[发明专利]一种基于图像处理的电子束表面加工方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于图像处理的电子束表面加工方法，属于电子束表面加工技术领域。 

背景技术

普通电子束焊机主要用来进行金属零件的电子束焊接，一次性投资成本很大而且功能相对比较单一。设备本身所带的扫描控制系统扫描方式仅限于圆、椭圆等一些基本、简单的几何图形，扫描也主要用作焊接时辅助搅拌熔池的作用。近年来随着电磁场控制技术的发展，出现了一些电子束扫描控制方法，这些方法可以实现一些简单的轨迹控制，但很难实现诸如文字、图形、图像等复杂或不规则轨迹的扫描控制。 

现有技术不足及改进 

(1)普通电子束焊机配套的扫描控制系统其功能比较简单，扩展性差，只能实现比较简单的几何图形(如圆、矩形等)的扫描，无法实现不同区域的能量控制和任意图形或图像的扫描轨迹控制。 

(2)通过数据离散点或数学函数生成数据的方法进行逐点扫描的控制方法，需要对图形或图像进行x、y两个方向位移或坐标的信号分解，这对于复杂不规则的扫描轨迹如图像、文字等，其实现难度很大，而且无法保证其扫描的精度。 

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种基于图像处理的电子束表面加工方法，其目的是实现诸如文字、图形、图像等复杂或不规则轨迹和能量的电子束扫描控制，用于电子束表面热处理、电子束表面改性、电子束绘图、电子束雕刻、多热源电子束加工等电子束表面加工技术领域。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的： 

该种基于图像处理的电子束表面加工方法，其特征在于：该方法的步骤是： 

(1)将电子束加工设备准备就绪后，在工作台上放置需要进行加工的 工件； 

(2)关闭真空室门，开启真空系统抽真空，使工件工作环境达到可工作状态； 

(3)利用图像处理软件生成电子束扫描轨迹的位图文件，并为扫描轨迹中的每一个像素点设定灰度值； 

(4)提取扫描轨迹图像文件的像素点的参数，将像素点分成X和Y两组位置数据，将每个像素点的灰度值定义为该点的电子束扫描停留时间，灰度值0为该点不停留，并将XY位置数据和灰度值通过串口通讯从图像处理装置中下载保存到电子束加工设备的扫描控制装置的存储器中； 

(5)通过扫描控制装置分别将X和Y两组位置数据转成电压模拟信号，灰度值作为输出电压信号的延迟时间，延时完成后，再读取下一像素点参数，根据此点的参数改变输出电压信号与延迟相应时间，直到所有的像素点都被扫描完成。驱动器将每次输出的电压信号放大处理后，输出到偏转线圈的X和Y通道； 

(6)将电子束加工设备工作电压加到150kv，并将阴极灯丝加热，调整聚焦电流为表面聚焦状态； 

(7)打开扫描控制系统控制开关，然后打开设备束流开关，调整束流，并从CCD显示屏上观察电子束表面加工过程； 

(8)扫描结束后关断束流，关闭扫描控制系统和灯丝加热； 

(9)真空室放气后，将工件拿出。 

图像处理软件生成电子束扫描轨迹的位图文件优选为BMP格式。 

灰度值为1的电子束扫描的停留时间优选是1微秒。 

本发明采用图像处理软件灵活编辑或更改欲扫描的复杂或不规则图像，根据需要设定不同区域的灰度值，并通过控制软件提取位图文件象素点和灰度值的新型控制方法来实现复杂不规则图像的电子束扫描。控制灵活、操作方便，而且可以根据图像灰度值的大小来控制不同区域的能量大小，这种方法实现效率很高，扫描的速度和精度可根据需要随时进行参数调整，避免了常规扫描控制方法中文字或图像数据点复杂的离散化处理。 

附图说明

图1为本发明电子束表面加工所采用装置的结构示意图 

图中：1、阴极，2、聚束极，3、阳极，4、合轴线圈，5、辅聚焦线圈，6、主聚焦线圈，7、偏转线圈，8、偏转束流，9、真空室，10、工件，11、工作台，12、驱动器，13、扫描控制装置，14、图像处理装置图2、图3为本发明电子束表面加工工件的图像文件及加工图案示意图 

图4为图像处理装置中提取位图文件中像素点和灰度值的软件流程图 

图5为扫描控制装置读取像素点数据并进行处理的软件流程图 

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述： 

参见附图1所示，该种基于图像处理的电子束表面加工方法，其特征在于：该方法的步骤是： 

(1)将电子束加工设备准备就绪后，在工作台11上放置需要进行加工的工件10；