Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Методы контроля энергетических параметров электронного пучка 10
1.1 Методы контроля и стабилизации геометрических параметров электронного пучка 11
1.1.1 Методы фокусировки электронного пучка 11
1.1.2 Методы измерения диаметра электронного пучка 17
1.2 Контроль энергетических параметров электронного пучка 27
1.2.1 Методы измерения плотности распределения энергии в поперечном сечении пучка 27
1.2.2 Определение ширины распределения плотности энергии электронного пучка 49
1.2.3 Факторы, влияющие на распределение плотности
энергии по поперечному сечению электронного пучка 51
Выводы и постановка задачи 55
ГЛАВА 2. Математическая модель рентгеновского датчика геометрии электронного пучка 58
2.1 Особенности формирования рентгеновского излучения от поверхности свариваемого изделия 58
2.2 Контроль рентгеновского излучения от поверхности свариваемого изделия рентгеновским датчиком геометрии электронного пучка 63
2.3 Анализ формы распределения плотности тока по сечению электронного пучка 69
2.4 Оценка ширины распределения плотности тока электронного пучка по зондовой характеристике рентгеновского датчика геометрии 80 электронного пучка
Выводы 84
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования геометрических параметров электронного пучка 87
3.1 Автоматизированная система для исследований распределения плотности энергии электронного пучка 87
3.2 Определение параметров распределения по зондовым характеристикам 93
3.2.1 Определение оптимального числа интервалов группирования 96
3.2.2 Расчет энтропийного диаметра по зондовой характеристике 98
3.2.3 Оценка координаты центра распределения зондовой характеристики 101
3.2.4 Оценка среднеквадратического отклонения, контрэксцесса и энтропийного коэффициента по зондовой характеристике 103
3.3 Результаты проведенных измерений геометрических параметров распределения по зондовым характеристикам 104
3.4 Выбор закона распределения плотности тока пучка 104
3.5 Оценка точности проводимых измерений 117
Выводы 124
ГЛАВА 4. Техническая реализация системы контроля геометриии электронного пучка 126
4.1 Автоматизированная система контроля геометрии электронного пучка 126
4.2 Конструктивное исполнение системы 133
4.3 Работа автоматизированной системы контроля геометрии электронного пучка в составе микропроцессорной АСУ ТП ЭЛС 137
Выводы 140
Заключение 142
Список использованных источников 143
Приложения 148
- Методы измерения диаметра электронного пучка
- Особенности формирования рентгеновского излучения от поверхности свариваемого изделия
- Автоматизированная система для исследований распределения плотности энергии электронного пучка
- Автоматизированная система контроля геометрии электронного пучка
Введение к работе
Электронно-лучевая сварка (ЭЛС) получила широкое распространение в отраслях машиностроения, связанных с производством авиационной и аэрокосмической техники. ЭЛС относится к методам сварки высококонцентрированными источниками энергии, позволяя соединять за один проход металлы и сплавы толщиной от 0,1 до 400 мм, и обладает широкими технологическими возможностями.
Электронный пучок является основным инструментом при ЭЛС. Во время сварки на его параметры оказывают влияние множество факторов: ускоряющее напряжение, ток фокусирующей системы, уровень вакуума, юстировка прожектора электронно-лучевой пушки, состояние катода и т.д. Поэтому для обеспечения гарантированного качества сварного соединения необходима предварительная настройка электронно-лучевого оборудования и контроль сварного шва на образцах.
В этих условиях контроль энергетических характеристик электронного пучка и их воспроизводимость становиться актуальной задачей. Это особенно существенно при исследованиях технологии ЭЛС (например, взаимодействия электронного пучка с материалом, сравнение способов сварки на различном оборудовании), а также для воспроизводимости технологического процесса на различных установках и различном энергетическом оборудовании в промышленных условиях.
Существуют различные методы определения характеристик электронного пучка. При этом основное внимание уделяется определению его геометрических параметров: диаметра, угла сходимости, положения фокальной плоскости. Однако они не определяют полностью проплавляющую способность электронного пучка, которая так же зависит от пространственного распределения его энергетических характеристик, а именно распределения плотности энергии.
Таким образом, наиболее информативными являются методы контроля плотности распределения энергии в поперечном сечении электронного пучка. Совокупность параметров электронного пучка, полученных с помощью данных
методов, полностью характеризуют электронный пучок, а также позволяет контролировать состояние катодного узла электронно-лучевой пушки (ЭЛП).
Объект исследования — управление процессом электронно-лучевой
* сварки.
Предмет исследования - распределение плотности энергии в поперечном сечении электронного пучка и контроль параметров этого распределения.
Целью диссертационной работы является — разработка методов и устройств контроля энергетических и геометрических параметров электронного пучка. 4
Задачи исследования:
Разработка математической модели рентгеновского датчика геометрии электронного пучка, учитывающей различные законы распределения плотности тока пучка.
Определение информационных параметров датчика геометрии электронного пучка, позволяющих однозначно определить форму закона распределения плотности энергии пучка.
4 3. Разработка метода определения диаметра электронного пучка, учиты-
вающего форму закона распределения плотности энергии.
4. Экспериментальное исследование распределения плотности энергии
электронного пучка.
5. Техническая реализация устройства контроля плотности распределения
энергии пучка. Его испытание и внедрение в производство.
Научная новизна исследования состоит в следующем:
k 1. Разработана аналитическая модель рентгеновского датчика геометрии
электронного пучка, учитывающая различные законы распределения плотности энергии в поперечном сечении электронного пучка.
2. Предложена методика построения плотности распределения тока элек
тронного пучка по зондовым характеристикам датчика геометрии электронного
пучка.
* 3. Разработан метод расчета диаметра электронного пучка, учитывающий
форму закона распределения плотности энергии.
Значение для теории
Предложена модель рентгеновского датчика геометрии электронного
пучка, учитывающая различные законы распределения. Проведена классифика
ция наиболее встречающихся распределений плотности тока электронного пуч
ка и определены информационные параметры, на основании которых распреде-
4 ления относят к одной из аналитических моделей.
Практическая ценность
1. Предложены алгоритмы и программы расчетов геометрических
параметров электронного пучка.
2. Исследованы плотности распределения тока электронного пучка при
различных режимах работы электронно-лучевого оборудования.
3. Разработана экспериментальная установка для исследования рентге-
А новского датчика геометрии электронного пучка.
4. Предложены принципы построения автоматизированной системы кон
троля геометрии электронного пучка. Разработаны структурная и функцио
нальная схемы системы.
Достоверность научных результатов основывается на корректном ис
пользовании математического аппарата, подтверждается моделированием на
ЭВМ, а также экспериментальными исследованиями выполненными при раз-
щ личных параметрах технологического процесса ЭЛС.
Реализация результатов работы
Разработан действующий макет автоматизированной системы контроля
геометрии электронного пучка. Устройство прошло испытания в лаборатории
* сварки ФГУП " Краем ашзавод".
Положения выносимые на защиту:
Математическая модель рентгеновского датчика геометрии электронного пучка, учитывающая различные законы распределения плотности тока пучка.
Метод построения плотности распределения тока пучка по зондовой характеристике рентгеновского датчика геометрии электронного пучка.
4 3. Метод контроля диаметра электронного пучка, учитывающий форму
закона плотности распределения тока пучка.
Апробация работы
Результаты диссертационной работы обсуждались на конференциях и семинарах;
- межвузовская научная конференция "Студент, наука и цивилизация", г. Крас
ноярск, 1998.
4. - Перспективные материалы, технологии, конструкции, г. Красноярск, САА,
1998.
Всероссийская научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов "Решетневские чтения", г. Красноярск, САА, 1998.
Конкурс молодых ученых, преподавателей, аспирантов, студентов Красноярского научно-образовательного центра высоких технологий (КНОЦ ВТ), г. Красноярск, 2000.
- Всероссийская научно-практическая конференция "Перспективные материа-
щ лы, технологии, конструкции, экономика, г. Красноярск, ГУЦМиЗ, 2004.
- VIII Всероссийская научная конференция с международным участием "Ре-
шетневские чтения", посвященная 80-летию со дня рождения генерального
конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева, г. Красноярск, СибГАУ, 2004.
По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Объем диссертации составляет 150 страниц, в том числе 72 рисунка и 7 таблиц. Библиография содержит 61 наименование.
Содержание работы
Во введения обоснована актуальность темы, определены основные цели и задачи работы, отражены новизна и практическая ценность научных результатов, основные положения, выносимые на защиту, а также дано краткое содержание работы.
В первой главе приведен обзор методов и устройств для контроля фокусировки и геометрических параметров электронного пучка. Показано, что наиболее информативными методами контроля геометрии пучка являются методы, основанные на измерении плотности распределения энергии в поперечном сечении электронного пучка. И наиболее перспективным методом контроля является метод, основанный на контроле рентгеновского излучения из зоны обработки с помощью коллимированного рентгеновского датчика. Отмечено, что плотность распределения тока электронного пучка зависит от свойств оптической системы ЭЛП, состояния ее катодного узла, параметров сварки и может значительно отличаться от нормального(Гауссова) закона распределения, что не учитывается при измерении геометрических параметров электронного пучка.
Во второй главе рассмотрена модель коллимированного рентгеновского датчика. Приведена классификация плотности распределения тока электронного пучка по форме закона распределения и показано, что различные законы распределения можно описать единой аналитической моделью. Определены информационные параметры, по которым можно соотнести полученное рас-
пре деление к одной из аналитических моделей. Приведен способ расчета диаметра электронного пучка, учитывающий форму закона распределения тока.
В третьей главе описано экспериментальное оборудование и приведены характеристики, полученные в результате экспериментов. Рассматривается методика определения плотности тока пучка по зондовым характеристикам рентгеновского датчика. Показана методика вычисления диаметра электронного пучка по зондовой характеристике. Приведены расчеты по точности измерений геометрических параметров электронного пучка.
В четвертой главе рассматриваются вопросы технической реализации автоматизированной системы контроля геометрии электронного пучка.
В заключении изложены основные выводы и результаты работы.
В приложении приведены документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы на предприятии ФГУП "Красмашзавод".
Методы измерения диаметра электронного пучка
Также по полученным данным рассчитывались следующие параметры электронного пучка: эквивалентный диаметр, угол раскрытия, максимальная плотность тока.
Измерение плотности распределения тока пучка при использовании датчика с щелью (рис. 1.20, а) выполняется приблизительно в 20 - 100 раз быстрее, чем при использовании датчика с микроотверстием. Так как для проведения измерения требуется только одно отклонение пучка на щель датчика. Размер щели составляет: длина - 35 мм, ширина - 0,05 мм. Кроме отдельных измерений выполняются также серии измерений. Однако при использовании данного датчика отсутствует расчет объемного распределения плотности тока, так как этот датчик обеспечивает получение характеристик при условии гауссовского распределения плотности тока при вращательной симметрии (рис. 1,22).
Данные методы используются в автоматизированных системах для контроля юстировки катода [30], а также для исследования зависимости плотности распределения энергии по поперечному сечению электронного пучка от параметров сварки [31].
Предпринимаются попытки использовать явление вторично-электронной эмиссии для контроля геометрии электронного пучка. В способе [44] с помощью коллектора вторичных электронов одновременно производиться контроль положения стыка деталей и измерение геометрических параметров электронного пучка (рис. 1.23). Для этого электронный пучок на короткое время выводился из зоны сварки по треугольной траектории сканирования. Траектория перемещения пучка поперек стыка была разбита на ряд дискретных точек, координаты которых были заранее известны. В каждой точке траектории измерялся ток электронной эмиссии, снимаемый с коллектора вторичных электронов.
Процесс сканирования многократно повторяется. ЭВМ по множеству реализаций в каждой точке траектории сканирования вычисляла среднее значение тока электронной эмиссии. В результате вычислений получалась усредненная зависимость тока электронной эмиссии от перемещения электронного пучка поперек стыка.
Если зазор в стыке гораздо меньше диаметра пучка, то зависимость тока вторично-электронной эмиссии от перемещения электронного пучка поперек стыка совпадает с распределением плотности тока электронного пучка по этой координате. Используя эту зависимость, рассчитывали диаметр электронного пучка. Для удобства расчетов зондовую характеристику нормализовали, для этой цели все значения зондовой характеристики делили на максимальную величину. На рис. 1.24 показан внешний вид нормализованной зондовой характеристики.
Время сканирования пучка составляло 1 мс. Усреднение характеристики осуществлялось по восьми реализациям. Гарантированный зазор в стыке составлял 0,2 мм. Эффективный диаметр вычислялся на уровне 50 % амплитуды зондовой характеристики.
Особенности формирования рентгеновского излучения от поверхности свариваемого изделия
Структурная схема системы представлена на рис.4.1. Система состоит из трех основных блоков: блок выброса пучка (БВ Л), блок управления сканированием (БУС) и измерительный блок (ИзБ). Управляет работой системы ЭВМ, связанная с блоками системы через двунаправленную шину данных (ШД) и шину адреса (ША). Управление работой системы осуществляется ЭВМ по шине адреса ША через дешифратор ДШ, который дешифрирует адрес, передаваемый ЭВМ, и запускает или выбирает требуемые устройства системы.
БВЛ осуществляет вывод пучка из сварочной ванны, пересечение пучком зоны обзора рентгеновского датчика геометрии пучка в прямом и обратном направлении. Запуск БВЛ осуществляется ЭВМ через дешифратор ДШ (сигнал 1). Развертка пучка производится цифровым генератором по 512 точкам.
Генератор тактовых импульсов ГТИ через счетчик СЧ1 выставляет на адресный вход постоянных запоминающих устройств ПЗУХ и ПЗУУ последовательность адресов ячеек памяти, в которых записаны координаты траектории сканирования пучка по оси X и оси Y соответственно. Последовательности кодовых комбинаций с помощью цифроаналоговых преобразователей ЦАПХ и ЦАПУ преобразуются в аналоговые сигналы, которые поступают в БУС.
С целью уменьшения влияния помех работа БВЛ синхронизируется частотой питающей сети. Синхронизация производится генератором синхросигналов ГСС путем подачи запускающих импульсов на ГТИ. БУС предназначен для задания направления сканирования пучка относительно его оси. Выбор направления сканирования осуществляется записью в регистры Р1 и Р2 значений, соответствующих определенному углу сканирования. Регистры выбираются сигналами 2 и 3 с дешифратора ДШ. Полученные значения передаются в ЦАПІ и ЦАП2 на которые поступают аналоговые сигналы из каналов X и Y БВЛ соответственно. Затем преобразованные сигналы с ЦАПІ и ЦАП2 поступают на усилители постоянного тока (УПТ) электроннолучевой пушки. В ИзБ сигнал рентгеновского датчика Д преобразуется в цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразователя АЦП и фиксируется в оперативном запоминающем устройстве ОЗУ. Шинный формирователь ШФ осуществляет переключение направления передачи информации: от АЦП в ОЗУ или от ОЗУ в ЭВМ. Переключение производится сигналом 4 дешифратора ДШ. Аналоговый сигнал датчика попадает в АЦП через схему автоматической регулировки усиления АРУ, предназначенной для стабилизации коэффициента усиления входного сигнала при изменении тока пучка. Измерение сигнала датчика производится в каждой точке траектории сканирования пучка при его обратном ходе. Работа блока синхронизируется синхроимпульсами СИ, поступающими из БВЛ через схему выбора СхВ. Коммутация адресов ячеек ОЗУ производится счетчиком СЧ2 при поступлении синхроимпульсов СИ. После заполнения ОЗУ измерительный блок формирует сигнал готовности Гот, предупреждающий ЭВМ о завершении цикла сканирования и готовности измерительного блока к передаче информации. Для считывания информации из ОЗУ ЭВМ подает синхроимпульсы МТИ на счетчик СЧ2. Счетчик формирует адреса ячеек ОЗУ. Содержимое ячеек ОЗУ выставляется на шину данных ШД и считывается ЭВМ через ШФ. Структурная схема устройства автоматической регулировки усиления (АРУ) изображена на рис. 4.2. Устройство предназначено для согласования выхода рентгеновского датчика геометрии пучка с входом АЦП и позволяет изменять коэффициент усиления в зависимости от амплитуды входного сигнала. На рис. 4.3. показаны временные диаграммы, поясняющие работу АРУ. Схема работает следующим образом. Траектория сканирования разбивается на четыре участка по 128 точек каждый. С 1 по 128 точку происходит вывод электронного пучка из сварочной ванны и перемещение его до зоны контроля рентгеновского датчика. На участке от 128 до 256 точки траектории сканирования производиться пересечение электронным пучком зоны обзора рентгеновского датчика в прямом направлении. Токовый сигнал с выхода датчика преобразуется в напряжение и подается на опорный вход ЦАП. Сигнал на выходе ЦАП формируется с коэффициентом усиления, определяемым кодовой комбинацией на его цифровом входе. Кодовая комбинация, задающая коэффициент усиления, формируется счетчиком СЧ. В начальный момент движения в зоне обзора датчика (128 точка) на схему управления СУ подается сигнал от ГТИ, и СУ формирует сигнал ЗУ, разрешающий работу счетчика СЧ. После этого счетчик СЧ выставляет на цифровой вход ЦАП кодовую комбинацию, соответствующую максимальному коэффициенту усиления. На выходе ЦАП установлен компаратор К, настроенный на определенный порог напряжения. Если сигнал с выхода ЦАП превышает установленный порог срабатывает компаратор К и запускает генератор Г. Тактовые импульсы с генератора Г подаются на вход счетчика СЧ, работающего на вычитание. В результате коэффициент усиления уменьшается, и выходной сигнал АРУ не превышает установленного значения. На 256 точке траектории сканирования СУ снимает сигнал ЗУ.
Автоматизированная система для исследований распределения плотности энергии электронного пучка
Комплекс ЭЛС представляет из себя сложную систему, в которую входит электронно-лучевая установка, содержащая вакуумную камеру с системой ва-куумирования, сварочные манипуляторы с управляемыми электроприводами, а также электронно-лучевое оборудование, содержащее энергокомплекс, электронно-лучевую пушку, различные системы управления технологическим процессом ЭЛС и устройства контроля и наблюдения за этим процессом.
Все эти устройства и системы должны управляться одним оператором. Поэтому управление таким комплексом необходимо осуществлять с единого пульта, а все подсистемы комплекса должны работать в автоматическом режиме. Функции оператора сводятся к переключению режимов работы подсистем, наблюдению за процессом и принятию решений в нестандартных ситуациях. В Сибирском государственном аэрокосмическом университете имени академика М.Ф. Решетнева была разработана микропроцессорная автоматизи 137 рованная система управления технологическим процессом электронно-лучевой сварки (АСУ ТП ЭЛС), отвечающая перечисленным требованиям [59]. Структурная схема АСУ ТП ЭЛС представлена на рис. 4.12. АСУ ТП ЭЛС разработана на базе персональной ЭВМ и связана с устройствами системы через шину данных ШД и шину управления объектами ШУО. Связь осуществляется через устройство связи с объектом (УСО). УСО состоит из устройства гальванической развязки и набора буферных регистров и преобразователей, выполняющих прием и передачу цифровой и аналоговой информации для устройств, входящих в состав комплекса. К шинам предусмотрено подключение автономных подсистем контроля и управления глубиной проплавлення, контроля геометрии электронного пучка, системы слежения за стыком, измерительного блока ИзБ, блока функционального сканирования БФС, блока фокусировки. Указанные функциональные блоки могут иметь различную структуру и выполняться в виде отдельных микропроцессорных подсистем. Контроль параметров технологического процесса осуществляется с помощью рентгеновских датчиков РД1 -РДЗ и коллектора вторичных электронов КВЭ, подключаемых к различным подсистемам АСУ ТП ЭЛС. Так же измерительный блок ИзБ осуществляет дополнительный контроль ускоряющего напряжения, скорости сварки, тока пучка, тока фокусирующей системы, амплитуды сканирования. Фокусировка электронного пучка осуществляется через блок фокусировки, имеющего два канала: точной и грубой фокусировки. Фокусировка пучка может осуществляться в ручную, с пульта управления, так и в автоматическом режиме от ЭВМ. БФС предназначен для сканирования электронного пучка и представляет из себя программное устройство с цифро-аналоговыми преобразователями. Сканирование можно осуществлять по траекториям, записанным в памяти ЭВМ или на прямую от подсистем АСУ ТП ЭЛС, таких как система слежения за стыком или система контроля геометрии электронного пучка. Также в постоянном запоминающем устройстве БФС хранятся стандартные траектории сканирования, которые можно использовать в течение работы системы АСУ ТП ЭЛС. Входящая в состав АСУ ТП ЭЛС система контроля геометрии электронного пучка в зависимости от задач может работать в двух режимах: в режиме контроля геометрических параметров пучка и в режиме стабилизации геометрических параметров пучка. Выбор режима работы и периодичность сканирования пучка осуществляется с помощью ЭВМ. Так же с помощью ЭВМ задается значение диаметра электронного пучка, и выдаются управляющие сигналы в блок фокусировки. Стабилизация диаметра электронного пучка осуществляется через канал точной фокусировки. Блок-схема работы подсистемы контроля геометрии электронного пучка показана на рис. 4.13.
Автоматизированная система контроля геометрии электронного пучка
Генератор тактовых импульсов ГТИ через счетчик СЧ1 выставляет на адресный вход постоянных запоминающих устройств ПЗУХ и ПЗУУ последовательность адресов ячеек памяти, в которых записаны координаты траектории сканирования пучка по оси X и оси Y соответственно. Последовательности кодовых комбинаций с помощью цифроаналоговых преобразователей ЦАПХ и ЦАПУ преобразуются в аналоговые сигналы, которые поступают в БУС.
С целью уменьшения влияния помех работа БВЛ синхронизируется частотой питающей сети. Синхронизация производится генератором синхросигналов ГСС путем подачи запускающих импульсов на ГТИ. БУС предназначен для задания направления сканирования пучка относительно его оси. Выбор направления сканирования осуществляется записью в регистры Р1 и Р2 значений, соответствующих определенному углу сканирования. Регистры выбираются сигналами 2 и 3 с дешифратора ДШ. Полученные значения передаются в ЦАПІ и ЦАП2 на которые поступают аналоговые сигналы из каналов X и Y БВЛ соответственно. Затем преобразованные сигналы с ЦАПІ и ЦАП2 поступают на усилители постоянного тока (УПТ) электроннолучевой пушки. В ИзБ сигнал рентгеновского датчика Д преобразуется в цифровой код с помощью аналого-цифрового преобразователя АЦП и фиксируется в оперативном запоминающем устройстве ОЗУ. Шинный формирователь ШФ осуществляет переключение направления передачи информации: от АЦП в ОЗУ или от ОЗУ в ЭВМ. Переключение производится сигналом 4 дешифратора ДШ. Аналоговый сигнал датчика попадает в АЦП через схему автоматической регулировки усиления АРУ, предназначенной для стабилизации коэффициента усиления входного сигнала при изменении тока пучка. Измерение сигнала датчика производится в каждой точке траектории сканирования пучка при его обратном ходе. Работа блока синхронизируется синхроимпульсами СИ, поступающими из БВЛ через схему выбора СхВ. Коммутация адресов ячеек ОЗУ производится счетчиком СЧ2 при поступлении синхроимпульсов СИ. После заполнения ОЗУ измерительный блок формирует сигнал готовности Гот, предупреждающий ЭВМ о завершении цикла сканирования и готовности измерительного блока к передаче информации. Для считывания информации из ОЗУ ЭВМ подает синхроимпульсы МТИ на счетчик СЧ2. Счетчик формирует адреса ячеек ОЗУ. Содержимое ячеек ОЗУ выставляется на шину данных ШД и считывается ЭВМ через ШФ. Структурная схема устройства автоматической регулировки усиления (АРУ) изображена на рис. 4.2. Устройство предназначено для согласования выхода рентгеновского датчика геометрии пучка с входом АЦП и позволяет изменять коэффициент усиления в зависимости от амплитуды входного сигнала. На рис. 4.3. показаны временные диаграммы, поясняющие работу АРУ. Схема работает следующим образом. Траектория сканирования разбивается на четыре участка по 128 точек каждый. С 1 по 128 точку происходит вывод электронного пучка из сварочной ванны и перемещение его до зоны контроля рентгеновского датчика. На участке от 128 до 256 точки траектории сканирования производиться пересечение электронным пучком зоны обзора рентгеновского датчика в прямом направлении. Токовый сигнал с выхода датчика преобразуется в напряжение и подается на опорный вход ЦАП. Сигнал на выходе ЦАП формируется с коэффициентом усиления, определяемым кодовой комбинацией на его цифровом входе. Кодовая комбинация, задающая коэффициент усиления, формируется счетчиком СЧ. В начальный момент движения в зоне обзора датчика (128 точка) на схему управления СУ подается сигнал от ГТИ, и СУ формирует сигнал ЗУ, разрешающий работу счетчика СЧ. После этого счетчик СЧ выставляет на цифровой вход ЦАП кодовую комбинацию, соответствующую максимальному коэффициенту усиления. На выходе ЦАП установлен компаратор К, настроенный на определенный порог напряжения. Если сигнал с выхода ЦАП превышает установленный порог срабатывает компаратор К и запускает генератор Г. Тактовые импульсы с генератора Г подаются на вход счетчика СЧ, работающего на вычитание. В результате коэффициент усиления уменьшается, и выходной сигнал АРУ не превышает установленного значения. На 256 точке траектории сканирования СУ снимает сигнал ЗУ, запрещая работу счетчика СЧ. Коэффициент усиления становится постоянным. Во время обратного хода электронного пучка на участке от 256 до 384 точки сигнал с рентгеновского датчика поступает на АЦП с постоянным коэффициентом усиления и записывается в ОЗУ. Рассмотрим алгоритм функционирования системы. Блок-схема алгоритма представлена на рис. 4.4. Начальная установка заключается в настройке портов ввода-вывода и направления передачи данных по шине данных ШД. После начальной установки задается угол сканирования электронного пучка относительно его оси, посредством записи значений в регистры Р1 и Р2, относящихся соответственно к каналам X и Y. Регистры выбираются сигналами 2 и 3 дешифратора ДШ. Затем запускается БВЛ и ЭВМ переходит в режим ожидания сигнала Гот от ИзБ. Этот сигнал поступает на одну из линий порта примерно через 1 мс. При его поступлении ЭВМ переходит к считыванию информации из ОЗУ измерительного блока. С этой целью генерируется синхроимпульсы МТИ, посылаемые на счетчик СЧ2, который выставляет на адресный вход ОЗУ код адреса. Данные из ОЗУ измерительного блока считываются в ЭВМ через шинный формирователь. Число точек зондовой характеристики равно 128 точкам.
Похожие диссертации на Контроль геометрических параметров электронного пучка при электронно-лучевой сварке
