[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

说明书

本发明公开了一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制方法及控制系统，涉及激光清洗技术领域，其中激光清洗控制系统为实现激光清洗控制方法而研发，激光清洗控制系统包括主机箱、激光清洗系统以及LIBS在线监测系统，主机箱用于承载激光清洗系统和LIBS在线监测系统，LIBS在线监测系统用于激光清洗系统清洗过程的等离子体信号的收集监测。本发明为一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制方法及控制系统，使得清洗目标表面的污垢清洗效果和清洗效率极大提高，实现了激光过程的在线监测，使得激光清洗过程更加自动化，有利于增加对清洗目标基体的保护，进而延长基体的使用寿命。

技术领域

本发明属于激光清洗技术领域，特别是涉及一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制方法及控制系统。

背景技术

工业生产的设备、管线、厂房、建筑物、原材料、产品或半成品等，在与大气、环境、生产原料、介质、产品、机械油等接触的过程中，会受到物理、化学或生物作用，在其表面残留、沉积和生成各种对生产运行、产品质量或人身健康有害的污垢，这些污垢存在影响生产的正常运行、影响材料性能与设备寿命、增加生产能耗和成本、降低产品质量、引发各种事故等方面的危害。传统的清洗方法包括化学清洗、干冰清洗、机械打磨、超声波清洗、喷砂清洗等，但化学清洗严重污染环境、干冰清洗费用昂贵、机械打磨二次损伤严重、喷砂清洗存在噪声污染。激光清洗是一种利用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈蚀或涂层发生瞬间蒸发、崩裂或升华，从而实现工件表面洁净如新的工艺技术。激光清洗具有无研磨、非接触、无热效应和适用于各种加工环境及工业材料等特点，操作过程无需使用任何化学药剂或清洗液，清洗下来的废料为固体粉末，体积小，易回收，是当今工业级表面处理中最可靠、最有效、最环保的解决办法，也是未来工业清洗发展的趋势和首选。

由于激光清洗过程物理、化学反应复杂，附着物脱离基体表面的机制较多，包括热应力振动破坏效应、等离子体冲击破坏效应、裂纹扩展断裂机制等，不同基材、激光光源、附着物以及附着物厚度等都会对清洗效果造成差异，因此，清洗效果的智能在线判断对实现高质量、高可靠性的激光清洗至关重要。激光诱导击穿光谱(Laser induced breakdownspectroscopy，LIBS)，又称激光诱导等离子体光谱(Laser-induced PlasmaSpectroscopy，LIPS)，是一种利用激光脉冲快速测定样品化学成分的现代分析技术，有效结合了激光剥蚀和原子发射光谱技术。其工作原理是利用高能量脉冲激光聚焦到样品上，使样品在瞬间气化成高温、高密度的激光等离子体，等离子体中包括原子、离子和分子，它们会发射其特征波长的光谱，谱线的波长和强度分别反映了样品中的元素组成和含量，具有无需样品预处理、分析速度快、可实现多种元素实时检测的特点。

然而，在现有的激光清洗过程中，不能很好的实现激光清洗过程及质量的在线监测，使得激光清洗过程无法实现在线控制，进而无法实现清洗过程以及清洗效果的把控，在激光清洗过程中容易清洗过度导致清洗基体的磨损，或导致清洗不彻底，大大降低了激光清洗的效果和清洗效率。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制方法及控制系统，通过激光清洗技术与LIBS技术的联用，集成了激光清洗高效、绿色，与LIBS技术快速在线检测的优点，克服了现有便捷式激光清洗设备不能对清洗过程进行判断、不能对清洗质量进行评估的问题，实现了激光清洗过程的快速在线监测。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于LIBS技术在线监测的激光清洗控制方法，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；