[發明專利]一種激光沖擊強化效果的在線檢測方法和裝置

無效

• 申請號: 201310040851.4
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103207178A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 鞏水利;張永康;魯金忠;戴峰澤;鄒世坤
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所;東南大學;江蘇大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;C21D1/09;C21D11/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

1.一種激光沖擊強化效果的在線檢測裝置，包括激光器、激光束、金屬工件、水約束層、吸收層、設有工件夾具的六軸工作臺和控制系統，控制系統與六軸工作臺連接，用于控制六軸工作臺的轉動與移動，控制系統與激光器連接，金屬工件安裝在六軸工作臺的工件夾具內，金屬工件的待處理區域表面設有吸收層，吸收層上設有約束層，激光器發出的激光束的聚焦焦點應與金屬工件待加工點重合，其特征在于：在六軸工作臺上，金屬工件的一側設有聲壓式傳感器，聲壓式傳感器與聲耦合器連接，聲耦合器與數據采集卡連接，將聲壓式傳感器采集激光沖擊每個脈沖的聲波信號，通過聲耦合器轉換成電信號傳輸給數據采集卡；圖像采集平臺上設有探測頭Ⅰ和探測頭Ⅱ，位于六軸工作臺的一側，圖像采集平臺與激光束的聚焦焦點的距離通過圖像采集平臺上的探測頭Ⅰ和探測頭Ⅱ采用雙目視覺算法確定；圖像采集平臺與數據采集卡連接，將圖像處理平臺對激光沖擊覆蓋在金屬工件表面的吸收層形成的等離子羽進行拍攝形成的圖像信息傳輸給數據采集卡；數據采集卡與集成數據處理系統連接，將所收集的聲波信號轉換的電信號和等離子羽圖像傳輸給集成數據處理系統；集成數據處理系統、圖像采集平臺分別與控制系統連接。

2.如權利要求1所述的一種激光沖擊強化效果的在線檢測裝置，其特征在于：所述激光器、激光束、金屬工件、水約束層、吸收層和六軸工作臺組成激光沖擊單元，能夠實現金屬工件的激光沖擊強化處理；聲壓式傳感器響應頻率為5Hz-100KHz，諧振頻率為20KHz-50KHz。

3.一種激光沖擊強化效果的在線檢測方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)?進行金屬工件激光沖擊前準備工作：在六軸工作臺上裝夾金屬工件，通過六軸工作臺的移動使金屬工件待加工點位于激光束的聚焦焦點上，將吸收層黏貼在金屬工件待處理區域表面，調整水約束層，調節圖像采集平臺，放置聲壓傳感器在六軸工作臺上位于金屬工件一側；

(2)?圖像采集平臺上探測頭Ⅰ和探測頭Ⅱ采用雙目視覺算法確定激光束的聚焦焦點與圖像采集平臺的距離和方位，其定位信息反饋給集成數據處理系統；

(3)?首先激光器發出激光束穿過水約束層和吸收層沖擊金屬工件若干次，采集每次激光沖擊脈沖的電信號和等離子羽圖像信號，每次沖擊后測量沖擊區域的金屬工件的殘余應力，選擇呈現高幅殘余壓應力的激光沖擊脈沖的電信號和等離子羽圖像信號作為標準信號；

(4)?根據金屬工件形狀，確定激光沖擊的工作軌跡，按照正常程序進行激光沖擊處理金屬工件，數據采集卡采集電信號和等離子羽圖像信號傳輸給集成數據處理系統，與標準信號進行對比，如果電信號和等離子羽圖像與標準電信號和等離子羽圖像信號一致，則進行下一個脈沖的激光沖擊，如果電信號和等離子羽圖像與標準信號不同，集成數據處理系統記錄該加工點位置，待整個金屬工件處理完畢再根據記錄情況進行再加工。