[發明專利]一種噴印液滴的多目標噴射頻率控制方法及設備

有效

• 申請號: 201811600534.2
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109823049B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 陳建魁;王一新;尹周平
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B41J2/07
• 分類號: B41J2/07
• 代理公司: 42201 華中科技大學專利中心
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

1.一種噴印液滴的多目標噴射頻率控制方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

(a)打印前的初始工作參數設定和輸入

根據打印工藝條件要求，預設噴印設備的初始噴射頻率，并輸入相應的噴印電壓控制指令；

(b)試打印階段的噴射頻率優化處理

使用噴印設備進行試打印，并觀測記錄在此過程中的主液滴實際體積M_p、主液滴實際初速度V_d和衛星液滴實際數量n_d，同時采用如下的噴射液滴狀態評價模型求出評價結果；接著將該評價結果與預設的評價目標值進行比較，并將比較得到的噴射狀態誤差值F_e作為控制量，基于所述控制量和當前的驅動波形參數進行閉環反饋控制，直至得到該工藝條件下的最大噴射頻率f_max：

其中，M_p表示主液滴實際體積，M_r表示預設的主液滴參考體積；V_d表示主液滴實際初速度，V_r表示預設的主液滴參考初速度；n_d表示預設的衛星液滴參考數量，n_r表示實際測得的衛星液滴數量；k₁、k₂、k₃分別為預設的控制系數；

(c)正式打印階段的噴射頻率在線前饋控制

對所述噴印設備的噴嘴到基板之間的實際距離h_p進行測量，并將其與預設參考距離h₀進行比較，計算得到噴嘴到基板的距離誤差△h；然后將此距離誤差△h作為控制量對相應的噴印電壓波形進行修正，由此確保在整個正式打印期間內噴射頻率誤差均處于要求范圍內，進而實現噴嘴的穩定噴射；

(d)正式打印階段的噴射頻率在線反饋控制

使用所述噴印設備執行正式打印，在整個打印期間使用電流傳感器對液滴噴射實際頻率f_p進行采集，并將其與通過步驟(b)所得到的最大噴射頻率f_max進行比較，計算得到噴射頻率誤差△f；然后將此噴射頻率誤差△f作為控制量對相應的噴印電壓波形進行補償，由此進一步提高噴嘴的噴印穩定性，并完成整體的噴印過程。

2.如權利要求1所述的多目標噴射頻率控制方法，其特征在于，在步驟(b)中，采用視覺相機和頻閃光源來觀測記錄所述主液滴實際體積M_p、主液滴實際初速度V_d和衛星液滴實際數量n_d。

3.如權利要求2所述的多目標噴射頻率控制方法，其特征在于，在步驟(b)中，所述控制系數k₁、k₂、k₃表示所代表指標對于噴射液滴狀態評價模型的重要程度，且其值是經過多次試驗測試得出，分別設定為k₁＝3、k₂＝2、k₃＝0.02。

4.如權利要求2或3所述的多目標噴射頻率控制方法，其特征在于，在步驟(c)中，采用激光測距儀來對所述噴印設備的噴嘴到基板之間的實際距離h_p進行測量；此外，基于所述控制量和電壓參數進行前饋控制，由此補償由于噴嘴到基板之間的距離變化而導致的噴射頻率誤差。

5.如權利要求4所述的多目標噴射頻率控制方法，其特征在于，在步驟(d)中，所述液滴噴射實際頻率f_p的采集方式設計如下：首先通過電流傳感器檢測在噴嘴噴射液滴過程中電壓源產生的微小電流，接著對檢測到的電流進行濾波降噪得到電流峰值出現的時間節點來確定液滴噴射時間，然后通過噴嘴前后連續兩次電流峰值出現的間隔時間t_p，由此計算得到當前實際噴射頻率f_p。