[發明專利]一種金屬板材激光除銹方法

在審

• 申請號: 201811070841.4
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109175710A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 申芳華;林朝陽
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: B23K26/36
• 分類號: B23K26/36;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種金屬板材激光除銹方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）采用光譜圖像采集系統采集不同銹蝕程度的金屬板材表面圖像，建立光譜數據庫并提取光譜特征；

（2）采用光譜圖像采集系統采集待除銹金屬板材表面光譜圖像；

（3）依據不同銹蝕程度的高光譜數據庫，進行金屬板材表面的銹蝕程度評估；

（4）還原金屬板材表面銹蝕區域的精準形狀、精準位置，并將銹蝕的形狀、位置輸入控制終端，并預設激光相對金屬板材的移動速度、移動路徑和升降位置；

（5）控制終端根據步驟（4）得到的銹蝕的形狀、位置控制激光器的激光頭對銹蝕區域進行除銹處理；

（6）控制終端根據監測系統反饋的信號，對激光器的位置和輸出功率進行控制，在銹蝕區域已清理完全后，控制移動裝置將激光器移至下一個銹蝕區域。

2.根據權利要求1所述的一種金屬板材激光除銹方法，其特征在于：所述步驟（1）中光譜圖像的提取光譜特征在光譜空間下對光譜圖像數據進行處理，首先從全光譜空間中選擇出無銹蝕和不同銹蝕程度對應的若干信號波段，然后提取光譜特征和空間特征，得到一組優化、低維、有效的新的光譜空間信號。

3.根據權利要求1所述的一種金屬板材激光除銹方法，其特征在于：所述步驟（3）具體的為：獲取金屬板材表面不同銹蝕程度的光譜數據庫，然后根據專家經驗判斷，選取出其中不同嚴重程度下的樣本點，得到對應的光譜特征，并對該處銹蝕區域進行嚴重程度的量化，之后使用回歸分析模型進行銹蝕程度的評估，最后使用該回歸分析模型對未進行標記的光譜圖像進行逐像素點的掃描，得到金屬板材表面的銹蝕區域分析圖像。

4.根據權利要求1所述的一種金屬板材激光除銹方法，其特征在于：所述步驟（3）具體的為：

（1）高光譜圖像預處理，主要包括黑白校驗、去噪，獲取金屬板材正確的光譜信息和幾何信息；

（2）根據金屬板材無銹蝕和不同銹蝕程度對應光譜信號對不同銹蝕程度進行分類以確定銹蝕程度的分類；

（3）分類數據調整，獲取金屬板材表面不同銹蝕程度的光譜信號，然后根據專家經驗判斷，選取出其中不同嚴重程度下的樣本點，對上步確定的銹蝕程度分類進行調整；

（4）提取光譜圖像的光譜反射率，根據不同銹蝕嚴重程度時表現出的不同光譜差異，采用最小二乘法回歸分析模型進行光譜圖像中的像元位置銹蝕嚴重程度的分析；

（5）使用該回歸分析模型對未進行標記的光譜圖像進行逐像素點的掃描，得到金屬板材表面的銹蝕區域分析圖像。

5.根據權利要求1所述的一種金屬板材激光除銹方法，其特征在于：所述移動裝置包括橫向移動機構、縱向移動機構和垂直移動裝置；橫向移動機構包括支架、兩個步進電機、兩個轉軸、驅動齒輪和被動齒輪，驅動齒輪均布在轉軸外側，被動齒輪設置在支架上與驅動齒輪對應的一側，兩個步進電機位于轉軸的兩端并轉軸連接，激光輸出系統設置于支架上；縱向移動機構為步進電機驅動的移動平臺；垂直移動裝置包括對稱分布在支撐板兩端的豎直設置的活塞缸和對稱分布在支架的兩端且與活塞缸連接的活塞桿，控制終端控制活塞缸伸縮帶動活塞桿移動，進而帶動支架上的激光輸出系統在豎直方向移動，實現對激光與金屬板材的間距調節。

6.根據權利要求5所述的一種金屬板材激光除銹方法，其特征在于：所述步驟（5）中控制激光器的激光頭對銹蝕區域進行除銹處理具體為：通過激光頭的驅動機構來控制激光頭橫向移動；通過氣缸來控制升降桿升降，來控制激光頭在豎直方向移動；通過傳送帶控制承載有銹蝕金屬板材的支撐板在縱向移動，即可實現激光頭相對銹蝕金屬板材精確三維移動。

7.根據權利要求1所述的一種金屬板材激光除銹方法，其特征在于：所述步驟（6）中監測系統包括透鏡、光電二極管和示波器，激光輻照到金屬板材的銹蝕區域后, 激發出明亮的等離子體，透鏡將等離子體的光會聚到光電二極管，由示波器將光強信息轉換為電壓信息，控制終端提取示波器的電壓數據并對激光器的參數進行控制。