[发明专利]一种激光冲击强化效果的在线检测方法和装置

权利要求书

1.一种激光冲击强化效果的在线检测装置，包括激光器、激光束、金属工件、水约束层、吸收层、设有工件夹具的六轴工作台和控制系统，控制系统与六轴工作台连接，用于控制六轴工作台的转动与移动，控制系统与激光器连接，金属工件安装在六轴工作台的工件夹具内，金属工件的待处理区域表面设有吸收层，吸收层上设有约束层，激光器发出的激光束的聚焦焦点应与金属工件待加工点重合，其特征在于：在六轴工作台上，金属工件的一侧设有声压式传感器，声压式传感器与声耦合器连接，声耦合器与数据采集卡连接，将声压式传感器采集激光冲击每个脉冲的声波信号，通过声耦合器转换成电信号传输给数据采集卡；图像采集平台上设有探测头Ⅰ和探测头Ⅱ，位于六轴工作台的一侧，图像采集平台与激光束的聚焦焦点的距离通过图像采集平台上的探测头Ⅰ和探测头Ⅱ采用双目视觉算法确定；图像采集平台与数据采集卡连接，将图像处理平台对激光冲击覆盖在金属工件表面的吸收层形成的等离子羽进行拍摄形成的图像信息传输给数据采集卡；数据采集卡与集成数据处理系统连接，将所收集的声波信号转换的电信号和等离子羽图像传输给集成数据处理系统；集成数据处理系统、图像采集平台分别与控制系统连接。

2.如权利要求1所述的一种激光冲击强化效果的在线检测装置，其特征在于：所述激光器、激光束、金属工件、水约束层、吸收层和六轴工作台组成激光冲击单元，能够实现金属工件的激光冲击强化处理；声压式传感器响应频率为5Hz-100KHz，谐振频率为20KHz-50KHz。

3.一种激光冲击强化效果的在线检测方法，其特征在于包括如下步骤：

(1) 进行金属工件激光冲击前准备工作：在六轴工作台上装夹金属工件，通过六轴工作台的移动使金属工件待加工点位于激光束的聚焦焦点上，将吸收层黏贴在金属工件待处理区域表面，调整水约束层，调节图像采集平台，放置声压传感器在六轴工作台上位于金属工件一侧；

(2) 图像采集平台上探测头Ⅰ和探测头Ⅱ采用双目视觉算法确定激光束的聚焦焦点与图像采集平台的距离和方位，其定位信息反馈给集成数据处理系统；

(3) 首先激光器发出激光束穿过水约束层和吸收层冲击金属工件若干次，采集每次激光冲击脉冲的电信号和等离子羽图像信号，每次冲击后测量冲击区域的金属工件的残余应力，选择呈现高幅残余压应力的激光冲击脉冲的电信号和等离子羽图像信号作为标准信号；

(4) 根据金属工件形状，确定激光冲击的工作轨迹，按照正常程序进行激光冲击处理金属工件，数据采集卡采集电信号和等离子羽图像信号传输给集成数据处理系统，与标准信号进行对比，如果电信号和等离子羽图像与标准电信号和等离子羽图像信号一致，则进行下一个脉冲的激光冲击，如果电信号和等离子羽图像与标准信号不同，集成数据处理系统记录该加工点位置，待整个金属工件处理完毕再根据记录情况进行再加工。