[发明专利]一种电子束高精度高频偏转扫描装置

说明书

一种电子束高精度高频偏转扫描装置，包括数字信号处理即DSP控制电路、功率放大器PA93，偏转扫描线圈等；DSP控制电路通过高速高精度D/A转换电路产生两路电压信号，再经信号隔离电路后分别作为X轴和Y轴方向偏转扫描线圈的扫描电流波形给定；同时，分别采集X轴和Y轴方向的线圈电流，作为扫描电流波形反馈；然后，扫描电流给定和反馈信号再分别输入X轴和Y轴方向的外环PID调节电路和内环功率放大器PA93，放大后的信号驱动偏转扫描线圈产生电磁场使电子束偏转扫描。本发明不仅提高了电子束偏转扫描的控制精度,而且实现了线圈驱动电流高频变化，从而提高了偏转扫描速度,实现了电子束的高速、高精度、大范围偏转扫描。

技术领域

本发明提供一种电子束偏转扫描装置，特别是一种电子束高精度高频偏转扫描装置，属于电子束流加工技术领域。

背景技术

电子束快速制造技术具有沉积效率高、成形质量好等优点，可实现复杂结构零部件的高效、快速、近净成形制造，在航空航天、医疗领域复杂结构件制造中具有非常广泛的应用前景。根据填充材料方式的不同，电子束快速制造可分为电子束选区熔化(铺粉)和电子束熔丝沉积(送丝)两种。电子束选区熔化利用电子束高频偏转扫描面热源实现基体预热、粉末预热，以及熔化粉末最终形成实体零件；电子束熔丝沉积采用电子束熔化丝材，同时利用偏转扫描搅拌熔池，或利用偏转扫描面热源控制结晶过程，改善成形件的组织。由此可见，高频偏转扫描技术是电子束快速制造技术中的关键技术，利用电子束高频偏转扫描不仅可实现基体预热、熔化粉末或丝材，而且通过高频扫描可以控制零部件成形表面的温度场及温度梯度，进而控制零部件的结晶过程，可以有效提高零部件快速制造成形质量。

现有技术中，偏转扫描线圈多为环形结构，此类线圈绕组的内外侧在线圈中心的磁场方向相反，且磁感线平行度差，导致磁感应强度较低、磁场均匀性差，电子束偏转角度小，一般仅用于焊接中电子束在熔池附件的小幅摆动，很难实现偏转扫描的精确控制及满足电子束快速制造中大面积扫描的要求。另一方面，现有的偏转扫描线圈采用磁芯结构，使得偏转扫描线圈的感抗较大，由此导致线圈的偏转扫描频率大都较低；再者，现有的偏转扫描线圈的驱动电路一般采用低压运算放大器进行电流放大，驱动电压低、驱动电流小，并且驱动电流的变化速度慢，使得电子束的扫描速度也较慢，容易在扫描过程中留下扫描痕迹，不利于精密零件的加工。本发明设计了一种电子束高精度高频偏转扫描装置，可实现电子束高精度、大范围和高频偏转扫描。

发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种电子束高精度高频偏转扫描装置。它不同于传统的电子束偏转扫描装置，它是一种可以实现电子束高精度、大范围和高速偏转扫描的装置。

2、技术方案：本发明的目的是通过以下技术方案实现的。