[发明专利]一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测装置，其特征在于：包括被测金属工件（1）、十字滑台（2）、半导体激光器（3）、平凹透镜（4）、平凸透镜（5）、计算机（6）、信号发生器（7）、红外热像仪（8）；

其中，半导体激光器（3）的输出端与被测金属工件（1）表面的待检测区域之间设有由平凹透镜（4）、平凸透镜（5）依次串接而成的激光扩束光路；半导体激光器（3）的输出端正对平凹透镜（4）的入射端；平凹透镜（4）的轴线与平凸透镜（5）的轴线重合，且平凹透镜（4）位于平凸透镜（5）的焦点位置；平凸透镜（5）的出射端正对被测金属工件（1）表面的待检测区域；半导体激光器（3）、平凹透镜（4）、平凸透镜（5）均安装于十字滑台（2）的台面上；计算机（6）的信号输出端、信号发生器（7）的信号输出端均与半导体激光器（3）的信号输入端连接；红外热像仪（8）的探测端朝向被测金属工件（1）表面的待检测区域；红外热像仪（8）的信号输出端与计算机（6）的信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测装置，其特征在于：半导体激光器（3）的最高功率为500W。

3.根据权利要求1所述的一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测装置，其特征在于：平凹透镜（4）的焦距为40mm、直径为25mm；平凸透镜（5）的焦距为150mm、直径为50mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测装置，其特征在于：红外热像仪（8）的探测端与被测金属工件（1）表面的待检测区域之间的距离为0.6m~0.7m。

5.一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测方法，该方法是基于如权利要求1所述的一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测装置实现的，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：

通过计算机（6）将半导体激光器（3）的输出模式设定为外部连续模式、输出功率设定为最高功率的40%~60%；通过信号发生器（7）将半导体激光器（3）的输出波形设定为方波、输出时间设定为2s~4s；将红外热像仪（8）的工作模式设定为摄像模式；

启动半导体激光器（3），半导体激光器（3）发出平行激光束，平行激光束经激光扩束光路进行扩束后垂直照射在被测金属工件（1）表面的待检测区域，由此对待检测区域进行加热；此时，红外热像仪（8）实时探测待检测区域的红外热量，并根据探测结果实时生成热红外图像，然后将生成的热红外图像实时发送至计算机（6）进行显示；然后，根据计算机（6）显示的热红外图像分析待检测区域是否存在缺陷以及缺陷的位置和大小，由此对待检测区域进行缺陷检测。

6.根据权利要求5所述的一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测方法，其特征在于：通过移动十字滑台（2）的台面，可以改变半导体激光器（3）、平凹透镜（4）、平凸透镜（5）的位置，由此使得平凸透镜（5）的出射端正对被测金属工件（1）表面的不同待检测区域，从而对不同待检测区域进行缺陷检测。

7.根据权利要求5所述的一种基于半导体激光器的金属表面缺陷检测方法，其特征在于：根据被测金属工件（1）的材料种类调整红外热像仪（8）的热辐射率，并根据红外热像仪（8）的探测端与被测金属工件（1）表面的待检测区域之间的距离调整红外热像仪（8）的焦距，可以保证热红外图像的清晰。