逆问题分析方法根据AE波形计算输入函数。图4是表示检测波形V(t)、传感器的响 应函数S(t)、介质样本(材料、工件构件)的格林函数G (t)和AE源(畸变)的输入函数I⑴ 之间的关系的概念图。图4中所示的模型指示了根据输入函数I (t)、格林函数G(t)和响 应函数S(t)来决定测量的检测波形V⑴。测量的AE波形(检测波形)V⑴通过AE源的输 入函数I (t)、介质样本(材料)的格林函数G(t)和传感器的响应函数S(t)的卷积积分来表 达。这可以由以下表达式(第一关系表达式)表达
V (t) =S (t) *G (t) *1 (t) · · · (I)
*指示卷积积分。
如通过表达式指示的那样，当预先已知介质样本的格林函数G(t)和传感器的响 应函数S(t)时，可以通过根据检测波形V(t)执行逆卷积积分来计算AE源的输入函数 I(t)。可以基于AE源的输入函数I (t)亦即冲击力函数获得冲击力。在以下说明中，说明 推导介质样本的格林函数G(t)和传感器的响应函数S(t)的方法的例子。
首先说明推导格林函数G(t)的方法。基于工件构件2的形状、机械特性和负荷 推导格林函数G(t)。例如使用运用有限元方法的仿真软件。作为这样的仿真软件，使用 LS-DYNA (注册商标)(Livermore Software Technology公司的CAE软件)。下文说明这种 软件作为例子。
首先在LS-DYNA上再现工件构件2的形状。随后向LS-DYNA给予工件构件2的机 械特性和仿真负荷。例如，给予工件构件2的作为机械特性的杨氏模量和泊松比。向创建 的工件构件2的形状给予输入点(力被实际施加的点)、力被施加的方向和输出点(粘合传感 器的位置)。给予作用于输入点的负荷的伪输入信号(伪输入函数)Itest (t)。例如，伪输入 信号是图5中所示的伪输入信号。在图5中所示的曲线图中，水平轴代表时间，并且竖轴代 表冲击力。可以通过执行仿真来获得输出点处的检测波形Vtest(t)。Vtest (t)由以下表达式 (第二关系表达式)表达
Vtest(t) =G(t)*Itest(t)... (2)
通过使用Vtest (t)执行Itest (t)的逆卷积积分来推导格林函数G (t)。对于逆卷积 积分，可以使用数值计算软件MATLAB (注册商标)(MathWorks公司的软件)。
说明一种推导传感器响应函数S (t)的方法。首先执行校准以测量AE波形Ve (t)。 Ve(t)由以下表达式(第四关系表达式)表达
Ve (t) =S (t) *G (t) *Ical (t) · · · (4)
输入函数Ieal⑴是已知的。例如使用图6中所示的输入函数。在图6中所示的曲线图中,水平轴代表时间，并且竖轴代表冲击力。
通过断裂材料的预定形状和笔芯来执行校准。例如，使用机械铅笔的笔芯的按压 断裂来执行校准。下文说明使用机械铅笔的笔芯来执行的校准。这种方法是如下方法在 AE传感器附近的测量目标表面上断裂机械铅笔的笔芯，使用在断裂笔芯时生成的AE波作 为声源，并且检查向AE传感器输入的信号的振幅值。
在机械铅笔笔芯按压断裂方法中，AE传感器附着到工件构件2，并且在AE传感器 附近按压断裂机械铅笔5的笔芯。代替地，AE传感器可以附着到格林函数G(t)已知的材 料，并且可以在AE传感器附近按压断裂机械铅笔5的笔芯。例如，将具有2H硬度和O. 5mm 直径的笔芯推出3mm，并且在约30度的角度按压断裂该笔芯(在图7中示出了用于这个目的 的夹具6)。在这个点释放的应力是Iys中5N。调整测量仪器4的灵敏度，并且参照应力 估计获得的数据的物理量。这种机械铅笔笔芯按压断裂方法具有可以在实际测量状态下执 行验证的特性。可以采用其它校准方法如相互校准方法和接触方法。
另一方面，以与上文说明的方法相同的方式向LS-DYNA上创建的模型输入已知笔 芯的按压断裂的输入信号(输入函数)Ical⑴并且执行仿真，由此获得输出信号的检测波形 Vcal (t)。Vcal (t)由以下表达式(第三关系表达式)表达
Vcal (t) =G (t) *Ical (t) · · · (3)
第四关系表达式的输入信号Ieal (t)和第三关系表达式的输入信号Ieal (t)相同。 具体而言，第四关系表达式的VJt)是实验值，而第三关系表达式的VMl (t)则是估计值。可 以使用两个检测波形V6(t)和VMl(t)来推导传感器响应函数S(t)。具体而言，可以通过根 据入(t)执行VMl(t)的逆卷积积分来推导传感器响应函数S (t)。对于逆卷积积分，可以使 用数值计算软件MATLAB (注册商标)(MathWorks公司的软件)。
可以预先计算格林函数G(t)和传感器的响应函数S (t)。可以通过基于计算的格 林函数G(t)、传感器的响应函数S (t)、实际测量的AE波形V(t)和第一关系表达式执行卷 积积分来计算AE源的输入函数I (t)。
运算单元42如下文说明的那样在从AE传感器I获取的AE波形中选择第一关系 表达式中使用的AE波形的数据范围。图8是AE波形的例子。运算单元42选择用于一个 波长的AE波形，该AE波形包括第一峰值振幅值，该第一峰值振幅值是在图8中所示的AE 波形中第一次检测到的峰值的振幅值。
进一步，运算单元42可以如下文说明的那样在从AE传感器I获取的AE波形中选 择第一关系表达式中使用的AE波形的数据范围。例如，运算单元42可以采用具有从被设置 为最大值的第一峰值振幅值衰减的振幅值的第一检测波形之后检测到的第二检测波形。关 于检测波形是否为第二检测波形，例如，在第一检测波形的峰值的振幅值减少至等于或者 小于预定值之后，当测量到具有与预定值相等或者比预定值更大的峰值振幅值的检测波形 时，确定该检测波形为第二检测波形。代替地，可以确定在从第一检测波形的第一峰值的出 现时间起经过预定时间之后测量的检测波形为第二检测波形。通过与用于第一检测波形的 方法相同的方法选择第二检测波形中的在第一关系表达式中使用的AE波形的数据范围。
进一步，运算单元42可以根据检测波形估计或者指定表示峰值振幅值的衰减的 函数，并且使用该函数来推导振幅值。只要阐明了表示峰值振幅值的衰减的函数，振幅值不 限于第一峰值振幅值，并且可以使用任何峰值振幅值。可以使用多个峰值振幅值。可以根据AE波形估计或者指定表示峰值振幅值的衰减的函数。例如，可以使用拟合来指定表示峰值振幅值的衰减的函数。
图9和图10是AE波形的例子。使用水作为用于俘获消融期间生成的压力的介质来测量图9中所示的AE波形。在这一点，作为激光源7的波长，使用未引起水的消融的波长(作为1064nm的二次谐波的532nm)。激光源7的波长也可以是1064nm。另一方面，使用玻璃作为用于俘获消融期间生成的压力的介质来测量图10中所示的AE波形。当比较图9 和图10时，在图9中，观测到具有从被设置为最大值的第一峰值振幅值衰减的振幅值的第一检测波形之后检测到的第二检测波形。在检测到第一检测波形之后的至少100 μ s检测到这个第二检测波形。在图9中所示的检测波形中，第一检测波形指示由于消融所致的冲击，而第二检测波形则指示由于空化气泡的破裂所致的冲击。换言之，不仅关于第一检测波形而且关于第二检测波形评估冲击力。这使得可以执行对激光喷丸处理的更准确评估。
说明一种评估冲击力的方法。运算单元42使用根据AE波形V(t)推导的输入函数 I⑴来评估冲击力。图11是示出根据图8中所示的AE波形V(t)来推导的输入函数I⑴ 的曲线图。如图11中所示，运算单元42例如评估输入函数I (t)的最大值作为冲击力。在参照图11的说明中，使用第一检测波形来评估冲击力。然而，在使用第二检测波形时，可以以相同方式评估冲击力。可以使用通过使用第一检测波形而评估的冲击力和通过使用第二检测波形而评估的冲击力来全面评估冲击力。例如可以计算并且评估冲击力之和。
评估系统包括测量仪器4。评估系统根据需要包括激光源7、AE传感器I和预放大器。记录单元43仅须配置成能够从测量仪器4中写入和查询。因此，评估系统无须包括记录单元43。
说明评估系统的操作(评估方法)。图12是用于说明评估系统的操作的流程图。如图12中所示，评估系统从信号获取处理(S10 :信号获取步骤)开始。在SlO中的处理中，A/ D转换器41和运算单元42从AE传感器I获取AE波形(在线处理)。当获取AE波形时，运算单元42可以估计或者指定如下函数，该函数表示了 AE波形的峰值振幅值的衰减(估计步骤)。代替地，运算单元42查询记录单元43来获取以往记录的AE波形(离线处理)。当SlO 中的处理结束时，处理转向输入函数计算处理(S12 :输入函数计算步骤)。
在S12中的处理中，运算单元42使用第一关系表达式基于预先获取的AE传感器的响应函数S(t)、预先获取的工件构件的格林函数G(t)和在SlO中获取的检测波形V(t) 来计算激光照射的输入函数I (t)。当S12中的处理结束时，处理转向评估处理(S14 :评估步骤)。
在S14中的处理中，运算单元42使用S12中计算的输入函数I (t)来评估冲击力。 当S14中的处理结束时，图12中所示的控制处理结束。
评估系统结束评估系统的操作。可以通过执行图12中所示的控制处理来适当执行对激光喷丸处理的评估。
说明一种用于使用评估系统或者基于使用评估系统而获得的知识来照射激光的激光喷丸方法和激光喷丸系统。
图13是激光嗔 丸系统的不意图。如图13中所不，激光嗔丸系统包括激光源7、AE 传感器1、测量仪器4和调整单元8。激光源7、AE传感器I和测量仪器4的功能与上文说明的评估系统的单元的功能相同。调整单元8基于测量仪器4的测量结果来调整激光源7的输出。例如，调整单元8调整激光源7的功率密度(脉冲能量)。
调整单元8例如使用图9中所示的第一检测波形的第一峰值振幅值和第二检测波 形的振幅值来调整激光的功率密度。例如，调整单元8基于第二检测波形的振幅值在其中 逼近最大值的功率密度范围和第一检测波形的第一峰值振幅值在其中逼近最大值的功率 密度范围来调整激光源7的功率密度。代替地，调整单元8可以基于测量仪器4评估的冲 击力或者输入函数I(t)来调整功率密度。换言之，调整单元8可以基于根据第一检测波形 推导的输入函数I (t)或者冲击力以及根据第二检测波形推导的输入函数I (t)或者冲击力 来调整功率密度。当使用水作为用于俘获消融期间生成的压力的介质并且激光源7的波长 是作为1064nm的二次谐波的532nm时，将功率密度调整成饱和范围中的最小功率密度是适 合的。更理想的是，在包括5GW/cm2的3至8GW/cm2的范围中调整功率密度是适合的。通过 在这个范围中调整功率密度，可以用最小功率获得最大喷丸效果。俘获消融期间生成的功 率的方法可以是在水中设置工件构件2的方法或者在流水中浸浴工件构件2的方法。在流 水中浸浴工件构件2的方法是在工件构件2上喷水之时执行加工的方法。
说明激光喷丸系统的操作(激光喷丸方法)。图14是用于说明激光喷丸系统的操 作的流程图。如图14中所示，激光喷丸系统从激光照射处理(S18)开始。在S18中的处理 中，从激光源7向工件构件2照射具有调整单元8调整过的功率密度的激光。当S18中的处 理结束时，处理转向信号获取处理(S20 :信号获取步骤)。在S20中的处理中，A/D转换器41 和运算单元42从AE传感器I获取AE波形(在线处理)。当获取AE波形时，运算单元42可 以估计或者指定如下函数，该函数表示了 AE波形的峰值振幅值的衰减(估计步骤)。当S20 中的处理结束时，处理转向输入函数计算处理(S22 :输入函数计算步骤)。
在S22中的处理中，运算单元42使用第一关系表达式基于预先获取的AE传感器 的响应函数S(t)、预先获取的工件构件的格林函数G(t)和在SlO中获取的检测波形V(t) 来计算激光照射的输入函数I (t)。当S22中的处理结束时，处理转向评估处理(S24 :评估 步骤)。
在S24中的处理中，运算单元42使用S22中计算的输入函数I (t)来评估冲击力。 当S24中的处理结束时，处理转向激光调整处理(S26 :调整步骤)。
在S26中的处理中，调整单元8使用S24中评估的冲击力来调整功率密度。当S26 中的处理结束时，激光喷丸系统结束图14中所示的控制处理。
激光喷丸系统结束激光喷丸系统的操作。可以反馈测量结果并且通过执行图14 中所示的控制处理来执行激光喷丸处理。当根据AE波形调整激光源7时，无须执行S22和 S24中所示的控制处理。当根据输入函数调整激光源7时，无须执行S24中所示的控制处理。
利用上文说明的激光喷丸系统的操作，可以通过在液体中引起激光的消融来获得 冲击波，由于在液体中出现的压力改变而生成空化气泡，并且由于空化气泡的破裂而获得 冲击波。换言之，可以用一个周期的激光照射获得两个周期的喷丸作用。为了获得由空化 气泡引起的冲击波，需要在液体中引起消融。使用水作为液体。通过限制由于消融所致的 冲击波不向外界扩散，水改变了矢量(力的方向)。矢量是力的方向。作为激光的波长，使用 作为1064nm的二次谐波的532nm以防止激光在水中衰减并且防止水的消融。以这种方式， 通过在工件构件的表面上从激光源照射激光束来引起消融。当通过消融的冲击来执行喷丸处理时，使用水作为用于俘获在工件构件2的消融期间生成的压力的介质，并且将激光束的波长设置成作为1064nm的二次谐波的532nm。因此，可以在消融之后引起空化泡沫，并且用由于空化泡沫的破裂所致的冲击来获得喷丸效果。
如上文说明的那样，利用根据实施例的评估系统和评估方法，可以用AE传感器测量可以从中读取材料的变化的弹性波，并且根据弹性波估计输入能量。因此，可以适当评估激光喷丸期间向工件构件的表面施加的力。这使得易于探寻激光喷丸中的最优条件。
利用根据实施例的评估系统和评估方法，由于使用用于一个波长的AE波形，该AE 波形包括直接表示现象的第一峰值振幅值，所以可以执行适当评估。
利用根据实施例的评估系统和评估方法，可以通过使用第二检测波形来不仅评估由于消融所致的冲击，而且评估由于空化气泡的破裂所致的冲击。
利用根据实施例的评估系统和评估方法，可以使用用于一个波长的AE波形来计算输入函数I (t)，该AE波形包括第一峰值振幅值。
利用根据实施例的激光喷丸系统和激光喷丸方法，使用第一检测波形和第二检测波形的振幅值来调整激光的功率密度。以这种方式，不仅使用指示消融的冲击的第一检测波形而且使用指示由于空化气泡的破裂所致的冲击的第二检测波形来调整功率密度。因此可以实现期望的喷丸。进一步，可以用一个周期的激光照射获得两个周期的喷丸效果。
可以修改上文描述的实施例或者可以将所述实施例应用于其它系统和方法。例如，在实施例中说明了其中运算单元42执行AE参数的计算和冲击力的计算(格林函数和响应函数)二者的例子。然而本发明不限于此。例如运算单元42可以仅执行AE参数的计算， 并且另一个运算单元可以执行冲击力的计算。另一个运算单元可以包括在测量仪器4中， 或者可以包括在另一个计算机中。
例子
(AE波形的测量)
对AE波形进行测量。作为在其上照射激光的工件构件2，使用具有不同厚度和不同材料的工件构件。工件构件2具有35mmX35mm的平面宽度。制备具有5mm、10mm和20mm 厚度的三种工件构件。制备材料A7075 (日本业界标准)和S50C (日本业界标准)的两种工件构件。换言之，共计制备六件工件构件2。
作为激光源7，使用Q开关Nd-YAG激光。在表I中示出了激光源7的主要规格。
[表 I]
最大脉冲能量波长脉冲宽度斑点面积500mJ532nm7. 5ns1. 09X `ICT3Cm2
通过改变偏振板的角度来调整工件构件2上照射的激光的能量。聚光透镜将激光的能量密度增加23倍。在由夹具固定于水中的工件构件2的表面的中心照射激光。每一个条件照射激光3五次。
一个AE传感器I附着到照射表面的相反侧的中心，以在激光照射期间测量AE。作为测量AE的测量仪器4，使用可以以最大为I至IOMHz的采样速率连续地测量信号的设备。 在例子中，测量仪器4以IOMHz的采样速率连续地测量信号。
每当照射激光一次，就确认图3中所示的波形。
(冲击力的评估)
图15是其中相对于脉冲能量绘制根据如实施例中说明的测量的AE波形获得的冲击力的曲线图。(a)是在A7075的情况下的曲线图，并且(b)是在S50C的情况下的曲线图。
这时获得的冲击力基本上等同于作为冲击波测量方法之一的VISAR (用于任何反射体的速率干涉仪系统)方法获得的值。因此，可以认为这时获得的冲击力是恰当数值。如图15中所示，可见根据AE波形计算的冲击力的趋势取决于材料或者厚度的不同而不同。因此，可以确认根据本发明的评估方法和评估系统有效。
当未使用校准时，虽然不能执行与VISAR方法相比的绝对值评估，但是相对评估是可能的。
(基于AE波形的功率密度的调整)
图16是其中相对于功率密度绘制测量的第一检测波形的第一峰值振幅值(强度) 的曲线图。A-1是其中在工件构件的表面上直接照射激光的情况，A-2是其中玻璃粘合到工件构件的表面并且照射激光的情况，A-3是其中不透明层(SUS304 (日本业界标准):厚度 15 μ m)粘合到工件构件的表面并且照射激光的情况，并且A-4是其中牺牲层和玻璃以这种顺序粘合到工件构件并且照射激光的情况。图17是其中相对于功率密度绘制在测量的第二检测波形中第一次检测到的峰值的振幅值(强度)的曲线图。A-1是其中在工件构件的表面上直接照射激光的情况，并且A-3是其中牺牲层(SUS304 :厚度15 μ m)粘合到工件构件的表面并且照射激光的情况。如图16中所示，从lOGW/cm2附近的功率密度基本上固定第一检测波形的强度。另一方面，如图17中所示，第二检测波形的强度基本上固定于约5GW/cm2的功率密度。因此，可以确认的是，将功率密度调整成饱和范围中的最小功率密度是适合的。 可以确认的是，希望在包括5GW/cm2的3至8GW/cm2的范围中调整功率密度是适合的。
(基于冲击力的功率密度的调整)
图18是其中相对于功率密度绘制根据AE波形估计的冲击力的曲线图。A-1是其中在工件构件的表面上直接照射激光的情况。第I次冲击指示根据第一检测波形估计的冲击力，并且第2次冲击指示根据第二检测波形估计的冲击力。A-2是在其中玻璃粘合到工件构件的表面并且照射激光的情况下的冲击力。图19是其中相对于功率密度绘制根据AE波形估计的冲击力的曲线图。A-3是其中不透明层(SUS304:厚度15μπι)粘合到工件构件的表面并且照射激光的情况。第I次冲击指示根据第一检测波形估计的冲击力，并且第2次冲击指示根据第二检测波形估计的冲击力。Α-4是其中不透明层和玻璃以这种顺序粘合到工件构件并且照射激光的情况。如图18和图19中所示，即使当使用冲击力来评价功率密度时，仍然可以确认的是，将功率密度调整成饱和范围中的最小功率密度是适合的。
(第一检测波形与第二检测波形之间的时间间隔)
图20、图21和图22是其中相对于脉冲能量绘制第一检测波形与第二检测波形之间的时间间隔的曲线图。(a)是在A7075的情况下的曲线图，并且(b)是在S50C的情况下的曲线图。图20是在其中样本的厚度是5_的情况下的曲线图。图21是在其中样本的厚度是IOmm 的情况下的曲线图。图22是在其中样本的厚度是20mm的情况下的曲线图。如图20至图22中所示，在图20的(b)中示出了时间间隔在其中激光输出最小的情况下的最小值约为300μ S。因此，可以确认的是，在检测到第一检测波形之后的至少100μ s检测到第二检测波形。
参考符号列 表
I…AE传感器，2···工件构件，4…测量仪器(测量系统)，6···调整单兀，7…激光源， 42…运算单元(信号获取单元，输入函数计算单元，评估单元)，43…记录单元(存储介质)。
权利要求
1.一种用于评估利用激光喷丸处理中照射的激光向工件构件输入的冲击力的评估方法，所述评估方法包括 信号获取步骤，用于获取由检测所述工件构件中生成的弹性波的AE传感器在所述激光喷丸处理期间输出的检测波形； 输入函数计算步骤，用于当所述检测波形表示为V(t)、激光照射的输入函数表示为I (t)、所述AE传感器的响应函数表示为S (t)、所述工件构件的格林函数表示为G (t)并且卷积积分表不为*时，使用第一关系表达式 V(t) =S (t) *G (t) *1 (t). . . (I), 并且基于预先获取的所述AE传感器的响应函数S (t)、预先获取的所述工件构件的格林函数G(t)和在所述信号获取步骤中获取的检测波形V(t)，计算所述激光照射的输入函数I(t);以及 评估步骤，用于使用所述激光照射的输入函数I (t)来评估冲击力。
2.根据权利要求1所述的评估方法，其中，在所述输入函数计算步骤中，至少使用包括第一峰值振幅值的AE波形来计算所述输入函数I (t)，所述第一峰值振幅值是在所述信号获取步骤中获取的检测波形中第一次检测到的峰值的振幅值。
3.根据权利要求2所述的评估方法，其中，在所述输入函数计算步骤中，在所述信号获取步骤中获取的检测波形中使用具有从被设置为最大值的所述第一峰值振幅值衰减的振幅值的第一检测波形之后检测到的第二检测波形来计算所述输入函数I (t)。
4.根据权利要求3所述的评估方法，其中，在从检测到所述第一检测波形开始的至少100 μ S之后检测所述第二检测波形。
5.根据权利要求1所述的评估方法，其中， 所述输入函数计算步骤包括估计步骤，用于估计或指定表示所述信号获取步骤中获取的检测波形的峰值振幅值的衰减的函数，并且 使用由所述估计步骤估计或指定的函数和所述峰值振幅值来计算所述激光照射的输入函数I(t)。
6.根据权利要求1所述的评估方法，其中，通过使用有限元方法执行的仿真和校准来获取所述AE传感器的响应函数S (t)和所述工件构件的格林函数G (t)。
7.根据权利要求6所述的评估方法，其中，使用通过断裂机械铅笔的笔芯而获得的数据来执行所述校准。
8.根据权利要求6所述的评估方法，其中，在使用所述有限元方法执行的仿真中，使用关于所述工件构件的形状和材料的数据以及仿真冲击力来获得所述工件构件的格林函数G(t)。
9.根据权利要求6所述的评估方法，其中，当用于计算目的的检测波形表示为Vtest(t)、AE源的用于计算目的的输入函数表示为Itest⑴并且卷积积分表示为*时，使用第二关系表达式 Vtest(t) =G(t)*Itest(t)... (2)， 通过仿真来获取所述工件构件的格林函数G (t)。
10.根据权利要求9所述的评估方法，其中， 使用所述AE传感器来获取通过断裂格林函数G(t)为已知的笔芯而获得的检测波形Ve (t), 根据第三关系表达式 Vcai(t)=G(t)*Ical(t). · · (3)， 使用断裂所述笔芯时的输入函数IMl (t)来获取用于计算目的的检测波形Vm1⑴，并且 使用第四关系表达式 Ve (t) =S (t) *G (t) *Ical (t). . . (4)、 所述第三关系表达式和通过仿真获得的格林函数G(t)来计算所述AE传感器的响应函数 S(t)。
11.一种用于评估激光喷丸处理中照射的激光向工件构件输入的冲击力的评估系统，所述评估系统包括 信号获取单元，其获取由检测所述工件构件中生成的弹性波的AE传感器在所述激光喷丸处理期间输出的检测波形； 输入函数计算单元，其当所述检测波形表示为V(t)、激光照射的输入函数表示为I (t)、所述AE传感器的响应函数表示为S(t)、所述工件构件的格林函数表示为G(t)并且卷积积分表不为*时，使用第一关系表达式 V(t) =S (t) *G (t) *1 (t). . . (I), 并且基于预先获取的所述AE传感器的响应函数S(t)、预先获取的所述工件构件的格林函数G(t)和所述信号获取单元获取的检测波形V(t)，计算所述激光照射的输入函数I(t);以及 评估单元，其使用所述激光照射的输入函数I (t)来评估冲击力。
12.根据权利要求11所述的评估系统，其中，所述输入函数计算单元至少使用包括第一峰值振幅值的AE波形来计算所述输入函数I (t)，所述第一峰值振幅值是在所述信号获取单元获取的检测波形中第一次检测到的峰值的振幅值。
13.根据权利要求12所述的评估系统，其中，所述输入函数计算单元在所述信号获取单元获取的检测波形中使用具有从被设置为最大值的所述第一峰值振幅值衰减的振幅值的第一检测波形之后检测到的第二检测波形来计算所述输入函数I (t)。
14.根据权利要求11所述的评估系统，进一步包括 激光源，其在所述工件构件上照射激光；以及 AE传感器，其附着到所述工件构件，接收所述工件构件中生成的弹性波，并且输出检测波形，其中， 所述激光源在与其中附着所述AE传感器的地方不同的地方照射所述激光。
15.根据权利要求14所述的评估系统，其中，从所述AE传感器输出的检测波形是以IOMHz的最大采样速率连续测量的波形。
16.根据权利要求11所述的评估系统，进一步包括 分析单元，其分析从所述AE传感器输出的检测波形，并且计算指示波形特性的参数，其中， 所述信号获取单元连接到记录介质，并且在所述记录介质中连续记录从所述AE传感器输出的检测波形，或者连续记录从所述分析单元输出的参数。
17.根据权利要求11所述的评估系统，其中，通过使用有限元方法执行的仿真或校准来获取所述AE传感器的响应函数S (t)和所述工件构件的格林函数G (t)。
18.根据权利要求17所述的评估系统，其中，当用于计算目的的检测波形表示为Vtest (t)、AE源的用于计算目的的输入函数表示为Itest (t)并且卷积积分表示为*时，所述输入函数计算单元使用第二关系表达式 Vtest(t) =G(t)*Itest(t)... (2)， 根据仿真来获取所述工件构件的格林函数G (t)。
19.根据权利要求18所述的评估系统，其中，所述输入函数计算单元使用所述AE传感器来获取通过断裂格林函数G (t)为已知的笔芯而获得的检测波形Ve (t)，根据第三关系表达式 Vcai(t)=G(t)*Ical(t). · · (3)， 使用断裂所述笔芯时的输入函数IMl (t)来获取用于计算目的的检测波形Vm1⑴，并且 使用第四关系表达式 Ve (t) =S (t) *G (t) *Ical (t). . . (4)、 所述第三关系表达式和通过仿真获得的格林函数G(t)来计算所述AE传感器的响应函数 S(t)。
20.一种用激光执行喷丸处理的激光喷丸方法，所述激光喷丸方法包括 信号获取步骤，用于获取由检测工件构件中生成的弹性波的AE传感器在激光喷丸处理期间输出的检测波形；以及 调整步骤，用于使用第一峰值振幅值和具有从被设置为最大值的所述第一峰值振幅值衰减的振幅值的第一检测波形之后检测到的第二检测波形的振幅值来调整所述激光的功率密度，所述第一峰值振幅值是在所述信号获取步骤中获取的检测波形中第一次检测到的峰值的振幅值。
21.根据权利要求20所述的激光喷丸方法，其中，在所述调整步骤中，将所述功率密度调整成饱和范围中的最小功率密度。
22.根据权利要求20所述的激光喷丸方法，进一步包括 输入函数计算步骤，用于当所述检测波形表示为V(t)、激光照射的输入函数表示为I (t)、所述AE传感器的响应函数表示为S(t)、所述工件构件的格林函数表示为G(t)并且卷积积分表不为*时，使用第一关系表达式 V(t) =S (t) *G (t) *1 (t). . . (I), 并且基于预先获取的所述AE传感器的响应函数S (t)、预先获取的所述工件构件的格林函数G(t)和在所述信号获取步骤中获取的检测波形V(t)，计算所述激光照射的输入函数I(t)，其中， 在所述调整步骤中，使用所述激光照射的输入函数I (t)来调整所述激光的功率密度。
23.一种激光喷丸方法，其通过在液体中造成激光的消融来获得冲击波，通过在所述液体中出现的压力变化来生成空化气泡，并且获得由所述空化气泡的破裂弓I起的冲击波，以获得两步喷丸过程。
24.根据权利要求23所述的激光喷丸方法，其中，在所述液体中造成所述消融以便获得由空化气泡引起的冲击波，所述液体是水，通过水限制由所述消融引起的冲击波，不允许由所述消融引起的冲击波向外界扩散，来改变由所述消融引起的冲击波的矢量，并且所述激光的波长是作为1064nm的二次谐波的532nm，使得所述激光在所述水中未衰减，并且所述水未造成消融。
25.一种用激光执行喷丸处理的激光喷丸系统，所述激光喷丸系统包括 信号获取单元，其获取由检测工件构件中生成的弹性波的AE传感器在激光喷丸处理期间输出的检测波形；以及 调整单元，其使用第一峰值振幅值和具有从被设置为最大值的所述第一峰值振幅值衰减的振幅值的第一检测波形之后检测到的第二检测波形的第一个峰值的振幅值来调整所述激光的功率密度，所述第一峰值振幅值是在所述信号获取单元获取的检测波形中第一次检测到的峰值的振幅值。
26.根据权利要求25所述的激光喷丸系统，其中，所述调整单元将所述功率密度调整成饱和范围中的最小功率密度。
27.根据权利要求25所述的激光喷丸系统，进一步包括 输入函数计算单元，其当所述检测波形表示为V(t)、激光照射的输入函数表示为I (t)、所述AE传感器的响应函数表示为S (t)、所述工件构件的格林函数表示为G (t)并且卷积积分表不为*时，使用第一关系表达式 V(t) =S (t) *G (t) *1 (t). . . (I), 并且基于预先获取的所述AE传感器的响应函数S(t)、预先获取的所述工件构件的格林函数G(t)和所述信号获取单元获取的检测波形V(t)，计算所述激光照射的输入函数工⑴，其中， 所述调整单元使用所述激光照射的输入函数I (t)来调整所述激光的功率密度。
全文摘要
提供一种评估利用在激光喷丸处理中照射的激光向工件构件输入的冲击力的方法。这种评估方法包括信号获取步骤、输入函数计算步骤和评估步骤。在信号获取步骤中，获取检测波形。检测工件构件中生成的弹性波的AE传感器在激光喷丸处理期间输出检测波形。在输入函数计算步骤中，计算激光照射的输入函数I(t)。在评估步骤中，使用激光照射的输入函数I(t)来评估冲击力。
文档编号G01N29/04GK103052880SQ20118003830
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月7日 优先权日2010年10月26日
发明者榎学, 松井彰则, 小林祐次 申请人:新东工业株式会社