CN112710637A - 一种检测气膜孔穿透状态的方法、系统及计算机存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种检测气膜孔穿透状态的方法、系统及计算机存储介质；该方法包括：在利用激光对工件进行气膜孔加工的过程中，获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号；当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透；当所述被加工的气膜孔被穿透，关闭激光器以停止对所述气膜孔的加工。该方法能够实时检测气膜孔的穿透状态，避免出现气膜孔未穿透或对壁损伤的现象，且判定结果可靠性高，并能实现气膜孔的自动化加工，提高气膜孔的加工效率。
Description
技术领域
本发明实施例涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种检测气膜孔穿透状态的方法、系统及计算机存储介质。
背景技术
在航空涡轮发动机工作时，涡轮叶片处于高温高压燃气冲击的恶劣工作环境，通过利用激光加工技术在涡轮叶片叶身上加工大量微小的孔(孔径一般在0.2～0.8mm之间)，使从冷却区域喷出的冷却气流通过叶片上的孔在涡轮叶片叶身表面形成气膜，阻隔高温的燃气，起到冷却的作用，提高涡轮叶片的耐高温性能，涡轮叶片叶身上加工的孔因此被称为气膜孔。
由于气膜孔分布在曲面空间结构的涡轮叶片上，使得其具有轴线角度各不相同、深径比大、对壁距离小等特点，且为起到冷却作用，要求气膜孔孔径小、数量多，因此在激光加工过程中易出现气膜孔未穿透或对壁损伤的现象，导致气膜孔加工质量的一致性差，从而影响气膜孔的冷却效果，继而影响涡轮发动机的可靠性。因此，针对激光加工气膜孔穿透状态的检测技术的研究具有十分重要的意义。
目前应用比较成熟的是图像传感器(Charge coupled Device，CCD)相机的轴向检测技术，通过手动调整气膜孔的轴向，在CCD相机视野中获得垂直于气膜孔轴向的气膜孔图像，大致为一个圆，工艺人员根据采集到的图像视觉判断气膜孔的穿透状态。但由于CCD相机存在光学相机无法精确聚焦叶片自由曲面空间造型的缺陷，从而影响工艺人员对气膜孔穿透状态的判断；采用不同的工艺参数进行激光加工时，如激光加工后为了去除气膜孔孔口及内壁的残渣进行酸洗处理时，若酸洗时间过短，残渣去除不彻底，影响CCD相机视野中图像的呈现从而影响工艺人员对气膜孔穿透状态的判断；且依靠工艺人员视觉主观判断也存在较大的人为误差；以上因素均导致针对气膜孔穿透状态的判定结果可靠性低。此外，在激光加工过程中需要依靠工艺人员手动操控机床的激光器开关来完成单个气膜孔的加工，目前无法实现气膜孔的自动化加工，从而导致气膜孔的加工效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例期望提供一种检测气膜孔穿透状态的方法、系统及计算机存储介质；能够实时检测气膜孔的穿透状态，避免出现气膜孔未穿透或对壁损伤的现象，且判定结果可靠性高，并能实现气膜孔的自动化加工，提高气膜孔的加工效率。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供了一种检测气膜孔穿透状态的方法，所述方法包括：
在利用激光对工件进行气膜孔加工的过程中，获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号；其中，所述目标光信号包括由所述工件表面反射的无噪声的反射光信号或者由所述工件产生的等离子体光信号；
当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透；
当所述被加工的气膜孔被穿透，关闭激光器以停止对所述气膜孔的加工。
第二方面，本发明实施例提供了一种检测气膜孔穿透状态的系统，其特征在于，所述系统包括：高灵敏度光谱仪、确定部分和激光加工头控制器；其中，
所述高灵敏度光谱仪，用于在利用激光对工件进行气膜孔加工的过程中，获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号；其中，所述目标光信号包括由所述工件表面反射的无噪声的反射光信号或者由所述工件产生的等离子体光信号；
所述确定部分，配置为当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透；
所述激光加工头控制器，用于当所述被加工的气膜孔被穿透，关闭激光器以停止对所述气膜孔的加工。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有应用于检测气膜孔穿透状态的程序，所述应用于检测气膜孔穿透状态的程序被至少一个处理器执行时实现第一方面所述应用于检测气膜孔穿透状态的方法步骤。
本发明实施例提供了一种检测气膜孔穿透状态的方法、系统及计算机存储介质；基于获取激光加工过程中的目标光信号，通过所述目标光信号强度的极值是否满足设定的判定条件能够实时检测气膜孔的穿透状态，进而避免出现气膜孔未穿透或对壁损伤的现象，且判定结果可靠性高；同时所述方法能根据判定结果来控制激光器的开关实现气膜孔的自动化加工，从而提高气膜孔的加工效率。
附图说明
图1为能够实现本发明实施例技术方案的激光加工设备。
图2为本发明实施例提供的一种检测气膜孔穿透状态的方法流程示意图。
图3为本发明实施例提供的激光加工气膜孔过程中存在的三种光信号的产生机理示意图。
图4为本发明实施例提供的激光加工气膜孔过程中反射光信号的采集原理示意图。
图5为本发明实施例提供的激光加工气膜孔过程中，无噪声的反射光信号强度变化的光谱曲线图。
图6为本发明实施例提供的激光加工气膜孔过程中等离子体光信号的采集原理示意图。
图7为本发明实施例提供的激光加工气膜孔过程中，等离子体光信号强度变化的光谱曲线图。
图8为本发明实施例提供的一种检测气膜孔穿透状态的系统示意图。
图9为本发明实施例提供的一种检测气膜孔穿透状态的系统中确定部分的具体硬件结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，其示出了能够实现本发明实施例技术方案的激光加工设备1，可以理解地，图1中仅示例性地示出与技术方案相关的组件和细节，并未示出激光加工设备的其他可能具有的组件和细节，也并未对具体的加工工艺参数做限定。如图1所示，该激光加工设备1包括：激光器11、三个偏转镜12、13、14及聚焦模块透镜15；具体地说，激光器11能够产生激光光束22；该激光光束22经由三个偏转镜12、13、14所形成的引导路径传输，随后通过聚焦模块透镜15得到作用于工件33的聚焦光束，以实现对该工件33的加工，例如切割、焊接、刻蚀、表面处理、打孔等。
对于上述激光加工设备1，在进行气膜孔加工的过程中，如前所述通常会利用CCD成像技术结合人工视觉主观判定气膜孔的穿透状态，该判定方案导致判定结果可靠性低。针对上述问题，本发明实施例期望能够从激光加工气膜孔过程中获取可以准确且自动判定气膜孔穿透状态的目标光信号，从而避免常规检测气膜孔方案中存在的判定结果可靠性低及气膜孔加工效率低的问题。基于此，参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种检测气膜孔穿透状态的方法流程示意图，所述方法包括：
S201：在利用激光对工件进行气膜孔加工的过程中，获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号；其中，所述目标光信号包括由所述工件表面反射的无噪声的反射光信号或者由所述工件产生的等离子体光信号；
S202：当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透；
S203：当所述被加工的气膜孔被穿透，关闭激光器以停止对所述气膜孔的加工。
需要说明的是，在如图1所述的对工件33进行激光加工气膜孔的过程中，同时存在三种光信号，参见图3，其示出了激光加工气膜孔过程中存在的三种光信号：噪声信号221，当激光器11发射出的激光光束22经三个偏转镜12、13、14的路径引导照射到聚焦模块透镜15时，由聚焦模块透镜15反射的光信号，可在无工件加工状态下获得；反射光信号222，当激光器11发射出的激光光束22经三个偏转镜12、13、14的路径引导通过聚焦模块透镜15照射到工件33时，由工件33表面反射而获得的一种光信号；等离子体(Plasma)光信号223，当激光器11发射出的激光光束22经三个偏转镜12、13、14的路径引导通过聚焦模块透镜15照射到工件33时，由工件33产生等离子体而获得的一种光信号。
在上述三种光信号中，噪声信号221是由聚焦模块透镜15反射的光信号，与被加工的气膜孔的穿透状态无关；反射光信号222的强度与气膜孔的穿透状态有关，比如，当气膜孔未穿透时，反射光信号222的强度大，而当气膜孔穿透时，反射光信号222的强度瞬间变小；因此，可以通过对反射光信号222的强度进行检测来判断被加工的气膜孔是否穿透。此外，等离子体光信号223的强度也与气膜孔的穿透状态有关，比如，当气膜孔未穿透时，工件产生的等离子体多，从而等离子体光信号223的强度大，而当气膜孔部分穿透直到完全穿透之间的状态，工件产生的等离子体越来越少直到不再产生，相应地，等离子体光信号223的强度也会随着气膜孔的加工进程逐渐减小直到最后消失；因此，也可以通过对等离子体光信号223的强度进行检测来判断被加工的气膜孔是否穿透。
基于以上所述的三种光信号，进一步地说，在图2中，所述S201中所述的目标光信号包括图3所述的反射光信号222和等离子体光信号223；其中，所述反射光信号222是在激光加工气膜孔过程中由工件33表面反射形成的，因此该所述反射光信号222的波段同激光器11发出的光波一致；而等离子体光信号223是在激光加工气膜孔过程中由工件33产生而形成的，其波段范围为390nm～780nm可见光波段，与反射光信号222属于不同波段的信号，两者光谱范围不重叠，相互独立；因此，可分别基于上述两种目标光信号判定被加工气膜孔的穿透状态。
基于此，当目标光信号为反射光信号222时，针对图2所示的技术方案，在一种可能的实现方式中，所述在利用激光对工件进行气膜孔加工的过程中，获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号，包括：
采集所述激光作用于所述工件时由所述工件表面反射的反射光信号Ii(t)；
无工件加工状态下，采集由所述聚焦模块透镜反射的噪声信号，并对所述噪声信号进行拟合获得噪声系数I0(t)；
利用所述噪声系数对所述工件表面反射的反射光信号进行去噪处理，获得无噪声的反射光信号强度I(t)。
需要说明的是，参见图4，其示出了激光加工气膜孔过程中反射光信号的采集原理示意图，从图4可看出，利用高灵敏度光谱仪(Spectrometer)来采集反射光信号222时，在实际获取过程中，获取到的反射光信号222包含噪声信号221，为了减少噪声信号221对气膜孔穿透状态判定结果的影响，提高判定结果的可靠性，需对反射光信号222进行去噪处理，将无噪声的反射光信号作为后续判定气膜孔穿透状态依据的目标光信号。
对于上述实现方式，首先，采集所述激光作用于所述工件时由所述工件表面反射的反射光信号Ii(t)，即反射光信号222。详细来说，如图4所示，将工件33表面反射的反射光信号222经偏转镜16的路径引导，通过聚光透镜17将反射光信号聚焦到信号收集器18，由信号收集器18采集并传输给高灵敏度光谱仪，从而获得反射光信号Ii(t)。
接着，无工件加工状态下，采集由所述聚焦模块透镜反射的噪声信号，并对所述噪声信号进行拟合获得噪声系数I0(t)。可以理解地，如图4所示，在无工件33加工状态下，将聚焦模块透镜15反射的噪声信号221经偏转镜16的路径引导，通过聚光透镜17提高采集效率后，由信号收集器18采集并传输给高灵敏度光谱仪的噪声记录模块；所述的噪声记录模块用于记录噪声信号221并用于后续数据处理；最后利用高灵敏度光谱仪的数据拟合功能将噪声记录模块记录的噪声信号221拟合成噪声曲线，得到噪声系数。
为了提高采集的噪声信号221的稳定性，需对所述噪声信号221进行多次采集，采集次数大于3次，即通过在t时刻多次采集所述噪声信号，获得所述噪声信号强度的最大值Imax(t)和最小值Imin(t)，根据Imax(t)和Imin(t)以及式(1)，获得噪声系数I0(t):
其中，Imax(t)表示t时刻多次采集噪声信号强度的最大值，Imin(t)表示t时刻多次采集噪声信号强度的最小值。
需要说明的是，采集噪声信号221时设置高灵敏度光谱仪的积分时间要与采集反射光信号222时的积分时间相同，也就是说，在相同的时间内采集噪声信号221和反射光信号222；且设置的积分时间大于激光加工气膜孔的时间，保证采集信号的完整性，也就是说，在设置的积分时间内采集到的噪声信号221和反射光信号222包含整个激光加工气膜孔过程产生的光信号。
基于此，根据得到的噪声系数I0(t)以及所述工件反射的反射光信号Ii(t)，通过式(2)获得所述工件无噪声的反射光信号强度I(t)：
I(t)＝(1-I0(t))Ii(t) (2)
基于上述实现方式，所述当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透，包括：
实时记录所述工件无噪声的反射光信号强度I(t)的极小值，当I(t)的极小值满足式(3)时，确定所述被加工的气膜孔被穿透，
(It+2-It+1)>2(It+1-It) (3)
其中It，It+1，It+2分别表示t，t+1，t+2时刻所述工件无噪声的反射光信号强度的极小值。
可以理解地，当连续三个时刻无噪声的反射光信号强度的极小值满足上式判定条件时，表明所述被加工的气膜孔被穿透。
举例来说，参见图5，其示出了激光加工气膜孔过程中，无噪声的反射光信号强度变化的光谱曲线图，从图5中可以看出：在20～60s时间段内，光谱强度的极小值几乎稳定不变，这个过程气膜孔未被穿透；在大约62s时，光谱强度的极小值突然显著增大，表明在该时刻气膜孔被穿透；可以理解地，如果在该所述穿透时刻之后，激光继续作用于被加工工件33时，将会导致对壁损伤问题。
当目标光信号为等离子体光信号223时，针对图2所示的技术方案，在另一种可能的实现方式中，所述在利用激光对工件进行气膜孔加工的过程中，获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号，包括：
采集所述激光作用于所述工件时由所述工件产生的等离子体光信号I(t)。
对于上述实现方式，详细来说，参见图6，其示出了等离子体光信号223的采集原理示意图。在图6中，将工件33表面产生的等离子体光信号223利用聚焦模块透镜15采集，经偏转镜16的路径引导，通过聚光透镜17聚焦，由信号收集器18采集并传输给高灵敏度光谱仪，从而获得等离子体光信号I(t)。
需要说明的是，由于等离子体光信号223波段不包含激光器产生的光谱波段，也就是说，等离子体光信号223与噪声信号221属于不同波段的光信号，且无外界光源照明，因此等离子体光信号223不含噪声信号，即无需对其进行去噪处理。
基于上述实现方式，所述当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透，包括：
当所述工件产生的等离子体光信号强度满足极值条件时，确定所述工件产生的等离子体光信号强度达到极值；
当所述工件产生的等离子体光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透。
详细来说，基于高灵敏度光谱仪采集获得的等离子体光信号I(t)，当所述工件产生的等离子体光信号强度在连续三个时刻满足所述极值条件式(4)时，确定所述工件产生的等离子体光信号强度在中间时刻达到极大值，
(It-It-1)(It+1-It)<0 (4)
其中，It-1，It，It+1分别表示t-1，t，t+1时刻所述工件产生的等离子体信号强度；可以理解地，当满足上式时，表明等离子体光信号223光谱强度在t时刻达到极大值。
基于得到的离子体光信号223光谱强度的极大值是否有规律地变化，来确定所述被加工的气膜孔被穿透；具体来说，当所述工件产生的等离子体光信号强度的极大值满足式(5)时，确定所述被加工的气膜孔被穿透，
其中，It，It+1分别表示t，t+1时刻所述工件产生的等离子体信号强度的极大值；
是根据工件材料、加工工件的工艺参数及气膜孔孔径对高灵敏度光谱仪设置的参数，可以理解地，
是一个在具体激光加工工况下，也就是说，在工件材料、加工工件的工艺参数以及气膜孔孔径都可以确定的情况下，
是一个确定的、数值很小的常数。
举例来说，参见图7，其示出的是激光加工气膜孔过程中，等离子体光信号强度变化的光谱曲线图，从图7中可以看出：在大约27000ms～78000ms时间段内，光谱曲线排列紧密且峰值强度比较稳定，此区域中气膜孔无任何穿透，也就是说，还未进行激光加工；在大约78000ms～105000ms时间段内，光谱发生明显的变化，排列稀疏，光谱强度的极大值呈现直线衰减趋势，此区域中气膜孔部分被穿透；而大约在105000ms时，光谱强度的极大值消失，表明在该时刻气膜孔完全被穿透；可以理解地，如果在该所述穿透时刻之后，激光继续作用于被加工工件33时，将会导致对壁损伤的现象发生。
针对图2所示的技术方案，所述当所述被加工的气膜孔被穿透，关闭激光器以停止对所述气膜孔的加工。
可以理解地，当判定被加工的气膜孔被穿透时，关闭激光器11以停止发射激光光束22对所述工件33的加工，从而避免对壁损伤问题的出现。
针对图2所示的技术方案，还包括：
当所述目标光信号强度的极值不满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔未被穿透；
当所述被加工的气膜孔未被穿透，不关闭激光器以继续对所述气膜孔进行加工。
可以理解地，在图2所示的技术方案的一种可能的实现方式中，当无噪声的反射光信号强度的极小值不满足式(3)时，确定所述被加工的气膜孔未被穿透，继而不关闭激光器以继续对所述气膜孔进行加工；在图2所示的技术方案的另一种可能的实现方式中，当等离子体光信号强度的极大值不满足式(5)时，确定所述被加工的气膜孔未被穿透，继而不关闭激光器以继续对所述气膜孔进行加工。
需要说明的是，在前面所述的本发明的技术方案的两种可能的实现方式中由于两种目标光信号的光谱范围不重叠，相互独立；因此，所述的技术方案的两种可能的实现方式之间不冲突，进一步地，为提高被加工的气膜孔穿透状态检测结果的准确性和可靠性，更优选地，可将技术方案中所记载的两种可能的实现方式结合起来用于激光加工气膜孔穿透状态的检测。
基于前述技术方案相同的发明构思，参见图8，其示出了本发明实施例提供的一种检测气膜孔穿透状态的系统80，所述系统包括：高灵敏度光谱仪801、确定部分803和激光加工头控制器802；其中，
所述高灵敏度光谱仪801，用于在利用激光对工件进行气膜孔加工的过程中，获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号；
所述确定部分803，配置为当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透；以及，
当所述被加工的气膜孔被穿透，向激光加工头控制器802传输第一控制信号；
所述激光加工头控制器802，用于通过执行所述第一控制信号以关闭激光器11从而停止对所述气膜孔的加工。
在上述方案中，所述高灵敏度光谱仪801，经配置为：
采集所述激光作用于所述工件时由所述工件表面反射的反射光信号Ii(t)；
无工件加工状态下，采集由所述聚焦模块透镜反射的噪声信号，并对所述噪声信号进行拟合获得噪声系数I0(t)；
利用所述噪声系数对所述工件表面反射的反射光信号进行去噪处理，获得无噪声的反射光信号强度I(t)。
在上述方案中，所述高灵敏度光谱仪801，经配置为：
通过在t时刻多次采集所述噪声信号，获得所述噪声信号强度的最大值Imax(t)和最小值Imin(t)，根据Imax(t)和Imin(t)以及式(1)，获得噪声系数I0(t)。
在上述方案中，所述高灵敏度光谱仪801，经配置为：
根据所述噪声系数I0(t)以及所述工件反射的反射光信号Ii(t)，通过式(2)获得所述工件无噪声的反射光信号强度I(t)。
在上述方案中，所述确定部分803，经配置为：
实时记录所述工件无噪声的反射光信号强度I(t)的极小值，当I(t)的极小值满足式(3)时，确定所述被加工的气膜孔被穿透。
在上述方案中，所述高灵敏度光谱仪801，还可以配置为：
采集所述激光作用于所述工件时由所述工件产生的等离子体光信号I(t)。
在上述方案中，所述确定部分803，还可以配置为：
当所述工件产生的等离子体光信号强度满足极值条件时，确定所述工件产生的等离子体光信号强度达到极值；
当所述工件产生的等离子体光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透。
在上述方案中，所述确定部分803，还可以配置为：
当所述工件产生的等离子体光信号强度在连续三个时刻满足所述极值条件式(4)时，确定所述工件产生的等离子体光信号强度在中间时刻达到极大值。
在上述方案中，所述确定部分803，还可以配置为：
当所述工件产生的等离子体光信号强度的极大值满足式(5)时，确定所述被加工的气膜孔被穿透。
在上述方案中，所述确定部分803，还可以配置为：
当所述目标光信号强度的极值不满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔未被穿透。
在上述方案中，所述激光加工头控制器802，还可以配置为：
当所述被加工的气膜孔未被穿透，不关闭激光器以继续对所述气膜孔进行加工。
可以理解地，在本发明的技术方案中，“确定部分803”可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等，当然也可以是单元，还可以是模块也可以是非模块化的。
另外，在本发明的技术方案中，“确定部分803”可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并非作为独立的产品进行销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中，基于这样的理解，本发明的技术方案中的“确定部分803”可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或processor(处理器)执行本发明所述方法的全部或部分步骤，如图8所示。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
因此，本发明的技术方案提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有应用于检测气膜孔穿透状态的程序，所述应用于检测气膜孔穿透状态的程序被至少一个处理器执行时实现上述技术方案中所述应用于检测气膜孔穿透状态的方法步骤。
对于上述“确定部分803”来说，其可以被实施为一计算设备，比如无线装置、移动或蜂窝电话(包含所谓的智能电话)、个人数字助理(PDA)、视频游戏控制台(包含视频显示器、移动视频游戏装置、移动视频会议单元)、膝上型计算机、桌上型计算机、电视机顶盒、平板计算装置、电子书阅读器、固定或移动媒体播放器，等。该用于实施确定部分803的计算设备的具体硬件结构如图9所示，包括：通信接口901，存储器902和处理器903；各个组件通过总线系统904耦合在一起。可理解，总线系统904用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统904除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图9中将各种总线都标为总线系统904。其中，
所述通信接口901，用于在与其他外部网元之间进行收发信息过程中，信号的接收和发送；
所述存储器902，用于存储能够在所述处理器903上运行的计算机程序；
所述处理器903，用于在运行所述计算机程序时，执行确定部分803所被配置的功能及步骤：
可以理解，所述的存储器902可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器902旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
而处理器903可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器903中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器903可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明技术方案中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明技术方案所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器902，处理器903读取存储器902中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
可以理解的是，本文描述的技术方案中的两种实现方式可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，ASIC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processing，DSP)、数字信号处理设备(DSP Device，DSPD)、可编程逻辑设备(Programmable Logic Device，PLD)、现场可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。
对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。
以上所述，仅为本发明技术方案的具体实现方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种检测气膜孔穿透状态的方法，其特征在于，所述方法包括：
在利用激光对工件进行气膜孔加工的过程中，获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号；其中，所述目标光信号包括由所述工件表面反射的无噪声的反射光信号或者由所述工件产生的等离子体光信号；
当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透；
当所述被加工的气膜孔被穿透，关闭激光器以停止对所述气膜孔的加工。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号，包括：
采集所述激光作用于所述工件时由所述工件表面反射的反射光信号Ii(t)；
无工件加工状态下，采集由所述聚焦模块透镜反射的噪声信号，并对所述噪声信号进行拟合获得噪声系数I0(t)；
利用所述噪声系数对所述工件表面反射的反射光信号进行去噪处理，获得无噪声的反射光信号强度I(t)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无工件加工状态下，采集由所述聚焦模块透镜反射的噪声信号，并对所述噪声信号进行拟合获得噪声系数I0(t)，包括：
通过在t时刻多次采集所述噪声信号，获得所述噪声信号强度的最大值Imax(t)和最小值Imin(t)，根据Imax(t)和Imin(t)以及式(1)，获得噪声系数I0(t):
其中，Imax(t)表示t时刻多次采集噪声信号强度的最大值，Imin(t)表示t时刻多次采集噪声信号强度的最小值。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述噪声系数对所述工件表面反射的反射光信号进行去噪处理，获得无噪声的反射光信号强度I(t)，包括：
根据所述噪声系数I0(t)以及所述工件反射的反射光信号Ii(t)，通过式(2)获得所述工件无噪声的反射光信号强度I(t)：
I(t)＝(1-I0(t))Ii(t) (2) 。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透，包括：
实时记录所述工件无噪声的反射光信号强度I(t)的极小值，当I(t)的极小值满足式(3)时，确定所述被加工的气膜孔被穿透，
(It+2-It+1)>2(It+1-It) (3)
其中It，It+1，It+2分别表示t，t+1，t+2时刻所述工件无噪声的反射光信号强度的极小值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号，包括：
采集所述激光作用于所述工件时由所述工件产生的等离子体光信号I(t)。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透，包括：
当所述工件产生的等离子体光信号强度在连续三个时刻满足所述极值条件式(4)时，确定所述工件产生的等离子体光信号强度在中间时刻达到极大值，
(It-It-1)(It+1-It)<0 (4)
其中，It-1，It，It+1分别表示t-1，t，t+1时刻所述工件产生的等离子体信号强度；
当所述工件产生的等离子体光信号强度的极大值满足式(5)时，确定所述被加工的气膜孔被穿透，
其中，It，It+1分别表示t，t+1时刻所述工件产生的等离子体信号强度的极大值，
是根据工件材料、加工工件的工艺参数及气膜孔孔径而设置的参数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述目标光信号强度的极值不满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔未被穿透；
当所述被加工的气膜孔未被穿透，不关闭激光器以继续对所述气膜孔进行加工。
9.一种检测气膜孔穿透状态的系统，其特征在于，所述系统包括：高灵敏度光谱仪、确定部分和激光加工头控制器；其中，
所述高灵敏度光谱仪，用于在利用激光对工件进行气膜孔加工的过程中，获取所述激光作用于所述工件时的目标光信号；其中，所述目标光信号包括由所述工件表面反射的无噪声的反射光信号或者由所述工件产生的等离子体光信号；
所述确定部分，配置为当所述目标光信号强度的极值满足设定的判定条件时，确定所述被加工的气膜孔被穿透；
所述激光加工头控制器，用于当所述被加工的气膜孔被穿透，关闭激光器以停止对所述气膜孔的加工。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有应用于检测气膜孔穿透状态的程序，所述应用于检测气膜孔穿透状态的程序被至少一个处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述应用于检测气膜孔穿透状态的方法步骤。
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