[发明专利]一种激光加工气熔比检测装置和方法

权利要求书

1.一种激光加工气熔比检测装置，其特征是：检测装置由光源[1]、第一光学透镜组[2]和第二光学透镜组[10]、狭缝[3]、第一转向反射镜[4]和第二转向反射镜[8]、第一主反射镜[5]和第二主反射镜[7]、玻璃容器[6]、研究对象[D]、彩色刀口[9]、高速记录分析仪[11]组成，所述的玻璃容器[6]为一透明、透气容器；第一主反射镜[5]和第二主反射镜[7]对称的布置于玻璃容器[6]的两端，第一光学透镜组[2]位于光源[1]和狭缝[3]之间，第二光学透镜组[10]位于彩色刀口[9]和高速记录分析仪[11]之间，第一转向反射镜[4]位于狭缝[3]之后，能够将通过狭缝[3]的光源发出的光传递到第一主反射镜[5]，第二转向反射镜[8]位于第二主反射镜[7]和彩色刀口[9]之间，能够将第二主反射镜[7]反射来的光源发出的光传递给彩色刀口[9]；其中，光源[1]为氪灯，第一光学透镜组[2]把氪灯光传递至狭缝[3]；通过狭缝[3]的氪灯光通过第一转向反射镜[4]传递到第一主反射镜[5]；第一主反射镜[5]把氪灯光照射到玻璃容器[6]中的研究对象[D]；接着记录氪灯光照射到研究对象[D]产生的光学现象，第二主反射镜[7]把气化物检测信号，经过第二转向反射镜[8]和彩色刀口[9]，传至高速记录分析仪[11]，经分析不同时刻产生的气化物状态，计算得出加工区气化物重量。

2.权利要求1所述装置的检测方法，其特征是：首先激光加工时，产生气化物，基于气化物光学纹影测量原理，氪灯光穿过流动气化物时折射率变化，识别气化物形态与密度变化，根据格拉斯德通-戴尔气态方程计算出不同时刻材料气化物密度分布，进而计算出不同时刻气化物重量；其次，采用分辨率较高称重法，精确称得整个激光加工前后试件重量，然后，仔细收集玻璃容器[6]中熔化分离物，精确称得熔化分离物重量，分别得到气化物与熔化分离物重量及其气熔比；其中，对于均质材料不计直接从基体上剥离掉颗粒的重量，采用上述方法，测出气化与熔化重量之比；对于不均匀材质，收集从基体上剥离掉的颗粒，消除以剥离形态去除颗粒的影响，同样采用精密称重法，能得到剥离掉颗粒的重量以及去除材料的总重量，从而修正得到精确的气化与熔化重量之比；对于熔化重铸层，采用金相分析法，对样件进行基于图像处理的重铸层体积检测，消除熔化重铸层对去除材料重量的影响，得到精确的气熔比。