[發明專利]一種基于圖像處理的電子束表面加工方法

有效

• 申請號: 201010254515.6
• 申請日: 2010-08-17
• 公開（公告）號: CN101947688A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 王西昌;鞏水利;余偉;毛智勇;左從進
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空制造工程研究所
• 主分類號: B23K15/00
• 分類號: B23K15/00;B23K15/06
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

技術領域

本發明是一種基于圖像處理的電子束表面加工方法，屬于電子束表面加工技術領域。?

背景技術

普通電子束焊機主要用來進行金屬零件的電子束焊接，一次性投資成本很大而且功能相對比較單一。設備本身所帶的掃描控制系統掃描方式僅限于圓、橢圓等一些基本、簡單的幾何圖形，掃描也主要用作焊接時輔助攪拌熔池的作用。近年來隨著電磁場控制技術的發展，出現了一些電子束掃描控制方法，這些方法可以實現一些簡單的軌跡控制，但很難實現諸如文字、圖形、圖像等復雜或不規則軌跡的掃描控制。?

現有技術不足及改進?

(1)普通電子束焊機配套的掃描控制系統其功能比較簡單，擴展性差，只能實現比較簡單的幾何圖形(如圓、矩形等)的掃描，無法實現不同區域的能量控制和任意圖形或圖像的掃描軌跡控制。?

(2)通過數據離散點或數學函數生成數據的方法進行逐點掃描的控制方法，需要對圖形或圖像進行x、y兩個方向位移或坐標的信號分解，這對于復雜不規則的掃描軌跡如圖像、文字等，其實現難度很大，而且無法保證其掃描的精度。?

發明內容

本發明正是針對上述現有技術中存在的不足而設計提供了一種基于圖像處理的電子束表面加工方法，其目的是實現諸如文字、圖形、圖像等復雜或不規則軌跡和能量的電子束掃描控制，用于電子束表面熱處理、電子束表面改性、電子束繪圖、電子束雕刻、多熱源電子束加工等電子束表面加工技術領域。?

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：?

該種基于圖像處理的電子束表面加工方法，其特征在于：該方法的步驟是：?

(1)將電子束加工設備準備就緒后，在工作臺上放置需要進行加工的?工件；?

(2)關閉真空室門，開啟真空系統抽真空，使工件工作環境達到可工作狀態；?

(3)利用圖像處理軟件生成電子束掃描軌跡的位圖文件，并為掃描軌跡中的每一個像素點設定灰度值；?

(4)提取掃描軌跡圖像文件的像素點的參數，將像素點分成X和Y兩組位置數據，將每個像素點的灰度值定義為該點的電子束掃描停留時間，灰度值0為該點不停留，并將XY位置數據和灰度值通過串口通訊從圖像處理裝置中下載保存到電子束加工設備的掃描控制裝置的存儲器中；?

(5)通過掃描控制裝置分別將X和Y兩組位置數據轉成電壓模擬信號，灰度值作為輸出電壓信號的延遲時間，延時完成后，再讀取下一像素點參數，根據此點的參數改變輸出電壓信號與延遲相應時間，直到所有的像素點都被掃描完成。驅動器將每次輸出的電壓信號放大處理后，輸出到偏轉線圈的X和Y通道；?

(6)將電子束加工設備工作電壓加到150kv，并將陰極燈絲加熱，調整聚焦電流為表面聚焦狀態；?

(7)打開掃描控制系統控制開關，然后打開設備束流開關，調整束流，并從CCD顯示屏上觀察電子束表面加工過程；?

(8)掃描結束后關斷束流，關閉掃描控制系統和燈絲加熱；?

(9)真空室放氣后，將工件拿出。?

圖像處理軟件生成電子束掃描軌跡的位圖文件優選為BMP格式。?

灰度值為1的電子束掃描的停留時間優選是1微秒。?

本發明采用圖像處理軟件靈活編輯或更改欲掃描的復雜或不規則圖像，根據需要設定不同區域的灰度值，并通過控制軟件提取位圖文件象素點和灰度值的新型控制方法來實現復雜不規則圖像的電子束掃描。控制靈活、操作方便，而且可以根據圖像灰度值的大小來控制不同區域的能量大小，這種方法實現效率很高，掃描的速度和精度可根據需要隨時進行參數調整，避免了常規掃描控制方法中文字或圖像數據點復雜的離散化處理。?

附圖說明

圖1為本發明電子束表面加工所采用裝置的結構示意圖?

圖中：1、陰極，2、聚束極，3、陽極，4、合軸線圈，5、輔聚焦線圈，6、主聚焦線圈，7、偏轉線圈，8、偏轉束流，9、真空室，10、工件，11、工作臺，12、驅動器，13、掃描控制裝置，14、圖像處理裝置圖2、圖3為本發明電子束表面加工工件的圖像文件及加工圖案示意圖?

圖4為圖像處理裝置中提取位圖文件中像素點和灰度值的軟件流程圖?

圖5為掃描控制裝置讀取像素點數據并進行處理的軟件流程圖?

具體實施方式

以下將結合附圖和實施例對本發明技術方案作進一步地詳述：?

參見附圖1所示，該種基于圖像處理的電子束表面加工方法，其特征在于：該方法的步驟是：?

(1)將電子束加工設備準備就緒后，在工作臺11上放置需要進行加工的工件10；?