基于SAW压力传感器的一种挤压式喷墨优化控制方法

本发明涉及印刷电子领域，具体涉及一种基于saw压力传感器的一种挤压式喷墨优化控制方法。

背景技术：

1、压电喷墨技术已经广泛应用于各种领域，如增材制造和印制电路板的应用，这些应用需要喷墨打印系统以恒定的喷射速度在基板上传输和图像化具有精确体积的功能材料，特别是在高精度增材制造中，使按需喷墨打印保持高精度一致性剂量是至关重要的。然而实际应用中，液滴体积和液滴喷射速度的一致性会受到过程不确定性的影响，例如压力的波动和喷头的变化，对高精度的增材制造造成隐患。本发明通过对喷嘴压力的监测，对输入电压幅值进行动态的闭环控制，使喷墨液滴的体积达到恒定，保证高精度打印的质量。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，基于saw压力传感器的一种挤压式喷墨优化控制方法，实现对喷墨液滴的体积控制。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于喷墨优化的控制方法，其特征在于使用saw压力传感器得到喷嘴喉部压力值，通过与额定值的比较对喷墨输入电压幅值加以控制。包括以下步骤：

3、传感器收集信息，将saw压力传感器安装在喷墨喷嘴喉部，该装置由刻蚀在压电基板上的多条idt组成，当载荷作用在传感器上时，idt受压力影响指条宽度与指条间距改变，导致saw波长改变，从而获得压力数据；

4、对传感器信号的采集，由nyquist采样定理，在压电信号输入端通过一个低通滤波器，限制信号带宽，再使用2倍以上的信号频率进行采样；

5、对信号的处理，进行非线性校正，得到校正曲线；

6、信号比较，将上述步骤得到的校正曲线与额定曲线作比较，若偏差大于所设置阈值，则通过模型预测控制算法构建对喷墨输入电压幅值的闭环控制；

7、闭环控制，通过模型预测控制算法，对喷墨输入电压幅值进行线性时变闭环控制，使喷嘴输出墨滴的体积保持为规定值，达到精密打印加工要求。

8、进一步地，所述步骤(1)的具体步骤：设计一种三层结构的saw（声表面波）压力传感器（图二），最上层为蚀刻在基板上的叉指换能器（idt）（1），中间为ain压电薄膜层（2），底部为蓝宝石衬底（3）。其原理是外力作用在传感器上时，idt受压力影响指条宽度与指条间距改变，导致saw波长改变，从而获得压力数据；将此传感器安装在喷墨喷头的喉部，能够得到喷墨时喷头受到的压力数据，进而分析出喷墨液滴的形成与体积大小；

9、进一步地，所述步骤(2)为：对传感器信号的采集，依照nyquist采样定理，在信号输入端通过低通滤波器使输入信号带宽受限，并使用2倍以上频率加以采样，避免了码间串扰；

10、进一步地，所述步骤(3)为：信号处理，在实际应用的自动检测系统中，利用检测元件将被检测量转换成电量时，被检测量与大部分检测元件的输出电量不呈线性关系，导致非线性输出，因此首先将模拟信号数字化，再利用一段简单的曲线，近似代替该区间里的实际曲线，然后通过近似曲线公式计算出需要的输出量，得到校正曲线；

11、进一步地，所述步骤(4)为：信号比较，提取出信号处理后的校正曲线，与用户预设的额定喷墨液滴体积所对应的压力曲线进行对比，求取偏差，当偏差大于设定阈值时通过模型预测控制对输入电压加以调节；

12、进一步地，所述步骤(5)为：闭环控制，利用模型预测控制算法，通过最小化一步超前跟踪参数估计与惩罚控制作用，得到最终优化参数，再反馈给电压输入端，最终使喷墨液滴体积保持恒定。

13、本发明基于对saw压力传感器的应用，提出了一种挤压式喷墨优化控制方法，为高精度喷墨打印提供了优化指导。为磁性纳米流体微流道散热器的优化提供了一种简单快捷的方法。

技术特征：

1.一种用于喷墨优化的控制方法，其特征在于使用saw压力传感器得到喷嘴喉部压力值，通过与额定值的比较对喷墨输入电压幅值加以控制。包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种saw压力传感器，其特征在于：采用idt形变导致saw波长变化。

3.根据权利要求1所述的一种saw压力传感器，其特征在于：安装在喷嘴喉部，感知喷墨过程中喉部压力的变化。

4.根据权利要求1所述的一种信号采集方法，其特征在于：通过低通滤波器限制信号带宽。

5.根据权利要求1所述的一种信号处理方法，其特征在于：进行非线性校正，得到校正曲线。

6.根据权利要求1所述的一种信号比较方法，其特征在于：将校正曲线峰值与提前确定的额定值相比较，判断是否需要反馈调节。

7.根据权利要求1所述的一种闭环控制方法，其特征在于：应用模型预测控制算法对喷墨输入电压幅值进行控制。

技术总结本发明基于SAW压力传感器的应用，提出了一种用于喷墨优化的控制方法，为挤压式压电喷墨打印的控制提供优化指导。该方法将喷墨喷嘴喉部压力的采样信号值与额定值作比较，若偏差大于所设置阈值，则通过模型预测控制算法，对喷墨输入电压幅值进行线性时变闭环控制，使喷嘴输出墨滴的体积保持为规定值，达到精密打印加工要求。本文中使用的传感器为SAW压力传感器，安装在喷墨喷嘴喉部，该装置由刻蚀在压电基板上的多条IDT组成，当载荷作用在传感器上时，IDT受压力影响指条宽度与指条间距改变，导致SAW波长改变，从而获得压力数据。技术研发人员：李彩林,何文景,李春泉,王侨,章文聪,甘宗享,王子轩,徐家宸受保护的技术使用者：桂林电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/27