金絲球焊線機(jī)數(shù)字式焊接壓力控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、超聲波金絲球焊線技術(shù)是一種在超聲能量、壓力和溫度的共同作用下，實(shí)現(xiàn)金絲鍵合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部引線互連的技術(shù)。在焊接過(guò)程中，焊接壓力是其中一項(xiàng)重要參數(shù)，因此，對(duì)焊接壓力的控制成為焊線機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文主要對(duì)焊線機(jī)焊接壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，并對(duì)其控制原理及方法展開(kāi)討論，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。
　　 對(duì)數(shù)字式焊接壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括兩大部分：硬件模塊設(shè)計(jì)和軟件模塊設(shè)計(jì)。采用分模塊設(shè)計(jì)的方法，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)仿真，

2、最后進(jìn)行整合調(diào)試。
　　 硬件模塊設(shè)計(jì)主要包括：電源模塊設(shè)計(jì)、MCU模塊設(shè)計(jì)、DAC模塊設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)、壓力檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)、顯示模塊設(shè)計(jì)以及上位機(jī)通訊模塊設(shè)計(jì)。
　　 軟件模塊設(shè)計(jì)包括下位機(jī)(單片機(jī))軟件設(shè)計(jì)和上位機(jī)(PC機(jī))軟件設(shè)計(jì)。下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)主要包括焊接壓力控制模塊設(shè)計(jì)、焊接時(shí)間控制模塊設(shè)計(jì)、ADC模塊設(shè)計(jì)、串口通訊模塊設(shè)計(jì)以及顯示模塊設(shè)計(jì)。上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)主要包括基于VC++ MFIC的計(jì)算機(jī)串行通訊軟件設(shè)計(jì)，

3、實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的串行通訊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)焊接壓力及焊接時(shí)間參數(shù)的給定。
　　 在焊接壓力控制算法方面，本文采用模糊自適應(yīng)PID控制算法實(shí)現(xiàn)焊接壓力的數(shù)字化控制，不僅精簡(jiǎn)了硬件結(jié)構(gòu)，而且系統(tǒng)在先進(jìn)控制理論的作用下，達(dá)到更佳的控制效果。在算法設(shè)計(jì)方面，參數(shù)整定是其中一項(xiàng)重要工作。本文采用先仿真后實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)PID的三個(gè)參數(shù)KP、KI及KD進(jìn)行整定。利用Matlab Simulink對(duì)電磁鐵模型進(jìn)行模糊自適應(yīng)PID仿真，得出其PID

4、輸入輸出響應(yīng)曲線及三個(gè)參數(shù)的響應(yīng)輸出。最后在仿真結(jié)果的指導(dǎo)下進(jìn)行進(jìn)行調(diào)試，達(dá)到最佳效果。
　　 數(shù)字式焊接壓力控制系統(tǒng)主要為焊線機(jī)提供焊接所需壓力，要求其輸出壓力具有一定的穩(wěn)定性。本文的實(shí)驗(yàn)部分，首先利用所設(shè)計(jì)的壓力檢測(cè)模塊，對(duì)焊接壓力進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)，將檢測(cè)壓力值反饋回MCU，形成壓力反饋閉環(huán)控制；再通過(guò)比較壓力輸入與輸出信號(hào)，驗(yàn)證壓力輸出對(duì)輸入信號(hào)的跟隨性，從而驗(yàn)證系統(tǒng)PID控制效果；最后通過(guò)壓力傳感器檢測(cè)不同數(shù)字輸入值下所輸出