CN108357229A - 一种近场电流体动力喷印的工作电压补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种近场电流体动力喷印的工作电压补偿方法，包括如下步骤：进行初始化，并设置近场电流体动力喷印的期望电压ve；获取近场电流体动力喷印设备的高压电源的实际电压va；根据期望电压ve和实际电压va，计算误差电压Δv，得到Δv＝ve‑va；根据期望电压ve和误差电压Δv，构建工作电压补偿模型vc＝ve+Δv，其参考电压为vc；将该参考电压vc发送到喷印设备的高压电源；获取高压电源的实际电压va，并判断获取的实际电压va是否等于喷印的期望电压ve；当实际电压va等于期望电压ve时，进行近场电流体动力喷印图案。本发明的有益效果是，有效控制近场电流体动力喷印设备的电压误差，从而提高近场电流体动力喷印图案的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种电流体动力喷印领域，具体涉及一种近场电流体动力喷印的工作电压补偿方法。
背景技术
近场电流体动力喷印技术是在电场作用力下微毛细管喷嘴产生射流或液滴在承印物上喷印微纳米图案。作为一种新型的非接触式印刷，近场电流体动力喷印技术在微纳器件制造领域得到广泛关注。近场电流体动力喷印技术能够喷印各种有序的微/纳米图案，如连续直线、平行线、网格线、圆弧线、曲线、串珠结构等多种形状。在信息、能源、生物医学、国防等领域具有广泛的应用前景，如可穿戴式传感器、柔性电子、微电子机械系统、生物传感器、气体传感器、纳米发电机、晶体管，组织工程和光学器件等。
基于开环控制的近场电流体动力喷印技术难以保证喷印图案的质量。为提高近场电流体动力喷印图案的质量，在近场电流体动力喷印过程中，进行全闭环控制，实时控制喷印图案，根据喷印图案的状态实时调整工艺参数，如工作电压、喷印溶液流量、喷射高度、基板运动速度等，实现近场电流体动力喷印图案的精确成形。电流体动力喷印设备的期望电压和实际电压存在一定的误差，由于近场电流体动力喷印的喷射高度较小，一般只有几毫米，甚至更小，相对于传统的电流体动力喷印技术而言，所施加的工作电压也较小，这种电压误差对近场电流体动力喷印图案质量将会产生影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种近场电流体动力喷印的工作电压补偿方法，有效控制近场电流体动力喷印设备的电压误差，从而提高近场电流体动力喷印图案的质量。
一种近场电流体动力喷印的工作电压补偿方法，其具体包括以下步骤：
步骤一：对近场电流体动力喷印控制系统进行初始化设置，并设置近场电流体动力喷印设备的期望电压ve；
步骤二：获取近场电流体动力喷印设备的高压电源的实际电压va；
步骤三：根据步骤一的期望电压ve和步骤二的实际电压va，计算误差电压Δv，Δv＝ve-va；
步骤四：根据步骤三的期望电压ve和误差电压Δv，构建工作电压补偿模型vc＝ve+Δv，其参考电压为vc；
步骤五：将该参考电压vc发送到近场电流体动力喷印设备的高压电源；
步骤六：获取近场电流体动力喷印设备的高压电源的实际电压va，判断实际电压va是否等于近场电流体动力喷印的期望电压ve，如果是，执行步骤七，否则，重复步骤二至步骤六；
步骤七：根据步骤六中得到的高压电源的实际电压va作为近场电流体动力喷印的工作电压，近场电流体动力喷印设备进行图案喷印。
步骤一中的初始化为设置近场电流体动力喷印控制系统的初始参数，所述初始参数包括喷印的起始位置、运动的速度和加速度、喷印高度、喷印溶液的流量。
本发明具有的有益效果，有效控制近场电流体动力喷印设备的电压误差，从而提高近场电流体动力喷印图案的质量。
附图说明
图1为本发明的控制系统模块图。
图2为本发明的流程图。
图3为本发明案例中的期望电压和实际电压之间的误差图。
图4为本发明案例中进行工作电压补偿的近场电流体动力喷印设备的期望电压、参考电压和实际电压之间关系
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进一步详细说明。
本实施例为一种近场电流体动力喷印的工作电压补偿方法，该方法由近场电流体动力喷印控制系统控制近场电流体动力喷印设备的高压电源实现，
该喷印控制系统如图1所示，具体包括：
人机界面模块、数据输入模块、数据采集模块、电压补偿模块、喷墨打印模块，人机界面模块分别与数据输入模块、数据采集模块、喷墨打印模块连接，数据输入模块分别与电压补偿模块、高压电源和近场电流体动力喷印设备连接，数据采集模块分别与电压补偿模块、高压电源和近场电流体动力喷印设备连接，喷墨打印模块与近场电流体动力喷印设备连接，高压电源控制近场电流体动力喷印设备的电压。
一种近场电流体动力喷印的工作电压补偿方法流程图如图2所示，其具体包括以下步骤：
步骤一：对近场电流体动力喷印控制系统进行初始化设置，并设置近场电流体动力喷印的期望电压ve；
需要说明的是：通过人机界面模块进行初始化，初始化的内容是设置近场电流体动力喷印控制系统的初始参数，所述初始参数包括喷印的起始位置、运动的速度和加速度、喷印高度、喷印溶液的流量；
通过人机界面模块，将近场电流体动力喷印的期望电压通过数据输入模块传递给电压补偿模块，再通过数据输入模块，将其接收的期望电压发送给高压电源；
步骤二：通过数据采集模块，从高压电源采集实际电压va，并将所采集的实际电压va发送到电压补偿模块；
步骤三：在电压补偿模块中，根据步骤一的期望电压ve和步骤二的实际电压va，计算误差电压Δv，Δv＝ve-va；
式中，Δv为近场电流体动力喷印的期望电压与实际电压之间的误差电压，ve为近场电流体动力喷印设备的期望电压，va为采集高压电源的实际电压；
步骤四：根据步骤三的期望电压ve和误差电压Δv，构建工作电压补偿模型vc＝ve+Δv，其参考电压为vc；
式中，vc为近场电流体动力喷印设备工作电压的参考电压，ve为近场电流体动力喷印设备的期望电压，Δv为近场电流体动力喷印的期望电压与实际电压之间的误差电压；
步骤五：通过数据输入模块，将步骤四中的参考电压vc发送到近场电流体动力喷印设备的高压电源；
步骤六：通过数据采集模块获取近场电流体动力喷印设备的高压电源的实际电压va，判断实际电压va是否等于近场电流体动力喷印的期望电压ve，如果是，执行步骤七，否则，重复步骤二至步骤六；
步骤七：根据步骤六中得到的高压电源的实际电压va作为近场电流体动力喷印设备的工作电压，通过喷墨打印模块进行近场电流体动力喷印图案。
如图3所示为没有进行工作电压补偿的近场电流体动力喷印设备的期望电压和高压电源的实际电压之间的偏差，当期望电压为0V-1600V时，期望电压与实际电压之间的偏差为40V，当期望电压为1600V-3200V时，期望电压与实际电压之间的偏差为30V，当期望电压为3200V-5200V时，期望电压与实际电压之间的偏差为20V，当期望电压为5200V-7000V时，期望电压与实际电压之间的偏差为10V。由于近场电流体动力喷印图案的喷射高度较小，一般只有几毫米，甚至更小，需要的工作电压一般为500V-2000V，因此，期望电压与实际电压之间的误差对近场电流体动力喷印图案产生较大的影响。
如图4所示为近场电流体动力喷印设备进行工作电压补偿的近场电流体动力喷印设备的期望电压、参考电压和实际电压之间关系，通过本发明提供的电压补偿控制方法，近场电流体动力喷印设备的期望电压和高压电源的实际电压完全重合，有效地控制了近场电流体动力喷印设备进行工作电压误差。
本发明优点：首次在近场电流体动力喷印设备中进行电压误差补偿控制，并且能精确控制近场电流体动力喷印设备的高压电源的输出电压；利用软件实现近场电流体动力喷印设备工作电压补偿控制方法，该方法随时可更改、可扩充、可升级、调试方便等优点，其控制效果稳定和精确高，从而提高近场电流体动力喷印图案的质量。
Claims (2)
1.一种近场电流体动力喷印的工作电压补偿方法，
其特征在于,包括如下步骤：
步骤一：对近场电流体动力喷印控制系统进行初始化设置，并设置近场电流体动力喷印设备的期望电压ve；
步骤二：获取近场电流体动力喷印设备的高压电源的实际电压va；
步骤三：根据步骤一的期望电压ve和步骤二的实际电压va，计算误差电压Δv，Δv＝ve-va；
步骤四：根据步骤三的期望电压ve和误差电压Δv，构建工作电压补偿模型vc＝ve+Δv，其参考电压为vc；
步骤五：将该参考电压vc发送到近场电流体动力喷印设备的高压电源；
步骤六：获取近场电流体动力喷印设备的高压电源的实际电压va，判断获取的实际电压va是否等于近场电流体动力喷印的期望电压ve，如果是，执行步骤七，否则，重复步骤二至步骤六；
步骤七：根据步骤六中得到的高压电源的实际电压va作为近场电流体动力喷印设备的工作电压，进行近场电流体动力喷印图案。
2.根据权利要求1所述的一种近场电流体动力喷印的工作电压补偿方法，其特征在于，步骤一中的初始化为设置近场电流体动力喷印控制系统的初始参数，所述初始参数包括喷印的起始位置、运动的速度和加速度、喷印高度、喷印溶液的流量。
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