專(zhuān)利名稱(chēng)：焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)和焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子束焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體為焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)和焊接方法。
(二)
背景技術(shù)：
電子束悍接是利用空間定向的高速運(yùn)動(dòng)電子束，撞擊工件表面后，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能，使被焊金屬熔化，冷卻結(jié)晶后形成焊縫。與常規(guī)焊接方法相比，電子束焊接在焊接界屬于"富貴"焊接。電子束焊具有加熱功率密度高、焊縫深寬比大、焊接速度快、熱影響區(qū)小、焊接變形小、焊縫純度高、焊接工藝參數(shù)調(diào)節(jié)范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)和可焊材料多等優(yōu)點(diǎn)。電子束焊接機(jī)是一種技術(shù)密集型的產(chǎn)品，它是一種綜合了真空物理、電子技術(shù)、電子光學(xué)、高電壓技術(shù)、計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)等多種技術(shù)的高科技產(chǎn)品。盡管設(shè)備價(jià)格昂貴，但因其優(yōu)越的焊接性能，在國(guó)防工業(yè)、宇航工業(yè)、儀器儀表工業(yè)、汽車(chē)制造業(yè)等諸多領(lǐng)域中倍受歡迎。電子束焊接在特大厚焊件和微小型元件的精密焊接方面更顯出其他焊接方法無(wú)可比擬的優(yōu)越性。
目前的電子束焊接過(guò)程中，電子束的斑點(diǎn)不動(dòng)，由電機(jī)帶動(dòng)工件運(yùn)動(dòng)走
出焊縫軌跡。對(duì)于復(fù)雜的軌跡，配置計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)為CNC系統(tǒng))。CNC系統(tǒng)控制精度很高，原理上能夠滿足焊接要求，特別是對(duì)大焊件。但是對(duì)于小型精密焊件，如果焊縫的軌跡中有曲率半徑很小(甚至有直角或銳角拐彎)的曲線時(shí)，CNC系統(tǒng)的局限性就充分地表現(xiàn)出來(lái)。因?yàn)闄C(jī)械運(yùn)動(dòng)受慣性影響，工件改變運(yùn)動(dòng)速度或運(yùn)動(dòng)方向的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，要精確復(fù)現(xiàn)小曲率半徑的曲線，不得不降低工件運(yùn)動(dòng)速度。這種狀況對(duì)于小型精密焊件的焊接是非常不利的。因?yàn)樾⌒途芎讣话阋蠛附铀俣容^高，而且要求同一焊縫的各項(xiàng)焊接參數(shù)嚴(yán)格保持一致，以保證獲得相同的焊接質(zhì)量。因CNC系統(tǒng)難以控制工作臺(tái)高速拐彎，目前解決的方法是采用調(diào)整電子束束流來(lái)配合工件運(yùn)動(dòng)速度的方法，即工件運(yùn)動(dòng)速度高時(shí)，焊接的電子束流大，拐彎處降低工件運(yùn)動(dòng)速度的同時(shí)降低電子束束流，以期維持輸入焊縫上各點(diǎn)的電子 束線能量密度一致。從實(shí)踐的情況看，這種方法還是很難保證焊縫各點(diǎn)的焊 接質(zhì)量一致，在焊縫轉(zhuǎn)彎處焊接參數(shù)(工件速度和電子束流功率)發(fā)生變化 的地方出現(xiàn)焊接缺陷概率較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁 掃描電子束焊接系統(tǒng)，在電子束焊接機(jī)上以計(jì)算機(jī)或可編程控制器為控制核 心，設(shè)計(jì)數(shù)字化控制的磁偏轉(zhuǎn)尋找焊縫軌跡及磁掃描焊接系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的在于設(shè)計(jì)一種焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接方 法，經(jīng)過(guò)悍縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡得到焊縫軌跡上各點(diǎn)的對(duì)應(yīng)的磁偏轉(zhuǎn)所需的勵(lì)磁電 流值，控制電子束斑沿著焊縫軌跡連續(xù)移動(dòng)進(jìn)行磁掃描焊接，實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械運(yùn) 動(dòng)的焊接。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)包括電子束焊
機(jī)，電子束焊機(jī)的主要組成為電子束發(fā)生裝置、聚焦線圈、X軸偏轉(zhuǎn)掃描線 圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈，分別與X軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈相連 接的X軸偏轉(zhuǎn)掃描電源和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源。
本系統(tǒng)還配置有攝像裝置、顯示器、控制核心單元、電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào) 節(jié)裝置和人機(jī)界面單元，攝像裝置位于工件上方，攝像裝置與顯示器相連接。
控制核心單元為計(jì)算機(jī)或可編程控制器，其內(nèi)有與中央處理器連接的存 儲(chǔ)模塊、計(jì)算模塊、輸入模塊、和數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓輸出模塊。計(jì)算模塊存儲(chǔ)有 根據(jù)圖形方程和圖形特征點(diǎn)的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值計(jì)算焊縫軌跡各點(diǎn)磁偏轉(zhuǎn)勵(lì) 磁電流值的程序。控制核心單元的輸入端外接電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置。控 制核心單元的輸入端內(nèi)連輸入模塊，輸入模塊接入中央處理器，中央處理器 經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓輸出模塊接控制核心單元的X軸和Y軸輸出端，控制核心單 元的X軸和Y軸輸出端分別接入X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源。
電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置可為手搖脈沖發(fā)生器，手搖脈沖發(fā)生器發(fā)送的 兩路脈沖信號(hào)分別作為電子束X軸和Y軸的偏轉(zhuǎn)指令輸入控制核心單元?？?制核心單元的輸入模塊為脈沖計(jì)數(shù)輸入模塊。
或者，電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置為手動(dòng)電位器，手動(dòng)電位器送出的兩路電壓信號(hào)分別作為電子束X軸和Y軸的偏轉(zhuǎn)指令輸入控制核心單元?？刂坪?心單元的輸入模塊為模數(shù)轉(zhuǎn)換電壓輸入模塊。
在焊縫特征點(diǎn)磁偏轉(zhuǎn)尋跡時(shí)控制核心單元將電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置的 偏轉(zhuǎn)指令，送入數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓輸出模塊轉(zhuǎn)換成偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)，從控制核 心單元的X軸和Y軸輸出端輸出。手動(dòng)調(diào)節(jié)電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置向控制 核心單元送入不同的X軸和Y軸電子束偏轉(zhuǎn)指令，控制核心單元將X軸和Y 軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)分別送入X軸偏轉(zhuǎn)掃描電源和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源，X軸 偏轉(zhuǎn)掃描電源和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源將偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)放大后分別送入X軸 偏轉(zhuǎn)掃描線圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈，使電子束偏移到焊縫特征點(diǎn)上。
控制核心單元的中央處理器連接人機(jī)界面單元，人機(jī)界面單元包括焊縫 特征點(diǎn)磁偏轉(zhuǎn)尋跡、焊縫軌跡計(jì)算及磁掃描電子束焊接操作步驟選擇按鈕， 焊接參數(shù)的設(shè)定按鍵，焊縫尋跡時(shí)焊縫基本曲線圖形的選擇按鍵，焊縫軌跡 計(jì)算時(shí)各曲線段間關(guān)系類(lèi)型選擇按鍵及焊縫軌跡掃描焊接過(guò)程模擬顯示窗 □。
本發(fā)明提出的焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接方法，采用上述本發(fā) 明設(shè)計(jì)的焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)，主要步驟如下，工件固 定于電子束焊機(jī)的工件臺(tái)上，在人機(jī)界面單元切換操作步驟。
I、 工件焊縫圖形分解和特征點(diǎn)數(shù)確定
工件焊縫的設(shè)計(jì)圖形是二維曲線，以線段和圓弧為基本圖形，各種二維 曲線焊縫在工藝上均可用一條或多條線段和/或一條或多條圓弧組合逼近?；?本圖形關(guān)聯(lián)類(lèi)型有兩線段斜交、兩線段平行、兩線段垂直、兩線段與一圓弧 相切、 一線段與一圓弧相交、 一線段與一圓弧相切、兩圓弧相交、兩圓弧相 切。根據(jù)工件焊縫圖形將其分解為一段或多段相關(guān)聯(lián)的基本圖形。
由幾何學(xué)可以確定決定基本圖形的特征點(diǎn)數(shù)，即兩點(diǎn)決定一直線、三點(diǎn) 決定一個(gè)圓。
焊縫軌跡中某基本圖形段的特征點(diǎn)數(shù)由該基本圖形段的類(lèi)型和與其關(guān)聯(lián) 的基本圖形段的類(lèi)型及關(guān)聯(lián)類(lèi)型確定， 一線段的特征點(diǎn)數(shù)小于或等于2， 一 圓弧的特征點(diǎn)數(shù)小于或等于3;非封閉的焊縫軌跡，將焊縫圖形的起點(diǎn)和終 點(diǎn)選為特征點(diǎn)。
II、 特征點(diǎn)的磁偏轉(zhuǎn)尋跡
在人機(jī)界面單元上選用小擋的電子束流擋，使得落在工件上的電子束斑
7對(duì)工件無(wú)損傷。
調(diào)節(jié)電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置使控制核心單元將大小不同的X軸和Y軸 偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)送入X軸偏轉(zhuǎn)掃描電源和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源，X軸偏轉(zhuǎn)掃 描電源和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源將X軸和Y軸電壓信號(hào)放大后得到X軸偏轉(zhuǎn)掃 描線圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流，分別送入X軸偏轉(zhuǎn)掃描線 圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈。X軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈在不同的偏 轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流作用下產(chǎn)生X軸和Y軸上的不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)，X軸和Y軸上的 磁場(chǎng)作用于電子束使之產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角度，電子束斑在工件表面移動(dòng)。
操作人員從顯示器中觀察攝像裝置傳送的工件表面電子束斑移動(dòng)狀況， 當(dāng)電子束斑位于焊縫軌跡特征點(diǎn)上時(shí)，在人機(jī)界面單元上進(jìn)行確認(rèn)，控制核 心單元的中央處理器將此時(shí)控制核心單元輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信
號(hào)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊。
重復(fù)上述操作，順序得到工件焊縫圖形上各特征點(diǎn)上使電子束磁偏轉(zhuǎn)所 需的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流對(duì)應(yīng)的控制核心單元輸出的 X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)并儲(chǔ)存。
封閉焊縫軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)同為一點(diǎn)，可選用任意一個(gè)特征點(diǎn)，為了統(tǒng) 一計(jì)算，選用第一特征點(diǎn)為起點(diǎn)和終點(diǎn)。非封閉的焊縫軌跡，將焊縫圖形的 第一特征點(diǎn)選為起點(diǎn)，最后一個(gè)特征點(diǎn)作選為終點(diǎn)。
III、焊縫軌跡的計(jì)算
以按步驟I確定的各段基本圖形上的特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)電子束磁偏轉(zhuǎn)所需的偏
轉(zhuǎn)掃描線圈勵(lì)磁電流值對(duì)應(yīng)的控制核心單元輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓
信號(hào)為坐標(biāo)，控制核心單元的計(jì)算模塊逐段計(jì)算各段基本圖形的坐標(biāo)方程。 在一線段上步驟I確定的兩個(gè)特征點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,， y!)和(X2， y2)，則該線
段的方程為^^-^^。在一圓弧上確定三個(gè)特征點(diǎn)的坐標(biāo)(x,，y,) 、(x2， y廣yx廣x,
y0和(X3， y3)，則該弧段的方程為(x-X。)2+Cy-y。)2=r2，其中(xo， yo)為圓心 坐標(biāo)，r為圓弧半徑，由(x,-x。)2+(y,-y。)2=r2 、 (x2-x。)2+(y2-y。)2 =r2和 (x3-x。)2+(y3-y。)、r2方程組求解，獲得圓心(x0， y0)和半徑r。
按步驟I確定的各段悍縫基本圖形之間的關(guān)聯(lián)類(lèi)型，計(jì)算各相鄰的基本 圖形的關(guān)聯(lián)點(diǎn)坐標(biāo)，設(shè)關(guān)聯(lián)點(diǎn)的坐標(biāo)為(Xm， ym)，兩段相關(guān)聯(lián)的基本圖形方程 為"y;W和"/2")， xm， ym滿足y^乂0O和y^/2(xJ，解該方程組就得
到關(guān)聯(lián)點(diǎn)的坐標(biāo)值Xm和ym。
在人機(jī)界面單元上設(shè)定磁掃描時(shí)的步長(zhǎng)Al后按等長(zhǎng)細(xì)分有限元方法由起點(diǎn)開(kāi)始依次計(jì)算焊縫軌跡上N個(gè)有限元點(diǎn)上使電子束磁偏轉(zhuǎn)所需的X軸和Y 軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值對(duì)應(yīng)的控制核心單元輸出的X軸和Y軸 偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)并有序儲(chǔ)存于存儲(chǔ)模塊。計(jì)算方法如下
設(shè)起點(diǎn)坐標(biāo)為(xt， yt)，且落在圖形方程為;^/(x)的某圖形段內(nèi)，則下一 點(diǎn)的坐標(biāo)為(Xt+Ax， yt+Ay)，解方程y,+Ay = /"+厶乂)和Ax2+Ay2=Al2 ，求得Ax 和Ay;判斷點(diǎn)(Xt+Ax， yt+Ay)是否超越該圖形段與下一圖形段的關(guān)聯(lián)點(diǎn)，若 未超越則按圖形方程為>^ = /(;0以點(diǎn)(Xt+Ax， yt+Ay)為新起點(diǎn)計(jì)算再下一點(diǎn) (Xt+Ax+Ax,， yt+Ay+Ay,)的坐標(biāo)；若已超越，那么點(diǎn)(x一Ax， yt+Ay)落在下一 方程為:^-g(;c)新的圖形段上，解方程yt+Ay:g(x,+Ax)和Ax2+Ay^A12，求出Ax 和Ay，再以(Xt+Ax， yt+Ay)為新起點(diǎn)按圖形方程為"g(x)計(jì)算再下一點(diǎn)(Xt+Ax +AXl， yt+Ay+A》)的坐標(biāo)。重復(fù)上述計(jì)算過(guò)程直至求出終點(diǎn)坐標(biāo)，并記錄總 點(diǎn)數(shù)N。
IV、磁掃描焊接
根據(jù)工藝要求在人機(jī)界面單元上選取正常焊接電子束流和掃描速度，焊 接開(kāi)始后控制核心單元的中央處理器以設(shè)定的掃描速度依次從存儲(chǔ)模塊調(diào)出 儲(chǔ)存的焊縫軌跡上N個(gè)點(diǎn)的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值對(duì) 應(yīng)的控制核心單元輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電壓輸 出模塊送到X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源，經(jīng)其放大得到不同的X軸和Y軸偏 轉(zhuǎn)電流送入X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈，控制電子束的磁偏轉(zhuǎn)角度，使電子束 斑沿焊縫軌跡連續(xù)移動(dòng)進(jìn)行磁掃描焊接。
本發(fā)明的焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡磁掃描電子束焊接系統(tǒng)和方法的優(yōu)點(diǎn)為1、有 規(guī)律地控制磁場(chǎng)的強(qiáng)度及方向，改變電子束的偏轉(zhuǎn)角度，因磁場(chǎng)響應(yīng)時(shí)間為 毫秒級(jí)，電子束可高速向任一方向移動(dòng)，幾乎不受曲率半徑的限制，保證各 點(diǎn)焊接質(zhì)量一致；2、利用計(jì)算機(jī)或可編程控制器等進(jìn)行編程控制，實(shí)現(xiàn)任意 焊縫軌跡的焊接，有效地實(shí)現(xiàn)小曲率半徑焊縫工件電子束高速等速焊接，焊 接質(zhì)量穩(wěn)定；3、無(wú)需配備昂貴的CNC系統(tǒng)控制的工作臺(tái)及其傳動(dòng)系統(tǒng)，抽 真空設(shè)備的配置也可以相應(yīng)減小，設(shè)備造價(jià)低；4、本系統(tǒng)無(wú)需對(duì)原有的電子 束焊接機(jī)做太多改動(dòng)，需要配置的設(shè)施不多，易于推廣應(yīng)用。


圖1為焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中控制核心單元結(jié)構(gòu)方框圖3為焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接方法實(shí)施例1流程圖4為焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接方法實(shí)施例1焊縫圖形分解、
特征點(diǎn)確定及各基本圖形方程計(jì)算示意圖5為焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接方法實(shí)施例2焊縫圖形分解、 特征點(diǎn)確定及各基本圖形方程計(jì)算示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)如下；
l一電子束發(fā)生裝置，2 —聚焦線圈，3 —偏轉(zhuǎn)掃描線圈，4一偏轉(zhuǎn)掃描電 源，5 —攝像裝置，6—電子束，7 —工件，8 —顯示器，9一電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn) 調(diào)節(jié)裝置，IO—人機(jī)界面單元，ll一控制核心單元。
具體實(shí)施例方式
焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)實(shí)施例1 本焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)實(shí)施例1結(jié)構(gòu)如圖1所示， 包括電子束焊機(jī)，電子束焊機(jī)的主要組成為電子束發(fā)生裝置l、聚焦線圈2、 偏轉(zhuǎn)掃描線圈3，與偏轉(zhuǎn)掃描線圈3相連接的偏轉(zhuǎn)掃描電源4，本系統(tǒng)還配置 有攝像裝置5、顯示器8、電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置9、控制核心單元11和人 機(jī)界面單元10。本例中的偏轉(zhuǎn)掃描線圈3包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的X軸和Y軸偏 轉(zhuǎn)掃描線圈，偏轉(zhuǎn)掃描電源4包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源 4，分別與X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈3相連接。
攝像裝置5位于工件7上方，攝像裝置5與顯示器8相連接。 本例的電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置9為手搖脈沖發(fā)生器。 本例的控制核心單元11如圖2所示，為可編程控制器，其內(nèi)有與中央處 理器連接的存儲(chǔ)模塊、計(jì)算模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓輸出模塊和輸入模塊。計(jì)算 模塊存儲(chǔ)有根據(jù)圖形方程和圖形特征點(diǎn)的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值計(jì)算焊縫軌跡各 點(diǎn)磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值的程序?？刂坪诵膯卧?1的結(jié)構(gòu)方框圖如圖2所示，控 制核心單元11的輸入端連接輸入模塊，本例的輸入模塊為脈沖計(jì)數(shù)輸入模塊， 作為電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置9的手搖脈沖發(fā)生器的兩路脈沖信號(hào)接控制核 心單元11的輸入端。脈沖計(jì)數(shù)輸入模塊接入中央處理器，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓輸 出模塊接控制核心單元11的X軸和Y軸輸出端，控制核心單元11的X軸和 Y軸輸出端分別接入X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源4。
控制核心單元11的中央處理器連接人機(jī)界面單元10，人機(jī)界面單元10
10包括焊縫特征點(diǎn)磁偏轉(zhuǎn)尋跡、焊縫軌跡計(jì)算及磁掃描電子束焊接操作步驟選 擇按鈕，焊接參數(shù)的設(shè)定按鍵，焊縫尋跡時(shí)焊縫基本曲線圖形的選擇按鈕， 焊縫軌跡計(jì)算時(shí)各曲線段間關(guān)系類(lèi)型選擇按鈕及焊縫軌跡掃描焊接過(guò)程模擬 顯示窗口。
在焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡時(shí)，手動(dòng)調(diào)節(jié)作為電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置9的手搖 脈沖發(fā)生器發(fā)送兩路脈沖信號(hào)分別作為電子束X軸和Y軸的偏轉(zhuǎn)指令輸入控 制核心單元11的脈沖計(jì)數(shù)輸入模塊；控制核心單元11的中央處理器將手搖 脈沖發(fā)生器送來(lái)的偏轉(zhuǎn)指令，送入數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓輸出模塊，得到X軸和Y軸 的偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)，從控制核心單元11的X軸和Y軸輸出端輸出，分別 送入X軸偏轉(zhuǎn)掃描電源和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源4， X軸偏轉(zhuǎn)掃描電源和Y軸偏 轉(zhuǎn)掃描電源4將偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)放大后分別送入X軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈和Y軸 偏轉(zhuǎn)掃描線圈3，使電子束6偏移到焊縫特征點(diǎn)上。
焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)實(shí)施例2
本例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，如圖1所示，但其電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào) 節(jié)裝置9為手動(dòng)電位器，手動(dòng)電位器送出的兩路電壓信號(hào)分別作為電子束X 軸和Y軸的偏轉(zhuǎn)指令輸入控制核心單元11的輸入模塊。本例的控制核心單元 11結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，與實(shí)施例l基本相同，但其輸入單元為模數(shù)轉(zhuǎn)換電 壓輸入模塊。
焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡磁掃描電子束焊接方法實(shí)施例1
本例采用上述焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡磁掃描電子束悍接系統(tǒng)實(shí)施例1的設(shè)備， 工件7固定于電子束焊機(jī)的工件臺(tái)上。本例焊接方法流程圖如圖3所示。 I、工件焊縫圖形分解及特征點(diǎn)數(shù)確定
本例工件焊縫的設(shè)計(jì)圖形如圖4所示，焊縫圖形為四角以圓弧過(guò)渡的對(duì) 稱(chēng)矩形，四邊兩兩對(duì)邊平行，各角的圓弧與二邊相切，切點(diǎn)分別為A、 B、 C、 D、 E、 F、 G和H點(diǎn)。本例工件焊縫圖形可分解成4條線段和4條圓弧共8 段基本圖形，線段AB，圓弧BC，線段CD，圓弧DE，線段EF，圓弧FG， 線段GH，圓弧HA。
兩點(diǎn)決定一直線，且過(guò)一點(diǎn)垂直或平行于另一直線的直線是唯一的。故 本例在AB線段上取兩個(gè)特征點(diǎn)，再分別在線段CD、 EF和GH上各取一點(diǎn)， 就可以確定線段AB、 CD、 EF和GH的坐標(biāo)方程；圓弧BC同時(shí)與線段AB和CD相切，在圓弧BC取一點(diǎn)，就可以確定圓弧BC的坐標(biāo)方程；圓弧DE、 FG、 HA與圓弧BC的半徑相等，且各與兩邊相切，用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)即確定圓 弧DE、 FG和HA的坐標(biāo)方程。本例工件焊縫圖形選取上述的6個(gè)特征點(diǎn)。 II 、特征點(diǎn)的磁偏轉(zhuǎn)尋跡
在人機(jī)界面單元10上選擇特征點(diǎn)的磁偏轉(zhuǎn)尋跡操作步驟，焊接參數(shù)選用 小擋的電子束流擋，使得落在工件7上的電子束斑對(duì)工件7無(wú)損傷。
調(diào)節(jié)作為電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置9的手搖脈沖發(fā)生器使控制核心單元 11將大小不同的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)送入X軸偏轉(zhuǎn)掃描電源和Y 軸偏轉(zhuǎn)掃描電源4， X軸偏轉(zhuǎn)掃描電源和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源4將X軸和Y軸 電壓信號(hào)放大后得到X軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈3相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)勵(lì) 磁電流，分別送入X軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈3。 X軸偏轉(zhuǎn)掃描 線圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈3在不同的偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流作用下產(chǎn)生X軸和Y軸上 的不同強(qiáng)度的磁場(chǎng)，X軸和Y軸上的磁場(chǎng)作用于電子束6使之產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角度， 電子束斑在工件7表面移動(dòng)。
操作人員從顯示器8中觀察攝像裝置5傳送的工件7表面電子束斑移動(dòng) 狀況，當(dāng)電子束斑位于焊縫軌跡特征點(diǎn)上時(shí)，在人機(jī)界面單元10上進(jìn)行確認(rèn)， 控制核心單元11的中央處理器將此時(shí)控制核心單元11輸出的X軸和Y軸偏 轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)存儲(chǔ)于其存儲(chǔ)模塊內(nèi)。
重復(fù)上述操作，順序得到工件7焊縫圖形上6個(gè)特征點(diǎn)上使電子束6磁 偏轉(zhuǎn)所需的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈3的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流對(duì)應(yīng)的控制核心單 元11輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)并儲(chǔ)存。如圖6所示，本例所得 各特征點(diǎn)坐標(biāo)為線段AB上的2個(gè)特征點(diǎn)a(x!，")和b(X2， y2)，線段CD上 的特征點(diǎn)c (x3， y3)，線段EF上的特征點(diǎn)d (X4， y4)，線段GH上的特征點(diǎn)e (x5， y5)，圓弧BC上的特征點(diǎn)f(X6， y6)。
III、焊縫軌跡的計(jì)算
在人機(jī)界面單元10上選擇焊縫軌跡的計(jì)算操作步驟；
控制核心單元11的計(jì)算模塊逐段計(jì)算本例8個(gè)基本圖形的方程。 步驟II得到的線段AB的兩個(gè)特征點(diǎn)a(x" y,)和b(X2， y2)，那么線段AB
的方程為ZzZl^^Zi、，可化為一般方程表達(dá)形式即Mx + N少+ Q-0;與AB y廣y, x2—
平行的線段EF的方程為Mx + Ny + Q,-0，把線段EF上的特征點(diǎn)d坐標(biāo)(x4， y4)代入線段EF的方程，可求得Q,;與AB垂直的線段CD和線段GH的方 程分別為Nx-Hy + P-0和Nx-My + P,-0，同樣根據(jù)線段CD和線段GH上的特征點(diǎn)c (x3， y3)和e (x5， ys)可分別計(jì)算得到P和PlQ圓弧BC方程為 (n。》2+Cv-y。,)、r2，式中xw， y(H為圓弧BC的圓心(^的坐標(biāo)，r為圓弧BC 的半徑，因同時(shí)圓弧BC與線段AB和CD相切，則圓心Oi(X(u， y^)到AB和 CD的距離分別等于半徑r，即(Mx。,+Ny +Q)2=r2、 (Nx。, - My + P)2 =—，按
M、N2 M2+N2 其上的特征點(diǎn)f(X6， y6)得(x廣x。，)、(y6-y。,)、r2，由此三方程可求得xQ1、 y01 和r的值。圓弧DE與線段CD和線段EF相切，則圓心o2(x。2， y?！返紺D和 EF的距離分別等于半徑r，即( -My +P)2-r2、 (MX。2+Ny +Ql)2=r2，由
M2+N2 M2+N2 此兩方程可求得x。2、 yo3的值。同樣可計(jì)算得到圓弧FG的圓心03(X()3， y03)， 圓弧HA的圓心04(X(M， y。4)。由此得到各圓弧的坐標(biāo)方程。
得到各基本圖形段的坐標(biāo)方程后，即按各段焊縫基本圖形之間的關(guān)聯(lián)類(lèi) 型計(jì)算各關(guān)聯(lián)點(diǎn)坐標(biāo)，本例中就是計(jì)算各線段與圓弧的切點(diǎn)坐標(biāo)，以計(jì)算線 段AB與圓弧BC的切點(diǎn)B為例，B點(diǎn)為坐標(biāo)(XB， yB) , B點(diǎn)同時(shí)處于線段 AB與圓弧BC，即要滿足方程MxB+NyB+Q-0和(XB-x。,)2+(yB-y。i)"r2，由 此二方程求得Xb, yB。同樣求得各切點(diǎn)坐標(biāo)。
在人機(jī)界面單元10上設(shè)定焊接參數(shù)步長(zhǎng)Al，按等長(zhǎng)細(xì)分有限元方法在焊 縫上選第一特征點(diǎn)a(x,， y,)作為起點(diǎn)，按逆時(shí)針依次計(jì)算焊縫軌跡上N個(gè) 有限元點(diǎn)上使電子束磁偏轉(zhuǎn)所需的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈3的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁 電流值對(duì)應(yīng)的控制核心單元11輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)指令電壓信號(hào)并有序 儲(chǔ)存于存儲(chǔ)模塊。計(jì)算方法如下
a點(diǎn)(Xl， y,)落在AB線段上，方程為Mx + N少+ Q-0 ，則下一點(diǎn)的坐標(biāo)為 (Xj+Ax， yi+Ay)，解方程M(x,+Ax) + N(y,+Ay) + Q-0和Ax2+Ay2=Al2 ，可求出Ax 和Ay;判斷點(diǎn)(x一Ax， yi+Ay)是否超越AB線段與其相鄰的圓弧BC的切點(diǎn) B，若尚未超越B點(diǎn)則按原圖形方程Mx + Ny+Q-0以(xr^x， y,+Ay)為新起點(diǎn) 計(jì)算再下一點(diǎn)(jd+Ax+A^， y^Ay+AyQ的坐標(biāo)；若已超越B點(diǎn)則點(diǎn)(x一Ax， y,+Ay)要落在下一段圖形圓弧BC上，即滿足0c-x。,)、O;-y。,)、r2，解方程 (x,+Ax-x。,)2 + (y,+Ay-y。,)"r2和Ax2+Ay2-A12，來(lái)求出Ax和Ay，然后按圖形方 程為(h01)2+("01)2 =r2以(Xl+Ax ， yi+Ay)為新起點(diǎn)計(jì)算再下 一 點(diǎn) (Xl+Ax+AXl， y,+Ay+AyO的坐標(biāo)。重復(fù)上述計(jì)算過(guò)程直至回到終點(diǎn)a(Xl, yi)， 如最后一點(diǎn)不能與a(Xl，力)重合，即已超越a(xp yi)，則以計(jì)算值作為終點(diǎn) 坐標(biāo)，并記錄總點(diǎn)數(shù)N。
IV、磁掃描焊接
在人機(jī)界面單元10上選擇磁掃描焊接操作步驟，并根據(jù)工藝要求焊接參
13數(shù)選取正常焊接電子束流和掃描速度。
按下焊接開(kāi)始按鍵后，控制核心單元11的中央處理器從起點(diǎn)開(kāi)始以設(shè)定
的掃描速度依次從存儲(chǔ)模塊調(diào)出儲(chǔ)存的焊縫軌跡上N個(gè)點(diǎn)的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn) 掃描線圈3的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值對(duì)應(yīng)的控制核心單元11輸出的X軸和Y軸 偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電壓輸出模塊送到X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源 4，經(jīng)其放大得到不同的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)電流送入X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈 3，控制電子束6的磁偏轉(zhuǎn)角度oc，使電子束斑沿焊縫軌跡連續(xù)移動(dòng)進(jìn)行磁掃 描焊接，到達(dá)終點(diǎn)后完成本例焊縫的焊接。
焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡磁掃描電子束焊接方法實(shí)施例2
本例采用上述焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡磁掃描電子束焊接系統(tǒng)實(shí)施例2的設(shè)備。 I、工件焊縫圖形分解及特征點(diǎn)數(shù)確定
本例工件焊縫的設(shè)計(jì)圖形如圖5所示，焊縫圖形為兩線段AB和CD與 一圓弧BC相交的非封閉曲線，交點(diǎn)分別為B、 C兩點(diǎn)。選擇圖形端點(diǎn)A、 D 和交點(diǎn)B、 C為特征點(diǎn)，再在圓弧BC上取一個(gè)特征點(diǎn)E;
II 、特征點(diǎn)的磁偏轉(zhuǎn)尋跡
在人機(jī)界面單元10上選擇特征點(diǎn)的磁偏轉(zhuǎn)尋跡操作步驟，焊接參數(shù)選用 小擋的電子束流擋；
調(diào)節(jié)作為電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置9的手動(dòng)電位器使控制核心單元11送 出大小不同的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)，電子束6產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，電子束斑 在工件7表面移動(dòng)。
操作人員順序得到工件7焊縫圖形上A、 B、 C、 D和E特征點(diǎn)上使電子 束6磁偏轉(zhuǎn)所需的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈3的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流對(duì)應(yīng)的控制 核心單元11輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)并儲(chǔ)存。
III、焊縫軌跡的計(jì)算
在人機(jī)界面單元10上選擇焊縫軌跡的計(jì)算操作步驟；
控制核心單元11的計(jì)算模塊逐段計(jì)算本例線段AB、 CD和圓弧BC的坐
標(biāo)方程，由兩點(diǎn)定一直線則線段AB方程為^^-^^，線段CD方程為
yB-yA xB_xA
J^ = J^￡_;由三點(diǎn)定圓則圓弧BC方程為0c-x。)2 + (y-y。)2=r2,解方程
yD—yc xd-xc
纟且(xB _ x0)2 + (yB — y0)2 = r2 、 (xc — x0)2 + (yc — y0)2 = r2禾口 (xE _ x0)2 + (yE — y0)2 = r2 ，求 出圓心坐標(biāo)xo、 yo及半徑r。在人機(jī)界面單元10上設(shè)定焊接參數(shù)步長(zhǎng)Al，按等長(zhǎng)細(xì)分有限元方法以焊 縫圖形的一個(gè)端點(diǎn)A作為起點(diǎn)以另一個(gè)端點(diǎn)D為終點(diǎn)，依次計(jì)算焊縫的軌跡 上N個(gè)有限元點(diǎn)上使電子束磁偏轉(zhuǎn)所需的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈3的磁偏 轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值對(duì)應(yīng)的控制核心單元11輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)指令電壓信號(hào) 并有序儲(chǔ)存于存儲(chǔ)模塊，如最后一點(diǎn)不能與D點(diǎn)重合，即已超越D點(diǎn)，則以 計(jì)算值作為終點(diǎn)坐標(biāo)，并記錄總點(diǎn)數(shù)N。
IV、磁掃描焊接
在人機(jī)界面單元IO上選擇磁掃描焊接操作步驟，并根據(jù)工藝要求焊接參 數(shù)選取正常焊接電子束流和掃描速度；
按下焊接開(kāi)始按鍵后，控制核心單元11的中央處理器從A點(diǎn)開(kāi)始以設(shè)定 的掃描速度依次從存儲(chǔ)模塊調(diào)出儲(chǔ)存的焊縫軌跡上N個(gè)點(diǎn)的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn) 控制電壓信號(hào)，送到X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源4，控制電子束6的磁偏轉(zhuǎn)角 度a，使電子束斑沿焊縫軌跡連續(xù)移動(dòng)進(jìn)行磁掃描焊接，到達(dá)終點(diǎn)D完成本 例悍縫的焊接。
本發(fā)明的焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡磁掃描電子束焊接方法不限于實(shí)施例1和2， 各種二維曲線焊縫在工藝上用多條線段和/或多條圓弧組合逼近。由幾何學(xué)確 定決定各基本圖形的特征點(diǎn)數(shù)，按本發(fā)明的方法完成磁偏轉(zhuǎn)焊縫尋跡，實(shí)現(xiàn) 磁掃描焊接。
上述實(shí)施例，僅為對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō) 明的具體個(gè)例，本發(fā)明并非限定于此。凡在本發(fā)明的公開(kāi)的范圍之內(nèi)所做的 任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)，包括電子束焊機(jī)，電子束焊機(jī)的主要組成為電子束發(fā)生裝置(1)、聚焦線圈(2)、X軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈(3)，分別與X軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈(3)相連接的X軸偏轉(zhuǎn)掃描電源和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源(4)；其特征在于本系統(tǒng)還配置有攝像裝置(5)、顯示器(8)、控制核心單元(11)、電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置(9)和人機(jī)界面單元(10)，攝像裝置(5)位于工件(7)上方，攝像裝置(5)與顯示器(8)相連接；控制核心單元(11)為計(jì)算機(jī)或可編程控制器，其內(nèi)有與中央處理器連接的存儲(chǔ)模塊、計(jì)算模塊、輸入模塊和數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓輸出模塊，計(jì)算模塊存儲(chǔ)有根據(jù)圖形方程和圖形特征點(diǎn)的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值計(jì)算焊縫軌跡各點(diǎn)磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值的程序；控制核心單元(11)的輸入端連接電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置(6)；控制核心單元(11)的輸入端經(jīng)輸入模塊連接入中央處理器，中央處理器經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓輸出模塊接控制核心單元(11)的X軸和Y軸輸出端，控制核心單元(11)的X軸和Y軸輸出端分別接入X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源(4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)，其 特征在于所述電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置(9)為手搖脈沖發(fā)生器，控制核心單元(11) 的輸入模塊為脈沖計(jì)數(shù)輸入模塊。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)，其 特征在于所述電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置(9)為手動(dòng)電位器，控制核心單元(11) 的輸入模塊為模數(shù)轉(zhuǎn)換電壓輸入模塊。
4、 焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接方法，采用如權(quán)利要求1至3中 任一項(xiàng)所述的焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)，其特征在于主要步驟如下在人機(jī)界面單元(10)選擇操作步驟，工件(7)固定于電子束焊機(jī)的工 件臺(tái)上；I 、工件焊縫圖形分解和特征點(diǎn)數(shù)確定工件焊縫的設(shè)計(jì)圖形是二維曲線，以線段和圓弧為基本圖形，根據(jù)工件 焊縫圖形將其分解為一段或多段相關(guān)聯(lián)的基本圖形；焊縫軌跡中某基本圖形段的特征點(diǎn)數(shù)由該基本圖形段的類(lèi)型和與其關(guān)聯(lián) 的基本圖形段的類(lèi)型及關(guān)聯(lián)類(lèi)型確定；II、 特征點(diǎn)的磁偏轉(zhuǎn)尋跡在人機(jī)界面單元(10)上選用小擋的電子束流擋，使得落在工件(7)上 的電子束斑對(duì)工件(7)無(wú)損傷；調(diào)節(jié)電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置(9)使控制核心單元(11)將大小不同的 X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)送入X軸偏轉(zhuǎn)掃描電源和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源 (4)，使電子束(9)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)角度，電子束斑在工件(7)表面移動(dòng)；操作人員從顯示器(8)中觀察攝像裝置(5)傳送的工件(7)表面電子 束斑移動(dòng)狀況，當(dāng)電子束斑位于焊縫軌跡特征點(diǎn)上時(shí)，在人機(jī)界面單元(IO) 上進(jìn)行確認(rèn)，控制核心單元(11)的中央處理器將此時(shí)控制核心單元(11) 輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)模塊；重復(fù)上述操作，順序得到工件(7)焊縫圖形上各特征點(diǎn)上使電子束磁偏 轉(zhuǎn)所需的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈(3)的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流對(duì)應(yīng)的控制核心 單元(11)輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)并儲(chǔ)存；III、 焊縫軌跡的計(jì)算以按步驟I確定的各段基本圖形上的特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)電子束磁偏轉(zhuǎn)所需的偏 轉(zhuǎn)掃描線圈(3)勵(lì)磁電流值對(duì)應(yīng)的控制核心單元(11)輸出的X軸和Y軸 偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)為坐標(biāo)，控制核心單元(11)的計(jì)算模塊逐段計(jì)算各段基 本圖形的坐標(biāo)方程；按步驟I確定的各段焊縫基本圖形之間的關(guān)聯(lián)類(lèi)型，計(jì)算各相鄰的基本 圖形的關(guān)聯(lián)點(diǎn)坐標(biāo)；在人機(jī)界面單元(10)上設(shè)定磁掃描時(shí)的步長(zhǎng)A1后按等長(zhǎng)細(xì)分有限元方 法由起點(diǎn)開(kāi)始依次計(jì)算焊縫軌跡上N個(gè)有限元點(diǎn)上使電子束磁偏轉(zhuǎn)所需的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈(3)的磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值對(duì)應(yīng)的控制核心單元(11) 輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電壓信號(hào)并有序儲(chǔ)存于存儲(chǔ)模塊； IV、磁掃描焊接.根據(jù)工藝要求在人機(jī)界面單元(10)上選取正常焊接電子束流和掃描速 度，焊接開(kāi)始后控制核心單元(11)的中央處理器以設(shè)定的掃描速度依次從 存儲(chǔ)模塊調(diào)出儲(chǔ)存的焊縫軌跡上N個(gè)點(diǎn)的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈(3)的 磁偏轉(zhuǎn)勵(lì)磁電流值對(duì)應(yīng)的控制核心單元(11)輸出的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)控制電 壓信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電壓輸出模塊送到X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描電源(4)，經(jīng)其 放大得到不同的X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)電流送入X軸和Y軸偏轉(zhuǎn)掃描線圈(3)， 控制電子束(6)的磁偏轉(zhuǎn)角度，使電子束斑沿焊縫軌跡連續(xù)移動(dòng)進(jìn)行磁掃描 焊接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接方法，其 特征在于上述步驟I中對(duì)于非封閉的焊縫軌跡，將焊縫圖形的起點(diǎn)和終點(diǎn)選為特 征點(diǎn)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接方法，其 特征在于上述步驟IV中，非封閉的焊縫圖形以圖形的一個(gè)端點(diǎn)為起點(diǎn)，以另一個(gè) 端點(diǎn)為終點(diǎn)；封閉的焊縫圖形以任意一點(diǎn)為起點(diǎn)和終點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明為焊縫磁偏轉(zhuǎn)尋跡及磁掃描電子束焊接系統(tǒng)和焊接方法，本系統(tǒng)的電子束焊機(jī)還配置有與顯示器相連接的攝像裝置，接有電子束手動(dòng)偏轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)裝置的控制核心單元?？刂坪诵膯卧碾妷狠敵龆私尤肫D(zhuǎn)掃描電源。本焊接方法主要步驟為I.將焊縫圖形分解為基本圖形線段和圓弧的組合并確定特征點(diǎn)數(shù)；II.特征點(diǎn)的磁偏轉(zhuǎn)尋跡，手動(dòng)調(diào)節(jié)使電子束偏轉(zhuǎn)，當(dāng)電子束斑移到焊縫特征點(diǎn)上時(shí)存儲(chǔ)控制核心單元輸出的電壓信號(hào)；III.焊縫軌跡的計(jì)算，以各特征點(diǎn)的控制核心單元輸出的電壓信號(hào)為坐標(biāo)，計(jì)算各基本圖形方程和關(guān)聯(lián)點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算焊縫軌跡上各有限元點(diǎn)所需電壓信號(hào)并有序儲(chǔ)存；IV.控制核心單元依次輸出各點(diǎn)的電壓信號(hào)使電子束斑沿焊縫軌跡移動(dòng)進(jìn)行磁掃描焊接。
文檔編號(hào)B23K15/00GK101628359SQ20091011429
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者李文敏, 羅達(dá)琪, 莫力林, 莫遠(yuǎn)林, 翔 費(fèi), 郭華艷, 陸思恒, 韋壽祺, 馬曉東, 黃小東 申請(qǐng)人:桂林獅達(dá)機(jī)電技術(shù)工程有限公司