[发明专利]一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制方法及控制系统

权利要求书

1.一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：激光清洗：设置激光清洗头和激光器，激光器发射激光束，手持激光清洗头对清洗目标表面进行激光清洗；

S11：手持激光清洗头对准清洗目标，使激光清洗头前端与清洗目标保持1-2cm的安全距离，防止清洗头与清洗目标发生接触或碰撞；

S12：计算机控制数字延时脉冲发生器向激光器提供触发信号，使激光器开启，激光器发射用于清洗目标表面激光清洗的激光束；

S13：所述激光器发射的激光束依次通过多关节导光臂中的多个激光反射镜，传输到多关节导光臂的末端，入射到激光清洗头中的长焦深DOE，通过激光清洗头中的长焦深DOE，形成良好的长焦深汇聚光束对清洗目标表面进行激光清洗；

S131：所述导光臂可实现激光光路的三维柔性传输，自由灵活；

S132：所述导光臂可根据清洗需求选择关节数、铰接臂长度；可配指示光；可进行光路防尘设计，以保证在工业长期应用中光路的洁净；

S14：在激光清洗过程中，根据激光清洗的需要，沿着清洗目标表面移动激光清洗头，使激光清洗头移动至需要清洗位置，实现清洗目标表面的全面激光清洗；

S2：激光清洗质量在线监测：通过LIBS在线监测系统对激光清洗过程中产生的等离子体进行收集检测，并通过LIBS光谱图信号进行激光清洗过程及质量的在线监测与反馈控制；

S21：计算机控制数字延时脉冲发生器向激光器提供触发信号的同时，所述计算机控制数字延时脉冲发生器向光谱仪提供同步触发信号，使光谱仪开启；

S22：在激光清洗过程中，安装有光纤探头的套筒旁轴采集产生的等离子体信号，通过光纤探头对等离子体进行采集检测，并通过光纤将检测到的等离子体信号传输至微型光纤光谱仪中，利用与微型光纤光谱仪连接的LIBS控制系统对所述等离子体信号进行转换形成在线光谱图；

S23：当光谱图在允许的误差范围内检测到预设的特征峰或在设定的波长范围内检测到某一个或某几个特征峰的预设或异常变化，清洗机会发出警报声提示停止清洗，提醒操作人员检查清洗过程；

S3：废弃物收集：激光清洗过程中产生的废弃物质从激光清洗头的吸气孔，吸气孔借助激光同轴的小孔喷嘴将具有一定负压的气体吹到清洗区，利用负压使清洗产物进入废弃物存储腔。

2.根据权利要求1所述的一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述激光器采用脉冲光纤激光器，作为激光清洗光源，激光清洗参数独立可调，所述清洗参数包括激光功率、脉冲宽度、重复频率、扫描间距和填充方式。

3.根据权利要求1所述的一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制方法，其特征在于，所述步骤S13中，所述激光清洗头采用红光辅助寻焦，利用红光指示找到长焦深DOE的焦深位置。

4.根据权利要求1所述的一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制方法，其特征在于，所述步骤S22中，LIBS控制系统对光谱采集的相关参数进行调节，所述相关参数包括积分时间、平滑次数和延迟时间；

光谱响应范围、光谱分辨率、光谱控制软件及分析软件的功能根据需求配置。

5.一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制系统，其特征在于，包括主机箱、激光清洗系统以及LIBS在线监测系统；

所述主机箱包括电力系统、冷却系统和数字延时脉冲发生器；

所述冷却系统包括设置在主机箱壳体外部的散热风扇，用于主机箱内部的通风散热；所述主机箱壳体外部设置有两个USB接口，其中一个所述USB接口用于连接计算机和清洗机，另一所述USB接口用于连接计算机和光谱仪；

所述激光清洗系统包括激光器、用于激光束导向的多关节导光臂、安装在多关节导光臂末端的激光清洗头以及用于控制激光器的激光清洗控制系统；

所述LIBS在线监测系统包括安装于激光清洗头外部的套筒、设置在套筒内部的光纤探头、通过光纤连接光纤探头的光谱仪、用于控制光谱仪的LIBS控制系统以及安装于激光清洗头外部的可折叠的LIBS光谱信号报警器；

所述光纤探头，用于在线收集等离子体信号；所述LIBS光谱信号报警器，用于对应光谱图出现时报警提示停止清洗，且所述LIBS光谱信号报警器与光谱仪电性连接。