[发明专利]激光抛光在线检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种激光抛光在线检测系统，包括激光抛光装置和检测装置，激光抛光装置包括密封箱、设于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，检测装置包括计算机和分别与计算机电连接的高速摄像机、红外相机、光谱测量组件，高速摄像机用于检测工件表面所形成的熔池流动性和熔池波峰强弱，红外相机用于检测熔池温度、导热方向和导热速度，光谱测量组件用于检测激光作用下熔池发射光束的谱线轮廓和谱线强度。本发明所提出的激光抛光在线检测系统，能够对激光抛光进行在线检测，实时优化激光抛光参数，改善激光抛光质量。此外，本发明还公开一种激光抛光在线检测方法。

技术领域

本发明涉及激光抛光技术领域，具体涉及一种激光抛光在线检测系统及方法。

背景技术

激光抛光是利用激光能量作用在工件表面，使工件表面的三维微观形貌形成熔池，降低工件表面粗糙度，从而实现抛光的一种技术手段。激光抛光是一种非接触抛光，不仅能对平面进行抛光，还能对各种曲面进行抛光，同时对环境的污染小，可以实现局部抛光。

目前，现有的激光抛光检测装置主要采用的检测方法是将经过激光抛光处理后的工件取下来，再进行离线检测，效率较低，也不利于及时更改激光加工工艺参数，增加生产成本。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种激光抛光在线检测系统，旨在解决现有的激光抛光检测方式所存在的低效率、更改激光加工工艺参数不及时等技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种激光抛光在线检测系统，包括激光抛光装置和检测装置，激光抛光装置包括密封箱、设于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，检测装置包括计算机和分别与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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，所述高速摄像机包括变焦显微镜组件。

本发明还提出一种激光抛光在线检测方法，该激光抛光在线检测方法包括：

建立熔池三维微观形貌的图像库；

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；

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。

优选地，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；