CN112730341A - 一种基于不同介质的激光穿透检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其技术方案要点是：所述基于不同介质的激光穿透检测方法的具体步骤如下：步骤一：准备材料，准备不同介质的材料，依次固定安装在激光发射器装置上，进行安装固定；步骤二：启动激光发射器装置，通过激光发射器装置对不同介质的材料进行穿孔实验；步骤三：第一次检测，在激光发射器装置对不同介质的材料进行穿孔，利用穿透检测技术得到激光微孔制造中通孔形成时所需的脉冲个数，通过第一次检测和第二次检测对同种介质的材料进行激光穿透检测，提高检测的精度和准确性，通过穿透检测技术得到激光微孔制造中通孔形成时所需的脉冲个数，便于减小热影响。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，具体涉及一种基于不同介质的激光穿透检测方法。
背景技术
激光检测技术应用十分广泛，如激光干涉测长、激光测距、激光测振、激光测速、激光散斑测量、激光准直、激光全息、激光扫描、激光跟踪、激光光谱分析等都显示了激光测量的巨大优越性。激光外差干涉是纳米测量的重要技术。激光测量是一种非接触式测量，不影响被测物体的运动，精度高、测量范围大、检测时间短，具有很高的空间分辨率。
如授权公告号为CN111421252A的中国专利，其公开了一种激光穿孔检测方法及激光切割机，激光切割机的激光头本体上设置有信号处理单元，用于检测激光穿透板材的信号的至少一个传感器，至少一个传感器位于激光头本体外部，且与信号处理单元电连接，方法包括：激光切割机的主控系统向信号处理单元发送激光出光信号；主控系统接收信号处理单元反馈的穿透信号；穿透信号为在激光头本体出光期间，信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获得的激光穿孔状态为穿透状态的信号；主控系统根据穿透信号进行激光穿孔检测过程中的闭环控制。
上述的这种检测方法具有提高切割工艺的优点；但是上述的这种检测方法依旧存在着一些缺点，如：激光穿孔检测的时候，只通过同种介质的材料进行穿孔检测，没有检测其它介质的材料，在经过激光切割机进行切割的时候，无法保障切割的穿透效率，只进行单次检测，无法确定检测的精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于不同介质的激光穿透检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于不同介质的激光穿透检测方法，所述基于不同介质的激光穿透检测方法的具体步骤如下：
步骤一：准备材料，准备不同介质的材料，依次固定安装在激光发射器装置上，进行安装固定；
步骤二：启动激光发射器装置，通过激光发射器装置对不同介质的材料进行穿孔实验；
步骤三：第一次检测，在激光发射器装置对不同介质的材料进行穿孔，利用穿透检测技术得到激光微孔制造中通孔形成时所需的脉冲个数，以脉冲个数阈值N作为实验中不同参数组合下使用的脉冲个数，且不断的收集穿孔过程中的光信号，将光信号转化为信号值，并设置一最小信号阈值，判断孔的穿透状况，通过数据的计算得出不同介质材料的激光穿透率；
步骤四：第二次检测，借助于光度测量仪器确定透射率T与辐射通量产生的两个电信号的关系，通过使用一个800-1000nm瓦数和辐射极低的激光发光二极管穿透待检测的不同介质的材料，被另一边的光度检测器检测，所述光度检测器产生与发光二极管的辐射激光量成比例的电信号，这一比例值即为测到的激光穿透率；
步骤五：数据分析，将步骤步骤三：第一次检测的数据与步骤四：第二次检测的数据进行对比，确定数据的误差，将两次测得的数据进行整合，得出最终的激光穿透率。
优选的，所述步骤三的第一次检测中的脉冲个数阈值N的计算公式如下：
N＝(t1-t0)·f；
式中，t0为打孔开始的时间点；t1为材料被打通的时间点；f为脉冲重复频率。
优选的，所述脉冲重复率通过计算公式得出激光穿透功率；
激光脉冲的平均功率Pav＝E/T，脉冲激光的峰值功率Ppk＝E/t；
式中，t为单个脉冲的能量；E为输出激光的脉冲重复周期。
优选的，所述步骤三中，通过并设置一最小信号阈值，判断孔的穿透状况，当信号值不大于最小信号阈值时，确定穿孔完成，当信号值小于最小信号阈值时，确定穿孔未完成。
优选的，所述光度测量仪器为球形光度测量仪。
优选的，所述激光发射器装置上设置有信号收集单元，所述不同介质的材料上均安装有信号接收传感器，所述信号收集单元与所述信号接收传感器通过电连接。
优选的，所述激光发射器装置向所述信号收集单元发送激光发光电信号；所述激光发射器装置接收所述信号收集单元反馈的穿透信号；所述穿透信号为在所述激光头本体出光期间，所述信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获得的激光穿孔状态为穿透状态的信号。
优选的，所述激光发射器装置中设有信号处理单元，所述信号处理单元用于处理所述信号收集单元反馈的穿透信号，并转化为信号值。
优选的，所述激光发射器装置中设有存储单元，用于存储激光发射数据。
优选的，所述步骤五：数据分析中将所述步骤三测出的激光穿透率与所述步骤四同种介质的材料测出的激光穿透率进行整合，得出平均值，确定同种介质的材料的穿透率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该基于不同介质的激光穿透检测方法中，通过第一次检测和第二次检测对同种介质的材料进行激光穿透检测，提高检测的精度和准确性，通过穿透检测技术得到激光微孔制造中通孔形成时所需的脉冲个数，便于减小热影响，提高研究的可靠性，通过光度测量仪器对不同介质的材料进行检测时，检测步骤简单，便于操作。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的步骤三流程框图；
图3为本发明的激光发射器装置电路图之一；
图4为本发明的激光发射器装置电路图之二。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种基于不同介质的激光穿透检测方法，所述基于不同介质的激光穿透检测方法的具体步骤如下：
步骤一：准备材料，准备不同介质的材料，依次固定安装在激光发射器装置上，进行安装固定；
步骤二：启动激光发射器装置，通过激光发射器装置对不同介质的材料进行穿孔实验；
步骤三：第一次检测，在激光发射器装置对不同介质的材料进行穿孔，利用穿透检测技术得到激光微孔制造中通孔形成时所需的脉冲个数，以脉冲个数阈值N作为实验中不同参数组合下使用的脉冲个数，且不断的收集穿孔过程中的光信号，将光信号转化为信号值，并设置一最小信号阈值，判断孔的穿透状况，通过数据的计算得出不同介质材料的激光穿透率；
步骤四：第二次检测，借助于光度测量仪器确定透射率T与辐射通量产生的两个电信号的关系，通过使用一个800-1000nm瓦数和辐射极低的激光发光二极管穿透待检测的不同介质的材料，被另一边的光度检测器检测，所述光度检测器产生与发光二极管的辐射激光量成比例的电信号，这一比例值即为测到的激光穿透率；
步骤五：数据分析，将步骤步骤三：第一次检测的数据与步骤四：第二次检测的数据进行对比，确定数据的误差，将两次测得的数据进行整合，得出最终的激光穿透率。
本实施例中，优选的，所述步骤三的第一次检测中的脉冲个数阈值N的计算公式如下：
N＝(t1-t0)·f；
式中，t0为打孔开始的时间点；t1为材料被打通的时间点；f为脉冲重复频率。
本实施例中，优选的，所述脉冲重复率通过计算公式得出激光穿透功率；
激光脉冲的平均功率Pav＝E/T，脉冲激光的峰值功率Ppk＝E/t；
式中，t为单个脉冲的能量；E为输出激光的脉冲重复周期。
本实施例中，优选的，所述步骤三中，通过并设置一最小信号阈值，判断孔的穿透状况，当信号值不大于最小信号阈值时，确定穿孔完成，当信号值小于最小信号阈值时，确定穿孔未完成。
本实施例中，优选的，所述光度测量仪器为球形光度测量仪。
本实施例中，优选的，所述激光发射器装置上设置有信号收集单元，所述不同介质的材料上均安装有信号接收传感器，所述信号收集单元与所述信号接收传感器通过电连接。
本实施例中，优选的，所述激光发射器装置向所述信号收集单元发送激光发光电信号；所述激光发射器装置接收所述信号收集单元反馈的穿透信号；所述穿透信号为在所述激光头本体出光期间，所述信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获得的激光穿孔状态为穿透状态的信号。
本实施例中，优选的，所述激光发射器装置中设有信号处理单元，所述信号处理单元用于处理所述信号收集单元反馈的穿透信号，并转化为信号值。
本实施例中，优选的，所述激光发射器装置中设有存储单元，用于存储激光发射数据。
本实施例中，优选的，所述步骤五的数据分析中将所述步骤三测出的激光穿透率与所述步骤四同种介质的材料测出的激光穿透率进行整合，得出平均值，确定同种介质的材料的穿透率。
实施例2
一种基于不同介质的激光穿透检测方法，所述基于不同介质的激光穿透检测方法的具体步骤如下：
步骤一：准备材料，准备不同介质的材料，依次固定安装在激光发射器装置上，进行安装固定；
步骤二：启动激光发射器装置，通过激光发射器装置对不同介质的材料进行穿孔实验；
步骤三：第一次检测，在激光发射器装置对不同介质的材料进行穿孔，利用穿透检测技术得到激光微孔制造中通孔形成时所需的脉冲个数，以脉冲个数阈值N作为实验中不同参数组合下使用的脉冲个数，且不断的收集穿孔过程中的光信号，将光信号转化为信号值，并设置一最小信号阈值，判断孔的穿透状况，通过数据的计算得出不同介质材料的激光穿透率；
步骤四：第二次检测，借助于光度测量仪器确定透射率T与辐射通量产生的两个电信号的关系，通过使用一个800-1000nm瓦数和辐射极低的激光发光二极管穿透待检测的不同介质的材料，被另一边的光度检测器检测，所述光度检测器产生与发光二极管的辐射激光量成比例的电信号，这一比例值即为测到的激光穿透率；
步骤五：数据分析，将步骤步骤三：第一次检测的数据与步骤四：第二次检测的数据进行对比，确定数据的误差，将两次测得的数据进行整合，得出最终的激光穿透率。
本实施例中，优选的，所述步骤三的第一次检测中的脉冲个数阈值N的计算公式如下：
N＝(t1-t0)·f
式中，t0为打孔开始的时间点；t1为材料被打通的时间点；f为脉冲重复频率。
本实施例中，优选的，所述脉冲重复率通过计算公式得出激光穿透功率，激光脉冲的平均功率Pav＝E/T，脉冲激光讲峰值功率Ppk＝E/t
式中，t为单个脉冲的能量:E为输出激光的脉冲重复周期。
本实施例中，优选的，所述步骤三中，通过并设置一最小信号阈值，判断孔的穿透状况，当信号值不大于最小信号阈值时，确定穿孔完成，当信号值小于最小信号阈值时，确定穿孔未完成。
本实施例中，优选的，所述光度测量仪器为球形光度测量仪。
本实施例中，优选的，所述激光发射器装置上设置有信号收集单元，所述不同介质的材料上均安装有信号接收传感器，所述信号收集单元与所述信号接收传感器通过电连接。
本实施例中，优选的，所述激光发射器装置向所述信号收集单元发送激光发光电信号；所述激光发射器装置接收所述信号收集单元反馈的穿透信号；所述穿透信号为在所述激光头本体出光期间，所述信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获得的激光穿孔状态为穿透状态的信号。
本实施例中，优选的，所述激光发射器装置中设有信号处理单元，所述信号处理单元用于处理所述信号收集单元反馈的穿透信号，并转化为信号值。
本实施例中，优选的，所述激光发射器装置中设有存储单元，用于存储激光发射数据。
本发明的工作原理及使用流程：
该基于不同介质的激光穿透检测方法中，通过第一次检测和第二次检测对同种介质的材料进行激光穿透检测，提高检测的精度和准确性，通过穿透检测技术得到激光微孔制造中通孔形成时所需的脉冲个数，便于减小热影响，提高研究的可靠性，通过光度测量仪器对不同介质的材料进行检测时，检测步骤简单，便于操作，便于得到不同介质材料的穿透数据，有利于通过激光进行切割时，提高穿透的效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其特征在于：所述基于不同介质的激光穿透检测方法的具体步骤如下：
步骤一：准备材料，准备不同介质的材料，依次固定安装在激光发射器装置上，进行安装固定；
步骤二：启动激光发射器装置，通过激光发射器装置对不同介质的材料进行穿孔实验；
步骤三：第一次检测，在激光发射器装置对不同介质的材料进行穿孔，利用穿透检测技术得到激光微孔制造中通孔形成时所需的脉冲个数，以脉冲个数阈值N作为实验中不同参数组合下使用的脉冲个数，且不断的收集穿孔过程中的光信号，将光信号转化为信号值，并设置一最小信号阈值，判断孔的穿透状况，通过数据的计算得出不同介质材料的激光穿透率；
步骤四：第二次检测，借助于光度测量仪器确定透射率T与辐射通量产生的两个电信号的关系，通过使用一个800-1000nm瓦数和辐射极低的激光发光二极管穿透待检测的不同介质的材料，被另一边的光度检测器检测，所述光度检测器产生与发光二极管的辐射激光量成比例的电信号，这一比例值即为测到的激光穿透率；
步骤五：数据分析，将步骤步骤三：第一次检测的数据与步骤四：第二次检测的数据进行对比，确定数据的误差，将两次测得的数据进行整合，得出最终的激光穿透率。
2.根据权利要求1所述的一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其特征在于：所述步骤三的第一次检测中的脉冲个数阈值N的计算公式如下：
N＝(t1-t0)·f；
式中，t0为打孔开始的时间点；t1为材料被打通的时间点；f为脉冲重复频率。
3.根据权利要求2所述的一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其特征在于：所述脉冲重复率通过计算公式得出激光穿透功率；
激光脉冲的平均功率Pav＝E/T，脉冲激光的峰值功率Ppk＝E/t；
式中，t为单个脉冲的能量；E为输出激光的脉冲重复周期。
4.根据权利要求1所述的一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其特征在于：所述步骤三中，通过并设置一最小信号阈值，判断孔的穿透状况，当信号值不大于最小信号阈值时，确定穿孔完成，当信号值小于最小信号阈值时，确定穿孔未完成。
5.根据权利要求1所述的一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其特征在于：所述光度测量仪器为球形光度测量仪。
6.根据权利要求1所述的一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其特征在于：所述激光发射器装置上设置有信号收集单元，所述不同介质的材料上均安装有信号接收传感器，所述信号收集单元与所述信号接收传感器通过电连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其特征在于：所述激光发射器装置向所述信号收集单元发送激光发光电信号；所述激光发射器装置接收所述信号收集单元反馈的穿透信号；所述穿透信号为在所述激光头本体出光期间，所述信号处理单元根据所有传感器的检测信号进行处理，获得的激光穿孔状态为穿透状态的信号。
8.根据权利要求7所述的一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其特征在于：所述激光发射器装置中设有信号处理单元，所述信号处理单元用于处理所述信号收集单元反馈的穿透信号，并转化为信号值。
9.根据权利要求1所述的一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其特征在于：所述激光发射器装置中设有存储单元，用于存储激光发射数据。
10.根据权利要求1所述的一种基于不同介质的激光穿透检测方法，其特征在于：所述步骤五的数据分析中将所述步骤三测出的激光穿透率与所述步骤四同种介质的材料测出的激光穿透率进行整合，得出平均值，确定同种介质的材料的穿透率。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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