[發明專利]激光誘導擊穿光譜與聲反射結合的在線監測系統及方法

在審

• 申請號: 202011020559.2
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112255191A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 謝小柱;王鵬超;龍江游;胡偉;張宇梁;彭清發
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N21/17
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

1.一種激光誘導擊穿光譜與聲反射結合的在線監測系統，其特征在于，包括三軸平臺、飛秒激光加工系統、等離子體光譜檢測系統、ICCD攝像系統及聲反射檢測系統、圖像采集系統及控制端：

待加工工件安裝于三軸平臺，待加工工件可發生X軸、Y軸、Z軸三軸運動；

所述飛秒激光加工系統向待加工工件表面聚焦短脈沖激光加工，加工過程中產生有等離子體及等離子體輻射的光；

所述等離子體光譜檢測系統用于對所述等離子體輻射的光進行光譜分析得到光譜信號變化和等離子體特征信息；

所述ICCD攝像系統用于拍攝激光作用產生的等離子照片，在飛秒激光加工系統出光時控制端觸發ICCD拍攝系統拍攝等離子體照片，等離子體照片傳輸至控制端進行分析；

所述聲反射檢測系統用于檢測加工過程待加工工件表面聲音信號，聲音信號傳輸至控制端進行處理和分析；

所述圖像采集系統實時拍攝待加工工件表面得到表面形貌照片，所述表面形貌照片傳輸至控制端進行處理和分析；

所述三軸平臺、飛秒激光加工系統、等離子體光譜檢測系統、ICCD攝像系統及聲反射檢測系統、圖像采集系統均連接于控制端。

2.根據權利要求1所述的激光誘導擊穿光譜與聲反射結合的在線監測系統，其特征在于，所述飛秒激光加工系統包括飛秒激光器、衰減器、半波片、物鏡及多組第一反射鏡，所述衰減器、半波片、物鏡及多組第一反射鏡順次設置形成光路，所述飛秒激光器產生的激光沿光路傳輸至待加工工件表面，所述飛秒激光器包括調Q開關。

3.根據權利要求2所述的激光誘導擊穿光譜與聲反射結合的在線監測系統，其特征在于，所述飛秒激光器產生的激光波長為515nm、激光脈寬為290fs～10ps。

4.根據權利要求1所述的激光誘導擊穿光譜與聲反射結合的在線監測系統，其特征在于，所述ICCD拍攝系統包括ICCD相機及第一透鏡，所述第一透鏡位于ICCD相機與待加工工件之間；飛秒激光器出光時，調Q開關發出電平信號觸發ICCD相機拍攝激光作用產生的等離子體照片。

5.根據權利要求1所述的激光誘導擊穿光譜與聲反射結合的在線監測系統，其特征在于，所述等離子體光譜檢測系統包括第二透鏡、光纖及成像光譜儀，所述光纖置于第二透鏡和成像光譜儀之間；飛秒激光器出光時，調Q開關發出電平信號觸發光譜儀拍攝，等離子體輻射的光經第二透鏡耦合到光纖并傳輸至成像光譜儀進行光譜分析。

6.根據權利要求1所述的激光誘導擊穿光譜與聲反射結合的在線監測系統，其特征在于，所述聲反射檢測系統包括聲信號傳感器、前置放大器及數據采集卡，聲信號傳感器安裝于待加工工件表面，聲信號傳感器的輸出通道與前置放大器的輸入通道連接，前置放大器的輸出通道與數據采集卡的輸入通道連接，所述數據采集卡的輸出通道與數據采集卡連接。

7.根據權利要求2至6任一項所述的激光誘導擊穿光譜與聲反射結合的在線監測系統，其特征在于，所述圖像采集系統包括白光LED燈、第二反射鏡及CCD相機，白光LED燈發出的光線經第二發射鏡改變光線方向后照射到待加工工件表面，所述CCD相機拍攝待加工工件表面形貌。

8.根據權利要求7所述的激光誘導擊穿光譜與聲反射結合的在線監測系統，其特征在于，CCD相機的成像位置與飛秒激光器產生激光的照射位置共面。