激光清洗能量的確定方法及裝置、激光清洗方法及系統(tǒng)與流程
本發(fā)明涉及激光清洗領(lǐng)域，特別涉及一種激光清洗能量的確定方法及裝置、激光清洗方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
激光清洗技術(shù)是一種綠色、高效、操作簡便的清洗技術(shù)。隨著國家越來越倡導(dǎo)綠色制造，該技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注。在進行激光清洗，首先需要確定待清洗材料的清洗能量的大小。如果清洗能量超過基體的消融閾值將會對基材造成損傷，而能量過低則不能高效的對表面附著物進行清理，因此激光清洗能量的準(zhǔn)確確定是關(guān)系到清洗效能的關(guān)鍵因素。其中激光清洗能量一般用激光器的功率表示，單元為瓦(w)。
目前激光清洗能量的獲取基本是離線的方法，主要包括：聲波檢測法和光譜檢測法。其中，聲波檢測法是利用麥克風(fēng)等聲學(xué)儀器，收集并處理激光清洗過程中脈沖與材料表面作用過程中所產(chǎn)生的聲波。由于激光脈沖與不同材料作用所產(chǎn)生的聲波信號存在著差異，所以通過分析聲波信號的強度和頻率可以判斷清洗能量閾值。另外，光譜檢測是基于激光與材料作用時會產(chǎn)生等離子體，而等離子體在激發(fā)態(tài)會在短時間內(nèi)躍遷至基態(tài)并輻射出特征光譜的原理。利用光譜儀可以檢測輻射譜線的強度和元素的種類，從而可以粗略的判斷激光清洗能量閾值。但是這些方法只能依靠大量的實驗數(shù)據(jù)來尋找能量閾值，當(dāng)清洗不同材料時需要做大量的重復(fù)實驗，非常地費事費力。
中國公告號為cn103090969b的專利說明書公開了“一種激光清洗閾值的測試方法”，具體的，該專利公開了通過多組實驗把檢測到的等離子體特征譜線的強度轉(zhuǎn)換為電壓信號，并帶入bidoseresp函數(shù)，從而計算激光清洗能量閾值的方法。由于待清除的附著物種類很多，如銹跡、油漆、污漬等，表面情況比較復(fù)雜，這種測試閾值能量的方法，無法適應(yīng)復(fù)雜的清洗環(huán)境，并且不便與自動化控制相結(jié)合。
中國公布號cn105127150a專利公開了“一種基于機器人控制的激光清洗系統(tǒng)及其清洗方法”，具體的，其原理是通過識別是否出現(xiàn)基體元素特征峰來進行判斷。由于被清洗樣品表面的組成相對比較多樣和復(fù)雜，基于上述原理的識別方法，無法保證判斷結(jié)果的準(zhǔn)確性，因而可信度不高。
綜上所述，有必要提出一種理想的激光清洗能量的確定方法、激光清洗方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種激光清洗能量的確定方法及裝置、激光清洗方法及系統(tǒng)，其針對表面組成成分多樣的待清除物、能準(zhǔn)確高效地自動選擇合適的激光清洗能量，并且保證后續(xù)清洗過程中在激光能量因外界干擾發(fā)生突變時，能自動調(diào)整激光清洗能量，最終保證在不損失基體材料的前提下，高效清洗。
本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：
一種激光清洗能量的確定方法，包括：
以初始清洗能量和預(yù)設(shè)清洗時間對待清洗材料進行打點清洗，選擇清洗過程中待清洗層元素的特征譜線，其中，所述特征譜線所包括的元素種類包括：碳元素、氫元素及氧元素；
根據(jù)獲取的待清洗層元素的特征譜線的強度和失真度信息，選取所述待清洗層元素的特征譜線波長；
根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，并在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量后進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；
判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值；
若判斷結(jié)果為是，則基于當(dāng)前清洗能量確定目標(biāo)激光清洗能量。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述方法還包括：
若判斷結(jié)果為否，則重復(fù)所述：根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，并在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量后進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值的步驟，直至所述第一比值、第二比值和第三比值中至少兩個比值大于或等于預(yù)設(shè)值為止。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述碳元素的特征譜線的波長為247.9納米，所述氫元素的特征譜線的波長為656.3納米，所述氧元素的特征譜線的波長為844.6納米；所述初始清洗能量為10瓦，所述預(yù)定能量為1瓦；所述預(yù)設(shè)清洗時間為0.5秒。
一種激光清洗方法，包括：
以初始清洗能量和預(yù)設(shè)清洗時間對待清洗材料進行打點清洗，選擇清洗過程中待清洗層元素的特征譜線，其中，所述特征譜線所包括的元素種類包括：碳元素、氫元素及氧元素；
根據(jù)獲取的待清洗層元素的特征譜線的強度和失真度信息，選取所述待清洗層元素的特征譜線波長；
根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；
在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；
判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值；
若判斷結(jié)果為是，則基于當(dāng)前清洗能量確定目標(biāo)激光清洗能量；
以所述目標(biāo)激光清洗能量對待清洗材料進行清洗，以預(yù)設(shè)時間間隔獲取基體元素與各個待清洗層元素的特征譜線的強度比值；
判斷是否存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值；若不存在，則以當(dāng)前的清洗能量繼續(xù)進行清洗。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述方法還包括：
當(dāng)存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值，則擴大聚焦鏡至待清洗樣品的距離，繼續(xù)清洗。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述方法還包括：
在清洗過程中，重復(fù)上述以預(yù)設(shè)時間間隔獲取基體元素與各個待清洗層元素的特征譜線的強度比值；判斷是否存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值的步驟，維持所述基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值小于預(yù)設(shè)值。
一種激光清洗能量的確定裝置，包括：
特征譜線獲取模塊，用于以初始清洗能量和預(yù)設(shè)清洗時間對待清洗材料進行打點清洗，選擇清洗過程中待清洗層元素的特征譜線，其中，所述特征譜線所包括的元素種類包括：碳元素、氫元素及氧元素；
特征譜線波長選取模塊，用于根據(jù)所述獲取的待清洗層元素的特征譜線的強度和失真度信息，選取所述待清洗層元素的特征譜線波長；
特征譜線強度比值獲取模塊，用于根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，并在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量后進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；
第一判斷模塊，用于判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值；
目標(biāo)激光清洗能量確定模塊，用于在判斷結(jié)果為是時，則基于當(dāng)前清洗能量確定目標(biāo)激光清洗能量。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述第一判斷模塊還用于：
若判斷結(jié)果為否，則重復(fù)所述：根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，并在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量后進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值的步驟，直至所述第一比值、第二比值和第三比值中至少兩個比值大于或等于預(yù)設(shè)值為止。
一種激光清洗系統(tǒng)，包括：清洗能量監(jiān)測裝置和如權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的激光清洗能量的確定裝置，
其中，所述清洗能量監(jiān)測裝置包括：
特征譜線的強度比值獲取模塊，用于以所述目標(biāo)激光清洗能量對待清洗材料進行清洗，以預(yù)設(shè)時間間隔獲取基體元素與各個待清洗層元素的特征譜線的強度比值；
第二判斷模塊，用于判斷是否存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值；若不存在，則以當(dāng)前的清洗能量繼續(xù)進行清洗。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述清洗能量監(jiān)測裝置還包括調(diào)節(jié)模塊，所述調(diào)節(jié)模塊用于當(dāng)存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值，擴大聚焦鏡至待清洗樣品的距離。
本發(fā)明的特點和優(yōu)點是：本申請?zhí)峁┝艘环N能夠在線自動調(diào)控激光清洗能量的激光清洗能量的確定方法，利用待清洗材料的待清洗層與基體材料的組成元素存在較大差異的原理，以初始清洗能量和預(yù)設(shè)清洗時間對待清洗材料進行打點清洗，通過打點清洗，選擇清洗過程中待清洗層元素的特征譜線，根據(jù)所述獲取的待清洗層元素的特征譜線的強度和失真度信息，選取所述待清洗層元素的特征譜線波長；根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值；若判斷結(jié)果為是，則基于當(dāng)前清洗能量確定目標(biāo)激光清洗能量。上述利用基體元素與待清洗層中各個組成元素的強度比值的變化情況，合理可靠地判斷出以當(dāng)前清洗能量進行清洗時是否已經(jīng)達到了基體材料，實現(xiàn)了快速地選擇出合適的激光清洗能量，即確保了該方法可以有效的選擇清除質(zhì)量好及效率高的激光清洗能量。
本申請所提供的激光清洗方法，通過把元素的特征譜線強度進行比較可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)激光清洗能量，以及在清洗過程中實時監(jiān)控清洗是否損傷到基體。其中，本申請所述的方法通過至少兩種不同待清洗層元素與基體元素的強度比值的變化，相對于現(xiàn)有技術(shù)中采用單一檢測是否出現(xiàn)基體元素的特征譜線而言，能夠排除外界環(huán)境和基體材料本身的干擾因素，可靠性更高，通過該方法能夠較佳地確保激光能量不會損傷到基體材料，同時能保證加工的效率。此外，該方法可以適用于任意形狀的待清洗工件，并且易于工程化，具有廣泛的應(yīng)用前景。
參照后文的說明和附圖，詳細公開了本申請的特定實施方式，指明了本申請的原理可以被采用的方式。應(yīng)該理解，本申請的實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附權(quán)利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本申請的實施方式包括許多改變、修改和等同。
針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特征。
應(yīng)該強調(diào)，術(shù)語“包括/包含”在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。
附圖說明
圖1是本申請實施方式中一種激光清洗能量的確定方法的步驟流程圖；
圖2是本申請實施方式中一種激光清洗能量的確定方法的邏輯流程圖；
圖3是本申請實施方式中一種激光清洗能量的確定裝置的模塊示意圖；
圖4是本申請實施方式中一種激光清洗方法的步驟流程圖；
圖5是本申請實施方式中一種激光清洗方法的邏輯流程圖；
圖6是本申請實施方式中一種激光清洗裝置的模塊示意圖；
圖7在線調(diào)控激光清洗能量的裝置示意圖。
附圖標(biāo)記說明：
激光器1、光學(xué)系統(tǒng)2、聚焦鏡3、待清洗樣品4、位移調(diào)節(jié)器5、濾波鏡6、光譜儀7、微型處理器8。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細說明，應(yīng)理解這些實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落入本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
下面結(jié)合附圖對本申請所述的激光清洗能量的確定方法及裝置、激光清洗方法及系統(tǒng)進行詳細的說明。雖然本申請?zhí)峁┝巳缦率鰧嵤┓绞交蚋綀D所示的方法操作步驟或裝置結(jié)構(gòu)，但基于常規(guī)或者無需創(chuàng)造性的勞動在所述方法或裝置中可以包括更多或者更少的操作步驟或模塊結(jié)構(gòu)。在邏輯性上不存在必要因果關(guān)系的步驟或結(jié)構(gòu)中，這些步驟的執(zhí)行順序或裝置的模塊結(jié)構(gòu)不限于本申請實施方式提供的執(zhí)行順序或模塊結(jié)構(gòu)。所述的方法或模塊結(jié)構(gòu)的在實際中的裝置或終端產(chǎn)品執(zhí)行時，可以按照實施方式或者附圖所示的方法或模塊結(jié)構(gòu)連接進行順序執(zhí)行或者并行執(zhí)行(例如并行處理器或者多線程處理的環(huán)境)。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本申請的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本申請。
需要說明的是，當(dāng)元件被稱為“設(shè)置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的，并不表示是唯一的實施方式。
一般的，待清洗材料的待清洗層與基體材料的組成元素不會完全相同。一般的基體材料通常為金屬材料，其富含該金屬元素本身；而待清洗層通常為銹跡、油漆、以及有機性附著物都富含碳(c)、氫(h)、氧(o)等元素。以金屬鐵(fe)為例，基體元素中主要以fe元素為主，而基體里c、h、o元素的含量極低。
利用上述特性，本發(fā)明提供一種激光清洗能量的確定方法及裝置、激光清洗方法及系統(tǒng)，其針對表面組成成分多樣的待清除物、能準(zhǔn)確高效地自動選擇合適的激光清洗能量，并且保證后續(xù)清洗過程中在激光能量因外界干擾發(fā)生突變時，能自動調(diào)整激光清洗能量，最終保證在不損失基體材料的前提下，高效清洗。
請參閱圖1和圖2，本申請實施方式中提供一種激光清洗能量的確定方法，該方法具體可以包括如下步驟：
步驟s10：以初始清洗能量和預(yù)設(shè)清洗時間對待清洗材料進行打點清洗，選擇清洗過程中待清洗層元素的特征譜線，其中，所述特征譜線所包括的元素種類包括：碳元素、氫元素及氧元素；
步驟s11：根據(jù)獲取的待清洗層元素的特征譜線的強度和失真度信息，選取所述待清洗層元素的特征譜線波長；
步驟s12：根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量后進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；
步驟s13：判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值；
步驟s14：若判斷結(jié)果為是，則基于當(dāng)前清洗能量確定目標(biāo)激光清洗能量。
若判斷結(jié)果為否，則重復(fù)所述步驟s12至步驟s13：即執(zhí)行根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值的步驟，直至所述第一比值、第二比值和第三比值中至少兩個比值大于或等于預(yù)設(shè)值為止。
在本實施方式中，所述初始清洗能量可以根據(jù)材料的不同而相應(yīng)的調(diào)節(jié)，本申請在此并不作具體的限定。例如，當(dāng)清理基體材料的主元素為鐵表面的有機物時，該初始清洗能量可以為10瓦。
在本實施方式中，對于待清洗層而言，其包含的元素種類一般可以有碳元素、氫元素及氧元素，此外，還可能包含其他元素，例如硫元素、磷元素以及鹵素元素等。
當(dāng)用激光器照射待清洗層之后，可以采集等離子體躍遷時所輻射出的元素特征光譜，相應(yīng)的，可以通過人工分析儀等方式獲取每個元素的特征譜線波長。一般的，每個元素對應(yīng)有多個特征譜線波長，此時可以根據(jù)特征譜線的強度和失真度信息合理選取。原則上選取強度較高且失真度較小的特征譜線。
在一個具體的實施方式中，所述碳元素的特征譜線的波長為247.9納米，所述氫元素的特征譜線的波長為656.3納米，所述氧元素的特征譜線的波長為844.6納米。當(dāng)然，待清洗層的元素的特征譜線波長并不限于上述舉例，其可以根據(jù)實際情況作適應(yīng)性改變，本申請在此并不作具體的限定。
在本實施方式中，試驗過程中各個參數(shù)的選擇根據(jù)不同的材料而定，例如當(dāng)待清洗層中包含基體元素本身時，可以適當(dāng)提高預(yù)設(shè)值。例如，一般預(yù)設(shè)值在2左右，但是當(dāng)基體為鐵，待清洗的表面附著物為銹跡時，則設(shè)置的a，b，c將會較高，需要達到10以上。
本申請實施方式中提供的一種能夠在線自動調(diào)控激光清洗能量的激光清洗能量的確定方法，利用待清洗材料的待清洗層與基體材料的組成元素存在較大差異的原理，以初始清洗能量和預(yù)設(shè)清洗時間對待清洗材料進行打點清洗，通過打點清洗，選擇清洗過程中待清洗層元素的特征譜線，根據(jù)所述獲取的待清洗層元素的特征譜線的強度和失真度信息，選取所述待清洗層元素的特征譜線波長；根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值；若判斷結(jié)果為是，則基于當(dāng)前清洗能量確定目標(biāo)激光清洗能量。上述利用基體元素與待清洗層中各個組成元素的強度比值的變化情況，合理可靠地判斷出以當(dāng)前清洗能量進行清洗時是否已經(jīng)達到了基體材料，實現(xiàn)了快速地選擇出合適的激光清洗能量，即確保了該方法可以有效的選擇清除質(zhì)量好及效率高的激光清洗能量。
請參閱圖3，本申請實施方式中針對所述激光清洗能量的確定方法還提供一種激光清洗能量的確定裝置a，該激光清洗能量的確定裝置a可以包括：
特征譜線獲取模塊10，用于以初始清洗能量和預(yù)設(shè)清洗時間對待清洗材料進行打點清洗，選擇清洗過程中待清洗層元素的特征譜線，其中，所述特征譜線所包括的元素種類包括：碳元素、氫元素及氧元素；
特征譜線波長選取模塊11，用于根據(jù)所述獲取的待清洗層元素的特征譜線的強度和失真度信息，選取所述待清洗層元素的特征譜線波長；
特征譜線強度比值獲取模塊12，用于根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，并在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量后進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；
第一判斷模塊13，用于判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值；
目標(biāo)激光清洗能量確定模塊14，用于在判斷結(jié)果為是時，則基于當(dāng)前清洗能量確定目標(biāo)激光清洗能量。
在本實施方式中，所述第一判斷模塊13還用于：在判斷結(jié)果為否時，則重復(fù)所述：根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，并在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量后進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值的步驟，直至所述第一比值、第二比值和第三比值中至少兩個比值大于或等于預(yù)設(shè)值為止。
上述實施方式公開的激光清洗能量的確定裝置a與本申請激光清洗能量的確定方法實施方式相對應(yīng)，可以實現(xiàn)本申請的激光清洗能量的確定方法實施方式并達到方法實施方式的技術(shù)效果，具體的本申請在此不再贅述。
請結(jié)合參閱圖4和圖5，本申請實施方式中提供一種激光清洗方法，該方法具體可以包括如下步驟：
步驟s10：以初始清洗能量和預(yù)設(shè)清洗時間對待清洗材料進行打點清洗，選擇清洗過程中待清洗層元素的特征譜線，其中，所述特征譜線所包括的元素種類包括：碳元素、氫元素及氧元素；
步驟s11：根據(jù)獲取的待清洗層元素的特征譜線的強度和失真度信息，選取所述待清洗層元素的特征譜線波長；
步驟s12：根據(jù)所述待清洗層元素的特征波長，在所述初始清洗能量的基礎(chǔ)上增加預(yù)定能量獲得當(dāng)前清洗能量進行打點清洗，其中，當(dāng)前清洗位置不同于初始清洗位置；在當(dāng)前清洗過程中，分別獲取基體元素與各個待清洗元素的特征譜線的強度比值；
步驟s13：判斷基體元素與碳元素的特征譜線強度對應(yīng)的第一比值、基體元素與氫元素的特征譜線強度對應(yīng)的第二比值，以及基體元素與氧元素的特征譜線強度對應(yīng)的第三比值中至少兩個比值是否大于或等于預(yù)設(shè)值；
步驟s14：若判斷結(jié)果為是，則基于當(dāng)前清洗能量確定目標(biāo)激光清洗能量；
步驟s15：以所述目標(biāo)激光清洗能量對待清洗材料進行清洗，以預(yù)設(shè)時間間隔獲取基體元素與各個待清洗層元素的特征譜線的強度比值；
步驟s16：判斷是否存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值；若不存在，則以當(dāng)前的清洗能量繼續(xù)進行清洗。
在本實施方式中，所述方法還可以包括：當(dāng)存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值，則擴大聚焦鏡至待清洗樣品的距離，繼續(xù)清洗。
當(dāng)存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值時，表示此時可能已經(jīng)清洗到基體材料本身了，相應(yīng)的，可以調(diào)節(jié)聚焦鏡至待清洗樣品的距離，例如可以保持待清洗樣品不動，抬高聚焦鏡，使其遠離所述待清洗樣品，從而保護基體材料。
在本實施方式中，后續(xù)在清洗過程中，可以重復(fù)上述以預(yù)設(shè)時間間隔獲取基體元素與各個待清洗層元素的特征譜線的強度比值；判斷是否存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值的步驟，維持所述基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值小于預(yù)設(shè)值。
整體上，本申請所提供的激光清洗方法，通過把元素的特征譜線強度進行比較可以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)激光清洗能量，以及在清洗過程中實時監(jiān)控清洗是否損傷到基體。其中，本申請所述的方法通過至少兩種不同待清洗層元素與基體元素的強度比值的變化，相對于現(xiàn)有技術(shù)中采用單一檢測是否出現(xiàn)基體元素的特征譜線而言，能夠排除外界環(huán)境和基體材料本身的干擾因素，可靠性更高，通過該方法能夠較佳地確保激光能量不會損傷到基體材料，同時能保證加工的效率。此外，該方法可以適用于任意形狀的待清洗工件，并且易于工程化，具有廣泛的應(yīng)用前景。
請參閱圖6，本申請實施方式中針對所述激光清洗方法還提供了一種激光清洗系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以包括：清洗能量監(jiān)測裝置b和上述實施方式中所述的激光清洗能量的確定裝置a。其中，所述激光清洗能量的確定裝置a請參照上述實施方式的具體描述，本申請在此不再贅述。所述清洗能量監(jiān)測裝置b可以包括：
特征譜線的強度比值獲取模塊15，用于以所述目標(biāo)激光清洗能量對待清洗材料進行清洗，以預(yù)設(shè)時間間隔獲取基體元素與各個待清洗層元素的特征譜線的強度比值；
第二判斷模塊16，用于判斷是否存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值；若不存在，則以當(dāng)前的清洗能量繼續(xù)進行清洗。
在本實施方式中，所述清洗能量監(jiān)測裝置b還可以包括調(diào)節(jié)模塊17，所述調(diào)節(jié)模塊17用于當(dāng)存在至少一個基體元素與待清洗層元素的特征譜線的強度比值大于或等于預(yù)設(shè)值，擴大聚焦鏡至待清洗樣品的距離，從而保證基體材料不被損傷。
上述實施方式公開的激光清洗系統(tǒng)與本申請激光清洗方法實施方式相對應(yīng)，可以實現(xiàn)本申請的激光清洗方法實施方式并達到方法實施方式的技術(shù)效果，具體的本申請在此不再贅述。
在一個具體的實施方式中，采用1064nm的50w光纖激光器，脈沖重復(fù)頻率為100khz，來清洗金屬基底表面的油漆。
初始清洗能量e0為10w，預(yù)定能量值δe為1w，預(yù)設(shè)清洗時間為t1＝0.5s，預(yù)設(shè)值可以包括：a＝2，b＝2，c＝2。
進行激光清洗時，可以利用如圖7所示的在線調(diào)控激光清洗能量的裝置進行清洗。具體的，該裝置可以包括：激光器1、光學(xué)系統(tǒng)2、聚焦鏡3、待清洗樣品4、位移調(diào)節(jié)器5、濾波鏡6、光譜儀7以及微型處理器8。所述激光器1、光學(xué)系統(tǒng)2、位移調(diào)節(jié)器5以及光譜儀7均由微型處理器8控制。其中，光學(xué)系統(tǒng)2中包含了擴束鏡、光束整形裝置、光纖耦合器以及振鏡。
激光器1輸出的脈沖激光通過光學(xué)系統(tǒng)2控制輸出路徑，并通過聚焦鏡3聚集到待清洗樣品4上進行表面附著物的去除。經(jīng)過t1時間內(nèi)的清洗過程中，微型處理器8發(fā)指令給光譜儀7，經(jīng)過濾波鏡6把激光的強干擾過濾后采集等離子體躍遷時所輻射出的元素特征光譜，采集時間為積分時間通常為5-10(微秒)μs。隨后通過微型處理器8發(fā)指令給激光器1停止出光，并控制光學(xué)系統(tǒng)2把加工位置移至新區(qū)域。人工分析光譜儀7獲取的特征譜線，選取其中強度較高且失真度較小的特征譜線并把其波長信息輸入到判別式中，在選擇四種元素的特征譜線時，一般選擇fe的特征譜線的波長為438.3nm，c的特征譜線的波長為247.9nm，h的特征譜線的波長為656.3nm，o的特征譜線的波長為844.6nm；同時設(shè)置試驗參數(shù)值a,b,c的具體數(shù)值，例如可以均為2；在原有能量基礎(chǔ)上增加單位能量δe，進行打點試驗。通過光譜儀7獲取特征譜線，并由微型處理器8自動處理設(shè)置的特征譜線，并得到三組元素特征譜線的強度比值，分別為
把上述得到的比值代入判別式
后續(xù)正式進入激光清洗時，輸入清洗能量值為e-δe，即19瓦，輸入聚焦鏡3距待清洗樣品4表面的單位高度值為δh，例如δh＝2mm，設(shè)置光譜儀7檢測特征譜線信號的時間間隔t2，例如t2＝3s。
激光器1發(fā)出脈沖束通過光學(xué)系統(tǒng)2調(diào)制后以線性的形式由焦距鏡3聚集到待清洗樣品4表面進行清洗。每隔t2時間，由微型處理器8控制光譜儀7采集一組元素的特征光譜，并提取每個元素的某一特征譜線的強度，帶入判別式
本文引用的任何數(shù)字值都包括從下限值到上限值之間以一個單位遞增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之間存在至少兩個單位的間隔即可。舉例來說，如果闡述了一個部件的數(shù)量或過程變量(例如溫度、壓力、時間等)的值是從1到90，優(yōu)選從20到80，更優(yōu)選從30到70，則目的是為了說明該說明書中也明確地列舉了諸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。對于小于1的值，適當(dāng)?shù)卣J為一個單位是0.0001、0.001、0.01、0.1。這些僅僅是想要明確表達的示例，可以認為在最低值和最高值之間列舉的數(shù)值的所有可能組合都是以類似方式在該說明書明確地闡述了的。
除非另有說明，所有范圍都包括端點以及端點之間的所有數(shù)字。與范圍一起使用的“大約”或“近似”適合于該范圍的兩個端點。因而，“大約20到30”旨在覆蓋“大約20到大約30”，至少包括指明的端點。
披露的所有文章和參考資料，包括專利申請和出版物，出于各種目的通過援引結(jié)合于此。描述組合的術(shù)語“基本由…構(gòu)成”應(yīng)該包括所確定的元件、成分、部件或步驟以及實質(zhì)上沒有影響該組合的基本新穎特征的其他元件、成分、部件或步驟。使用術(shù)語“包含”或“包括”來描述這里的元件、成分、部件或步驟的組合也想到了基本由這些元件、成分、部件或步驟構(gòu)成的實施方式。這里通過使用術(shù)語“可以”，旨在說明“可以”包括的所描述的任何屬性都是可選的。
本說明書中的上述各個實施方式均采用遞進的方式描述，各個實施方式之間相同相似部分相互參照即可，每個實施方式重點說明的都是與其他實施方式不同之處。
以上所述僅為本發(fā)明的幾個實施方式，雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用于限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施方式的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
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