[发明专利]激光抛光在线检测系统及方法

权利要求书

1.一种激光抛光在线检测系统，其特征在于，包括激光抛光装置和检测装置，所述激光抛光装置包括密封箱、设于所述密封箱内部并用于放置工件的治具、用于发射连续激光和脉冲激光的激光发生器及光束整形器，所述检测装置包括计算机和分别与所述计算机电连接的高速摄像机、红外相机、光谱测量组件，所述高速摄像机用于检测所述工件表面所形成熔池的流动性和波峰强弱，所述红外相机用于检测熔池温度、导热方向和导热速度，所述光谱测量组件用于检测激光作用下所述熔池发射光束的谱线轮廓和谱线强度；所述计算机用于将所述高速摄像机、红外相机和光谱测量组件采集到的数据进行比对分析，并根据比对结果对激光抛光参数进行调节；

所述检测装置还包括同步触发控制器，所述同步触发控制器用于控制所述高速摄像机和所述红外相机同步拍摄所述熔池实时特征。

2.根据权利要求1所述的激光抛光在线检测系统，其特征在于，所述激光抛光装置还包括用于产生稳态磁场的电控磁性件，所述电控磁性件设于所述治具两侧。

3.根据权利要求1所述的激光抛光在线检测系统，其特征在于，所述激光抛光装置还包括用于产生保护气体的吹气机构，所述吹气机构设于所述治具的一侧。

4.根据权利要求1所述的激光抛光在线检测系统，其特征在于，所述光谱测量组件包括用于调节光束强弱的光阑、用于采集光束谱线的激光探测头以及用于分析激光作用下熔池内光束谱线的光谱仪。

5.根据权利要求1所述的激光抛光在线检测系统，其特征在于，所述高速摄像机包括变焦显微镜组件，所述变焦显微镜组件用于使所述高速摄像机聚焦于工件表面熔池上。

6.一种激光抛光在线检测方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1所述的激光抛光在线检测系统，所述方法包括:

建立熔池三维微观形貌的图像库；

通过高速摄像机、红外相机和光谱测量组件获取工件表面所形成熔池的物理场图像，所述物理场图像包括熔池温度场图像、熔池流动场图像和熔池复合力场图像；

对所述熔池温度场图像、熔池流动场图像和熔池复合力场图像进行特征提取，得到熔池温度场深度学习模型、熔池流动场深度学习模型和熔池复合力场深度学习模型；

基于集成学习将所述熔池温度场深度学习模型、熔池流动场深度学习模型和熔池复合力场深度学习模型进行融合，得到熔池三维微观形貌；

通过计算机将获取得到的熔池三维微观形貌与所述熔池三维微观形貌图像库进行比对，并根据比对结果对激光抛光参数进行调节。

7.根据权利要求6所述的激光抛光在线检测方法，其特征在于，所述对所述熔池温度场图像、熔池流动场图像和熔池复合力场图像进行特征提取包括：

基于模糊聚类和水平集算法获取熔池的目标块图像；

对所述目标块图像分割，得到关键目标块图像；

基于Gabor变换和CNN对所述关键目标块图像进行图像特征提取。

8.根据权利要求6所述的激光抛光在线检测方法，其特征在于，所述激光抛光参数包括施加的洛伦兹力大小、施加的洛伦兹力持续时间、平顶光束光斑能量密度、脉冲激光的脉冲宽度、双激光束扫描路径和双激光束扫描速度。

9.根据权利要求6所述的激光抛光在线检测方法，其特征在于，所述集成学习基于支持向量机算法与光谱分析法结合。