一种适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其包括气源调节单元、信号处理单元和信号反馈单元，气源调节单元包括气源组件、电磁阀组件、电控调压阀组件和气压输出口，气源依次经过气源组件、电磁阀组件和电控调压阀组件，并由气压输出口输出；信号处理单元包括信号处理器、电磁阀控制器和调压阀控制器，信号处理器用于处理控制信号，电磁阀控制器用于控制气路的通断，调压阀控制器用于调节气压；信号反馈单元包括温度传感器和气压传感器组件，其用于将气压校正值反馈给信号处理器，以实现电控调压阀组件的闭环控制。本发明实现了多种气压功能的控制输出及输出气压的反馈控制，具有自动化程度高、操作简便、通用性强等优点。
【专利说明】
一种适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统
技术领域
[0001]本发明属于气动控制技术领域，更具体地，涉及一种适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统。
【背景技术】
[0002]柔性电子制备过程中涉及到多种制备工艺，如柔性电子标签生产中常用的FlipChip封装工艺包括基板输送、点胶、贴装、热压以及检测等工艺步骤。各个工艺步骤对设备的动作要求都不一样，因此各工艺步骤对气动的要求也不一样。
[0003]传统的气动控制设计都是针对某一特定工艺要求来进行气路和气压控制的设计，其功能相对单一，气动组件的构成也不一样，对于气动控制方式，大多采用电磁阀通断和手动调压的方式进行控制。上述气动控制方式存在以下缺点:气动组件组成复杂，控制方式不够自动化，气压控制的效果无法很好的体现。因此，设计一种多功能的气压控制器及其相应的控制方式，同时具有良好的自动控制功能和气压控制效果显示，对要求多种气动控制功能的设备显得尤为重要。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其实现了多种气压功能的控制输出，采用控制器进行控制，实现了输出气压的反馈控制，具有自动化程度高、操作简便、通用性强等优点。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其特征在于，该控制系统包括气源调节单元、信号处理单元和信号反馈单元，其中:
[0006]所述气源调节单元包括依次相连的气源组件、电磁阀组件、电控调压阀组件和气压输出口，输入的气源经气源组件过滤处理后，依次通过电磁阀组件、电控调压阀组件和气压输出口，并由气压输出口输出;所述气源调节单元共设有真空实现回路、同压实现回路和多路正压实现回路三个回路，以分别实现真空、同压和多路正压的压力输出；
[0007]所述信号处理单元包括信号处理器、电磁阀控制器和调压阀控制器，输入的控制信号经信号处理器处理后，获得电磁阀控制信号和调压阀控制信号；电磁阀控制器根据电磁阀控制信号控制电磁阀组件，以控制系统中气路的通断；调压阀控制器根据调压阀控制信号控制电控调压阀组件调节气压；
[0008]所述信号反馈单元包括温度传感器和气压传感器组件，其用于将气路中的气压校正值反馈给信号处理器，以实现电控调压阀组件的闭环控制。
[0009]作为进一步优选的，所述电磁阀组件包括多个电磁阀，所述电控调压阀组件包括多个电控调压阀，所述气压传感器组件包括多个气压传感器，所述电磁阀、电控调压阀和气压传感器对应。
[0010]作为进一步优选的，所述真空实现回路具体为:气压由所述气源组件的支路提供，并由电磁阀控制气路的通断，其经真空发生器产生真空后，再由电控调压阀调节气压，其中，电磁阀由电磁阀控制器控制，电控调压阀接收气压传感器和温度传感器反馈的气压校正值，以闭环控制电控调压阀，最后气压由气压输出口输出真空。
[0011]作为进一步优选的，所述同压实现回路具体为:气压由气源组件的支路提供，并由电磁阀控制气路的通断，再由电控调压阀调节气压，其中，电磁阀由电磁阀控制器控制，电控调压阀接收气压传感器和温度传感器反馈的气压校正值，以闭环控制电控调压阀，最后气压分成两个支路，由两个气压输出口输出相同的气压。
[0012]作为进一步优选的，所述多路正压实现回路具体为:气压经气源组件后分成多个支路，并由电磁阀控制气路通断，再由电控调压阀调节气压，其中，电磁阀由电磁阀控制器控制，电控调压阀接收气压传感器和温度传感器反馈的气压校正值，以闭环控制电控调压阀，最后气压由气压输出口输出。
[0013]作为进一步优选的，所述电磁阀控制信号包括支路通断信息，所述调压阀控制信号包括各气路的压力设定值。
[0014]作为进一步优选的，所述气路中的气压校正值具体为温度补偿下的气压反馈值，其采用如下方式获得:
[0015]I)计算温度传感器的真实温度与参考温度的差值:
[0016]cIT = Dt-Tr；
[0017]其中，Dt为温度传感器数字温度测量值，Tr为参考温度；
[0018]2)计算温度对气压的补偿量:
[0019]F=Fxi+ToXdT；
[0020]其中，Fti为气压补偿量，To为气压补偿量温度系数；
[0021]3)计算实际温度下气压传感器的气压分辨率:
[0022]S = Sxi+TsXdT；
[0023]其中，Sn为气压灵敏度，Ts为气压灵敏度温度系数；
[0024]4)计算最终的温度补偿下的气压反馈值:
[0025]Pf = DpXS-F;
[0026]其中，DP为气压传感器的数字压力测量值。
[0027]作为进一步优选的，采用PID算法控制电控调压阀，具体为由调压阀控制器根据气压设定值?^:及气压反馈值Pf，经PID算法处理，驱动电控调压阀，达到气压的闭环控制。
[0028]作为进一步优选的，所述由调压阀控制器根据气压设定值Pn及气压反馈值Pf，经PID算法处理，驱动电控调压阀，达到气压的闭环控制，具体包括:
[0029]输入控制信号，判断各支路电磁阀是否接通，对于电磁阀接通的支路进行通气，然后利用电控调压阀调节气压；电控调压阀中的控制板根据气压传感器和温度传感器检测得到气压反馈值与气压设定值进行比较，判断压力偏差A P是否小于允许偏差e;若不是，则采用PID算法进行处理，对电控调压阀进行控制调整，不断循环调节直到符合压力要求，以达到精确的气压闭环控制;若压力偏差A P小于允许偏差e，则气体由气压输出口输出。
[0030]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点:
[0031]1.本发明采用控制器进行控制，实现了各种气压功能的自动化可控调节，具有真空、同压、多路正压等多种气动功能输出，对要求多种气动功能的设备具有通用性，能够满足柔性电子制备中对各种气压功能输出的要求，能够实现气动功能的多种输出要求，满足设备中对各种气压控制的要求，自动化程度高，尤其适用于柔性电子制备设备中。
[0032]2.本发明中，控制指令输入控制器，包含支路通断信息和各气路压力设定值，经信号处理后，电磁阀控制器接收电磁阀控制信号控制电磁阀组件，电磁阀组件控制各气路通断；调压阀控制器接收调压阀控制信号，控制相应的电控调压阀调节气压，气压传感器和温度传感器经过信号处理反馈气压校正值，构成气压闭环调节。该气压控制方式能够精确反馈输出的气压值，实现了压力的实时监控，自动化程度高。
[0033]3.本发明采用控制器实现对各气路的通断和压力的设定，同时利用气压传感器对气压进行反馈，利用温度传感器进行了气压反馈值的补偿，实现了压力的实时精确控制和反馈;此外，本发明采用PID算法对气压设定值，根据反馈气压值进行处理，进而驱动控制电控调压阀，达到较为精确的气压闭环控制。
【附图说明】
[0034]图1是本发明的面向柔性电子制备的多功能气压控制系统的组成简图；
[0035]图2(a)_(c)分别是本发明的面向柔性电子制备的多功能气压控制系统的各功能回路实现图；
[0036]图3是本发明的面向柔性电子制备的多功能气压控制系统的组成图；
[0037]图4是本发明的面向柔性电子制备的多功能气压控制系统的控制流程图。
【具体实施方式】
[0038]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0039]如图1所示，本发明实施例提供的一种适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，该控制系统主要包括气源调节单元、信号处理单元和信号反馈单元，其中，气源调节单元用于实现气压的输送、通断与调节，信号处理单元用于实现对输入的控制信号以及反馈的信号进行处理，所述信号反馈单元用于实现气路中气压校正值的反馈，该多功能气压控制系统具有真空实现回路、同压实现回路和多路正压实现回路，可分别实现真空、同压、多路正压等各种压力功能输出，实现了多种气压功能的控制输出，具有自动化程度高、操作简便、通用性强等优点。
[0040]下面将对各个单元进行详细的描述和说明。
[0041]气源调节单元，其主要包括依次相连的气源组件、电磁阀组件、电控调压阀组件和气压输出口，其中气源组件用于提供气源，电磁阀组件用于控制气路的通断，其包括多个电磁阀，电控调压阀组件用于调节气路中的气压，其包括多个电控调压阀，所述电磁阀与电控调压阀一一对应，气压输出口用于输出气压，输入的气源经气源组件过滤处理后，依次通过电磁阀和电控调压阀，最后由气压输出口输出，在气源输送过程中，由电磁阀控制气路的通断，由电控调压阀控制气路中的气压，使得气源以一定的压力由气压输出口输出。
[0042]信号处理单元，其主要包括信号处理器、电磁阀控制器和调压阀控制器，信号处理器用于实现输入信号的处理，以获得电磁阀控制信号和调压阀控制信号，并将相应的信号输送给电磁阀控制器和调压阀控制器，电磁阀控制器根据电磁阀控制信号控制电磁阀的开合，以控制系统中气路的通断，调压阀控制器根据调压阀控制信号控制电控调压阀，以调节气路中的气压。具体的，电磁阀控制信号包括支路通断信息，调压阀控制信号包括各气路的压力设定值。
[0043]信号反馈单元，其主要包括温度传感器和气压传感器组件，其用于将气路中的气压校正值反馈给信号处理器，以实现电控调压阀的闭环控制。所述气压传感器组件包括多个气压传感器，该气压传感器与电磁阀、电控调压阀一一对应。本发明采用PID算法控制电控调压阀，气压的可控调节由调压阀控制器根据气压设定值Pn及气压反馈值Pf，经PID算法处理，驱动电控调压阀，达到较为精确的气压闭环控制。
[0044]其中，气路中的气压校正值具体为温度补偿下的气压反馈值，其采用如下方式获得:
[0045]首先，根据选用的传感器获取相关参数:传感器在参考温度Tr下的气压灵敏度Sn、气压补偿量Fn、气压灵敏度温度系数Ts、气压补偿量温度系数To。然后根据传感器检测值:气压传感器数字压力测量值Dp和温度传感器数字温度测量值Dt(即测量的环境温度)，通过以下步骤计算获得温度补偿下的气压反馈值:
[0046]I)计算真实温度与参考温度的差值:dT = DT-TR;
[0047]2)计算温度对气压的补偿量:F=FT1+ToXdT;
[0048]3)计算实际温度下气压传感器的气压分辨率:S = ST1+Ts X dT;
[0049]4)计算最终温度补偿的气压反馈值:Pf = DpX S-F。
[0050]如图2(a)所示，真空实现回路采用如下方式实现:
[0051]气压由所述气源组件的支路提供，并由电磁阀控制气路的通断，其经真空发生器产生真空后，再由电控调压阀调节气压，其中，电磁阀由电磁阀控制器控制，电控调压阀接收气压传感器和温度传感器反馈的气压校正值，以闭环控制电控调压阀，最后气压由气压输出口输出真空。
[0052]如图2(b)所示，同压实现回路采用如下方式实现:
[0053]气压由气源组件的支路提供，并由电磁阀控制气路的通断，再由电控调压阀调节气压，其中，电磁阀由电磁阀控制器控制，电控调压阀接收气压传感器和温度传感器反馈的气压校正值，以闭环控制电控调压阀，最后气压分成两个支路，分别由两个气压输出口输出相同的气压。
[0054]如图2(c)所示，多路正压实现回路采用如下方式实现:
[0055]气压经气源组件后分成多个支路，并由电磁阀控制气路通断，再由电控调压阀调节气压，其中，电磁阀由电磁阀控制器控制，电控调压阀接收气压传感器和温度传感器反馈的气压校正值，以闭环控制电控调压阀，最后气压由气压输出口输出。
[0056]根据图2(a)_(c)可知，控制信号分别作为电磁阀控制器和电控调压阀控制器的输入信号，电磁阀控制为开环控制，电磁阀控制器接收电磁阀信号，控制电磁阀通断。
[0057]以下为本发明的具体实施例。
[0058]如图3所示，气源输入依次经过滤器、调压阀和气压显示表(过滤器、调压阀和气压显示表三者构成气源组件)后由分流器分成两路，即气源经过气源组件进行处理分成两个支路。其中一路分成7个小支路，用于实现各种功能的气路，各支路依次标号为1、2、3、4、5、
6、7;另一路分成两个小支路，标号为8、9，用于实现单独两路的正压供应，用于设备中需要单独气源供应的地方。
[0059]其中，支路I和支路2用于实现真空输出功能，其电磁阀I和电磁阀2为二位三通电磁阀，其一位直接接入电控调压阀，一位先接入真空发生器再接入电控调压阀，电控调压阀I和电控调压阀2分别对支路I和支路2进行压力调节，之后支路I和支路2分别接入气压传感器I和气压传感器2，气压传感器用于检测输出的气压值大小，最后由气压输出口 I和气压输出口 2输出真空气压。
[0060]支路3用于实现两路同压输出功能，支路3的气源首先接入电磁阀3，电磁阀3为二位二通电磁阀，控制支路3气源的通断，之后接入电控调压阀3，其用于调节压力大小，再经过气压传感器3，检测输出气压值，最后气压输出口一分为二，分成气压输出口 3和气压输出口 4，实现同压输出功能。
[0061]除上述以外的其余多路，即支路4、5、6、7、8、9，都是正压输出功能，其结构都是支路气源接入一个二位二通电磁阀4-9，用于控制本支路的气源通断;再接入电控调压阀4-9，用于调节气压大小;再接入气压传感器4-9，检测气压输出大小，最后由各支路气压输出口5-10输出。
[0062]图4为本发明的面向柔性电子制备的多功能气压控制系统的气压控制流程图，此处仅对某一支路的气压控制输出流程进行说明。
[0063]首先控制信号输入，随后依次判断各路电磁阀是否接通，例如支路I输出，则控制电磁阀I接通，此时支路I通气；电磁阀接通后，相应支路通气，此后电控调压阀进行气压的调节;调压阀控制板根据气压传感器和温度传感器检测得到气压反馈校正值，并与气压设定值进行比较，判断压力偏差A P是否小于允许偏差e，若不是则采用PID算法进行处理，对电控调压阀进一步控制调整，不断循环调节直到符合压力要求，以此达到较为精确的气压闭环控制;若压力偏差A P达到允许偏差e，则气体可由气压输出口输出。
[0064]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其特征在于，该控制系统包括气源调节单元、信号处理单元和信号反馈单元，其中: 所述气源调节单元包括依次相连的气源组件、电磁阀组件、电控调压阀组件和气压输出口，输入的气源经气源组件过滤处理后，依次通过电磁阀组件、电控调压阀组件和气压输出口，并由气压输出口输出；所述气源调节单元共设有真空实现回路、同压实现回路和多路正压实现回路三个回路，以分别实现真空、同压和多路正压的压力输出； 所述信号处理单元包括信号处理器、电磁阀控制器和调压阀控制器，输入的控制信号经信号处理器处理后，获得电磁阀控制信号和调压阀控制信号；电磁阀控制器根据电磁阀控制信号控制电磁阀组件，以控制系统中气路的通断；调压阀控制器根据调压阀控制信号控制电控调压阀组件调节气压； 所述信号反馈单元包括温度传感器和气压传感器组件，其用于将气路中的气压校正值反馈给信号处理器，以实现电控调压阀组件的闭环控制。2.如权利要求1所述的适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其特征在于，所述电磁阀组件包括多个电磁阀，所述电控调压阀组件包括多个电控调压阀，所述气压传感器组件包括多个气压传感器，所述电磁阀、电控调压阀和气压传感器一一对应。3.如权利要求2所述的适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其特征在于，所述真空实现回路具体为:气压由所述气源组件的支路提供，并由电磁阀控制气路的通断，其经真空发生器产生真空后，再由电控调压阀调节气压，其中，电磁阀由电磁阀控制器控制，电控调压阀接收气压传感器和温度传感器反馈的气压校正值，以闭环控制电控调压阀，最后气压由气压输出口输出真空。4.如权利要求2所述的适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其特征在于，所述同压实现回路具体为:气压由气源组件的支路提供，并由电磁阀控制气路的通断，再由电控调压阀调节气压，其中，电磁阀由电磁阀控制器控制，电控调压阀接收气压传感器和温度传感器反馈的气压校正值，以闭环控制电控调压阀，最后气压分成两个支路，由两个气压输出口输出相同的气压。5.如权利要求2所述的适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其特征在于，所述多路正压实现回路具体为:气压经气源组件后分成多个支路，并由电磁阀控制气路通断，再由电控调压阀调节气压，其中，电磁阀由电磁阀控制器控制，电控调压阀接收气压传感器和温度传感器反馈的气压校正值，以闭环控制电控调压阀，最后气压由气压输出口输出。6.如权利要求5所述的适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其特征在于，所述电磁阀控制信号包括支路通断信息，所述调压阀控制信号包括各气路的压力设定值。7.如权利要求1所述的适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其特征在于，所述气路中的气压校正值具体为温度补偿下的气压反馈值，其采用如下方式获得: 1)计算温度传感器的真实温度与参考温度的差值:(IT = Dt-Tr; 其中，Dt为温度传感器数字温度测量值，Tr为参考温度； 2)计算温度对气压的补偿量:F = Fti+ToXcIT ； 其中，Fn为气压补偿量，To为气压补偿量温度系数； 3)计算实际温度下气压传感器的气压分辨率: S = Sn+TsXdT； 其中，Sn为气压灵敏度，Ts为气压灵敏度温度系数； 4)计算最终的温度补偿下的气压反馈值:Pf = DpXS-F; 其中，Dp为气压传感器的数字压力测量值。8.如权利要求7所述的适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其特征在于，采用PID算法控制电控调压阀，具体为由调压阀控制器根据气压设定值Pn及气压反馈值Pf，经PID算法处理，驱动电控调压阀，达到气压的闭环控制。9.如权利要求8所述的适用于柔性电子制备的多功能气压控制系统，其特征在于，所述由调压阀控制器根据气压设定值Pn及气压反馈值Pf，经PID算法处理，驱动电控调压阀，达到气压的闭环控制，具体包括: 输入控制信号，判断各支路电磁阀是否接通，对于电磁阀接通的支路进行通气，然后利用电控调压阀调节气压；电控调压阀中的控制板根据气压传感器和温度传感器检测得到气压反馈值与气压设定值进行比较，判断压力偏差A P是否小于允许偏差e;若不是，则采用PID算法进行处理，对电控调压阀进行控制调整，不断循环调节直到符合压力要求，以达到精确的气压闭环控制;若压力偏差A P小于允许偏差e，则气体由气压输出口输出。
【文档编号】F15B13/16GK105840597SQ201610166198
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】陈建魁, 袁源鑫, 叶晓滨, 蒋博
【申请人】华中科技大学