CN113263027A - 一种基于激光清洗参数优化的激光控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于激光清洗参数优化的激光控制方法及系统，其方法包括根据不同材料读取对应的损伤阈值，并确定对应的激光显性控制参数，所述激光显性控制参数包括单脉冲能量和光斑重合度；根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数；根据所述激光全参数控制激光器出射激光，以对目标材料进行清洗。本发明通过激光显性控制参数计算出激光全参数，以通过数量较少的参数来实现激光全参数的控制，简化工艺参数设置，避免繁琐计算与设置，减少人为操作带来的不确定性。
Description
技术领域
本发明涉及激光控制技术领域，尤其涉及一种基于激光清洗参数优化的激光控制方法及系统。
背景技术
目前，市面上激光清洗设备采用的控制界面通用参数设置为功率、频率、扫描速度和填充间距等，每个参数都对清洗效果有着直接或间接的影响，同时多个参数之间又有着紧密的关联性，这种复杂的参数设置和内在制约关系给工艺研究和工程应用带来不便，比如人工进行参数设置时，一般要设置上很多个参数，工艺参数变量更多，导致出错；再比如人工测量时，也会存在人为操作带来的误差等等。这给实际操作带来了很大的挑战，一旦参数设置出现差错，则会导致整个清洗效果出现偏差，甚至导致物件表面严重损伤，因此急需一种科学的简化参数设置的激光控制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于激光清洗参数优化的激光控制方法及系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于激光清洗参数优化的激光控制方法，包括如下步骤：
根据不同材料读取对应的损伤阈值，并确定对应的激光显性控制参数，所述激光显性控制参数包括单脉冲能量和光斑重合度；
根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数；
根据所述激光全参数控制激光器出射激光，以对目标材料进行清洗；
其中，所述激光全参数至少包括单脉冲能量、光斑重合度、光斑直径、扫描速度和填充间距。
本发明的有益效果是：本发明的基于激光清洗参数优化的激光控制方法，通过激光显性控制参数计算出激光全参数，从而通过数量较少的激光显性控制参数来实现激光全参数的控制，简化了工艺参数设置，避免了繁琐的测试与计算，减少了人为操作带来的不确定性，简化激光清洗对操作者的技能要求。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述确定对应的激光显性控制参数包括如下步骤：
根据不同材料的损伤阈值确定对应清洗激光的单脉冲能量范围；
根据所述单脉冲能量范围读取所述单脉冲能量的最大值和最小值，并根据预先设定单脉冲能量步进值计算出多个单脉冲能量样本值；
设定所述光斑重合度的最大值和最小值，并根据预先设定光斑重合度步进值计算出多个光斑重合度样本值；
从大到小逐一选取所述光斑重合度样本值，从小到大选取所述单脉冲能量样本值，并将二者任意组合，形成激光显性控制参数矩阵，并选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数。
上述进一步方案的有益效果是：通过激光显性控制参数的最大值和最小值，以及对应的步进值，这样可以构建均匀的激光显性控制参数矩阵，方便后续根据目标清洗效果快速准确读取对应的激光全参数矩阵，进而精准控制调节激光参数完成清洗加工。
进一步：所述选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数具体包括如下步骤：
检测所述激光显性控制参数矩阵中的任一组激光显性控制参数大小对应的表面清洁度；
对不同组的所述激光显性控制参数大小对应的表面清洁度进行拟合，得到所述表面清洁度与所述激光显性控制参数之间的关系曲线；
根据所述关系曲线建立所述关联模型。
上述进一步方案的有益效果是：通过检测不同的单脉冲能量和光斑重合度大小对应的表面清洁度，这样经过拟合后即可得到表面清洁度与单脉冲能量和光斑重合度之间的关系曲线，从而精确得到所述关联模型，以便后续能准确构建激光显性控制参数矩阵与表面清洁度之间的关系，以及在计算出激光全参数矩阵后建立所述激光全参数矩阵与所述表面清洁度的映射关系。
进一步：所述根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数具体包括如下步骤：
逐一读取所述激光显性控制参数矩阵中每一数组的数组值，所述数组值包括光斑重合度n和单脉冲能量EP；
根据所述光斑重合度n和单脉冲能量EP计算光斑直径D、扫描速度v和填充间距l，具体计算公式如下：
EP＝P/f (1)
其中，n为光为斑重合度，EP为单脉冲能量，D为光斑直径，v为扫描速度ω0为光束束腰直径，P为激光功率，f为激光频率，激光功率取激光器的最大功率或激光频率取激光器的最大激光频率，
为材料的损伤阈值，l为激光填充间距。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述激光显性控制参数矩阵中每一数组的光斑重合度n和单脉冲能量EP，并结合上述公式，可以自动计算出光斑重合度n和单脉冲能量EP计算光斑直径D、扫描速度v和填充间距l等其余的参数，不需要操作人员进行计算，也不需要操作人员进行输入、设置其余的参数，简化了工艺参数设置，避免了繁琐的测试与计算，减少了人为操作带来的不确定性。
本发明还提供了一种基于激光清洗参数优化的激光控制系统，包括显性参数模块、计算模块和控制模块；
所述显性参数模块，用于根据不同材料读取对应的损伤阈值，并确定对应的激光显性控制参数，所述激光显性控制参数包括单脉冲能量和光斑重合度；
所述计算模块，用于根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数；
所述控制模块，用于根据所述激光全参数控制激光器出射激光，以对目标材料进行清洗；
其中，所述激光全参数至少包括单脉冲能量、光斑重合度、光斑直径、扫描速度和填充间距。
本发明的基于激光清洗参数优化的激光控制系统，通过激光显性控制参数计算出激光全参数，从而通过数量较少的激光显性控制参数来实现激光全参数的控制，简化了工艺参数设置，避免了繁琐的测试与计算，减少了人为操作带来的不确定性，简化激光清洗对操作者的技能要求。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步：所述显性参数模块确定对应的激光显性控制参数的具体实现为：
根据不同材料的损伤阈值确定对应清洗激光的单脉冲能量范围；
根据所述单脉冲能量范围读取所述单脉冲能量的最大值和最小值，并根据预先设定单脉冲能量步进值计算出多个单脉冲能量样本值；
设定所述光斑重合度的最大值和最小值，并根据预先设定光斑重合度步进值计算出多个光斑重合度样本值；
从大到小逐一选取所述光斑重合度样本值，从小到大选取所述单脉冲能量样本值，并将二者任意组合，形成激光显性控制参数矩阵，并选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数。
上述进一步方案的有益效果是：通过激光显性控制参数的最大值和最小值，以及对应的步进值，这样可以构建均匀的激光显性控制参数矩阵，方便后续根据目标清洗效果快速准确读取对应的激光全参数矩阵，进而精准控制调节激光参数完成清洗加工。
进一步：所述显性参数模块选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数的具体实现为:
检测所述激光显性控制参数矩阵中的任一组激光显性控制参数大小对应的表面清洁度；
对不同组的所述激光显性控制参数大小对应的表面清洁度进行拟合，得到所述表面清洁度与所述激光显性控制参数之间的关系曲线；
根据所述关系曲线建立所述关联模型。
上述进一步方案的有益效果是：通过检测不同的单脉冲能量和光斑重合度大小对应的表面清洁度，这样经过拟合后即可得到表面清洁度与单脉冲能量和光斑重合度之间的关系曲线，从而精确得到所述关联模型，以便后续能准确构建激光显性控制参数矩阵，以及在计算出激光全参数矩阵后建立所述激光全参数矩阵与所述表面清洁度的映射关系。
进一步：所述计算模块根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数具体包括如下步骤：
逐一读取所述激光显性控制参数矩阵中每一数组的数组值，所述数组值包括光斑重合度n和单脉冲能量EP；
根据所述光斑重合度n和单脉冲能量EP计算光斑直径D、扫描速度v和填充间距l，具体计算公式如下：
EP＝P/f (1)
其中，n为光为斑重合度，EP为单脉冲能量，D为光斑直径，v为扫描速度ω0为光束束腰直径，P为激光功率，f为激光频率，激光功率取激光器的最大功率或激光频率取激光器的最大激光频率，
为材料的损伤阈值，l为激光填充间距。
上述进一步方案的有益效果是：通过所述激光显性控制参数矩阵中每一数组中的光斑重合度n和单脉冲能量EP，并结合上述公式，可以自动计算出光斑重合度n和单脉冲能量EP计算光斑直径D、扫描速度v和填充间距l等其余的参数，不需要操作人员进行计算，也不需要操作人员进行输入、设置其余的参数，简化了工艺参数设置，避免了繁琐的测试与计算，减少了人为操作带来的不确定性。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的方法。
本发明还提供了一种基于激光清洗参数优化的激光清洗设备,包括所述的存储介质和处理器，所述处理器执行所述存储介质上的计算机程序时实现如所述方法的步骤。
附图说明
图1为本发明一实施例的基于激光清洗参数优化的激光控制方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例的基于激光清洗参数优化的激光控制方法的加工实例图；
图3为本发明一实施例的基于激光清洗参数优化的激光控制系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种基于激光清洗参数优化的激光控制方法,包括如下步骤：
S1：根据不同材料读取对应的损伤阈值，并确定对应的激光显性控制参数，所述激光显性控制参数包括单脉冲能量和光斑重合度；
S2：根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数；
S3：根据所述激光全参数控制激光器出射激光，以对目标材料进行清洗；
其中，所述激光全参数至少包括单脉冲能量、光斑重合度、光斑直径、扫描速度和填充间距。
本发明的基于激光清洗参数优化的激光控制方法，通过激光显性控制参数计算出激光全参数，从而通过数量较少的激光显性控制参数来实现激光全参数的控制，简化了工艺参数设置，避免了繁琐的测试与计算，减少了人为操作带来的不确定性，简化激光清洗对操作者的技能要求。
在本发明的一个或多个实施例中，所述S1中，所述确定对应的激光显性控制参数包括如下步骤：
S11：根据不同材料的损伤阈值确定对应清洗激光的单脉冲能量范围；
S12：根据所述单脉冲能量范围读取所述单脉冲能量的最大值和最小值，并根据预先设定单脉冲能量步进值计算出多个单脉冲能量样本值；
在本发明的实施例中，选定A材料，其损伤阈值为0.62J/cm2，经过该光学系统后，束腰半径为46um，所述单脉冲能量范围为0.01-0.5mJ,设定单脉冲能量步进值为0.05mJ。
S13：设定所述光斑重合度的最大值和最小值，并根据预先设定光斑重合度步进值计算出多个光斑重合度样本值；
在本发明的实施例中，所述光斑重合度的范围为10％-80％，所述光斑重合度步进值为10％。
S14：从大到小逐一选取所述光斑重合度样本值，从小到大选取所述单脉冲能量样本值，并将二者任意组合，形成激光显性控制参数矩阵，如下表1所示，横排为搭接率，纵排为单脉冲能量(单位为mJ)，选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数。
表1
| 10％ | 20％ | 30％ | 40％ | 50％ | 60％ | 70％ | 80％ | |
| 0.01 | ||||||||
| 0.015 | ||||||||
| 0.02 | ||||||||
| 0.025 | ||||||||
| 0.03 | ||||||||
| 0.035 | ||||||||
| 0.04 | ||||||||
| 0.045 |
通过激光显性控制参数的最大值和最小值，以及对应的步进值，这样可以构建均匀的激光显性控制参数矩阵，方便后续根据目标清洗效果快速准确读取对应的激光全参数矩阵，进而精准控制调节激光参数完成清洗加工。
在本发明的一个或多个实施例中，所述S14中，所述选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数具体包括如下步骤：
S141：检测所述激光显性控制参数矩阵中的任一组激光显性控制参数大小对应的表面清洁度；
需要特别指出的是，在实际清洗过程中，如使x和y方向清洗扫描搭接率相同，则清洗光斑均匀分布，清洗效果最为均匀。以下计算均以此为推导基础。
另外，这里，调节激光的单脉冲能量的大小为由低到高，具体为：(1)在频率最大值时，低由小到大增加功率，直到满功率(最大功率)；(2)为使单脉冲能量继续加大，在功率恒定的条件下由大到小调整频率，直至设备的最大单脉冲能量。
本发明的实施例中，表面清洁度用相机进行识别，通过灰度或颜色来判断未清洗干净区域，然后算未清洗干净的面积与总面积的比值，即可求得激光清洗后的表面清洁度。
S142：对不同组的所述激光显性控制参数大小对应的表面清洁度进行拟合，得到所述表面清洁度与所述激光显性控制参数之间的关系曲线；
S143：根据所述关系曲线建立所述关联模型。
通过检测不同的单脉冲能量和光斑重合度大小对应的表面清洁度，这样经过拟合后即可得到表面清洁度与单脉冲能量和光斑重合度之间的关系曲线，从而精确得到所述关联模型，以便后续能准确构建激光显性控制参数矩阵与表面清洁度之间的关系，以及在计算出激光全参数矩阵后建立所述激光全参数矩阵与所述表面清洁度的映射关系。
在本发明的一个或多个实施例中，所述S2中，所述根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数具体包括如下步骤：
S24：逐一读取所述激光显性控制参数矩阵中每一数组的数组值，所述数组值包括光斑重合度n和单脉冲能量EP；
S25：根据所述光斑重合度n和单脉冲能量EP计算光斑直径D、扫描速度v和填充间距l，具体计算公式如下：
EP＝P/f (1)
其中，n为光为斑重合度，EP为单脉冲能量，D为光斑直径，v为扫描速度ω0为光束束腰直径，P为激光功率，f为激光频率，激光功率取激光器的最大功率或激光频率取激光器的最大激光频率，
为材料的损伤阈值，l为激光填充间距。
通过所述激光显性控制参数矩阵中每一个元素的光斑重合度n和单脉冲能量EP，并结合上述公式，可以自动计算出光斑重合度n和单脉冲能量EP计算光斑直径D、扫描速度v和填充间距l等其余的参数，不需要操作人员进行计算，也不需要操作人员进行输入、设置其余的参数，简化了工艺参数设置，避免了繁琐的测试与计算，减少了人为操作带来的不确定性。
特别地，在加工时，会存在纵向填充间距ΔY与横向填充间距ΔX。为了减少变量，在实际试验中，将它们设定为一致的，那么光斑之间搭接的程度即为搭接率，激光填充间距l即为纵向填充间距ΔY或横向填充间距ΔX，当激光朝着X方向扫描时，那么激光填充间距l为纵向填充间距ΔY，反之，当激光朝着Y方向扫描时，那么激光填充间距l为纵向填充间距ΔX。
本发明的实施例中，激光频率取激光器的最大激光频率1000KHz，然后根据公式(1)结合单脉冲能量计算出对应的功率，这样根据功率、频率和单脉冲能量，再结合公式(2)、(3)、(4)、(5)即可计算出光斑直径D、扫描速度v和填充间距l，如下表2-6所示。
表2：激光频率(KKz)
| 10％ | 20％ | 30％ | 40％ | 50％ | 60％ | 70％ | 80％ | |
| 0.01 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| 0.015 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| 0.02 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| 0.025 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| 0.03 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| 0.035 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| 0.04 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
| 0.045 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
表3：激光功率(W)
| 10％ | 20％ | 30％ | 30％ | 40％ | 50％ | 60％ | 70％ | |
| 0.01 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| 0.015 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 0.02 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| 0.025 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 0.03 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 0.035 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 | 35 |
| 0.04 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| 0.045 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 |
表4：光斑直径(μm)
表5：扫描速度(mm/s)
| 10％ | 20％ | 30％ | 40％ | 50％ | 60％ | 70％ | 80％ | |
| 0.01 | 38475 | 34200 | 29925 | 25650 | 21375 | 17100 | 12825 | 8550 |
| 0.015 | 44847 | 39864 | 34881 | 29898 | 24915 | 19932 | 14949 | 9966 |
| 0.02 | 50400 | 44800 | 39200 | 33600 | 28000 | 22400 | 16800 | 11200 |
| 0.025 | 55413 | 49256 | 43099 | 36942 | 30785 | 24628 | 18471 | 12314 |
| 0.03 | 60003 | 53336 | 46669 | 40002 | 33335 | 26668 | 20001 | 13334 |
| 0.035 | 64269 | 57128 | 49987 | 42846 | 35705 | 28564 | 21423 | 14282 |
| 0.04 | 68274 | 60688 | 53102 | 45516 | 37930 | 30344 | 22758 | 15172 |
| 0.045 |
表6：填充间距(um)
| 10％ | 20％ | 30％ | 40％ | 50％ | 60％ | 70％ | 80％ | |
| 0.01 | 38.475 | 34.2 | 29.925 | 25.65 | 21.375 | 17.1 | 12.825 | 8.55 |
| 0.015 | 44.847 | 39.864 | 34.881 | 29.898 | 24.915 | 19.932 | 14.949 | 9.966 |
| 0.02 | 50.4 | 44.8 | 39.2 | 33.6 | 28 | 22.4 | 16.8 | 11.2 |
| 0.025 | 55.413 | 49.256 | 43.099 | 36.942 | 30.785 | 24.628 | 18.471 | 12.314 |
| 0.03 | 60.003 | 53.336 | 46.669 | 40.002 | 33.335 | 26.668 | 20.001 | 13.334 |
| 0.035 | 64.269 | 57.128 | 49.987 | 42.846 | 35.705 | 28.564 | 21.423 | 14.282 |
| 0.04 | 68.274 | 60.688 | 53.102 | 45.516 | 37.93 | 30.344 | 22.758 | 15.172 |
| 0.045 | 72.045 | 64.04 | 56.035 | 48.03 | 40.025 | 32.02 | 24.015 | 16.01 |
如图2所示，纵向变量为单脉冲能量(从上个到下0.01mJ-0.045mJ)，横向变量为光斑搭接率(从左到右10％-80％重合，重合度以理论光斑大小计算)。可以看出横向最上面第一排单脉冲能量大于基体材料损伤能量，出现基体损伤二和明显氧化，横向最下面一排单脉冲能量低于污染物清洗所需单脉冲能量，达不到清洗效果。同时可以观察到从左到右，随光斑重合度增加，清洗效果也随之增强。
计算出所有的激光参数后，即可得到激光全参数矩阵，将整个多维激光全参数矩阵中各个不同的元素：即不同的工艺参数组，分别组成一个工艺参数矩阵，并建立工艺参数矩阵与所述表面清洁度的映射关系，将这个工艺参数矩阵的不同元素做成相应的工艺文件，通过TCP/IP协议，将该工艺文件直接发给激光控制卡。
在实际清洗时，在上位机软件上直接选择对应的材料和目标清洗效果(表面清洁度)，并设置光斑重合度n和单脉冲能量EP，最后点击开始按钮，激光控制卡根据工艺文件读取目标清洗效果对应的激光全参数矩阵，然后根据激光全参数矩阵控制激光器出射激光，执行对目标材料进行清洗。
本发明的基于激光清洗参数优化的激光控制方法，结合损伤阈值数据库，简化了激光清洗工艺实验的流程，所有工艺实验操作(设置参数、加工、检测)自动化，极大地提高了了激光清洗工艺实验的效率；减少了人为操作对实验研究过程带来的不确定性(如人工进行参数设置时，一般要设置上百个参数，工艺参数变量有上千个，导致出错；如人工测量时，也会存在人为操作带来的误差等等)；形成了激光清洗工艺的”一站式”操作，包括设置参数、加工、检测等，减少了实验人员的负担。
如图3所示，本发明还提供了一种基于激光清洗参数优化的激光控制系统，包括显性参数模块、计算模块和控制模块；
所述显性参数模块，用于根据不同材料读取对应的损伤阈值，并确定对应的激光显性控制参数，所述激光显性控制参数包括单脉冲能量和光斑重合度；
所述计算模块，用于根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数；
所述控制模块，用于根据所述激光全参数控制激光器出射激光，以对目标材料进行清洗；
其中，所述激光全参数至少包括单脉冲能量、光斑重合度、光斑直径、扫描速度和填充间距。
本发明的基于激光清洗参数优化的激光控制系统，通过激光显性控制参数计算出激光全参数，从而通过数量较少的激光显性控制参数来实现激光全参数的控制，简化了工艺参数设置，避免了繁琐的测试与计算，减少了人为操作带来的不确定性，简化激光清洗对操作者的技能要求。
在本发明的一个或多个实施例中，所述显性参数模块确定对应的激光显性控制参数的具体实现为：
根据不同材料的损伤阈值确定对应清洗激光的单脉冲能量范围；
根据所述单脉冲能量范围读取所述单脉冲能量的最大值和最小值，并根据预先设定单脉冲能量步进值计算出多个单脉冲能量样本值；
设定所述光斑重合度的最大值和最小值，并根据预先设定光斑重合度步进值计算出多个光斑重合度样本值；
从大到小逐一选取所述光斑重合度样本值，从小到大选取所述单脉冲能量样本值，并将二者任意组合，形成激光显性控制参数矩阵，并选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数。
通过激光显性控制参数的最大值和最小值，以及对应的步进值，这样可以构建均匀的激光显性控制参数矩阵，方便后续根据目标清洗效果快速准确读取对应的激光全参数矩阵，进而精准控制调节激光参数完成清洗加工。
在本发明的一个或多个实施例中，所述显性参数模块选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数的具体实现为:
检测所述激光显性控制参数矩阵中的任一组激光显性控制参数大小对应的表面清洁度；
对不同组的所述激光显性控制参数大小对应的表面清洁度进行拟合，得到所述表面清洁度与所述激光显性控制参数之间的关系曲线；
根据所述关系曲线建立所述关联模型。
通过检测不同的单脉冲能量和光斑重合度大小对应的表面清洁度，这样经过拟合后即可得到表面清洁度与单脉冲能量和光斑重合度之间的关系曲线，从而精确得到所述关联模型，以便后续能准确构建激光显性控制参数矩阵，以及在计算出激光全参数矩阵后建立所述激光全参数矩阵与所述表面清洁度的映射关系。
在本发明的一个或多个实施例中，所述计算模块根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数具体包括如下步骤：
逐一读取所述激光显性控制参数矩阵中每一数组的数组值，所述数组值包括光斑重合度n和单脉冲能量EP；
根据所述光斑重合度n和单脉冲能量EP计算光斑直径D、扫描速度v和填充间距l，具体计算公式如下：
EP＝P/f (1)
其中，n为光为斑重合度，EP为单脉冲能量，D为光斑直径，v为扫描速度ω0为光束束腰直径，P为激光功率，f为激光频率，激光功率取激光器的最大功率或激光频率取激光器的最大激光频率，
为材料的损伤阈值，l为激光填充间距。
通过所述激光显性控制参数矩阵中每一数组中的光斑重合度n和单脉冲能量EP，并结合上述公式，可以自动计算出光斑重合度n和单脉冲能量EP计算光斑直径D、扫描速度v和填充间距l等其余的参数，不需要操作人员进行计算，也不需要操作人员进行输入、设置其余的参数，简化了工艺参数设置，避免了繁琐的测试与计算，减少了人为操作带来的不确定性。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的方法。
本发明还提供了一种基于激光清洗参数优化的激光清洗设备,包括所述的存储介质和处理器，所述处理器执行所述存储介质上的计算机程序时实现如所述方法的步骤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于激光清洗参数优化的激光控制方法,其特征在于，包括如下步骤：
根据不同材料读取对应的损伤阈值，并确定对应的激光显性控制参数，所述激光显性控制参数包括单脉冲能量和光斑重合度；
根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数；
根据所述激光全参数控制激光器出射激光，以对目标材料进行清洗；
其中，所述激光全参数至少包括单脉冲能量、光斑重合度、光斑直径、扫描速度和填充间距。
2.根据权利要求1所述的基于激光清洗参数优化的激光控制方法,其特征在于，所述确定对应的激光显性控制参数包括如下步骤：
根据不同材料的损伤阈值确定对应清洗激光的单脉冲能量范围；
根据所述单脉冲能量范围读取所述单脉冲能量的最大值和最小值，并根据预先设定单脉冲能量步进值计算出多个单脉冲能量样本值；
设定所述光斑重合度的最大值和最小值，并根据预先设定光斑重合度步进值计算出多个光斑重合度样本值；
从大到小逐一选取所述光斑重合度样本值，从小到大选取所述单脉冲能量样本值，并将二者任意组合，形成激光显性控制参数矩阵，并选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数。
3.根据权利要求2所述的基于激光清洗参数优化的激光控制方法,其特征在于，所述选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数具体包括如下步骤：
检测所述激光显性控制参数矩阵中的任一组激光显性控制参数大小对应的表面清洁度；
对不同组的所述激光显性控制参数大小对应的表面清洁度进行拟合，得到所述表面清洁度与所述激光显性控制参数之间的关系曲线；
根据所述关系曲线建立所述关联模型。
4.根据权利要求2所述的基于激光清洗参数优化的激光控制方法,其特征在于，所述根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数具体包括如下步骤：
逐一读取所述激光显性控制参数矩阵中每一数组的数组值，所述数组值包括光斑重合度n和单脉冲能量EP；
根据所述光斑重合度n和单脉冲能量EP计算光斑直径D、扫描速度v和填充间距l，具体计算公式如下：
EP＝P/f (1)
其中，n为光为斑重合度，EP为单脉冲能量，D为光斑直径，v为扫描速度ω0为光束束腰直径，P为激光功率，f为激光频率，激光功率取激光器的最大功率或激光频率取激光器的最大激光频率，
为材料的损伤阈值，l为激光填充间距。
5.一种基于激光清洗参数优化的激光控制系统,其特征在于：包括显性参数模块、计算模块和控制模块；
所述显性参数模块，用于根据不同材料读取对应的损伤阈值，并确定对应的激光显性控制参数，所述激光显性控制参数包括单脉冲能量和光斑重合度；
所述计算模块，用于根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数；
所述控制模块，用于根据所述激光全参数控制激光器出射激光，以对目标材料进行清洗；
其中，所述激光全参数至少包括单脉冲能量、光斑重合度、光斑直径、扫描速度和填充间距。
6.根据权利要求5所述的基于激光清洗参数优化的激光控制系统,其特征在于，所述显性参数模块确定对应的激光显性控制参数的具体实现为：
根据不同材料的损伤阈值确定对应清洗激光的单脉冲能量范围；
根据所述单脉冲能量范围读取所述单脉冲能量的最大值和最小值，并根据预先设定单脉冲能量步进值计算出多个单脉冲能量样本值；
设定所述光斑重合度的最大值和最小值，并根据预先设定光斑重合度步进值计算出多个光斑重合度样本值；
从大到小逐一选取所述光斑重合度样本值，从小到大选取所述单脉冲能量样本值，并将二者任意组合，形成激光显性控制参数矩阵，并选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数。
7.根据权利要求6所述的基于激光清洗参数优化的激光控制系统,其特征在于，所述显性参数模块选取其中一组数组作为所述激光显性控制参数的具体实现为:
检测所述激光显性控制参数矩阵中的任一组激光显性控制参数大小对应的表面清洁度；
对不同组的所述激光显性控制参数大小对应的表面清洁度进行拟合，得到所述表面清洁度与所述激光显性控制参数之间的关系曲线；
根据所述关系曲线建立所述关联模型。
8.根据权利要求6所述的基于激光清洗参数优化的激光控制系统,其特征在于，所述计算模块根据所述激光显性控制参数计算包含所有清洗激光参数的激光全参数具体包括如下步骤：
逐一读取所述激光显性控制参数矩阵中每一数组的数组值，所述数组值包括光斑重合度n和单脉冲能量EP；
根据所述光斑重合度n和单脉冲能量EP计算光斑直径D、扫描速度v和填充间距l，具体计算公式如下：
EP＝P/f (1)
其中，n为光为斑重合度，EP为单脉冲能量，D为光斑直径，v为扫描速度ω0为光束束腰直径，P为激光功率，f为激光频率，激光功率取激光器的最大功率或激光频率取激光器的最大激光频率，
为材料的损伤阈值，l为激光填充间距。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至4任一项所述的方法。
10.一种基于激光清洗参数优化的激光清洗设备,其特征在于，包括权利要求9所述的存储介质和处理器，所述处理器执行所述存储介质上的计算机程序时实现如权利要求1至4任一项所述方法的步骤。
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| CN202110578725.9A CN113263027B (zh) | 2021-05-26 | 2021-05-26 | 一种基于激光清洗参数优化的激光控制方法及系统 |
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- 2021-05-26 CN CN202110578725.9A patent/CN113263027B/zh active Active
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| CN113263027B (zh) | 2022-05-24 |
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