[发明专利]一种电子束快速成型制造设备聚焦系统及控制方法

权利要求书

1.一种电子束快速成型制造设备聚焦系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1:确定扫描平面(15)上主聚焦电流值I_F，电子束快速成型制造设备在成型制造过程，其计算机控制单元置偏扫装置(13)的励磁电流为0，同时置副聚焦电流I_f为0，此时电子束(14)位于扫描平面(15)上的原始位置，即为电子束(14)扫描区域的原点(0点)，通过计算机控制单元调节主聚焦电流I_F，使得位于原点的电子束(14)在扫描平面(15)上工作于聚焦状态，将聚焦状态的主聚焦电流指令F贮存于计算机控制单元内；

步骤2：对电子束(14)扫描区域按扇形或矩形规律进行分区；

步骤3：确定各小区特征点的副聚焦电流I_f，主聚焦电流I_F保持步骤1原点聚焦状态电流值，通过计算机控制单元控制偏扫装置13的励磁电流，使得电子束(14)偏移到小区特征点上，再通过计算机控制单元调节副聚焦电流I_f，使得位于扫描平面(15)特征点上的电子束(14)工作于聚焦状态，将聚焦状态的副聚焦电流指令f贮存于计算机控制单元内；

步骤4：根据电子束(14)扫描轨迹依次计算各扫描点的副聚焦电流指令f，分界线上的扫描点的副聚焦电流指令f由该分界线的特征点数值以扫描坐标为因变量按线性变化进行计算，小区内各扫描点的副聚焦电流指令f由该小区的特征点数值以扫描坐标为因变量按线性变化进行计算，在运行前进行离线计算各扫描点副聚焦电流指令f，并依次贮存于计算机控制单元内，或在运行时在线实时计算；

步骤5：运行时，计算机控制单元将主聚焦电流指令F经D/A转换成电压给定信号送至主聚焦电源(7)，与扫描指令同步依次将副聚焦电流指令f经D/A转换成电压给定信号送至副聚焦电源(8)。

2.根据权利要求1所述一种电子束快速成型制造设备聚焦系统的控制方法，其特征在于：所述步骤5包括以下步骤：

步骤5.1：主聚焦电源(7)将给定电压信号与取样电压信号U_F通过比较、PI调节运算和放大处理后，调整输出电压，向主聚焦绕组(5)输出稳定的主聚焦电流I_F；

步骤5.2：副聚焦电源(8)通过检测给定电压信号的变化率，将给定电压信号及其变化率进行线性叠加作为总给定信号，总给定信号与取样电压信号U_f通过比较和放大处理后，调整输出电压，向副聚焦绕组(4)输出副聚焦电流I_f。

3.一种电子束快速成型制造设备聚焦系统包括聚焦装置(12)、主聚焦电源(7)、副聚焦电源(8)、计算机控制单元；

电子束快速成型制造设备采用短磁透镜聚焦，所述聚焦装置(12)为圆柱形结构，安装于电子枪电子束(14)出口的次近部位，其包括导磁外框架(1)、导磁内框架(2)、电子束通道(3)、副聚焦绕组(4)、主聚焦绕组(5)、磁隙(6)；所述导磁内框架(2)为空心圆柱体，所述导磁外框架(1)置于导磁内框架(2)的外圆侧，且导磁外框架(1)和导磁内框架(2)构成一腔体；所述电子束通道(3)为导磁内框架(2)圆柱内壁围成的空心圆柱状；所述主聚焦绕组(5)和副聚焦绕组(4)均绕在导磁内框架(2)圆柱的外圆侧和内圆侧之间，位于导磁外框架(1)和导磁内框架(2)构成的空腔内；所述磁隙(6)为嵌在导磁内框架(2)圆柱上的圆环小柱，分断了导磁内框架(2)圆柱部分的导磁通道；所述导磁外框架(1)和导磁内框架(2)由导磁材料粉末和有机绝缘胶浇注成型，所述磁隙(6)为绝缘材料；

所述主聚焦电源(7)，其与主聚焦绕组(5)连接，将给定电压信号与取样电压信号U_F通过比较、PI调节运算和放大处理后，调整输出电压，向主聚焦绕组(5)输出稳定的主聚焦电流I_F；

所述副聚焦电源(8)，其与副聚焦绕组(4)连接，将给定电压信号及其变化率进行线性组合作为总给定信号，总给定信号与取样电压信号U_f通过比较和放大处理后，调整输出电压，向副聚焦绕组(4)输出副聚焦电流I_f；

所述计算机控制单元承担电子束快速成型制造设备的总控任务，其分别与主聚焦电源(7)和副聚焦电源(8)连接，分别向主聚焦电源(7)和副聚焦电源(8)输出给定电压信号和