[发明专利]一种防金属蒸气污染的电子束成形制造视觉监控系统

说明书

本发明涉及一种防金属蒸气污染的电子束成形制造视觉监控系统，属于电子束成形制造监控技术领域。本监控系统包括金属蒸气防污染系统、光学观察系统和相机冷却套筒，利用电机带动一组吸附扇叶高速旋转，对电子束加工过程中产生的金属蒸气进行有效的吸附，以避免金属蒸气对视觉监控系统中的光学器件产生污染，从而实现对电子束加工过程的稳定可靠监控。通过控制视觉监控系统中的工业相机曝光触发时间，使其在相邻两片扇叶先后经过镜头的光轴之间时进行同步成像，以避免扇叶对光路产生遮挡。本监控系统结构简单，成本低，适用于对任意具有较强金属蒸气污染的加工过程进行有效的视觉监控。

技术领域

本发明涉及一种防金属蒸气污染的电子束成形制造视觉监控系统，属于电子束成形制造监控技术领域。

背景技术

工艺可重复性和质量一致性是衡量该生产制造技术的关键，这在航空航天、医疗领域尤为重要。然而电子束成形制造过程中环境参数多变，例如设备参数的不稳定、成形过程中的热积累、金属材料成分的变化等。这使得仅依靠传统的技术无法实现成形过程的连续稳定。近年来越来越多的电子束成形制造生产商将过程监控技术增加到设备中去，其中最多的就是视觉监控技术。

然而在电子束成形制造加工环境中存在很强的金属蒸气污染，这是由于局部的高温使得大量金属原子蒸发，观察窗的光学玻璃很快被蒸镀上一层金属膜而无法观察。现有的解决方法为在观察窗的光学玻璃前增加保护玻璃，通过更换保护玻璃来保证观察。但每次观察都需要更换保护玻璃，非常耗时。也有专利(CN 1424171A)提到采用长条形的玻璃作为保护玻璃，当处于圆形观察孔处的部分被污染后，横向移动保护玻璃，将污染部分移出圆形观察孔。这在一定程度上减少了更换保护玻璃的次数。但需要的保护玻璃体积更大，限于真空室的体积，其效果有限。

发明内容

本发明的目的是提出一种防金属蒸气污染的电子束成形制造视觉监控系统，通过扇叶吸附的方式，解决观察窗金属蒸镀问题，通过同步相机曝光时间，实现对电子束加工过程的稳定可靠监控，进而保证成形过程和产品质量的一致性。

本发明提出的防金属蒸气污染的电子束成形制造视觉监控系统，包括金属蒸气防污染系统、光学观察系统和相机冷却套筒，所述的金属蒸气防污染系统包括扇叶组、电机和防污染套筒，扇叶组和电机同轴安装在防污染套筒内，防污染套筒的一端为前盖板，前盖板上设有窥孔，防污染套筒的另一端通过电机固定板与相机冷却套筒的一侧相对固定，电机固定板上安装有观察窗，观察窗的一侧为光学石英玻璃，观察窗的另一侧为玻璃压片，玻璃压片通过螺栓将光学石英玻璃压紧在电机固定板上；相机冷却套筒的另一侧安装有上后盖板和下后盖板。所述的光学观察系统包括工业相机、镜头、相机数据线和相机电源线，工业相机安装在相机冷却套筒内，相机数据线和相机电源线安装在下后盖板上。工业相机、镜头、光学石英玻璃和窥孔位于同一轴线上。的相机冷却套筒的下后盖板上设有进气口和出气口。

上述监控系统中，所述的吸附扇叶组由若干单片扇叶堆叠而成，扇叶数量n₁满足下式：

其中，n₁为扇叶数量，n₂为每个扇叶的叶片数量，ω为电机角速度，v为金属蒸气原子的最大运动速度，h为单片扇叶的厚度。

上述监控系统中，所述的每个扇叶的叶片的数量满足下式：

其中，t为相机最大曝光时间，n₂为叶片数量，ω为电机角速度。

上述监控系统中，所述的叶片上加工有微观结构，包括密布的盲孔、滚花、蜂窝孔或方形孔。

本发明提出的防金属蒸气污染的电子束成形制造视觉监控系统，其优点是：