基于机器视觉技术, 提出钢材表面锈蚀物激光清洗检测方法。构建了激光清洗视觉检测系统, 采用SURF算法对采集图像进行连续拼接, 基于HSV色彩空间转换方法, 获得钢材锈蚀物的HSV阈值, 同时采用中值滤波方法去除干扰像素点。结果表明, 基于机器视觉的激光清洗检测方法, 实现了激光清洗过程钢材锈蚀表面的视觉检测, 与灰度阈值提取方法相比, 提高了检测精度, 可为钢材锈蚀表面的激光清洗质量提供量化评价。

为了研究激光除锈工艺应用于高速列车集电环的可行性, 根据激光除锈效果和清洗效率, 确定了集电环的最优激光清洗参量, 即在激光覆盖试样整个表面的光斑搭接率为29.3%时,激光功率为16W, 激光重复频率为70kHz, 激光扫描速率为1.0m/s。采用最优工艺参量对集电环试样进行激光除锈, 通过扫描电镜和金相显微镜观察原始试样和激光除锈后试样的表面微观组织; 采用新的实验分析手段分析对比原始试样和激光除锈后试样表面硬度和表面力学性能; 室温条件下采用LINSES电阻率测试仪对激光清洗前后试样的电阻率进行测量。结果表明, 激光除锈后试样表面没有发生重熔和相变; 原始试样和激光除锈后试样表面硬度和表面力学性能对比没有发生明显变化; 由于表面粗糙度的增加以及部分晶体点阵发生的晶格畸变, 增加了电子散射的几率, 使电阻率提高8.3%, 但仍符合使用规范。激光除锈技术对集电环基底表面性能没有产生显著影响, 该工艺适用于高速列车集电环表面除锈。

采用脉宽为10 ps的皮秒激光对热轧Q235钢板进行了除锈工艺试验研究, 通过单因素试验法, 得到了激光平均功率密度、光斑重叠率及扫描轨迹重叠率对去除效果及表面形貌的影响规律, 并获得了优化的工艺参数。结果表明, 过大或过小的激光平均功率密度会致使工件二次氧化或除锈不完全; 当光斑重叠率与扫描轨迹重叠率同为30～40%时会获得较好的除锈效果; 采用高、低能量密度交替的清洗方式可以获得相比固定参数清洗更好的清洗效果, 同时可以提高清洗效率。最后利用优化参数清洗得到的工件表面氧元素含量相比未除锈工件降低了92%。

针对绿色造船技术发展对船用钢板表面清理除锈的工艺需求，研究基于光纤激光器的船舶板材激光除锈工艺。通过激光单线扫描除锈实验，得到沟槽轮廓几何特征量随激光能量密度的变化关系：在0.5~5 J/mm²能量密度范围内，单线扫描沟槽轮廓的深度、宽度、横截面积三个几何特征量均与能量密度近似呈线性关系。针对船舶板材表面除锈工艺要求，提出一种通过单线扫描沟槽轮廓特征来确定搭接扫描除锈工艺参数的方法。搭接扫描除锈实验结果表明该工艺参数确定方法在一定范围内有效可行，激光除锈能够达到船板涂装清洁度标准，并能满足表面粗糙度的要求，为激光除锈在船舶板材表面清洗中的应用提供了有效的工艺参数确定方法。

为了实时监测和控制激光除锈过程, 采取利用光电二极管检测等离子体的光强信号, 并用示波器将其转换为电压信号的方法, 得到了等离子体峰值电压信号随激光能量、激光冲击次数变化的曲线图。结果表明, 根据等离子体电压信号峰值大小变化趋势可以确定除锈阈值, 也可以判断激光除锈是否干净。

激光除锈是一种利用激光去除金属锈蚀物的新颖去锈方法，激光除锈过程的实时监测系统是检测激光除锈效果的关键技术。采用价格便宜的光电二极管探测器件，检测除锈过程中激光诱导等离子体的光强信号，并利用示波器将其转换为电压信号。根据不同激光能量辐照时峰值电压的变化可确定清洗阈值，根据同一点多次辐照的峰值电压变化可判断锈蚀层是否清除干净。这种检测方法快速有效、操作简单且成本低，为分析和控制激光除锈工艺提供了依据。