CN110542672B - 多波长激光检查 - Google Patents

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Abstract

本发明的题目是多波长激光检查。用于检查表面的实例系统包括激光器、光学系统、门控相机和控制系统。激光器配置为发射光脉冲，其中光脉冲的各自波长随时间变化。光学系统包括至少一个光学元件，并且被配置为将激光器发射的光一次一点地引导至沿着扫描线的点。门控相机被配置为在沿着扫描线的每个点处由具有多个波长的每个波长的光记录表面的荧光响应。控制系统被配置为控制门控相机，使得门控相机的孔在表面的荧光期间打开，但在表面暴露于激光器发射的光期间关闭。

Description

多波长激光检查
技术领域
本公开内容一般涉及荧光光谱法，更具体地，涉及使用荧光光谱法用于检查表面的系统和方法。
背景技术
可以使用光束将一些化合物的分子从基态激发到激发态。在该激发期间，各个分子吸收光子，并且此后不久发射具有比光束更长波长的光。吸收光子后的这种光发射称为荧光。
荧光光谱法是一种检查技术，其涉及分析由于荧光而由样品发射的光的光谱分布。在实例方法中，光源照射样品，使样品中的一些分子发荧光。然后，检测器测量荧光的特征，诸如样品发出的光的强度和/或波长。
通过激发特定波长的样品并测量一定范围的检测波长内的荧光的相对强度，可以产生样品的发射光谱。另外地或可选地，可以通过测量特定波长下的荧光的相对强度来产生样品的激发光谱，同时在一定范围的激发波长内激发样品。
发明内容
在一个实例中，描述了用于检查表面的系统。该系统包括激光器、光学系统、门控相机(gated camera)和控制系统。该激光器配置为在随时间变化的波长下发射光。光学系统包括至少一个光学元件，并且配置为在多个时间间隔期间将激光器发射的光引导至沿着扫描线的点，使得在多个时间间隔的时间间隔内沿着扫描线引导至每个点的光的波长从点到点变化，并且在多个时间间隔内，具有多个波长的每个波长的光被引导至沿着所述扫描线的每个点。门控相机被配置为在沿着扫描线的每个点处由具有多个波长的每个波长的光记录表面的荧光响应。控制系统被配置为控制激光器发射的光的波长，并且控制门控相机的门控。
在另一个实例中，描述了一种用于检查表面的系统。该系统包括激光器、光学系统、门控相机和控制系统。激光器配置为发射光脉冲，其中光脉冲的各自波长随时间变化。光学系统包括至少一个光学元件，并且被配置为将激光器发射的光一次一点地引导至沿着扫描线的点。门控相机被配置为在沿着扫描线的每个点处由具有多个波长的每个波长的光记录表面的荧光响应。控制系统被配置为控制门控相机，使得门控相机的孔在表面的荧光期间打开，但在表面暴露于激光器发射的光期间关闭。
在另一个实例中，描述了一种用于检查表面的方法。该方法包括使激光器发射具有随时间变化的各自波长的光脉冲。该方法还包括使用光学系统的至少一个光学元件，将具有第一波长的第一光脉冲沿着扫描线引导至第一点，并且将具有第二波长的第二光脉冲沿着扫描线引导至第二点。另外，该方法包括使用门控相机记录表面对第一光脉冲的第一荧光响应和表面对第二光脉冲的第二荧光响应。进一步，该方法包括使用至少一个光学元件，将具有第一波长的第三光脉冲引导至第二点，并且将具有第二波长的第四光脉冲引导至第一点。仍进一步，该方法包括使用门控相机记录表面对第三光脉冲的第三荧光响应和表面对第四光脉冲的第四荧光响应。
已经讨论的特征、功能和优点可以在各种实例中独立地实现，或者可以在又其他实例中进行组合，其进一步的细节可以参考以下描述和附图可见。
附图说明
认为说明性实例的特性的新颖特征在所附权利要求中阐述。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下对本公开内容的说明性实例的详细描述，将最好地理解说明性实例以及优选使用模式，进一步目标及其描述，其中：
图1图解了根据实例的实例系统。
图2图解了根据实例的另一个实例系统。
图3是根据实例的实例同步图。
图4是根据实例的实例能级图。
图5示出了根据实例的实例方法的流程图。
图6示出了根据实例的与图6中所示的方法一起使用的另外的操作。
图7示出了根据实例的另一种实例方法的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述所公开的实例，其中示出了一些但不是全部所公开的实例。实际上，可以提供几种不同的实例，并且不应该被解释为限于本文中的实例。相反，提供这些实例是为了使本公开内容彻底和完整，并且将本公开内容的范围完全传达给本领域技术人员。
本文描述了用于检查表面的系统和方法。该系统和方法可用于快速扫描表面，诸如复合材料零件的表面，以通过荧光光谱法识别其表面上的任何材料。例如，该系统和方法可用于确定表面的清洁度，这在制备用于密封、涂漆、涂底漆和粘合操作的表面期间可以是有益的。
实例系统可以包括配置为在随时间变化的波长下发射光的激光器、光学系统、门控相机和控制系统。激光器可以包括换能器，其配置为沿着激光器的激光介质的长度激发压力波，使得压力波随时间改变激光介质的能级，从而改变激光器发射光的波长。光学系统可以包括至少一个光学元件，其引导激光器发射的光朝向零件的表面。例如，光学系统可以配置为在多个时间间隔期间将激光器发射的光引导至沿着扫描线的点，使得(i)在多个时间间隔的时间间隔内沿着扫描线引导至每个点的光的波长从点到点变化，并且(ii)在多个时间间隔内，具有多个波长的每个波长的光被引导至沿着扫描线的每个点。
门控相机可以配置为由激光器发射的光记录表面的荧光响应。例如，门控相机可以配置为在沿着扫描线的每个点处由具有多个波长的每个波长的光记录表面的荧光响应。为了实现这，控制系统可以配置为激光器的操作与门控相机的操作同步。例如，控制系统可以配置为控制激光器的快门和门控相机的电子门控系统，使得门控相机的孔在表面的荧光期间向光打开但是在表面暴露于激光器发射的光期间关闭。
有利地，使用本文公开的系统和方法获得的荧光响应可以比使用普通荧光光谱法获得的荧光响应产生更高的信噪比(SNR)。使用普通荧光光谱法，整个表面立即被照射。另一方面，所描述的系统和方法可以通过沿着扫描线一次一点地照射点处具有相对小的斑点尺寸的光脉冲来操作。利用所描述的系统和方法，所施加的光的强度以及因此发荧光的光的强度可以远高于立刻照射整个表面时可以获得的强度。
进一步，荧光响应中的噪音水平可以小于使用普通荧光光谱法获得的荧光响应中的噪音水平。通过一次一个地照射具有一定波长范围的单个波长的光而不是照射具有宽光谱的光，所描述的系统和方法可以避免在表面材料发荧光时在荧光波长处发射任何光。另外，激光器与门控相机的同步也可以降低噪音水平。当门控相机的孔向光打开时，激光可以被激光器的快门阻挡。
所描述的系统和方法还可以将高功率光束施加至表面上的斑点而不损坏表面。如果光连续施加到表面上的小的斑点，则表面可能变得过热，并且可能被损坏。所描述的系统和方法可以以各种方式帮助避免该问题。例如，激光器可以被关闭，使得激光器发射光脉冲，并且即使在每个脉冲的瞬时强度高的情况下，表面上的长期时间平均强度也是适中的。另外地或可选地，激光器发射的光可以穿过棱镜，当激光器发射的光的波长改变时，棱镜改变激光入射到零件表面的点。
所描述的系统和方法还可以比普通荧光光谱法产生关于表面上的材料的更多化学信息。通常，在表面上显示白色(即，宽光谱)光。因此，对光的荧光响应提供了关于表面对宽光谱波长的响应的信息。然而，利用所描述的系统和方法，可以在表面上显示具有一定波长范围的特定波长的光，其中该波长随时间变化。因此，所得到的荧光响应提供了关于表面上包括任何材料的表面如何单独响应每个波长的信息。结果，与传统荧光光谱法相比，所描述的系统和方法可用于建立优异的化学特征(signature)。
在下文中参考附图描述了这些系统和方法的各种其他特征。
现在参考图1，图1图解了根据实例实施方式的实例系统100。根据上面的讨论，系统100可用于检查零件102。例如，系统100可用于检查零件102以识别零件102的表面104上的任何材料。如图1所示，系统100包括激光器106、光学系统108、门控相机110和控制系统112。
激光器106可以配置为在随时间变化的波长下发射光。激光器106可以包括激发源或泵，配置为发送能量到激光介质中。在一个实例中，激光介质可以吸收能量，激发激光介质中的电子从第一能态(基态)到第三能态(激励能级)。然后电子可以驰豫到第二能态，经历有时被称为无辐射的跃迁。另外，处于第二能态的电子可以通过自发发射衰减到第一能态，释放光子。光子的能量以及因此光子的波长对应于第二能量状态和第一能量状态之间的差异。激光器106还可以包括介电镜107，其将光反射回激光介质中，以便刺激更多的光子发射并增加激光器106发射的光的强度。
激光器106还可以包括换能器109，其配置为沿着激光介质的长度向下激发压力波，平行于受激发射的光的方向。固体介质中的压力波将该介质内的原子推到一起，减少了它们的分离。因此，激光介质内的压力波可以在激光介质内将原子推到一起，减少它们的分离。分离的变化可以改变第一、第二和第三能态的能级。分离的变化发生在相对于光的吸收和发射较慢的时间尺度上。因此，当压力波改变第一、第二和第三能态的能级时，压力波改变第一和第二能态之间的差异，并改变激光器106发射的光的波长。当压力波继续在激光介质上移动，压力波可以继续改变第一和第二能态的能级，并改变激光器106发射的光的波长。因此，换能器109在激光介质上运行可以使激光器106发射连续变化的、受控的、可预测的光波长范围。
同样，介电镜107可以经历相同的压力波并且随激光介质压缩和拉伸。扩展介电镜的物理尺寸可以改变介电镜的折射率和深度，从而改变主要反射的光的频率，以便增加激光器106的强度。可以选择介电镜的材料使得介电镜对压力波的响应大致与激光介质对压力波的响应相匹配。
作为具体实例，激光器106可以是红宝石激光器，其配置为发射694.3纳米的激光束。红宝石激光器(红宝石晶体)的激光介质可具有345吉帕斯卡(GPa)的杨氏模量，2.1GPa的拉伸强度，在第一方向上的4.75埃晶格常数，以及在第二方向上的12.98埃晶格常数。通过这种配置，红宝石激光器的激光介质可以在它“破裂”之前拉伸2.1/345(约0.6％)。破裂是指相邻原子之间的相互作用变得如此弱以至于原子的相对运动不再受限制的点。并且，在任何材料中，原子之间相互作用的强度由共享电子的能级定义。
红宝石晶体可以具有第二能态和第一能态，其由对应于未拉伸状态下的694.3纳米波长的1.79电子伏特(eV)分离。随着红宝石晶体的拉伸和原子间分离的增加，第二能态和第一能态之间的能隙可随着分离的增加而减小，使得波长增加。因此，压力波可以使红宝石晶体伸展，并产生波长大于694.3nm的光。类似地，红宝石晶体可以被压力波压缩，导致激光器发射的光的波长降低到694.3nm以下。
在其他实例中，激光器106可以是半导体激光器。例如，激光器106可以是在405nm附近发出激光的氮化铟镓(InGaN)激光器、在650nm附近发出激光的磷化镓铟(GaInP)或磷化铝镓铟(AlGaInP)激光器，或者是在785nm附近发出激光的砷化铝镓(GaAlAs)激光器。因此，红宝石激光器的实例并非限制性的。
在一些实例中，激光器106可包括快门114。快门114可以通过控制系统112电子地控制并与换能器同步，从而快门间歇地阻挡激光器发射的光。换句话说，可以控制快门114，使得激光器106发射时间分离的光脉冲，光脉冲的波长随时间变化。作为实例，图1描绘了具有第一波长的第一脉冲116a，具有第二波长的第二脉冲116b和具有第三波长的第三脉冲116c。
激光器106还可以包括滤光器116。滤光器116可以配置为过滤通过光学系统108的光的波长。例如，滤光器116可以滤除波长高于上频率的光和/或切断波长低于下频率的光。在一个实例中，滤光器可以是棱楔形的多层干涉滤光器。
光学系统108可以配置为在空间中传播由激光器106发射的不同波长的光。例如，光学系统可以配置为引导由激光器106发射的光至沿着扫描线117的点。在一个实例中，光学系统108可以配置为在多个时间间隔期间引导由激光器106发射的光至沿着扫描线117的点，使得：(i)在多个时间间隔的时间间隔内沿着扫描线117引导至每个点的光的波长从点到点变化，并且(ii)在多个时间间隔内，具有多个波长的每个波长的光被引导至沿着扫描线117的每个点。
光学系统108可以使得沿着扫描线117的点被具有多个波长的单个波长的光一次一点地照射。例如，光学系统108可以包括可由控制系统112控制的第一扫描镜120和第二扫描镜122。在第一时间间隔期间，第一扫描镜120可以传播第一、第二和第三脉冲116a-c至沿着扫描线117的各自点。为了实现这，当第一脉冲116a接触第一扫描镜120时，第一扫描镜120可以在第一位置，使得第一脉冲116a从第二扫描镜122反射出并接触沿着扫描线117的第一点。当第二脉冲116b接触第一扫描镜120时，第一扫描镜120然后可以旋转到第二位置，使得第二脉冲116b从第二扫描镜122反射出并且接触沿着扫描线117的第二点。进一步，当第三脉冲116c接触第一扫描镜120时，第一扫描镜120然后可以旋转到第三位置，使得第三脉冲116c从第二扫描镜122反射出并且接触沿着扫描线117的第三点。
在第二时间间隔期间，可以控制第一扫描镜120以沿着扫描线117平移第一、第二和第三脉冲116a-c的照射点。例如，可以控制第一扫描镜120，使得第一脉冲116a接触第二点，第二脉冲116b接触第三点，并且第三脉冲116c接触第一点。类似地，在第三时间间隔期间，可以控制第一扫描镜120以再次平移照射点。换句话说，可以控制第一扫描镜120，使得沿着扫描线117的三个点中的每一个由第一、第二和第三脉冲116a-c中的每一个单独照射。实际上，沿着扫描线的点的数量可以大于3。例如，点数可以是10、50、100或更多。
第二扫描镜122可以配置为平移扫描线。例如，在沿着扫描线的三个点中的每个点被第一、第二和第三脉冲116a-c中的每一个单独照射之后，第二扫描镜122可以旋转到不同的位置，使得扫描线沿着表面104前进。以这种方式，第二扫描镜122可以将扫描线从表面104上的第一段平移到表面104上的第二段。
门控相机110可以配置为由激光器106发射的光记录表面104的荧光响应。例如，门控相机110可以配置为在沿着扫描线的各个点处由具有多个波长的每个波长的光记录光表面104的荧光响应。如本文所用，表面104的荧光响应可以指表面104自身的荧光响应或表面104上存在的材料诸如表面污染物的荧光响应。
一个实例中，门控相机110可以包括图像增强器111，其配置为增加在门控相机110处接收的可用光的强度。例如，图像增强器111可以是光电设备，其将由表面104上的材料发射的光子转换为电子，放大那些电子，并且然后将电子转换回光子。
门控相机110可以是电子-门控的。例如，门控相机110可以包括电子门控系统，其功能类似于照相机快门，当启用电子门时允许接收的光通过门控相机110的孔，但当电子门被禁用时，防止光通过门控相机110的孔。门控持续时间可能很短，诸如几纳秒甚至几皮秒。电子门控系统可以包括高速数字延迟发生器，其允许控制系统指定相对于事件的开始何时启用和/或禁用电子门。电子门控系统的门控可由控制系统112控制。在一个实例中，电子门控系统可以是图像增强器111的部分。例如，图像增强器111可以是电子-门控图像增强器。电子-门控图像增强器可以包括一个或多个透镜、光电阴极、微通道板、荧光屏和用于向光电阴极、微通道板和荧光屏提供不同电压偏置的电子器件。
在实例配置中，激光器106、光学系统108和门控相机110可以安装到装置，例如壳体、框架或其他支撑结构。然后可以将零件102带到用于检查的装置附近(例如，在下方)。另外地或可选地，该装置可以是便携式的，并且可以移动到零件102的位置以便检查零件102。
控制系统112可以包括处理器113和存储程序指令的非暂时性计算机可读介质，程序指令可由处理器113执行以实施本文描述的任何控制系统功能。处理器113可以是任何类型的处理器，诸如微处理器、数字信号处理器、多核处理器等。可选地，控制系统112可以包括配置为执行程序指令的一组处理器，或者配置为执行各自的程序指令的多组处理器。
控制系统112可以包括计算设备诸如笔记本计算机、移动计算机、可穿戴计算机、平板计算机、台式计算机或其他类型的计算设备。因此，控制系统112可以包括显示器、输入设备和一个或多个通信端口，控制系统通过该通信端口配置为与系统100的其他设备以及不是系统100的一部分的设备通信。
控制系统112可以通过一个或多个有线或无线通信链路连接到激光器106、光学系统108和门控相机110。以这种方式，控制系统112可以向激光器106、光学系统108和门控相机110发送数据和/或从激光器106、光学系统108和门控相机110接收数据。
根据上面的讨论，控制系统112可以配置为控制激光器106发射的光的波长并控制门控相机110的门控。在这方面，控制系统112可以配置为控制在激光器106的激光介质内提供压力波的换能器。控制系统112也可以配置为控制激光器106的快门114，使得快门114间歇地阻挡激光器发射的光，产生光脉冲。另外，控制系统112可以配置为控制快门114，使得当门控相机110的孔向光打开时，快门114阻挡由激光器106发射的光。
进一步，控制系统112可以配置为控制门控相机110的电子门控系统。当光碰撞在表面104上时，光被表面104吸收。该光到达后可预测的时间，表面104可以发荧光，以各种频率释放光。控制系统112可以控制门控相机110的电子门控系统，使得门控相机110的孔在荧光期间打开，但在表面104暴露于来自激光器106的光的期间关闭。这种同步可以允许门控相机110仅检测来自激光器106的荧光而不是反射光。
此外，控制系统112的处理器或另一个计算设备的处理器可以通过分析由门控相机110记录的表面104的荧光响应配置为识别表面104上的材料。例如，在各种激发波长下，在表面104上的给定点处收集的荧光响应可用于确定表面104的化学组成。表面104的化学组成可指示在表面104上的给定点处，材料，诸如切削液(cutting liquid)、水、塑料或其他试剂是否存在。
图2图解了根据实例实施方式的另一个实例系统200。与图1的系统100类似，系统200可用于检查零件202。例如，系统200可用于检查零件202以识别零件202的表面204上的任何材料。与图1的系统100类似，系统200包括激光器206、光学系统208、门控相机210和控制系统212。然而，与包括第一扫描镜120和第二扫描镜122的图1的光学系统108不同，光学系统208反而包括棱镜224和扫描镜222。
棱镜224可以配置为在多个时间间隔的时间间隔内使得引导到沿着扫描线217的每个点的光的波长从点到点变化。例如，棱镜224可以配置为使第一、第二和第三脉冲216a-c在第一时间间隔期间沿着扫描线217分别照射第一、第二和第三照射点。然后扫描镜222可以配置为沿着扫描线217将第一、第二和第三脉冲216a-c的照射点平移一个后续的时间间隔。与图1的第二扫描镜122类似，扫描镜222也可以配置为将扫描线217从表面204上的第一段平移到表面204上的第二段。例如，扫描镜222可以配置为在具有多个波长的每个波长的光被引导至沿着扫描线217的每个点之后平移扫描线217。
图3是根据实例实施方式的实例同步图300。同步图300示出了激光器与门控相机的同步操作的一种可能方式，激光器诸如图1的激光器106或图2的激光器206，门控相机诸如图1的门控相机110或图2的门控相机210。根据上面的讨论，换能器302可以激发激光器的激光介质304内的压力波，并且激光器可以被关闭，使得激光器提供具有四种不同波长的四种光脉冲。在每个脉冲碰撞零件表面后不久，表面可以提供荧光响应。为了捕获荧光响应，但忽略来自激光器脉冲的反射，门控相机的电子门控系统可以在与荧光响应发生时相对应的时间启用(或打开)，但是在当发射激光器脉冲时的其他时候禁用(或关闭)。进一步，门控相机可以固定的速率捕获图像数据帧。
如图3所示，由于电子门控系统的操作，“相机帧1”可能不包括任何荧光响应数据，由于相机门被禁用。然而，其他相机帧可包括荧光响应数据。尤其，“相机框架2”可以包括对第一脉冲的荧光响应，“相机框架3”可以包括对第二脉冲的荧光响应，“相机框架4”可以包括对第三脉冲的荧光响应，并且“相机帧5”可以包括对第四脉冲的荧光响应。
在另一个实例中，可以控制激光器的快门，使得具有相同波长的光的多个脉冲依次发射。例如，可以控制激光器的快门以便每当激光器发射的光具有特定波长时打开，但是当激光器发射的光具有不同于特定波长的波长时关闭。在捕获多个脉冲的荧光响应数据之后，处理器然后可以对捕获的数据进行时间-平均(time-averaging)，与激光器脉冲的数量一致。例如，如果有四个脉冲，则处理器可以组合来自四个脉冲中的每一个的荧光响应数据，并将荧光响应数据除以四。该时间-平均可以帮助增加荧光响应数据的SNR。
图4是实例能级图400。能级图400示出了称为导带和价带的半导体的能级如何可以根据原子间距离而变化。例如，半导体可以是激光器的激光介质。
半导体包括被称为导带和价带的能级。并且，在半导体激光器中，当电子从导带下降到价带时发射光子。随着原子之间的原子间分离增加，导带和价带之间的隙(gap)减小。进一步，当原子充分分离使得价带低于导带时，电子可以定位到不再是材料的一部分的单个原子。
如图4所示，对于实例半导体，在原子间距离a处，在导带和价带之间存在带隙。当半导体被拉伸使得原子间距离增加到大于a的距离时，带隙减小。换句话说，拉伸激光器的半导体激光介质会导致半导体激光器发出的光的波长增加。相反，当半导体被压缩使得原子间距离减小到小于a的距离时，带隙增加。因此，压缩激光器的半导体激光介质会导致半导体激光器发出的光的波长减小。
图5示出了实例方法的流程图。图5中所示的方法500呈现了一种方法的实施方式，例如，可以与图1和2中所示的系统之一一起使用，例如，或本文所公开的任何系统一起使用。本文描述的任何实例设备或系统，诸如图1的控制系统112或图2的控制系统112，可以用于或配置为执行图5中呈现的逻辑功能。
方法500可以包括一个或多个操作、功能或动作，如框502-510中的一个或多个所图解。尽管这些框按顺序图解，但是这些框也可以并行执行，和/或以与本文描述的顺序不同的顺序执行。而且，各种框可以组合成更少的框，分成另外的框，和/或基于所期望的实施移除。
应当理解，对于本文中所公开的这个和其他过程和方法，流程图示出了本实施方式的一种可能实施的功能和操作。在这方面，每个框可以表示程序代码的模块、段或一部分，其包括可由处理器执行的一个或多个指令，用于实施该过程中的特定逻辑功能或步骤。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质或数据存储器上，例如诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储设备。计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质或存储器，例如，诸如如寄存器内存、处理器缓存和RAM之类的短时间存储数据的计算机可读介质。计算机可读介质还可以是任何其他易失性或非易失性存储系统。例如，计算机可读介质可以被认为是有形计算机可读存储介质。
最初，在框502处，方法500包括使激光器发射具有随时间变化的相应波长的光脉冲。控制系统可以使换能器沿着激光器的激光介质的长度激发压力波，使得压力波随时间改变激光介质的能级，并改变激光器发射的光的波长。此外，控制系统可以控制激光器的快门，使得快门间歇地阻挡激光器发射的光，产生光脉冲。
在框504处，方法500包括使用光学系统的至少一个光学元件，将具有第一波长的第一光脉冲沿着扫描线引导至第一点，并且使具有第二波长的第二光脉冲沿着扫描线引导到第二点。第一光脉冲和第二光脉冲可以通过光学系统的棱镜，使得第一光脉冲和第二光脉冲在空间中传播。可选地，光学系统的扫描镜可以在空间中分离第一光脉冲和第二光脉冲。例如，控制系统可以控制扫描镜，使得当第一光脉冲碰撞在扫描镜上时，扫描镜处于第一位置，而当第二光脉冲碰撞在扫描镜上时，扫描镜处于第二位置。
在框506处，方法500包括使用门控相机记录表面对第一光脉冲的第一荧光响应，并且记录表面对第二光脉冲的第二荧光响应。
在框508处，方法500包括使用至少一个光学元件，将具有第一波长的第三光脉冲引导至第二点，并且将具有第二波长的第四光脉冲引导至第一点。根据上面的讨论，控制系统可以控制扫描镜，使得当第三脉冲碰撞在扫描镜上时，扫描镜处于第二位置，而当第四脉冲碰撞在扫描镜上时，扫描镜处于第一位置。
并且在框510处，方法500包括使用门控相机记录表面对第三光脉冲的第三荧光响应和表面对第四光脉冲的第四荧光响应。
图6示出了与图6中所示的方法一起使用的另外的操作。图6的框602可以作为图5的框506的一部分和/或作为图5的框510的一部分来执行。
在框602处，图6包括控制门控相机的图像增强器，使得门控相机的孔在表面暴露于由激光器发射的光脉冲期间关闭。作为实例，控制系统可以向图像增强器的电子门控系统提供指令信号，其使得图像增强器的电子门被禁用。电子门的禁用可以与激光器的快门打开时的时间一致。另一方面，控制系统可以向图像增强器的电子门控系统提供不同的指令信号，其使得电子门在激光器的快门从打开转变到关闭之后的短时间内启用(例如，小于1纳秒、1纳秒、几纳秒)或者在激光器的快门从关闭到打开之后的短时间内启用。
图7示出了另一种实例方法的流程图。图7中所示的方法700呈现方法的实例，例如，可以与图1和2中所示的系统之一一起使用，例如，或本文中所公开的任何系统一起使用。本文描述的任何实例设备或系统，诸如图1的控制系统112或图2的控制系统212，可用于或配置为执行图7中呈现的逻辑功能。方法700可包括一个或多个操作、功能、或者如框702-710中的一个或多个所图解的动作。尽管这些框以连续顺序图解，但是这些框也可以并行执行，和/或以与本文描述的顺序不同的顺序执行。而且，各种框可以组合成更少的框，分成另外的框，和/或基于所期望的实施移除。每个框可以表示程序代码的模块、段或一部分，其包括可由处理器执行的一个或多个指令，用于实施该过程中的特定逻辑功能或步骤。
方法700可以与图5的方法500的一个或多个框组合。
最初，在框702处，方法700涉及接收零件表面的荧光响应数据。例如，荧光响应数据可以是沿着扫描线的点处表面的荧光响应、沿着扫描线的多个点处表面的荧光响应，或沿多个扫描线的点处表面的荧光响应。
在框704处，方法700涉及使用荧光响应数据识别零件表面上的材料(一种或多种)。识别零件表面上的材料(一种或多种)可涉及将荧光响应数据与存储在已知化学特征的数据库中的化学特征进行比较。
在框706处，方法700涉及确定表面上的所识别的材料(一种或多种)是否可接受。确定表面上所识别的材料(一种或多种)是否可接受可涉及将所识别的材料与可接受材料的列表进行比较，或将所识别的材料与不可接受的材料列表进行比较。
如果所识别的材料(一种或多种)是可接受的，则在框708处，可以提供接受指示。例如，控制系统可以使音频元件(例如，扬声器或蜂鸣器)提供听觉接受指示和/或使照明元件(例如，发光二极管或显示器)提供视觉接受指示。然而，如果所识别的材料(一种或多种)是不可接受的，则在框710处，可以提供拒绝指示。与接受指示一样，拒绝指示可以是听觉指示或视觉指示。
提供接受指示可以是任选的。例如，控制系统可以配置为，如果所识别的材料(一种或多种)是可接受的，其不提供任何指示，而如果一种或多种所识别的材料是不可接受的，则其提供拒绝指示。
进一步，本公开内容包括根据以下条款的实例：
条款1.一种用于检查表面的系统，其包括：激光器，其配置为在随时间变化的波长下发射光；光学系统，其包括至少一个光学元件，该光学系统配置为在多个时间间隔期间将激光器发射的光引导至沿着扫描线的点，使得：沿着扫描线引导至每个点的光的波长在多个时间间隔的时间间隔内从点到点变化，并且在多个时间间隔内，具有多个波长的每个波长的光被引导至沿着扫描线的每个点；门控相机，其配置为在沿着扫描线的每个点处由具有多个波长的每个波长的光记录表面的荧光响应；和控制系统，其配置为控制激光器发射的光的波长，并且控制门控相机的门控。
条款2.条款1的系统：其中激光器包括快门，并且其中控制系统进一步配置为控制快门，使得快门间歇地阻挡激光器发射的光，产生光脉冲。
条款3.条款2的系统，其中控制系统配置为控制快门，使得当门控相机的孔打开时快门阻挡激光器发射的光。
条款4.条款2的系统，其中光脉冲的各自波长随时间变化。
条款5.条款4的系统，其中激光器包含换能器，其配置为沿着激光器的激光介质的长度激发压力波，使得压力波随时间改变激光介质的能级，并改变激光器发射的光的波长。
条款6.条款1-5中任一项的系统，其配置为使得在多个时间间隔期间利用具有多个波长的单个波长的光一次一个点地照射沿着扫描线的点。
条款7.条款1-6中任一项的系统，其中至少一个光学元件包含棱镜，其配置为使得在多个时间间隔的时间间隔内引导至沿着扫描线的每个点的光的波长从点到点变化。
条款8.条款1-7中任一项的系统，其中至少一个光学元件包含扫描镜，其配置为使得在多个时间间隔的时间间隔内引导至沿着扫描线的每个点的光的波长从点到点变化。
条款9.条款的1-8中任一项的系统，其中至少一个光学元件包含扫描镜，其配置为在具有多个波长的每个波长的光被引导至沿着扫描线的每个点之后，将扫描线从表面上的第一段平移到表面上的第二段。
条款10.条款的1-9中任一项的系统，其进一步包含至少一个处理器，该处理器配置为通过分析由门控相机记录的荧光响应来识别表面上的材料。
条款11.一种用于检查表面的系统，其包含：激光器，其配置为发射光脉冲，其中该光脉冲的各自波长随时间变化；光学系统，其包含至少一个光学元件，该光学系统配置为将激光器发射的光一次一点地引导至沿着扫描线的点；门控相机，其配置为在沿着扫描线的每个点处由具有多个波长的每个波长的光记录表面的荧光响应；和控制系统，其配置为控制门控相机，使得该门控相机的孔在表面的荧光期间打开，但在表面暴露于激光器发射的光期间关闭。
条款12.条款11的系统：其中激光器包含快门，其配置为阻挡激光器发射的光，并且其中控制系统配置为使快门的操作与门控相机的图像增强器的操作同步。
条款13.条款11或12的系统，其中激光器包含换能器，该换能器配置为沿着激光器的激光介质的长度激发压力波，使得该压力波随时间改变激光介质的能级，并改变激光器发射的光的波长。
条款14.条款11-13中任一项的系统，其中至少一个光学元件包含棱镜，该棱镜配置为使得被引导至沿着扫描线的每个点的光的波长从点到点变化。
条款15.条款11-14中任一项的系统，其中至少一个光学元件包含扫描镜，该扫描镜配置为使得被引导至沿着扫描线的每个点的光的波长从点到点变化。
条款16.条款11-15中任一项的系统，其中至少一个光学元件包含扫描镜，该扫描镜配置为在具有多个波长的每个波长的光被引导至沿着扫描线的每个点之后，将扫描线从表面上的第一段移动到表面上的第二段。
条款17.条款11-16中任一项的系统，其进一步包括至少一个处理器，该处理器配置为通过分析由门控相机记录的荧光响应来识别表面上的材料。
条款18.一种用于检查表面的方法，其包括：使得激光器发射具有随时间变化的各自波长的光脉冲；使用光学系统的至少一个光学元件，引导具有第一波长的第一光脉冲至沿着扫描线的第一点，并且引导具有第二波长的第二光脉冲至沿着扫描线的第二点线，使用门控相机记录表面对第一光脉冲的第一荧光响应和表面对第二光脉冲的第二荧光响应；使用至少一个光学元件，将具有第一波长的第三光脉冲引导至第二点，并将具有第二波长的第四光脉冲引导至第一点；并且使用门控相机记录表面对第三光脉冲的第三荧光响应和表面对第四光脉冲的第四荧光响应。
条款19.条款18的方法，其进一步包括控制门控相机的图像增强器，使得门控相机的孔在表面暴露于激光器发射的光脉冲期间关闭。
条款20.条款18或19的方法，其进一步包括通过分析第一荧光响应和第四荧光响应来识别表面上的材料。
出于说明和描述的目的，并且不旨在穷举或限制于所公开形式的实例，已经给出了对不同有利布置的描述。在阅读和理解前述公开内容之后，许多修改和变化对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。进一步，与其他实例相比，不同的实例可以提供不同的优点。选择和描述所选择的一个实例或多个实例是为了最好地解释原理、实际应用，并使本领域普通技术人员能够理解具有各种修改的各种实例的公开内容适合于预期的特定使用。

Claims (20)

1.一种用于检查表面的系统(100,200)，其包括：
激光器(106,206)，其配置为在随时间变化的波长下发射光；
光学系统(108,208)，其包括至少一个光学元件(120,122,222,224)，所述光学系统配置为在多个时间间隔期间将所述激光器发射的光引导至沿着扫描线(117,217)的点，使得：
引导至沿着所述扫描线的每个点的所述光的波长在多个时间间隔的时间间隔内从点到点变化，并且
在所述多个时间间隔内，具有多个波长的每个波长的光被引导至沿着所述扫描线的每个点；
门控相机(110,210)，其被配置为在沿着所述扫描线的每个点处由具有所述多个波长的每个波长的所述光记录所述表面的荧光响应；和
控制系统(112,212)，其被配置为控制所述激光器发射的所述光的波长，并且控制所述门控相机的门控。
2.权利要求1所述的系统：
其中所述激光器包括快门(114,214)，并且
其中所述控制系统进一步配置为控制所述快门，使得所述快门间歇地阻挡所述激光器发射的光，产生光脉冲。
3.权利要求2所述的系统，其中所述控制系统配置为控制所述快门，使得当所述门控相机的孔打开时所述快门阻挡激光器发射的光。
4.权利要求2所述的系统，其中所述光脉冲的各自波长随时间变化。
5.权利要求4所述的系统，其中所述激光器包括换能器(302)，其配置为沿所述激光器的激光介质(304)的长度激发压力波，使得所述压力波随时间改变所述激光介质的能级，并改变所述激光器发射的所述光的波长。
6.权利要求1所述的系统，其被配置为使得在所述多个时间间隔期间利用具有所述多个波长的单个波长的光一次一个点地照射沿着所述扫描线的所述点。
7.权利要求1所述的系统，其中所述至少一个光学元件包括棱镜(224)，其配置为使得在所述多个时间间隔的时间间隔内引导至沿着所述扫描线的每个点的所述光的波长从点到点变化。
8.权利要求1所述的系统，其中所述至少一个光学元件包括扫描镜(120)，其配置为使得在所述多个时间间隔的时间间隔内引导至沿着所述扫描线的每个点的所述光的波长从点到点变化。
9.权利要求1所述的系统，其中所述至少一个光学元件包括扫描镜(122,222)，其配置为在具有所述多个波长的每个波长的光被引导至沿着所述扫描线的每个点之后，将所述扫描线从所述表面上的第一段平移到所述表面上的第二段。
10.权利要求1-9中任一项所述的系统，其进一步包括至少一个处理器，所述处理器配置为通过分析由所述门控相机记录的荧光响应来识别所述表面上的材料。
11.一种用于检查表面的系统(100,200)，其包括：
激光器(106,206)，其配置为发射光脉冲，其中所述光脉冲的各自波长随时间变化；
光学系统(108,208)，其包括至少一个光学元件(120,122,222,224)，所述光学系统配置为将所述激光器发射的光一次一点地引导至沿着扫描线(117,217)的点；
门控相机(110,210)，其配置为在沿着所述扫描线的每个点处由具有多个波长的每个波长的光记录所述表面的荧光响应；和
控制系统(112,212)，其配置为控制所述门控相机，使得所述门控相机的孔在所述表面的荧光期间打开，但在所述表面暴露于所述激光器发射的光期间关闭。
12.权利要求11所述的系统：
其中所述激光器包括快门(114,214)，其配置为阻挡所述激光器发射的光，和
其中所述控制系统配置为所述快门的操作与所述门控相机的图像增强器(111,211)的操作同步。
13.权利要求11所述的系统，其中所述激光器包括换能器(302)，其配置为沿所述激光器的激光介质(304)的长度激发压力波，使得所述压力波随时间改变所述激光介质的能级，并改变所述激光器发射的所述光的波长。
14.权利要求11所述的系统，其中所述至少一个光学元件包括棱镜(224)，其配置为使得被引导至沿着所述扫描线的每个点的所述光的波长从点到点变化。
15.权利要求11所述的系统，其中所述至少一个光学元件包括扫描镜(120)，其配置为使得被引导至沿着所述扫描线的每个点的所述光的波长从点到点变化。
16.权利要求11所述的系统，其中所述至少一个光学元件包括扫描镜(122,222)，其配置为在具有所述多个波长的每个波长的光被引导至沿着所述扫描线的每个点之后，将所述扫描线从所述表面上的第一段平移到所述表面上的第二段。
17.权利要求11-16中任一项所述的系统，其进一步包括至少一个处理器，所述处理器配置为通过分析由所述门控相机记录的荧光响应来识别所述表面上的材料。
18.一种用于检查表面的方法(500)，其包括：
(502)使得激光器发射具有随时间变化的各自波长的光脉冲；
(504)使用光学系统的至少一个光学元件，引导具有第一波长的第一光脉冲至沿着扫描线的第一点，并引导具有第二波长的第二光脉冲至沿着所述扫描线的第二点线；
(506)使用门控相机记录所述表面对所述第一光脉冲的第一荧光响应和所述表面对所述第二光脉冲的第二荧光响应；
使用所述至少一个光学元件，将具有所述第一波长的第三光脉冲引导至第二点，并将具有所述第二波长的第四光脉冲引导至第一点；和
(508)使用门控相机记录所述表面对第三光脉冲的第三荧光响应和所述表面对所述第四光脉冲的第四荧光响应。
19.权利要求18所述的方法，其进一步包括(602)控制所述门控相机的图像增强器，使得在将所述表面暴露于由激光器发射的光脉冲期间，所述门控相机的孔关闭。
20.权利要求18所述的方法，其进一步包括(704)通过分析所述第一荧光响应和所述第四荧光响应来识别所述表面上的材料。
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