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1、(10)申请公布号 CN 103143829 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103143829 A *CN103143829A* (21)申请号 201310088826.3 (22)申请日 2013.03.19 B23K 15/02(2006.01) (71)申请人 桂林狮达机电技术工程有限公司 地址 541004 广西壮族自治区桂林市国家高 新区英才科技园 A24 号 (72)发明人 黄小东 韦寿祺 陆思恒 郭华艳 王伟 蒋思远 陆苇 黄海 黄地送 (74)专利代理机构 桂林市持衡专利商标事务所 有限公司 45107 代理人 陈跃琳 (54) 发明名称 电子束焊机一枪。
2、多束焊接控制装置及其方法 (57) 摘要 本发明公开一种电子束焊机一枪多束焊接控 制装置及其方法， 其装置， 主要由中央控制器、 偏 扫驱动电源、 偏扫绕组、 光纤驱动电源、 光纤、 电子 束流控制单元、 第一电子束流取样电阻和第二电 子束流取样电阻组成。本发明能够在高压端实现 电子束流闭环控制， 调节速度快 ； 采用光纤传递 信号， 同时实现高压绝缘隔离 ； 采用两路模拟光 纤， 以差模形式传递信号， 有利消除收发器件性能 改变形成的共模干扰 ； 高低压两端同时对电子束 流取样， 由中央控制器矫正电子束流控制系统的 非线性及其工作点的漂移 ； 消除一枪多束焊接过 程， 电子束在不同点间移动留。
3、下的多余的扫描痕 迹。 (51)Int.Cl. 权利要求书 4 页 说明书 9 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书9页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103143829 A CN 103143829 A *CN103143829A* 1/4 页 2 1. 电子束焊机一枪多束焊接控制装置， 其特征在于 ： 主要由中央控制器 （1） 、 偏扫驱动 电源 （2） 、 偏扫绕组 （3） 、 光纤驱动电源 （4） 、 光纤 （5） 、 电子束流控制单元 （6） 、 第一电子束流 取样电阻 （7） 和第二电子束流取样电阻 （8） 组成。
4、 ； 其中 中央控制器 （1） 的电子束流取样信号输入端连接第二电子束流取样电阻 （8） 、 2 路电子 束电流偏转取样信号输入端连接偏扫驱动电源 （2） ； 中央控制器 （1） 的电子束流电流给定信 号输出端连接光纤驱动电源 （4） 、 2 路电子束偏转电流给定信号输出端连接偏扫驱动电源 （2） ； 偏扫驱动电源 （2） 由 x 和 y 两路相同的电路构成， 这 2 路电路的输出端分别连接偏扫 绕组 （3） 的 x 和 y 绕组中的其中一组 ； 偏扫绕组 （3） 由两组结构相同、 且在同一平面呈90分布的x和y绕组构成 ； 偏扫绕组 （3） 位于电子枪的聚焦绕组 （15） 和工件 （18） 。
5、之间 ； 光纤驱动电源 （4） 的输出端经光纤 （5） 与电子束流控制单元 （6） 相连 ； 电子束流控制单元 （6） 的输入端连接第一电子束流取样电阻 （7） ， 电子束流控制单元 （6） 的输出负极接至电子枪的聚束极 （13） ， 电子束流控制单元 （6） 的输出正极接至电子枪 的阴极 （12） ； 第一电子束流取样电阻 （7） 的一端与电子束流控制单元 （6） 相接， 另一端与电子枪的 加速电源 （9） 的负极相接 ； 第二电子束流取样电阻 （8） 的一端与电子枪的加速电源 （9） 的正极相接， 另一端接地。 2. 根据权利要求 1 所述的电子束焊机一枪多束焊接控制装置， 其特征在于 ：。
6、 所述偏扫 驱动电源 （2） 的 x 和 y 路电路各包括运算放大器 IC1， N 型功率管 T1， P 型功率管 T2， 二极 管 D1 和 D2， 电阻 R1 R5， 电容 C1， 以及第一整流滤波电路 ZL1 ； 其中 第一整流滤波电路 ZL1 的输入端连接外部输入的两组交流电 ； 第一整流滤波电路 ZL1 的输出公共端与偏扫绕组 （3） 的一端相接， 正极输出端接至 N 型功率管 T1 的集电极， 负极 输出端接至 P 型功率管 T2 的集电极 ； 运算放大器 IC1 的工作电源 +V1、 -V1 由外部电路提供 ； 运算放大器 IC1 的同相输入端 经电阻 R1 接地， 且运算放大器。
7、 IC1 的同相输入端连接中央控制器 （1） 的一路偏转电流波形 给定信号输出端 ； 运算放大器 IC1 的反相输入端经电阻 R2 接地 ； 运算放大器 IC1 的输出端 经电阻 R3 接至 N 型功率管 T1 和 P 型功率管 T2 的基极 ； N 型功率管 T1 和 P 型功率管 T2 的发射极接在一起后连接至电阻 R4 的一端， 电阻 R4 的 另一端接地、 并与偏扫绕组 （3） 的另一端相接 ； 电阻 R4 上输出的偏扫绕组 （3） 励磁电流 Id 的取样电压信号 Ud一路送入接中央控制器 （1） ， 另一路经电阻 R5 送入运算放大器 IC1 的反 相输入端 ； 电容C1的两端分别接。
8、在运算放大器IC1的反相输入端和输出端上 ； 二极管D1的 阴极与 N 型功率管 T1 的集电极相接， 二极管 D1 的阳极与 N 型功率管 T1 的发射极相接 ； 二 极管 D2 的阳极与 P 型功率管 T2 的集电极相接， 二极管 D2 的阴极与 P 型功率管 T2 的发射 极相接。 3. 根据权利要求 1 所述的电子束焊机一枪多束焊接控制装置， 其特征在于 ： 所述光纤 驱动电源 （4） 包括运算放大器 IC2 和 IC3， N 型三极管 T3 和 T4， 电光转换二极管 D3 和 D4， 电位器 VR1， 电阻 R6 R16， 以及电容 C3 和 C4 ； 光纤驱动电源 （4） 的工作。
9、电源 +V1、 -V1 由 外部电路提供 ； 其中 权 利 要 求 书 CN 103143829 A 2 2/4 页 3 中央控制器 （1） 的电子束流给定信号输出端经电阻 R6 送至运算放大器 IC2 的反相输 入端， 运算放大器 IC2 的同相输入端经电阻 R8 接地， 运算放大器 IC2 的输出端经电阻 R10 接至 N 型三极管 T3 的基极 ； N 型三极管 T3 的集电极接工作电源正极 +V1， N 型三极管 T3 的 发射极接电光转换二极管 D3 的阳极， 电光转换二极管 D3 的阴极经电阻 R11 接地， 电阻 R11 输出与通过电光转换二极管 D3 电流 I3成正比的电压信号。
10、 U2； 电压信号 U2经电阻 R9 和 R13 分别送入运算放大器 IC2 和 IC3 的反相输入端 ； 电位器 VR1 的一端接至工作电源的负极 -V1， 另一端接地 ； 电位器 VR1 的中间输出端经 电阻 R7 和 R12 分别接至运算放大器 IC2 和 IC3 的反相输入端 ； 运算放大器 IC3 的同相输入端经电阻 R15 接地， 运算放大器 IC3 的输出端经电阻 R16 与 N 型三极管 T4 的基极相接， N 型三极管 T4 的集电极接工作电源正极 +V1， N 型三极管 T4 的发射极接电光转换二极管 D4 的阳极， 电光转换二极管 D4 的阴极经电阻 R17 接地 , 电。
11、阻 R17输出的与通过电光转换二极管D4电流I4成正比的电压信号U3； 电压信号U3经电阻R14 送入运算放大器 IC3 的反相输入端 ； 电容 C2 两端分别接至运算放大器 IC2 的反相输入端和输出端 ； 电容 C3 两端分别接至 运算放大器 IC3 的反相输入端和输出端。 4. 根据权利要求 1 3 中任意一项所述的电子束焊机一枪多束焊接控制装置， 其特征 在于 ： 所述电子束流控制单元 （6） 包括高压隔离变压器B1， 第二至第四整流滤波电路ZL2 ZL4， 电子管T8， P型三极管T7， 运算放大器IC4IC7， 光电转换三极管T5和T6， 电阻R18 R30， 压敏电阻 Ry1， 。
12、以及电容 C4 ； 其中 高压隔离变压器 B1 的初级绕组接外部交流电， 其次级有 5 个绕组 ； 第一绕组和第二 绕组串联后接至第二整流滤波电路 ZL2 的交流输入端， 第二整流滤波电路 ZL2 的输出公 共端形成电子束流控制单元 （6） 的公共端， 第二整流滤波电路 ZL2 的输出端正极 +V2 和负 极 -V2 分别连接运算放大器 IC4 IC7 的正负电源端作为运算放大器 IC4 IC7 的工作电 源 ； 第三绕组的两端分别接至电子管 T8 灯丝的两端 ； 第四绕组接至第三整流滤波电路 ZL3 的交流输入端， 第三整流滤波电路 ZL3 的输出端正极与电子束流控制单元 （6） 的公共端 。
13、相接， 第三整流滤波电路 ZL3 的输出端负极 -V3 经电阻 R29 接至电子管 T8 的栅极 ； 第五绕 组接至第四整流滤波电路 ZL4 的交流输入端， 第四整流滤波电路 ZL4 的输出端正极 +V4 接至 T8 的阳极， 第四整流滤波电路 ZL4 的输出端负极 -V4 接至电子枪的聚束极 （13） 及电 阻 R30 的一端， 电阻 R30 的另一端接至电子枪的阴极 （12） 、 第一电子束流取样电阻 （7） 的一 端和电子管 T8 灯丝的一端 ； 压敏电阻 Ry1 并接在电阻 R30 的两端 ； 第一电子束流取样电阻 （7） 的另一端与电子束流控制单元 （6） 的公共端和电子枪的加速电源。
14、 （9） 的负极相接， 第一 电子束流取样电阻 （7） 的输出电压信号 Ue1经电阻 R26 送入运算放大器 IC7 的反相输入端 ； 电阻R27与电容C4并联后两端分别接在运算放大器IC7的反相输入端和输出端 ； 运算放大 器 IC7 的输出端经电阻 R28 接至 P 型三极管 T7 的基极， P 型三极管 T7 的发射极与电子束 流控制单元 （6） 的公共端相接， P 型三极管 T7 的集电极连接电子管 T8 的栅极 ； 光电转换三极管 T5 和 T6 的集电极与第二整流滤波电路 ZL2 的输出端正极 +V2 相接 ； 光电转换三极管 T5 的发射极接至运算放大器 IC4 的同相输入端， 。
15、光电转换三极管 T6 的发 射极接至运算放大器 IC5 的同相输入端 ； 运算放大器 IC4、 IC5 的同相输入端通过电阻 R18、 R19 与电子束流控制单元 （6） 的公共端相接 ； 运算放大器 IC4 的反相输入端与其输出端相 权 利 要 求 书 CN 103143829 A 3 3/4 页 4 接， 运算放大器 IC4 的输出端经电阻 R20 接至运算放大器 IC6 的反相输入端 ； 运算放大器 IC5 的反相输入端与其输出端相接， 运算放大器 IC5 的输出端经电阻 R21 接至运算放大器 IC6 的同相输入端 ； 运算放大器 IC6 的同相输入端经电阻 R22 与电子束流控制单元。
16、 （6） 的公共端相接 ； 电 阻 R23 的两端分别接在运算放大器 IC6 的反相输入端与输出端 ； 运算放大器 IC6 的输出经 电阻 R24 接至运算放大器 IC7 的同相输入端 ； 运算放大器 IC7 的同相输入端经电阻 R25 与 电子束流控制单元 （6） 的公共端相接。 5. 根据权利要求 1 3 中任意一项所述的电子束焊机一枪多束焊接控制装置， 其特征 在于 ： 所述电子束流控制单元 （6） 包括高压隔离变压器 B1， 第二整流滤波电路 ZL2， 第三整 流滤波电路 ZL3， 电子管 T8， P 型三极管 T7， 运算放大器 IC4 IC7， 光电转换三极管 T5 和 T6， 电。
17、阻 R18 R30， 压敏电阻 Ry1, 电容 C4 ； 其中 高压隔离变压器 B1 的初级绕组接外部交流电， 其次级有 4 个绕组 ； 第一绕组和第二 绕组串联后接至第二整流滤波电路 ZL2 的交流输入端， 第二整流滤波电路 ZL2 的输出公 共端形成电子束流控制单元 （6） 的公共端， 第二整流滤波电路 ZL2 的输出端正极 +V2 和负 极 +V2 分别连接运算放大器 IC4 IC7 的正负电源端作为运算放大器 IC4 IC7 的工作电 源 ； 第三绕组的两端分别接至电子管 T8 灯丝的两端 ； 第四绕组接至第三整流滤波电路 ZL3 的交流输入端， 第三整流滤波电路 ZL3 的输出端正极。
18、与电子束流控制单元 （6） 的公共端 相接， 第三整流滤波电路 ZL3 的输出端负极 -V3 经电阻 R29 接至电子管 T8 的栅极 ； 光电转换三极管 T5 和 T6 的集电极与第二整流滤波电路 ZL2 的输出端正极 +V2 相接 ； 光电转换三极管 T5 的发射极接至运算放大器 IC4 的同相输入端， 光电转换三极管 T6 的发 射极接至运算放大器 IC5 的同相输入端 ； 运算放大器 IC4、 IC5 的同相输入端分别通过电阻 R18、 R19 与电子束流控制单元 （6） 的公共端相接 ； 运算放大器 IC4 的反相输入端与其输出 端相接， 运算放大器 IC4 的输出端经电阻 R20 。
19、接至 IC6 的反相输入端 ； 运算放大器 IC5 的反 相输入端与其输出端相接， 运算放大器 IC5 的输出端经电阻 R21 接至运算放大器 IC6 的同 相输入端 ； 运算放大器 IC6 的同相输入端经电阻 R22 与电子束流控制单元 （6） 的公共端相接 ； 电 阻 R23 的两端分别接至运算放大器 IC6 的反相输入端与输出端 ； 运算放大器 IC6 的输出经 电阻 R24 接至运算放大器 IC7 的同相输入端 ； 运算放大器 IC7 的同相输入端经电阻 R25 与 电子束流控制单元 （6） 的公共端相接 ； 电阻R30的一端连接电子枪的阴极 （12） 、 加速电压取样电路的高压端和电。
20、子管T8的阳 极， 电阻 R30 的另一端连接电子枪的聚束极 （12） 、 第一电子束流取样电阻 （7） 的一端、 电子 管T8灯丝的一端和电子束流控制单元 （6） 的公共端 ； 压敏电阻Ry1并接在电阻R30的两端 ； 加速电压取样电路的另一端接地 ； 第一电子束流取样电阻 （7） 的另一端接电子枪的加速电 源的负极， 第一电子束流取样电阻 （7） 上产生的第一电子束流取样信号 Ue1经电阻 R26 送入 运算放大器 IC7 的反相输入端 ； 电阻 R27 与电容 C4 并联后两端分别接至运算放大器 IC7 的 反相输入端和输出端 ； 运算放大器 IC7 的输出端经电阻 R28 接至 P 型。
21、三极管 T7 的基极， P 型三极管 T7 的发射极与电子束流控制单元 （6） 的公共端相接， P 型三极管 T7 的集电极连接 电子管 T8 的栅极。 6. 一种基于权利要求 1 所述电子束焊机一枪多束焊接控制装置的电子束焊机一枪多 权 利 要 求 书 CN 103143829 A 4 4/4 页 5 束焊接控制方法， 其特征是 ： 通过高低压两端同时对电子束流进行取样， 低压端电子束流取 样信号 Ue2送入中央控制器 1， 由中央控制器 1 计算电子束流取样信号 Ue2与电子束流数字 设定值差值， 根据此差值调整电子束流给定信号 Ue*， 实时矫正电子束流控制系统的非线性 及其工作点的漂移。
22、 ； 光纤驱动电源 4 电子束流给定信号 Ue*转换成两路模拟光纤信号， 以差 模形式进行信号传递到高压端的电子束流控制单元 （6） ； 电子束流控制单元 （6） 把接收到的 包含电子束流给定信号信息的光信号转换成电信号作为给定信号， 以高压端电子束流取样 信号 Ue1作为反馈信号实现电子束流闭环控制 ； 中央控制器 （1） 通过软件控制电子束流给定 信号Ue*和电子束偏转电流给定信号Udx*、 Udy*， 实现电子束流和电子束偏转的协调控制， 一枪 多束焊接过程， 电子束在不同点间移动间隙短时截止电子束， 避免留下多余的扫描痕迹。 7. 根据权利要求 6 所述的电子束焊机一枪多束焊接控制方法。
23、， 其特征是电子束在每一 点的控制参量有 ： 电子束流 Ue*， 偏转位置 Udx*、 Udy*， 持续时间 ； 电子束转换过程分 3 步骤， 即在 t1时刻有转换指令， 第一步 Ue*由 UeB*变成零， 并等待实际电子束流变成零， t2时 刻第二步 Udx*、 Udy*分别由 UdxB*、 UdyB*分别变成 UdxA*、 UdyA*， 并等待偏转电流 Idx和 Idy转换稳 定， t3时刻第三步 Ue*由零变成 UeA*。 8. 根据权利要求 6 所述的电子束焊机一枪多束焊接控制方法， 其特征是具体控制过程 如下 ： （1） 第一电子束流取样电阻 （7） 在高压端对电子束流进行采样， 并。
24、输出正比于电子束流 的电压信号即第一电子束流给定信号 Ue1送至中央控制器 （1） ； 第二电子束流取样电阻 （8） 在低压端对电子束流进行采样， 并输出正比于电子束流的电压信号即第二电子束流给定信 号 Ue2送至中央控制器 （1） ； （2） 中央控制器 （1） 的作用 ： 由程序设定产生电子束流给定信号 Ue*， 由程序设定产 生电子束偏转电流给定信号 Udx*和 Udy*, 实时监控电子束流电压信号 Ue2与设定的偏差， 并根据偏差来矫正电子束流给定信号 Ue*， 4 实时监控电子束偏转信号 Udx和 Udy； （3） 偏扫驱动电源 （2） 接收中央控制器 （1） 输出的 2 路电子束偏。
25、转电流给定信号 Udx*、 Udy*， 并输出跟随这2路信号呈线性变化的2路偏转电流Idx、 Idy送至偏扫绕组 （3） ， 给x、 y绕 组提供励磁， 同时偏扫驱动电源 （2） 还输出 2 路电子束偏转电流取样信号 Udx、 Udy返回至中 央控制器 （1） ； （4） 光纤驱动电源 （4） 把中央控制器 （1） 输出的电子束流给定信号Ue*转变成光信号 ； 光 纤 （5） 把包含电子束流的给定波形的光信号转递到处于高压端的电子束流控制单元 （6） ， 光纤 （5） 同时实现了其发射端电路和接收端电路的高电位绝缘隔离 ； （5） 电子束流控制单元 （6） 接收光纤 （5） 包含电子束流的给定。
26、波形的光信号并转变成 电信号为 U6， 电子束流控制单元 （6） 以 U6为电子束流给定信号， 以第一电子束流取样电阻 （7） 的信号 Ue1为反馈信号， 通过自动调节栅偏电压值实现电子束流的稳定调节。 权 利 要 求 书 CN 103143829 A 5 1/9 页 6 电子束焊机一枪多束焊接控制装置及其方法 技术领域 0001 本发明涉及电子束焊接设备， 具体涉及一种电子束焊机一枪多束焊接控制装置及 其方法。 背景技术 0002 电子束焊接是一个局部快速加热到高温， 并随后快速冷却的过程。随着热源的移 动， 整个工件的温度随时间和空间急剧变化， 材料的热物理性能也随温度剧烈变化， 同时还 。
27、存在熔化和相变时的潜热现象。在电子束焊接生产中， 不可避免地产生焊接残余应力和变 形。焊接残余应力和变形不但可能引起热裂纹、 冷裂纹、 脆性断裂等缺陷， 而且在一定条件 下将影响结构的承载能力， 如强度、 刚度和受压稳定性等， 除此以外还将影响到结构的加工 精度和尺寸稳定性， 从而影响结构质量和使用性能。 0003 电子束一枪多束焊接技术是通过磁场的控制使电子束在不同的位置快速移动， 由 于移动的频率很高而产生多束的效果， 从而对材料或结构进行处理和加工。通过磁场灵活 控制不同位置电子束之间的能量分布， 动态调节焊接过程的温度场， 控制焊接的拉应变或 者压应变， 实现焊接应力和变形的动态控制，。
28、 能降低其残余应力， 防止焊接过程中的热裂倾 向， 提高焊接质量和性能等。 0004 目前电子束一枪多束焊接技术电子束在不同的位置间快速移动是不断束的， 其间 会留下一条扫描痕迹， 对精密工件的焊接不利， 有必要加以改进。发明内容 0005 本发明所要解决的技术问题是提供一种电子束焊机一枪多束焊接控制装置及其 方法， 电子束在不同的位置间快速移动， 其间不会留下多余的扫描痕迹。 0006 为解决上述问题， 本发明是通过以下方案实现的 ： 0007 一种电子束焊机一枪多束焊接控制装置， 主要由中央控制器、 偏扫驱动电源、 偏扫 绕组、 光纤驱动电源、 光纤、 电子束流控制单元、 第一电子束流取样。
29、电阻和第二电子束流取 样电阻组成 ； 其中 0008 中央控制器的电子束流取样信号输入端连接第二电子束流取样电阻、 2 路电子束 偏转电流取样信号输入端连接偏扫驱动电源 ； 中央控制器的电子束流给定信号输出端连接 光纤驱动电源、 2 路电子束偏转电流给定信号输出端连接偏扫驱动电源 ； 0009 偏扫驱动电源由 x 和 y 两路相同的电路构成， 这 2 路电路的输出端分别连接偏扫 绕组的 x 和 y 绕组中的其中一组 ； 0010 偏扫绕组由两组结构相同、 且在同一平面呈 90分布的 x 和 y 绕组构成 ； 偏扫绕 组位于电子枪的聚焦绕组和工件之间 ； 0011 光纤驱动电源的输出端经光纤与电。
30、子束流控制单元相连 ； 0012 电子束流控制单元的输入端连接第一电子束流取样电阻， 电子束流控制单元的输 出负极接至电子枪的聚束极， 电子束流控制单元的输出正极接至电子枪的阴极 ； 0013 第一电子束流取样电阻的一端与电子束流控制单元相接， 另一端与电子枪的加速 电源的负极相接 ； 说 明 书 CN 103143829 A 6 2/9 页 7 0014 第二电子束流取样电阻的一端与电子枪的加速电源的正极相接， 另一端接地。 0015 上述方案中， 所述偏扫驱动电源的 x 和 y 路电路各包括运算放大器 IC1， N 型功率 管 T1， P 型功率管 T2， 二极管 D1 和 D2， 电阻 。
31、R1 R5， 电容 C1， 以及第一整流滤波电路 ZL1 ； 其中 0016 第一整流滤波电路 ZL1 的输入端连接外部输入的两组交流电 ； 第一整流滤波电路 ZL1的输出公共端与偏扫绕组的一端相接， 正极输出端接至N型功率管T1的集电极， 负极输 出端接至 P 型功率管 T2 的集电极 ； 0017 运算放大器 IC1 的工作电源 +V1、 -V1 由外部电路提供 ； 运算放大器 IC1 的同相输 入端经电阻R1接地， 且运算放大器IC1的同相输入端连接中央控制器的一路偏转电流波形 给定信号输出端 ； 运算放大器 IC1 的反相输入端经电阻 R2 接地 ； 运算放大器 IC1 的输出端 经电。
32、阻 R3 接至 N 型功率管 T1 和 P 型功率管 T2 的基极 ； 0018 N 型功率管 T1 和 P 型功率管 T2 的发射极接在一起后连接至电阻 R4 的一端， 电阻 R4的另一端接地、 并与偏扫绕组的另一端相接 ； 电阻R4上输出的偏扫绕组励磁电流Id的取 样电压信号 Ud一路送入接中央控制器， 另一路经电阻 R5 送入运算放大器 IC1 的反相输入 端 ； 电容C1的两端分别接在运算放大器IC1的反相输入端和输出端上 ； 二极管D1的阴极与 N 型功率管 T1 的集电极相接， 二极管 D1 的阳极与 N 型功率管 T1 的发射极相接 ； 二极管 D2 的阳极与 P 型功率管 T2。
33、 的集电极相接， 二极管 D2 的阴极与 P 型功率管 T2 的发射极相接。 0019 上述方案中， 所述光纤驱动电源包括运算放大器 IC2 和 IC3， N 型三极管 T3 和 T4， 电光转换二极管 D3 和 D4， 电位器 VR1， 电阻 R6 R16， 以及电容 C3 和 C4 ； 光纤驱动电源的 工作电源 +V1、 -V1 由外部电路提供 ； 其中 0020 中央控制器的电子束流给定信号Ue*输出端经电阻R6送至运算放大器IC2的反相 输入端， 运算放大器IC2的同相输入端经电阻R8接地， 运算放大器IC2的输出端经电阻R10 接至 N 型三极管 T3 的基极 ； N 型三极管 T3。
34、 的集电极接工作电源正极 +V1， N 型三极管 T3 的 发射极接电光转换二极管 D3 的阳极， 电光转换二极管 D3 的阴极经电阻 R11 接地， 电阻 R11 输出与通过电光转换二极管 D3 电流 I3成正比的电压信号 U2； 电压信号 U2经电阻 R9 和 R13 分别送入运算放大器 IC2 和 IC3 的反相输入端 ； 0021 电位器 VR1 的一端接至工作电源的负极 -V1， 另一端接地 ； 电位器 VR1 的中间输出 端经电阻 R7 和 R12 分别接至运算放大器 IC2 和 IC3 的反相输入端 ； 0022 运算放大器 IC3 的同相输入端经电阻 R15 接地， 运算放大器。
35、 IC3 的输出端经电阻 R16 与 N 型三极管 T4 的基极相接， N 型三极管 T4 的集电极接工作电源正极 +V1， N 型三极管 T4 的发射极接电光转换二极管 D4 的阳极， 电光转换二极管 D4 的阴极经电阻 R17 接地 , 电 阻 R17 输出的与通过电光转换二极管 D4 电流 I4成正比的电压信号 U3； 电压信号 U3经电阻 R14 送入运算放大器 IC3 的反相输入端 ； 0023 电容 C2 两端分别接至运算放大器 IC2 的反相输入端和输出端 ； 电容 C3 两端分别 接至运算放大器 IC3 的反相输入端和输出端。 0024 上述方案中， 所述电子束流控制单元包括高。
36、压隔离变压器 B1， 第二至第四整流滤 波电路 ZL2 ZL4， 电子管 T8， P 型三极管 T7， 运算放大器 IC4 IC7， 光电转换三极管 T5 和 T6， 电阻 R18 R30， 压敏电阻 Ry1， 以及电容 C4 ； 其中 0025 高压隔离变压器 B1 的初级绕组接外部交流电， 其次级有 5 个绕组 ； 第一绕组和 说 明 书 CN 103143829 A 7 3/9 页 8 第二绕组串联后接至第二整流滤波电路 ZL2 的交流输入端， 第二整流滤波电路 ZL2 的输 出公共端形成电子束流控制单元的公共端， 第二整流滤波电路 ZL2 的输出端正极 +V2 和负 极 -V2 分别连。
37、接运算放大器 IC4 IC7 的正负电源端作为运算放大器 IC4 IC7 的工作电 源 ； 第三绕组的两端分别接至电子管 T8 灯丝的两端 ； 第四绕组接至第三整流滤波电路 ZL3 的交流输入端， 第三整流滤波电路 ZL3 的输出端正极与电子束流控制单元的公共端相 接， 第三整流滤波电路 ZL3 的输出端负极 -V3 经电阻 R29 接至电子管 T8 的栅极 ； 第五绕组 接至第四整流滤波电路 ZL4 的交流输入端， 第四整流滤波电路 ZL4 的输出端正极 +V4 接 至 T8 的阳极， 第四整流滤波电路 ZL4 的输出端负极 -V4 接至电子枪的聚束极及电阻 R30 的 一端， 电阻 R30。
38、 的另一端接至电子枪的阴极、 第一电子束流取样电阻的一端和电子管 T8 灯 丝的一端 ； 压敏电阻 Ry1 并接在电阻 R30 的两端 ； 第一电子束流取样电阻的另一端与电子 束流控制单元的公共端和电子枪的加速电源的负极相接， 第一电子束流取样电阻的输出电 压信号 Ue1经电阻 R26 送入运算放大器 IC7 的反相输入端 ； 电阻 R27 与电容 C4 并联后两端 分别接在运算放大器 IC7 的反相输入端和输出端 ； 运算放大器 IC7 的输出端经电阻 R28 接 至 P 型三极管 T7 的基极， P 型三极管 T7 的发射极与电子束流控制单元的公共端相接， P 型 三极管 T7 的集电极连。
39、接电子管 T8 的栅极 ； 0026 光电转换三极管 T5 和 T6 的集电极与第二整流滤波电路 ZL2 的输出端正极 +V2 相 接 ； 光电转换三极管T5的发射极接至运算放大器IC4的同相输入端， 光电转换三极管T6的 发射极接至运算放大器 IC5 的同相输入端 ； 运算放大器 IC4、 IC5 的同相输入端分别通过电 阻 R18、 R19 与电子束流控制单元的公共端相接 ； 运算放大器 IC4 的反相输入端与其输出端 相接， 运算放大器IC4的输出端经电阻R20接至运算放大器IC6的反相输入端 ； 运算放大器 IC5 的反相输入端与其输出端相接， 运算放大器 IC5 的输出端经电阻 R2。
40、1 接至运算放大器 IC6 的同相输入端 ； 0027 运算放大器 IC6 的同相输入端经电阻 R22 与电子束流控制单元的公共端相接 ； 电 阻 R23 的两端分别接在运算放大器 IC6 的反相输入端与输出端 ； 运算放大器 IC6 的输出经 电阻 R24 接至运算放大器 IC7 的同相输入端 ； 运算放大器 IC7 的同相输入端经电阻 R25 与 电子束流控制单元的公共端相接。 0028 上述方案中， 所述电子束流控制单元包括高压隔离变压器 B1， 第二整流滤波电路 ZL2， 第三整流滤波电路 ZL3， 电子管 T8， P 型三极管 T7， 运算放大器 IC4 IC7， 光电转换三 极管 。
41、T5 和 T6， 电阻 R18 R30， 压敏电阻 Ry1, 电容 C4 ； 其中 0029 高压隔离变压器 B1 的初级绕组接外部交流电， 其次级有 4 个绕组 ； 第一绕组和 第二绕组串联后接至第二整流滤波电路 ZL2 的交流输入端， 第二整流滤波电路 ZL2 的输 出公共端形成电子束流控制单元的公共端， 第二整流滤波电路 ZL2 的输出端正极 +V2 和负 极 +V2 分别连接运算放大器 IC4 IC7 的正负电源端作为运算放大器 IC4 IC7 的工作电 源 ； 第三绕组的两端分别接至电子管 T8 灯丝的两端 ； 第四绕组接至第三整流滤波电路 ZL3 的交流输入端， 第三整流滤波电路 。
42、ZL3 的输出端正极与电子束流控制单元的公共端相 接， 第三整流滤波电路 ZL3 的输出端负极 -V3 经电阻 R29 接至电子管 T8 的栅极 ； 0030 光电转换三极管 T5 和 T6 的集电极与第二整流滤波电路 ZL2 的输出端正极 +V2 相 接 ； 光电转换三极管T5的发射极接至运算放大器IC4的同相输入端， 光电转换三极管T6的 发射极接至运算放大器 IC5 的同相输入端 ； 运算放大器 IC4、 IC5 的同相输入端分别通过电 说 明 书 CN 103143829 A 8 4/9 页 9 阻 R18、 R19 与电子束流控制单元的公共端相接 ； 运算放大器 IC4 的反相输入端。
43、与其输出端 相接， 运算放大器 IC4 的输出端经电阻 R20 接至 IC6 的反相输入端 ； 运算放大器 IC5 的反相 输入端与其输出端相接， 运算放大器 IC5 的输出端经电阻 R21 接至运算放大器 IC6 的同相 输入端 ； 0031 运算放大器 IC6 的同相输入端经电阻 R22 与电子束流控制单元的公共端相接 ； 电 阻 R23 的两端分别接至运算放大器 IC6 的反相输入端与输出端 ； 运算放大器 IC6 的输出经 电阻 R24 接至运算放大器 IC7 的同相输入端 ； 运算放大器 IC7 的同相输入端经电阻 R25 与 电子束流控制单元的公共端相接 ； 0032 电阻R30的。
44、一端连接电子枪的阴极、 加速电压取样电路的高压端和电子管T8的阳 极， 电阻R30的另一端连接电子枪的聚束极、 第一电子束流取样电阻的一端、 电子管T8灯丝 的一端和电子束流控制单元的公共端 ； 压敏电阻 Ry1 并接在电阻 R30 的两端 ； 加速电压取 样电路的另一端接地 ； 第一电子束流取样电阻的另一端接电子枪的加速电源的负极， 第一 电子束流取样电阻上产生的电子束流取样信号 Ue1经电阻 R26 送入运算放大器 IC7 的反相 输入端 ； 电阻 R27 与电容 C4 并联后两端分别接至运算放大器 IC7 的反相输入端和输出端 ； 运算放大器 IC7 的输出端经电阻 R28 接至 P 型。
45、三极管 T7 的基极， P 型三极管 T7 的发射极 与电子束流控制单元的公共端相接， P 型三极管 T7 的集电极连接电子管 T8 的栅极。 0033 一种电子束焊机一枪多束焊接控制方法， 通过高低压两端同时对电子束流进行取 样， 低压端电子束流取样信号Ue2送入中央控制器， 由中央控制器计算电子束流取样信号Ue2 与电子束流数字设定值差值， 根据此差值调整电子束流给定信号 Ue*， 实时矫正电子束流控 制系统的非线性及其工作点的漂移 ； 光纤驱动电路把电子束流给定信号 Ue*转换成两路模 拟光纤信号， 以差模形式进行信号传递到高压端的电子束流控制单元 ； 电子束流控制单元 把接收到的包含电。
46、子束流给定信号信息的光信号转换成电信号作为给定信号， 以高压端电 子束流取样信号 Ue1作为反馈信号实现电子束流闭环控制。中央控制器通过软件控制电子 束流给定信号 Ue*和电子束偏转电流给定信号 Udx*、 Udy*， 实现电子束流和电子束偏转的协调 控制， 一枪多束焊接过程， 电子束在不同点间移动间隙短时截止电子束， 避免留下多余的扫 描痕迹。 0034 上述电子束在每一点的控制参量有 ： 电子束流 Ue*， 偏转位置 Udx*、 Udy*， 持续时间 ； 电子束转换过程分 3 步骤， 即在 t1时刻有转换指令， 第一步 Ue*由 UeB*变成零， 并等待 实际电子束流变成零， t2时刻第二。
47、步 Udx*、 Udy*分别由 UdxB*、 UdyB*分别变成 UdxA*、 UdyA*， 并等 待偏转电流 Idx和 Idy转换稳定， t3时刻第三步 Ue*由零变成 UeA*。 0035 基于上述电子束焊机一枪多束焊接控制装置所实现的电子束焊机一枪多束焊接 控制方法， 具体控制过程如下 ： 0036 （1） 第一电子束流取样电阻在高压端对电子束流进行采样， 并输出正比于电子束 流的电压信号即第一电子束流取样信号 Ue1送至中央控制器 ； 第二电子束流取样电阻在低 压端对电子束流进行采样， 并输出正比于电子束流的电压信号即第二电子束流取样信号Ue2 送至中央控制器 ； 0037 （2） 中。
48、央控制器由程序设定产生电子束流给定信号 Ue*， 由程序设定产生电子 束偏转电流给定信号 Udx*和 Udy*, 实时监控电子束流取样信号 Ue2与设定的偏差， 并根据 偏差来矫正电子束流给定信号 Ue*， 实时监控电子束偏转电流取样信号 Udx和 Udy； 说 明 书 CN 103143829 A 9 5/9 页 10 0038 （3） 偏扫驱动电源接收中央控制器输出的 2 路电子束偏转电流给定信号 Udx*、 Udy*， 并输出跟随这 2 路信号呈线性变化的 2 路偏转电流 Idx、 Idy送至偏扫绕组， 给 x、 y 绕组提供 励磁， 同时偏扫驱动电源还输出 2 路电子束偏转电流取样信号。
49、 Udx、 Udy返回至中央控制器 ； 0039 （4） 光纤驱动电源把中央控制器输出的电子束流给定信号 Ue*转变成光信号 ； 光纤 把包含电子束流的给定波形的光信号转递到处于高压端的电子束流控制单元， 光纤同时实 现了其发射端电路和接收端电路的高电位绝缘隔离 ； 0040 （5） 电子束流控制单元接收光纤包含电子束流的给定波形的光信号并转变成电信 号为 U6， 电子束流控制单元以 U6为电子束流给定信号， 以第一电子束流取样电阻的信号 Ue1 为反馈信号， 通过自动调节栅偏电压值实现电子束流的稳定调节。 0041 与现有技术相比， 本发明具有如下特点 ： 0042 1、 在高压端实现电子束流闭环控制， 调节速度快 ； 0043 2、 采用光纤传递信号， 同时实现高压绝缘隔离 ； 0044 3、 采用两路模拟光纤， 以差模形式传递信号， 有利消除收发器件性能改变形成的 共模干扰 ； 0045 4、 高低压两端同时对电子束流取样， 。