直線驅(qū)動(dòng)的精密點(diǎn)膠系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)分析.pdf

1、流體點(diǎn)膠技術(shù)作為一種針對(duì)液體材料的制造技術(shù)，在電子器件封裝，柔性導(dǎo)線制作，智能器件制造，細(xì)胞打印等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。本文通過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的學(xué)習(xí)與探索，總結(jié)了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而設(shè)計(jì)了新型的音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密流體點(diǎn)膠制造系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，點(diǎn)膠流量控制系統(tǒng)和點(diǎn)膠位置控制系統(tǒng)，進(jìn)行建模與分析。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)設(shè)計(jì)了直線驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠增材系統(tǒng)。點(diǎn)膠流量控制系統(tǒng)創(chuàng)造性的采用音圈電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的活塞泵式點(diǎn)膠方式，實(shí)

2、現(xiàn)點(diǎn)膠流量與流速的精密控制。點(diǎn)膠位置控制系統(tǒng)采用音圈電機(jī)配合柔性板簧的定位平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)大行程高精度定位。設(shè)計(jì)了點(diǎn)膠系統(tǒng)整體架構(gòu)，由上位機(jī)控制下位機(jī)，下位機(jī)分別通過NI6251數(shù)據(jù)采集卡與點(diǎn)膠流量系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)和NI6259與柔性定位系統(tǒng)傳送數(shù)據(jù)，通過協(xié)同配合實(shí)現(xiàn)精密點(diǎn)膠。
　　(2)針對(duì)音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)的點(diǎn)膠流量系統(tǒng)進(jìn)行分析，探索了一種首先將系統(tǒng)分拆然后組合求解的思路，考慮音圈電機(jī)動(dòng)力學(xué)方程、活塞受力平衡方程和流體運(yùn)動(dòng)方程，形成了針對(duì)該類

3、復(fù)雜系統(tǒng)的理論建模方法，為控制器的設(shè)計(jì)提供了模型基礎(chǔ)。進(jìn)一步地，設(shè)計(jì)了MATLAB仿真模型框圖，確定系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)并做仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示系統(tǒng)跟蹤0.5m/s的斜坡信號(hào)啟動(dòng)時(shí)誤差在20nm，表明系統(tǒng)良好的流量與流速控制效果。并搭建實(shí)驗(yàn)裝置，做點(diǎn)膠流量控制系統(tǒng)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，成功制作出線寬小于0.4mm的線性結(jié)構(gòu)點(diǎn)膠樣品，初步實(shí)現(xiàn)了點(diǎn)膠功能。
　　(3)針對(duì)點(diǎn)膠位置控制系統(tǒng)進(jìn)行建模與分析，探討了單個(gè)柔性板簧的力學(xué)分析和整個(gè)柔性定位平臺(tái)的力學(xué)模

4、型建立方法，形成了針對(duì)基于柔性板簧的大行程微位移定位平臺(tái)的建模與分析方法，為柔性定位平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化提供了理論依據(jù)。綜合柔性定位平臺(tái)工作行程、占用空間和工作頻率等因素，根據(jù)理論分析選擇電機(jī)型號(hào)和柔性定位平臺(tái)材料，設(shè)計(jì)矩形板簧和雙級(jí)π型板簧的相關(guān)尺寸參數(shù)，并通過ANSYS進(jìn)行仿真優(yōu)化，確定平臺(tái)最終設(shè)計(jì)參數(shù)和相關(guān)性能理論值。
　　(4)針對(duì)點(diǎn)膠位置控制系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)性能實(shí)驗(yàn)。根據(jù)柔性定位平臺(tái)的優(yōu)化參數(shù)，搭建實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)中將四輸

5、入三輸出的柔性定位系統(tǒng)簡(jiǎn)化為單輸入單輸出系統(tǒng)，并闡述了純線性測(cè)量與線性耦合角度測(cè)量基本方式。通過調(diào)試各個(gè)音圈電機(jī)輸入電壓比例，補(bǔ)償因加工誤差帶來的柔性定位平臺(tái)的不對(duì)稱性，實(shí)現(xiàn)沿x方向、y方向和繞z軸方向的運(yùn)動(dòng)。分別對(duì)各個(gè)方向進(jìn)行系統(tǒng)辨識(shí)和開環(huán)運(yùn)動(dòng)行程性能測(cè)試，并設(shè)計(jì)PID控制器做系統(tǒng)閉環(huán)跟蹤和分辨率等性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)線性運(yùn)動(dòng)工作頻率可達(dá)23.5Hz，轉(zhuǎn)動(dòng)方向工作頻率達(dá)18.5Hz，沿x方向、y方向和繞z軸方向可分別達(dá)到±2.3