電子束快速成型設(shè)備特征點(diǎn)數(shù)據(jù)采集裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子束快速成型設(shè)備，具體涉及一種電子束快速成型設(shè)備特征點(diǎn)數(shù)據(jù)采集裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電子束快速成型設(shè)備中3D元件制造過(guò)程z軸由機(jī)械運(yùn)動(dòng)完成，χ-y平面由偏掃裝置完成，偏掃裝置的工作機(jī)理與機(jī)械運(yùn)動(dòng)有根本的區(qū)別，偏掃裝置依靠磁場(chǎng)的作用來(lái)操縱電子束的運(yùn)動(dòng)軌跡。由于磁場(chǎng)作用的工作機(jī)理以及制造工藝的影響，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度與其勵(lì)磁電流之間呈非線性關(guān)系，且聚焦與偏掃之間也存在交叉影響，因此電子束快速成型設(shè)備中3D元件制造過(guò)程的控制較一般的機(jī)械加工3D元件的控制更為復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)電子束的精確偏掃及聚焦，工程上將掃描區(qū)域按一定規(guī)律分成若干個(gè)小區(qū)域，各小區(qū)域間的分界線交點(diǎn)定義為特征點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得各特征點(diǎn)的偏移和聚焦電流數(shù)據(jù)；某小區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的偏移和聚焦電流數(shù)據(jù)分別以該區(qū)域特征點(diǎn)的偏移和聚焦電流數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，按各點(diǎn)的幾何位置線性變化計(jì)算。各點(diǎn)的偏移和聚焦電流數(shù)據(jù)的精確性首先取決于特征點(diǎn)的偏移和聚焦電流數(shù)據(jù)的精確性，目前通過(guò)光學(xué)觀察系統(tǒng)以人為經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲取特征點(diǎn)的偏移和聚焦電流數(shù)據(jù)，精確性受到很大限制；其次取決于區(qū)域劃分的大小，區(qū)域越小計(jì)算精確性越高，但增加數(shù)據(jù)建立的工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的是通過(guò)光學(xué)觀察系統(tǒng)以人為經(jīng)驗(yàn)來(lái)獲取特征點(diǎn)的偏移和聚焦電流數(shù)據(jù)所存在的效率低和精確性不高的問(wèn)題，提供一種電子束快速成型設(shè)備特征點(diǎn)數(shù)據(jù)采集裝置及方法。
[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種電子束快速成型設(shè)備特征點(diǎn)數(shù)據(jù)采集裝置，包括置于真空工作室內(nèi)的測(cè)試板、二次反射電子收集裝置和二次反射電子流檢測(cè)電阻，以及置于真空工作室外的對(duì)中信號(hào)變送器和對(duì)中信號(hào)指示器；
[0006]測(cè)試板由金屬板制成，測(cè)試板上標(biāo)定偏掃區(qū)域，并對(duì)偏掃區(qū)域按一定規(guī)律分區(qū)，以各特征點(diǎn)為圓心，開(kāi)鉆特征點(diǎn)通孔，該特征點(diǎn)通孔的孔徑與電子束流的斑點(diǎn)直徑相當(dāng)；測(cè)試板與真空工作室壁電氣相接(接地)；
[0007]二次反射電子收集裝置位于測(cè)試板的上方，電子束快速成型設(shè)備的電子槍發(fā)出的電子束直接穿過(guò)二次反射電子收集裝置到達(dá)測(cè)試板；電子束流參數(shù)一定時(shí)，電子束斑在測(cè)試板某一特征點(diǎn)附近移動(dòng)，二次反射電子收集裝置收集到的二次反射電子流發(fā)生變化，當(dāng)電子束斑位于特征點(diǎn)正中，且電子束斑的焦點(diǎn)位于測(cè)試板上表面時(shí)，二次反射電子收集裝置的二次反射電子流最??；二次反射電子收集裝置通過(guò)二次反射電子流檢測(cè)電阻與真空工作室壁電氣相接(接地)；
[0008]二次反射電子流檢測(cè)電阻將二次反射電子收集裝置收集到的二次反射電子流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；該電壓信號(hào)作為電子束斑與特征點(diǎn)對(duì)中判斷信號(hào)，被送到對(duì)中信號(hào)變送器;
[0009]對(duì)中信號(hào)變送器將二次反射電子流檢測(cè)電阻上的電壓信號(hào)放大后送到對(duì)中信號(hào)指示器；
[0010]對(duì)中信號(hào)指示器顯示對(duì)中信號(hào)變送器送來(lái)的電壓信號(hào)，在對(duì)X軸偏移電流、y軸偏移電流及聚焦電流進(jìn)行微調(diào)的過(guò)程中，電子束斑在某特征點(diǎn)附近移動(dòng)，當(dāng)對(duì)中信號(hào)指示器顯示的電壓信號(hào)值為最小時(shí)，判定對(duì)中檢測(cè)信號(hào)達(dá)到最佳，此時(shí)電子束斑點(diǎn)中心與該特征點(diǎn)中心重合，且焦點(diǎn)位于測(cè)試板的上平面。
[0011]上述方案中，所述二次反射電子收集裝置最好為一金屬梯形罩體，該金屬梯形罩體的上底面和下底面貫通。
[0012]上述方案中，所述測(cè)試板的掃描區(qū)域的厚度小于10mm，且特征點(diǎn)通孔的孔徑小于2mm ο
[0013]另一種電子束快速成型設(shè)備特征點(diǎn)數(shù)據(jù)采集裝置，包括置于真空工作室內(nèi)的測(cè)試板、穿越電子收集裝置和穿越電子流檢測(cè)電阻，以及置于真空工作室外的對(duì)中信號(hào)變送器和對(duì)中信號(hào)指示器；
[0014]測(cè)試板由金屬板制成，測(cè)試板上標(biāo)定偏掃區(qū)域，并對(duì)偏掃區(qū)域按一定規(guī)律分區(qū)，以各特征點(diǎn)為圓心，開(kāi)鉆特征點(diǎn)通孔，該特征點(diǎn)通孔的孔徑與電子束流的斑點(diǎn)直徑相當(dāng)；測(cè)試板與真空工作室壁電氣相接(接地)；
[0015]穿越電子收集裝置位于測(cè)試板的正下方，且覆蓋測(cè)試板上標(biāo)定的偏掃區(qū)域，電子束快速成型設(shè)備的電子槍發(fā)出的電子束穿過(guò)測(cè)試板上的特征點(diǎn)通孔后到達(dá)穿越電子收集裝置；電子束流參數(shù)一定時(shí)，電子束斑在測(cè)試板某一特征點(diǎn)附近移動(dòng)，穿越電子收集裝置收集到的穿越測(cè)試板特征點(diǎn)通孔的電子束流發(fā)生變化，當(dāng)電子束斑位于特征點(diǎn)正中，且電子束斑的焦點(diǎn)位于測(cè)試板上表面時(shí)，穿越電子束最大；穿越電子收集裝置通過(guò)穿越電子流檢測(cè)電阻與真空工作室壁電氣相接(接地)；
[0016]穿越電子流檢測(cè)電阻將穿越電子收集裝置收集到的穿越電子流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；該電壓信號(hào)作為電子束斑與特征點(diǎn)對(duì)中判斷信號(hào)，被送到對(duì)中信號(hào)變送器；
[0017]對(duì)中信號(hào)變送器將穿越電子流檢測(cè)電阻上的電壓信號(hào)放大后送到對(duì)中信號(hào)指示器;
[0018]對(duì)中信號(hào)指示器顯示對(duì)中信號(hào)變送器送來(lái)的電壓信號(hào)，在對(duì)X軸偏移電流、y軸偏移電流及聚焦電流進(jìn)行微調(diào)的過(guò)程中，電子束斑在某特征點(diǎn)附近移動(dòng)，當(dāng)對(duì)中信號(hào)指示器顯示的電壓信號(hào)值為最大時(shí)，判定對(duì)中檢測(cè)信號(hào)達(dá)到最佳，此時(shí)電子束斑點(diǎn)中心與該特征點(diǎn)中心重合，且焦點(diǎn)位于測(cè)試板的上平面。
[0019]上述方案中，所述穿越電子收集裝置最好為一金屬平板。
[0020]上述方案中，所述測(cè)試板的掃描區(qū)域的厚度小于10mm，且特征點(diǎn)通孔的孔徑小于2mm ο
[0021]又一種電子束快速成型設(shè)備特征點(diǎn)數(shù)據(jù)采集裝置，包括置于真空工作室內(nèi)的測(cè)試板、二次反射電子收集裝置、二次反射電子流檢測(cè)電阻穿越電子收集裝置和穿越電子流檢測(cè)電阻，以及置于真空工作室外的對(duì)中信號(hào)變送器和對(duì)中信號(hào)指示器；
[0022]測(cè)試板由金屬板制成，測(cè)試板上標(biāo)定偏掃區(qū)域，并對(duì)偏掃區(qū)域按一定規(guī)律分區(qū)，以各特征點(diǎn)為圓心，開(kāi)鉆特征點(diǎn)通孔，該特征點(diǎn)通孔的孔徑與電子束流的斑點(diǎn)直徑相當(dāng)；測(cè)試板與真空工作室壁電氣相接(接地)；
[0023]二次反射電子收集裝置位于測(cè)試板的上方，電子束快速成型設(shè)備的電子槍發(fā)出的電子束直接穿過(guò)二次反射電子收集裝置到達(dá)測(cè)試板；電子束流參數(shù)一定時(shí)，電子束斑在測(cè)試板某一特征點(diǎn)附近移動(dòng)，二次反射電子收集裝置收集到的二次反射電子流發(fā)生變化，當(dāng)電子束斑位于特征點(diǎn)正中，且電子束斑的焦點(diǎn)位于測(cè)試板上表面時(shí)，二次反射電子收集裝置的二次反射電子流最?。欢畏瓷潆娮邮占b置通過(guò)二次反射電子流檢測(cè)電阻與真空工作室壁電氣相接(接地)；
[0024]二次反射電子流檢測(cè)電阻將二次反射電子收集裝置收集到的二次反射電子流轉(zhuǎn)換成二次反射電壓信號(hào)；該二次反射電壓信號(hào)作為電子束斑與特征點(diǎn)對(duì)中判斷信號(hào)，被送到對(duì)中信號(hào)變送器；
[0025]穿越電子收集裝置位于測(cè)試板的正下方，且覆蓋測(cè)試板上標(biāo)定的偏掃區(qū)域，電子束快速成型設(shè)備的電子槍發(fā)出的電子束穿過(guò)測(cè)試板上的特征點(diǎn)通孔后到達(dá)穿越電子收集裝置；電子束流參數(shù)一定時(shí)，電子束斑在測(cè)試板某一特征點(diǎn)附近移動(dòng)，穿越電子收集裝置收集到的穿越測(cè)試板特征點(diǎn)通孔的電子束流發(fā)生變化，當(dāng)電子束斑位于特征點(diǎn)正中，且電子束斑的焦點(diǎn)位于測(cè)試板上表面時(shí)，穿越電子束最大；穿越電子收集裝置通過(guò)穿越電子流檢測(cè)電阻與真空工作室壁電氣相接(接地)；
[0026]穿越電子流檢測(cè)電阻將穿越電子收集裝置收集到的穿越電子流轉(zhuǎn)換成穿越電壓信號(hào)；該穿越電壓信號(hào)作為電子束斑與特征點(diǎn)對(duì)中判斷信號(hào)，被送到對(duì)中信號(hào)變送器；
[0027]對(duì)中信號(hào)變送器將二次反射電子流檢測(cè)電阻上的二次反射電壓信號(hào)和穿越電子流檢測(cè)電阻上的穿越電壓信號(hào)分別放大后，再進(jìn)行差運(yùn)算后獲得差值電壓信號(hào)，并將差值電壓信號(hào)送到對(duì)中信號(hào)指示器；
[0028]對(duì)中信號(hào)指示器顯示對(duì)中信號(hào)變送器送來(lái)的差值電壓信號(hào)，在對(duì)X軸偏移電流、y軸偏移電流及聚焦電流進(jìn)行微調(diào)的過(guò)程中，電子束斑在某特征點(diǎn)附近移動(dòng)，當(dāng)對(duì)中信號(hào)指示器顯示的差值電壓信號(hào)值為最大時(shí)，判定對(duì)中檢測(cè)信號(hào)達(dá)到最佳，此時(shí)電子束斑點(diǎn)中心與該特征點(diǎn)中心重合，且焦點(diǎn)位于測(cè)試板的上平面。
[0029]上述方案中，所述二次反射電子收集裝置最好為一金屬梯形罩體，該金屬梯形罩體的上底面和下底面貫通；所述穿越電子收集裝置最好為一金屬平板。
[0030]上述方案中，所述測(cè)試板的掃描區(qū)域的厚度小于10mm，且特征點(diǎn)通孔的孔徑小于2mm ο
[0031]一種電子束快速成型設(shè)備特征點(diǎn)數(shù)據(jù)采集方法，包括如下步驟: