[發(fā)明專利]復合材料板超快激光打排孔及原位檢測的方法

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• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111141738A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 劉勝;周振;東芳
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/88;G01N29/04;B23K26/382;B23K26/064;B23K26/067;B23K26/70;B23K26/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 姜學德

1.一種復合材料板超快激光打排孔及原位檢測的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一，獲取復合材料板的導電材質和絕緣材質，以優(yōu)化超快激光打孔工藝參數，從而獲得打孔效率高、孔斷面質量好的工藝參數，并將這些優(yōu)化的工藝參數存儲在工控機中；

步驟二，將復合材料板裝夾好，對中，并利用超快激光探頭對準所要打孔的位置；

步驟三，打開超快激光器，發(fā)出的激光經激光反射鏡一反射后通過二分之一波片、偏振分光鏡、以及再經過兩個反射鏡后，射入空間光調制器，其中可通過轉動二分之一波片的角度來調節(jié)激光的能力；

空間光調制器加載全息圖，對光的相位進行調制，產生多光束，多光束通過4F光學信息處理系統以排除零階光對加工的影響，進而通過4F光學信息處理系統將空間光調制器的像呈現在加工平面，用多光束對復合材料板進行多光束并行加工；

步驟四，通過翻轉鏡和透鏡將所得到的加工處孔洞內的光學信號通過光譜儀處理,并傳送到工控機，通過工控機實時改變加工的相關參數；

步驟五，將需要打排孔的復合材料板合適地裝夾在加工臺上，經過相位調制的多光束通過反射鏡，然后通過激光探頭發(fā)出多光束激光束作用在復合材料板上；

步驟六，將脈沖發(fā)生器放置在要檢測并要打孔的復合材料板的孔洞區(qū)域附近,在要檢測并要打孔的復合材料板板的孔洞區(qū)域附近裝上全息照相機,通過全息照相機攝取復合材料板孔洞的光學信息；

將全息照相機所拍攝到的光學信號通過光譜儀處理,并傳送到工控機中得到復合材料板的孔洞的條紋花樣，從而實時檢測和分析條紋花樣找出缺陷,若復合材料板的孔洞有裂紋,就可獲得清晰的復合材料板的孔洞裂紋的動態(tài)全息圖，達到復合材料板超快激光打排孔原位檢測的目的；

步驟七，針對步驟一的相關參數參考，通過工控機設置針對復合材料厚板的超快激光打孔相關工藝參數并發(fā)出指令，開啟超快激光器，超快激光器發(fā)出的激光經過一系列整形后輻照到復合材料板的表面進行打排孔；

步驟八，在打孔的過程中將脈沖發(fā)生器放置在要檢測并要打孔的復合材料孔洞區(qū)域附近,在要檢測并要打孔的復合材料厚板的孔洞區(qū)域附近裝上全息照相機,攝取復合材料厚板孔洞的光學信息；

同時,脈沖發(fā)生器發(fā)出一種應力波進入檢測部位通過在復合材料孔洞周圍的不連續(xù)變化區(qū)域產生折射、漫散射一系列變化后的波動信號被附帶在CCD相機上的應力波傳感器所接收并將波動信號傳送至工控臺并由檢波器處理對波動信號進行處理可以實時檢測復合材料孔洞周圍的分層情況；

將全息照相機所拍攝到的光學信號通過光譜儀處理,并傳送到工控機中得到復合材料厚板孔洞的條紋花樣，從而實時檢測和分析復合材料厚板孔洞不同深度處的條紋花樣與微裂紋情況；

步驟九，在加工排孔的過程中，超快器發(fā)出的激光經過一系列整形后輻照到復合材料板的表面，利用該層對應的工藝參數傳輸至工控機，在一邊打孔的過程中，CCD相機所拍攝到的光學信號通過光譜儀處理,并傳送到工控機中得到復合材料厚板孔洞的條紋花樣，從而實時檢測和分析復合材料厚板孔洞不同深度處的條紋花樣，并獲得清晰的復合材料孔洞裂紋的動態(tài)全息圖找出缺陷，同時借助應力波傳感器將應力波對于孔洞周圍的缺陷區(qū)域的波動信號傳送至工控臺進行分析和處理，當工控機接收到由檢波器處理后的波動信號和由光譜儀處理后的光學信號及全息圖時，通過判斷復合材料厚板加工孔洞的精度要求和復合材料厚板當下層的力學性能來實時調整工控臺傳送給超快激光器的加工工藝參數，利用工控臺優(yōu)化后的工藝參數從而決定超快激光器是否停止加工以及使用優(yōu)化后續(xù)工藝參數繼續(xù)對復合材料板進行加工排孔，從而通過超快激光打排孔的方式直至打孔至復合材料厚板得到理想深度以及優(yōu)良力學性能的排孔孔洞。

2.根據權利要求1所述的一種復合材料板超快激光打排孔及原位檢測的方法，其特征在于：所述超快激光器發(fā)出的激光可通過轉到二分之一波片的角度來調節(jié)激光能量。

3.根據權利要求1所述的一種復合材料板超快激光打排孔及原位檢測的方法，其特征在于：4F光學信息處理系統包括透鏡一、激光反射鏡二、空間濾波器、激光反射鏡三以及透鏡二，激光通過透鏡一有激光反射鏡二反射至空間濾波器，通過激光濾波器之后又激光反射鏡三反射通過透鏡二進而進入后方部件。