基于散射计的不钢激光诱导周期性表面结构的监测
Agustín Götte1, Marcelo Sallese1, Fabian Ränke1
1Institut für Fertigungstechnik, Technische Universität Dresden, George-Bähr-Str. 3c, 01069 Dresden, Germany.
Sensors (Basel, Switzerland)
|August 28, 2025
概括
散射测量有效地监测不钢上的激光诱导周期性表面结构 (LIPSS),从而实现实时质量控制. 这种光学方法准确地估计了LIPSS的高度和周期,这对过程稳定性至关重要.
科学领域:
- 材料科学
- 光学工程
- 表面科学
背景情况:
- 基于激光的表面结构对于制造高质量的部件至关重要.
- 光学散射测量为微观特征提供了快速,非接触和非破坏性的监测解决方案.
- 激光诱导周期性表面结构 (LIPSS) 对于定制材料属性至关重要.
研究的目的:
- 调查散射测量的有效性,以监测LIPSS的形成和特征.
- 将散射测量数据与LIPSS基于显微镜的测量结果相关联.
- 评估散射计在LIPSS制造中的实时过程控制的潜力.
主要方法:
- 使用超短激光脉冲和多角扫描系统在不钢上制造LIPSS.
- 使用显微镜和基于散射测量的光学设置对LIPSS进行表征.
- 分析衍射模式和强度分布以确定LIPSS高度,空间周期和规律性.
主要成果:
- 散射测量准确地估计了高达420nm的LIPSS高度,最高结构的平均误差为7.7%.
- 时间估计显示,精确定义的LIPSS的平均误差约为5%.
- 监测LIPSS打开角度与规律性相关,确定子结构在LIPSS中占主导地位的条件.
结论:
- 散射测量是一种可行的现场监测和LIPSS的表征技术.
- 该方法通过分析不断变化的衍射模式来研究LIPSS形成动态.
- 这种方法提高了基于激光的表面结构的过程稳定性和可重复性.
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