一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置及检测方法与流程

本发明属于水导激光，涉及一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置及检测方法。

背景技术：

1、随着工业技术的不断发展，高压水系统在许多领域如清洗、切割和破碎等方面得到了广泛应用。而水导激光加工是一种利用水作为传导介质，将激光能量耦合在稳定水流中对工件表面进行加工的一种先进加工技术。它结合了激光加工和水冷却的优势，具有高效、精密、低热影响和环保等特点，目前主要应用于切割，修边等。水导激光加工作为一种新型的技术手段，结合了高压水的强冲击力和激光的高能量密度，为材料加工和处理提供了新的可能性。水导激光的原理是激光以一定的角度入射后，在水和空气界面发生全反射，而激光在水中稳定传输的关键，在于高压水射流能够稳定保持层流态，这就使得稳定的高压水系统的构建显得尤为关键。高压水作为激光的载体，它的稳定性对于水导激光的激光耦合输出效率，加工效率等影响很大。因此，水导激光加工中高压水系统的水压稳定性对于确保水导激光的稳定运行至关重要。

2、然而，在现有水导激光加工技术中，水压检测方法主要依赖于压力传感器或流量计等物理测量设备，虽然这些方法在一定程度上能够实现水压的监测，但往往存在精度不高、响应速度慢、不能长时间稳定监测等问题。给水导激光加工的精密度、可靠性与稳定性造型很大的影响。

3、因此，想要获得水压的实时监测数据，且更进一步探究水压的稳定性对水导激光实时加工过程中的影响，需要一种更高精度的水导激光高压水系统的水压稳定性检测装置或检测方法来解决这一技术问题。

技术实现思路

1、本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置，包括：光源、分束镜、第一反射镜、储水腔体、第二反射镜、高压水系统、相机、上位机，储水腔体为设有入水口和出水口的透明水箱，储水腔体的入水口连通至高压水系统的出水口，高压水系统用于为水导激光提供高压水源；光源的发射光方向朝向分束镜，分束镜将光源发射的入射光l1分束为反射光l2与折射光l3；反射光l2穿透储水腔体后照射在第二反射镜上再反射后生成反射光l4，反射光l4照射在分束镜上后再折射生成的折射光l6朝向相机的镜头；折射光l3照射在第一反射镜上再反射生成反射光l5，反射光l5照射在分束镜上后再反射生成的反射光l7朝向相机的镜头；

2、相机为工业ccd相机，相机7数据连接至上位机；上位机用于实时处理相机上传的图像并与基准图像进行匹配、分析两者相似性，从而得出高压水系统内水压的稳定性。

3、优选的，所述光源为激光光源，光源的发射光为激光。

4、优选的，所述反射光l4经由第二反射镜射出后先穿透储水腔体后再照射在分束镜上。

5、优选的，所述分束镜与第二反射镜分别位于储水腔体的两相对侧。

6、更优的，所述分束镜与第二反射镜分别位于储水腔体的上下两侧。

7、更优的，所述分束镜位于储水腔体的下侧，第二反射镜位于储水腔体的上侧。

8、优选的，所述基准图像为储水腔体内充满高压水且水体静止时相机采集的图像。

9、本发明还公开一种水导激光水系统的水压稳定性检测方法，用于上述的水压稳定性检测装置，其具体步骤包括：

10、步骤1：打开高压水系统，将高压水注入储水腔体内，将储水腔体出口封闭，待高压水充满储水腔体后封闭储水腔体的入口，静置储水腔体，待储水腔体内部水层稳定；

11、步骤2：打开光源，光源发出的光经过分束镜后被分为探测光与参考光，参考光经过第一反射镜后再由分束镜反射至相机镜头；探测光经过储水腔体后到达第二反射镜，再被反射至相机镜头；探测光与参考光在相机镜头处发生干涉，产生干涉条纹；

12、步骤3：通过相机采集所述干涉条纹，并传输至上位机进行图像处理后保存，作为基准图像，图像处理方式包括：去噪、滤波；

13、步骤4：将储水腔体入水口与出水口打开，使得储水腔体内水动态流动；通过相机实时采集干涉图像变化并传送至上位机；

14、步骤5：由上位机将实时干涉图像处理后与基准图像进行匹配，分析两者相似性，从而得出水导激光耦合腔内高压水源的水压稳定性。

15、优选的，所述步骤1中，静置储水腔体的时间不少于3分钟。

16、优选的，所述步骤5中，实时干涉图像与基准图像相似度越高，则探测光光程差变化越小，水压波动越小，高压水系统内水压的稳定性越好；反之，图像相似度越低，光程差变化越大，水压波动越大，高压水系统内水压的稳定性越差；这个对比的过程可以是一段时间内的平均波动图像，也可以是实时的，周期性的图像对比，这就可以和加工过程进行对应，分时段进行细化分析水压变化对加工过程的影响。

17、本发明的有益效果是：

18、本发明通过将光束分束为探测光与参考光，探测光穿透储水腔体及其内高压水体，随后与参考光进行叠加干涉，通过对叠加干涉图像与基准图像进行对比从而检测高压水源的水压稳定性，本发明实现了高精度水导激光高压水系统水压稳定性的光电检测，有助于检测高压水系统水压稳定性是否满足水导激光加工要求，并可以通过后续一系列的手段，进行分析在水压波动时水射流的状态与水压稳定时水射流的状态，更进一步的，可以为后续分析波动状态下对加工材料时的影响，与稳定状态下对加工材料的影响。更进一步的，可以将测量的波动量作为变量，去分析波动量的大小对水射流的状态的影响。能够充分发挥本发明检测精度高，且能够长时间稳定持续进行检测的特点。

技术特征：

1.一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置，其特征在于，包括：光源（1）、分束镜（2）、第一反射镜（3）、储水腔体（4）、第二反射镜（5）、高压水系统（6）、相机（7）、上位机（8），所述储水腔体（4）为设有入水口和出水口的透明水箱，所述储水腔体（4）的入水口连通至所述高压水系统（6）的出水口，所述高压水系统（6）用于为水导激光提供高压水源；

2.根据权利要求1所述的一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置，其特征在于，所述光源（1）为激光光源，所述光源（1）的发射光为激光。

3.根据权利要求1所述的一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置，其特征在于，所述反射光l4经由第二反射镜（5）射出后先穿透储水腔体（4）后再照射在分束镜（2）上。

4.根据权利要求1所述的一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置，其特征在于，所述分束镜（2）与第二反射镜（5）分别位于储水腔体（4）的两相对侧。

5.根据权利要求4所述的一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置，其特征在于，所述分束镜（2）与第二反射镜（5）分别位于储水腔体（4）的上下两侧。

6.根据权利要求5所述的一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置，其特征在于，所述分束镜（2）位于储水腔体（4）的下侧，所述第二反射镜（5）位于储水腔体（4）的上侧。

7.根据权利要求1所述的一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置，其特征在于，所述基准图像为储水腔体（4）内充满高压水且水体静止时相机（7）采集的图像。

8.一种水导激光水系统的水压稳定性检测方法，其特征在于，所述检测方法用于权利要求1至7中任一水压稳定性检测装置，所述检测方法的具体步骤包括：

9.根据权利要求8所述的一种水导激光水系统的水压稳定性检测方法，其特征在于，所述步骤1中，静置储水腔体（4）的时间不少于3分钟。

10.根据权利要求8所述的一种水导激光水系统的水压稳定性检测方法，其特征在于，所述步骤5中，实时干涉图像与基准图像相似度越高，则探测光光程差变化越小，水压波动越小，高压水系统（6）内水压的稳定性越好；反之，图像相似度越低，光程差变化越大，水压波动越大，高压水系统（6）内水压的稳定性越差。

技术总结本发明属于水导激光技术领域，涉及一种水导激光水系统的水压稳定性检测装置及检测方法，包括：位于储水腔体周围的光源、分束镜、第一反射镜、第二反射镜、相机、上位机，储水腔体连通高压水系统；通过将光源射出的光束分束为探测光与参考光，探测光穿透储水腔体及其内高压水体，随后与参考光进行叠加干涉，通过对叠加干涉图像与基准图像进行对比从而检测高压水源的水压稳定性，本发明实现了高精度水导激光高压水系统水压稳定性的光电检测，有助于检测高压水系统水压稳定性是否满足水导激光加工要求，本发明检测精度高，且能够长时间稳定持续进行检测。技术研发人员：张鑫磊,罗志发,相里景泉,朱江峰,陈泽咏受保护的技术使用者：陕西渥特镭铯机械制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15