一种宏微运动控制装置及控制方法与流程

本发明涉及一种宏微运动控制装置及控制方法，特别是涉及一种可实现微距运动探测及补偿的控制装置及实现探测及补偿的方法。

背景技术：

目前大尺寸柔性触控膜的生产工艺是采用图形打印的方式，将金属导线打印在透明的基材上，制作出具有感应功能的触控层。目前所采用的打印设备平台在微观层面相对高精度的快速打印依然有着很大的缺陷，打印成型平台会随着环境尤其温湿度的变化而产生应力的变化，导致成型平台高低不平，继而导致打印成型的导线断线率很高，直接导致了成品触控膜的良率很低。虽然目前有一些打印设备增加了检测控制装置，来补偿打印时所需的精确运动，但是目前的检测控制装置运算量很大，检测速度低，而且无法动态的进行测量调整，微观测量精度只有0.05mm，无法满足更高的精度要求。

设计一种精度高，简单高效的宏微运动控制装置，将更能适应市场对高精度打印设备的需求。

技术实现要素：

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种宏微运动控制装置及控制方法，简单高效且高精度，来满足市场对高精度打印设备的需求。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种宏微运动控制装置，包括一控制计算机，一打印成型平台，一用于打印金属导线的机头模组及设置在打印成型平台两侧的直线滑轨和用于支撑机头模组的支架，其特征在于，所述机头模组包括一喷头模组及一检测模组，所述的喷头模组包括音圈电机驱动系统及喷头，所述的检测模组包括一音圈电机驱动系统，检测探头，在音圈电机驱动系统侧面还有一光栅传感器及一光栅编码器。

优选的，所述的检测模组由光栅测量仪和圆珠顶针组成。

优选的，所述的检测模组由磁栅测量仪和圆珠顶针组成。

优选的，所述的检测模组由数字千分仪测量尺和圆珠顶针组成。

优选的，所述的检测模组与控制计算机相连，并根据控制计算机发出的脉冲指令信号工作。

优选的，所述的检测模组与控制计算机之间还连接有温湿度传感器。

优选的，所述的检测探头是由金属材料制成的探针。

一种宏微运动控制装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、当环境温湿度发生变化时，温湿度传感器获得的温湿度差达到预先设定的温湿度变化值时，控制计算机向检测模组发出检测指令，检测探头到达打印成型平台的起始检测位置，准备开始检测；

步骤二、检测模组在音圈电机的驱动下根据控制计算机设定好的检测轨迹测试点及设定好的固定压力值进行打印成型平台的检测，光栅传感器及光栅编码器读取音圈电机上下运动的位移差，传至控制计算机，并保存每个检测点相对设定高度值的位移数值；

步骤三、控制计算机将检测轨迹测试点的数值通过nurbs建模方法对整个打印成型平台进行建模，得到优化的数据模型；

步骤四、控制计算机依据优化的数据模型指示喷头模组进行导线的打印运动，喷头模组依据控制计算机对打印轨迹上优化过后的检测数值平滑的完成导线的打印工作。

优选的，所述的检测数值还可以依据贝塞尔曲线的建模方式进行数据模型的优化。

优选的，所述的检测数值还可以依据插值计算的方法进行数据模型的优化，插值计算方法包括：lagrange插值法、newton插值法、hermite插值法、分段插值法、样条插值法。

优选的，所述的温湿度差值达到3℃至5℃时进行一次检测。

优选的，所述的检测探头的固定压力值的压力范围是1n至5n。

优选的，所述检测轨迹上的相邻测试点之间的距离在10微米以上。

由上述技术方案可以看出，所述宏微运动控制装置结构简单，音圈电机的微运动控制精度高达5微米，数据检测量小，速度快，依据优化的建模数据进行微动量的补偿，使打印喷头的运动更加平滑，断线率得到极大的降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种宏微运动控制装置的整机结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种宏微运动控制装置主要组成单元的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种宏微运动控制装置的控制方法的流程图。

图4为本发明实施例提供的一种宏微运动控制装置的数据优化的一种建模方法示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示的一种宏微运动控制装置的整机结构示意图，打印成型平台（2）的两侧有直线滑轨和用于支撑机头模组（1）的支架，机头模组(1)及支架的运动都由控制计算机所控制。

如图2所示的一种宏微运动控制装置主要组成单元的结构示意图，机头模组（1）包含有一喷头模组及一检测模组，喷头模组包括音圈电机驱动系统（11）及喷头（13），所述的检测模组包括一音圈电机驱动系统（12）及检测探头（14），在音圈电机驱动系统（12）侧面还有一光栅传感器（3）及一光栅编码器（4）。检测模组与控制计算机（5）相连，并根据控制计算机（5）发出的脉冲指令信号工作。同时，检测模组与控制计算机之间还连接有温湿度传感器。检测探头（14）是由金属材料制成的探针。同时，检测模组也可以是由光栅测量仪和圆珠顶针组成。检测模组还可以由磁栅测量仪和圆珠顶针组成。检测模组也可以采用由数字千分仪测量尺和圆珠顶针组合而成的检测系统。

如图三所示的宏微运动控制装置的控制方法的流程图，其控制方法包括以下步骤：步骤一、当环境温湿度发生变化时，温湿度传感器（6）获得的温湿度差达到预先设定的温湿度变化值时，如环境温度变化了3℃，由于热胀冷缩的效应会引起平台在微观世界里发生比较大的变形，超细的金属丝在打印时遇到颠簸的运动很容易造成断线，这时控制计算机向检测模组发出检测指令，检测探头（14）到达打印成型平台（2）的起始检测位置，准备开始检测；

步骤二、检测模组在音圈电机的驱动下根据控制计算机（5）设定好的检测轨迹测试点及设定好的固定压力值进行打印成型平台的检测，检测轨迹可以根据实际需求，可以是整个平面上的一些曲线，还可以是整个平面；轨迹上的测试点依据设计需求的整个检测数据的大小来设计测试点之间的距离，正常采用大于10微米的距离比较合适。检测探头（14）在检测时对打印成型平台（2）的固定检测压力值是依据需求来设定的，优选采用2n到3n的压力比较合适。光栅传感器（3）及光栅编码器（4）读取音圈电机上下运动的位移差，传至控制计算机（5），并保存每个检测点相对设定高度值的位移差数值；

步骤三、控制计算机（5）将检测轨迹测试点的数值通过nurbs建模方法对整个打印成型平台进行建模，得到优化的数据模型；检测数值还可以依据贝塞尔曲线的建模方式进行数据模型的优化，也可以依据已知的样条曲线（如图四所示）及曲面建模方法进行数据模型的优化，还可以依据插值计算的方法进行数据模型的优化，插值计算方法包括：lagrange插值法、newton插值法、hermite插值法、分段插值法、样条插值法；

步骤四、控制计算机（5）依据优化的数据模型指示喷头模组进行导线的打印运动，喷头模组依据控制计算机（5）对打印轨迹上优化过后的检测数值平滑的完成导线的打印工作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。