CN110000162A

CN110000162A - 利用振动信号判定激光除漆效果的方法

Info

Publication number: CN110000162A
Application number: CN201910237810.1A
Authority: CN
Inventors: 邓国亮; 陈尹; 周琼花; 冯国英
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2019-07-12

Abstract

本发明是一种通过振动信号对激光除漆效果进行判定的方法。其步骤分为：激光辐照待除漆物表面；记录振动信号；获得振动信号时域及频域波形；根据振动信号的强度变化及频率分布变化判定除漆效果。本发明通过振动信号判定除漆效果，时一种新型的判断方法，使用简单方便，可对除漆效果进行实时、迅速、准确的判断，从而降低基底损伤的风险。具有效率高，低成本，便携等特点。

Description

利用振动信号判定激光除漆效果的方法

技术领域

本发明属于激光清洗中的激光除漆领域，是一种判定激光除漆效果的方法。

背景技术

激光清洗技术作为一种新型的清洗技术在众多的清洗领域都得到了成功的应用,涉及到机械工业、微电子工业与艺术品的清洁。激光除漆是激光清洗技术的一个重要应用领域, 传统的物理除漆、化学除漆等传统除漆方法会对基底造成一定程度的损伤，机械除漆效率低，化学残留物会造成环境污染，不便于精细加工。激光除漆具有以下特点:清洁度高;适用范围广;激光辐照的能量可控制在清洗和损伤阈值之间，使得油漆能够去除而不损伤基底;激光除漆设备可多次使用,成本低;激光除漆对环境基本上不造成污染。

为避免激光脉冲照射时间过长或脉冲数过多而导致基体表面损伤或过短而导致污染物残渣清洗不完全的情况，对除漆过程进行实时监测显得犹为重要，这种监测技术能及时地对目前的除漆状态做出准确判断。传统的光谱分析技术，激光诱导光谱衰减分析技术( LIBS) , 激光诱导荧光光谱分析技术( LIF) ，CCD光学成象技术等监测技术，设备昂贵、抗干扰能力较差、信号处理繁琐。

本发明利用了振动信号解决了上述问题，激光除漆过程中产生的振动信号包含了除漆过程的大量信息，可用于实时监测。通过研究激光除漆过程中产生的振动来实时监测清洗效果，具有快速、稳定、有效等特性。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光除漆效果判断的方法，该方法通过记录待除漆物和油漆与激光相互作用时产生的振动信号，通过分析振动信号的时域及频域特征的变化来判断除漆效果。该判定方法相比于光谱分析技术和光学成像技术来判定除漆效果更为高效便捷且具有价格低的优势。

本发明是一种通过振动信号对激光除漆效果进行判定的方法。主要包括以下步骤：

S101 激光辐照待除漆物表面；

S102 记录振动信号；

S103 获取振动的时域及频域信号；

S104 根据振动信号的强度变化及频谱分布判定除漆效果。

根据权利要求1所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其特征在于所记录的振动信号为激光除漆过程中产生。

根据权利要求1所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其特征在于所记录的振动时域信号的强度会随油漆的减少而减弱。

根据权利要求1所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其特征在于所记录的振动信号的频谱信号的分布会随激光除漆的过程而改变。

根据权利要求1所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其特征在于分析振动信号频谱分布可通过局部标准差进行。

根据权利要求1所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其特征在于除漆效果的判定同时基于振动信号的时域和频域特征。当振动信号时域强度由强变弱最后趋于稳定且振动信号的频域局部标准差最小时，判定为激光辐照区域漆已被去除干净。

根据权利要求6所述的利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其频谱的局部标准差定义为：

其中,为选择的需要计算标准差的频谱窗口范围，可以根据需要选择大小，为此范围内强度的平均值。

由于以上技术方案的实施，本发明具有以下优点：

使用设备简单、廉价，处理方法快速准确，能实施实时在线监测。

附图说明

图1是本发明所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法流程图；

图2是本发明所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法装置图；

图中：1-激光器，2-光路移动装置，3-待除漆物，4-测振装置，5-振动信号处理器;

图3是激光在漆板某一点作用了15个脉冲时振动信号的时间特性曲线；

图4是激光在漆板某一点作用了15个脉冲时振动信号的频率特性曲线；

图5是激光在漆板某一点作用了6个脉冲时金属AL板表面油漆完全除干净后在显微镜下观察的图样。

具体实施方式

本发明是利用振动信号判定激光除漆效果的方法，该方法通过记录油漆去除过程中的振动信号并通过振动信号时域及频域的变化来判断清洗效果，振动信号的采集可使用传感器、麦克风等器件，以及光偏转测振等方法。

图2是本发明所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法装置图，激光器1发出激光,光路移动装置2中使用的是北京世纪桑尼科技有限公司的型号为TSH8618D的振镜，光束通过2的调节使光斑聚焦在油漆板3表面，激光作用在油漆板上引起油漆和待除漆物的振动，通过测振装置4收集振动产生的信号并将信号做FFT分析处理，测振装置4可视实际情况选择振动传感器，麦克风等器件。时域上振动信号会随着脉冲数增多先变强再变若，最后趋于稳定；频域上振动信号频率分布会从复杂变简单再变复杂此过程对应频率信号的标准差由大变小再变大。当振动信号强度开始变弱，频谱标准差变小时，则判定油漆除去干净。

实施例1

本实施例中激光器1采用波长为1064nm的调Q的Nd:YAG脉冲固体激光器，脉宽为7ns，频率1-100Hz可调，能量范围为0-100mJ，通过透镜将其聚焦在白色油漆样品上，使其产生振动；油漆底板采用的AL基板，油漆为保赐利公司生产的白色自动喷漆，油漆均匀喷涂在基板表面；本实施例中振动信号的收集采用的是型号为Apex220的麦克风，监测范围是50Hz-25kH，实际测量时也可采用其他振动测量方式。使用roland的型号为Rubix22的音频接口采集卡进行时域信号采集，时域信号采集后通过快速FFT获得频谱分布。

具体的步骤为，激光器发射激光束聚焦在油漆板表面，麦克风放在距离油漆板约10cm处，收集除漆过程中产生的振动的时域信号，通过快速FFT可以获得频域信号，再计算频域信号随频率变化下的标准差。

收集的振动信号其时间特性曲线如图3所示，在第6个脉冲后声音强度即振动信号的强度开始变弱。振动信号其频率特性曲线如图4所示，在500-4500Hz频率范围内，第6个脉冲的频率信号标准差小于第1和第9个脉冲。说明在第6个脉冲之后油漆去除干净。

Claims

1.利用激光除漆过程中振动信号来判断除漆效果，包括以下步骤：

S101 激光辐照待除漆物表面；

S102 记录振动信号；

S103 获取振动的时域及频域信号；

S104 根据振动信号的强度变化及频谱分布判定除漆效果。

2.根据权利要求1所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其特征在于所记录的振动信号为激光除漆过程中产生。

3.根据权利要求1所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其特征在于所记录的振动时域信号的强度会随油漆的减少而减弱。

4.根据权利要求1所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其特征在于所记录的振动信号的频谱信号的分布会随激光除漆的过程而改变。

5.根据权利要求1所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其特征在于分析振动信号频谱分布可通过局部标准差进行。

6.根据权利要求1所述利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其特征在于除漆效果的判定同时基于振动信号的时域和频域特征。

7.当振动信号时域强度由强变弱最后趋于稳定且振动信号的频域局部标准差最小时，判定为激光辐照区域漆已被去除干净。

8.根据权利要求6所述的利用振动信号判定激光除漆效果的方法，其频谱的局部标准差定义为：

其中，为选择的需要计算标准差的频谱窗口范围，可以根据需要选择大小，为此范围内强度的平均值。