【技术实现步骤摘要】
带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法
本专利技术涉及带电粒子束加工设备
，更具体的说是涉及一种带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法。
技术介绍
带电粒子束加工设备常采用磁扫描装置控制粒子束在二维平面上移动。磁扫描装置呈轴对称结构，主要由铁磁框架和绕组组成。在粉末床电子束增材制造等要求大广角精确扫描设备中，磁扫描装置绕组量化分布使其内部磁感应强度分布不均匀因素造成带电粒子束的附加散焦作用较严重，依靠聚焦电流补偿难以实现有效的消像散。实践证明多相扫描装置内部磁感应强度均匀性优于常规两相绕组扫描装置。此外从驱动电路角度看，在每相励磁电流值域相同时，多相扫描装置扫描区域更大，有利于拓展扫描装置的工作宽频。因此在需要大广角精确扫描的带电粒子束加工设备中，采用多相扫描装置更为有利。影响扫描系统扫描精度的主要因素包括：扫描装置的驱动电路存在死区等非线性造成电流控制指令与输出励磁电流不成比例变化，以及扫描装置绕组绕制的工艺误差造成相绕组轴线非对称分布，另外多相绕组扫描装置合励磁电流的不同分解方式由铁磁磁路的非线性会造成扫描...
【技术保护点】
1.一种带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：建立扫描装置(3)的第i相绕组励磁电流指令
【技术特征摘要】
1.一种带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：建立扫描装置(3)的第i相绕组励磁电流指令与第i相绕组的相位移数据λi之间的数学模型
步骤2：建立带电粒子束(41)在工作平面(5)上合位移与扫描装置(3)的理想n相绕组扫描轴线上相位移之间的一一对应关系
步骤3：检测所述带电粒子束(41)在所述工作平面(5)上所述扫描装置(3)n相绕组扫描轴线与第1相绕组扫描轴线的夹角
步骤4：根据所述步骤3中的所述夹角建立合成所述合位移的n相绕组相位移数据λ1、λ2、…、λn与理想n相绕组相位移数据λ′1、λ′2、…、λ′n之间的数学关系式λi＝fi(λ′1，λ′2，…，λ′n)，由所述数学关系式λi＝fi(λ′1，λ′2，…，λ′n)及所述步骤2中的所述合位移与所述理想n相绕组扫描轴线上相位移的对应关系获得所述合位移与n相绕组扫描轴线上相位移的一一对应关系
步骤5：根据所述步骤4中的所述以及所述步骤1中的所述数学模型计算获得所述合位移对应的所述n相绕组励磁电流指令最终建立所述第i相绕组励磁电流指令与所述带电粒子束(41)在所述工作平面(5)上扫描点坐标(x，y)的对应关系实现所述带电粒子束加工设备扫描系统的校准标定。
2.根据权利要求1所述的带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法，其特征在于，所述扫描系统包括中央控制器(1)、驱动电源(2)和扫描装置(3)；所述中央控制器(2)连接所述驱动电源(2)，所述驱动电源(2)连接所述扫描装置(3)；所述扫描装置(3)安装在带电粒子束发生器(4)的出口端，所述扫描装置(3)包含n相绕组；所述带电粒子束发生器(4)产生的所述带电粒子束(41)经过所述扫描装置(3)投射至所述工作平面(5)上，在所述工作平面(5)上形成扫描轨迹；所述驱动电源(2)根据所述中央控制器(1)发送的所述n相绕组励磁电流指令产生n相励磁电流，令所述扫描装置(3)控制所述带电粒子束(41)在所述工作平面(5)上移动。
3.根据权利要求2所述的带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法，其特征在于，所述步骤1的具体实现过程如下：
步骤11：将金属测试板放置在所述带电粒子束加工设备工作室内，并令所述金属测试板上平面与带电粒子束加工设备的所述工作平面(5)等高；
步骤12：启动所述带电粒子束加工设备，所述扫描装置(3)的n相绕组都不通电，所述带电粒子束加工设备在恒定加速电压和聚焦状态下进行小束流打点，获得在所述金属测试板上所述带电粒子束(41)的零偏移打点痕迹，所述零偏移打点痕迹的中心为所述带电粒子束(41)的原始位置；
步骤13：对所述扫描装置(3)的所述第1相、第2、…、第n相绕组分别进行单独通电打点试验，第i相绕组进行所述通电打点试验时，非第i相绕组励磁电流置零，所述带电粒子束加工设备在所述恒定加速电压和所述聚焦状态下进行所述小束流打点，所述第i相绕组励磁电流指令包括m个正指令和m个负指令，在所述金属测试板上获得第i相绕组扫描轴线上正负方向上各m个所述带电粒子束(41)的打点痕迹；
步骤14：关闭所述带电粒子束加工设备，取出所述金属测试板，测量所述步骤13中的所述第1相、第2、…、第n相绕组对应的2m个所述励磁电流指令对应的2m个打点痕迹中心相对于所述原始位置的2m个相位移数据，并记录；
步骤15：根据所述第i相绕组的2m个所述相位移数据，建立所述第i相绕组励磁电流指令与所述第i相绕组的相位移数据λi之间的数学模型
4.根据权利要求3所述的带电粒子束加工设备扫描系统校准标定方法，其特征在于，获得所述步骤2中的所述一一对应关系的方法是将所述带电粒子束(41)在所述工作平面(5)上相对于所述原始位置的合位移按正2n边形扫描轨迹原则分解成所述理想n相绕组扫描轴线上相位移的组合，具体步骤为：
步骤21：所述合位移顶点的直角坐标数据为(x，y)，对应的所述合位移的幅值为A、所述合位移与所述x轴的夹角为θ，则
步骤22：将所述工作平面(5)分成2n个扇区，每一个扇区的所占角度为扇区号从所述第1相扫描轴线开始按反针依次定义为第1扇区、第2扇区、…、第2n扇区；当n为奇数时，所述理想n相绕组扫描轴线为所述扇区的分界线；当n为偶数时，所述理想n相绕组扫描轴线为所述扇区的平分线；
步骤23：将所述合位移的末端作为正2n边形扫描轨迹上的点，所述合位移位于第k扇区内，过所述合位移末端作所述第k扇区平分线的垂线，所述垂线与所述第k扇区的两分界线分别相交得到所述第k扇区内正2n边形的边，所述正2n边形边矢量的正方向定义为反时针旋转方向，所述第k扇区内的所述边矢量必平行且仅平行于1条所述理想n相绕组扫描轴线，与所述边矢量平行的所述理想n相绕组的扫描轴线定义为所述第k扇区的所述边矢量的平行扫描轴线，所述理想n相绕组的其余扫描轴线定义为所述第k扇区的所述边矢量的非平行扫描轴线；
步骤24：所述合位移与所述第k扇区的平分线的夹角为γ，所述第k扇区内所述合位移在理想n相绕组的非平行扫描轴线上相位移的幅值都相等且为α，所述合位移在所述平行扫描轴线上相位移数据为β，且
步骤25：当所述非平行扫描轴线正方向与所述第k扇区平分线的射线处在所述平行扫描轴线的同侧，则所述非平行扫描轴线上相位移数据为α；当所述非平行扫描轴线正方向与所述第k扇区平分线的射线处于所述平行扫描轴线异侧，则所述非平行扫描轴线上相位移数据为-α；当所述第k扇区内的所述边矢量与所述平行扫描轴线方向一致时，则所述平行扫描轴线上相位移数据为β；当所述第k扇区内的所述边矢量与所述平行扫描轴线方向相反时，则所述平行扫描轴线上相位移数据为-β；沿着...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄小东，韦寿祺，费翔，张彤，董阳，黄国华，梁祖明，郭文明，唐强，
申请(专利权)人：桂林狮达技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。