一种基板气浮平台控制方法及系统

本发明属于新型显示，具体公开了一种基板气浮平台控制方法及系统。

背景技术：

1、喷墨打印技术作为一种增材制造工艺，应用于显示面板的制造具有巨大优势。它可以将有机溶剂精确地填充至基板像素坑，节省90％以上的功能材料，同时因其制造自由度高，工艺简单且适应性强的优点，尤其适用于大面积、高精度的面板的制造，对比当前应用广泛的蒸镀工艺具有明显优势。能够提高喷墨打印制造印刷基板良率，推进其量产化应用是全世界面板厂商及科研机构的目标。

2、基板气浮支撑可以实现显示面板的无接触运动，从而避免接触造成的面板缺陷。但是高精度显示面板精度要求高，需要对基板气浮平台的精度进行准确的检测和调整，避免其在运行过程中精度下降造成生产加工的失败。从而进一步提高印刷显示基板的良率，推进其量产化应用。

3、现有专利cn113424303a描述了一种用于控制基板浮动的装置、系统和方法，但是只是描述了结构和控制上的设计方案，没有关注到如何评估、检测、控制气浮平台精度的持续稳定；专利cn112888572a描述了一种采用非垂直方向的气流使基板在气浮平面上运动的基板输送方式，显然这种方式不能应用于高精度的生产场合。

4、总体而言，现有技术对于基板气浮平台仅关注其结构设计，而没有提出有效的连续精度控制、检测、调整方法；同时，设计和提出的方案多针对于精度较低的加工场合，在精度更高的应用场合，方案显然是不适用的；没有有效的方案来进一步提升气浮平台的极限性能。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基板气浮平台控制方法及系统，旨在解决现有基板气浮平台控制方法不稳定，以至于不能应用于高精度的生产的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基板气浮平台控制方法，包括以下步骤：

3、s1，在基板上选择若干激励点和响应点，通过外力顺序激励各激励点，采集各响应点的位移数据，并拟合得到对应的脉冲响应函数；

4、s2，对所述脉冲响应函数进行傅里叶变换得到频响函数，进一步计算得到基板的固有频率；

5、s3，测量各激励点处基板底面与气浮支撑表面的垂直高度；

6、s4，通过比较s2计算的固有频率与标准固有频率，调整气浮支撑的负压；通过比较s3测量的垂直高度与标准垂直高度，调整气浮支撑的正压；

7、s5，对连续运行中的基板底面与气浮支撑表面的垂直高度进行测量，若与标准垂直高度的偏差超过阈值，则跳转至s1。

8、进一步地，所述s1中，响应点分布在远离吸附端的非对称轴线上，且响应点个数为m，m≥1；激励点均匀分布在基板上，且激励点个数为n，n≥2；

9、激励过程中使用力锤搭配软锤头，依次敲击n个激励点。

10、进一步地，所述s2中，第m个响应点对于第n个激励点的频响函数[h(w)]mn：

11、

12、其中，m＝1,...,m，n＝1,2,...,n，mn为下标；ar为留数，为ar的共轭；λr为对应的r阶模态频率，即固有频率，q为准备计算的模态数。

13、进一步地，所述s4包括：

14、对于s2计算的前q阶固有频率λ1,λ2,...,λq，若任意的1≤i≤q均满足则增大气浮支撑的负压；若任意的1≤i≤q均满足则减小气浮支撑的负压或不进行处理；

15、对于s3测量的垂直高度h1,h2,...,hp，若任意的1≤k≤p均满足hk≥h0，则减小气浮支撑的正压；若任意的1≤k≤p均满足hk≤h0，则增大气浮支撑的正压；

16、重复进行上述过程直至对于任意的1≤i≤q均满足且对于任意的1≤k≤p均满足|hk-h0|＜ε2；

17、其中，为第i阶标准固有频率，h0为标准垂直高度，ε1和ε2分别为固有频率和垂直高度的允许偏差。

18、进一步地，采用有限元计算标准阶固有频率，具体为：设定吸附端为固支边界，基板底面为弹性支承边界，其余为自由边界，基板的物性参数设置与基板实际参数保持一致，计算得到标准阶固有频率

19、进一步地，所述s1还包括：设置响应信号采样频率和激励信号采样频率，且响应信号采样频率rf和激励信号采样频率sf满足如下要求：

20、rf≥2fs

21、

22、其中，fs为待采样信号的最高频率，d为力脉冲信号持续期间测量采样次数。

23、进一步地，所述s1还包括：通过相干函数γxh(f)验证响应信号和激励信号的相关性：

24、

25、其中，pxx(f)是力锤激励信号x(t)的自功率谱，phh(f)是响应点的脉冲响应函数h(t)的自功率谱，pxh(f)是x(t)和h(t)的互功率谱。

26、第二方面，本发明还提供了一种基板气浮平台控制系统，包括：激光位移传感器、力锤、采集仪、处理模块和控制模块；

27、力锤用于顺序激励各激励点；

28、激光位移传感器用于获取各响应点位移数据以及各激励点处基板底面与气浮支撑表面的垂直高度，并通过采集仪进行存储；

29、处理模块基于各响应点位移数据拟合得到脉冲响应函数，并对所述脉冲响应函数进行傅里叶变换得到频响函数，进一步计算得到基板的固有频率；

30、控制模块通过比较计算的固有频率与标准固有频率，调整气浮支撑的负压；通过比较测量的垂直高度与标准垂直高度，调整气浮支撑的正压。

31、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

32、(1)本发明的创新在于发现基板的固有频率与基板气浮支撑刚度成正相关，因而提出通过计算基板的固有频率，来表征基板气浮支撑刚度，以此调节气浮支撑的负压；具体为利用外力对基板上的激励点进行激励，并在响应点采集位移数据，通过数据处理的方式得到基板的固有频率。同时，通过测量各激励点处基板底面与气浮支撑表面的垂直高度，以此调节气浮支撑的正压，从而实现基板气浮平台的参数调整。并且在连续运行过程中对气浮平台的运行状态实时判定，以实现对基板气浮平台的精度进行检测和控制。如此能够保证大面积、高精度显示面板气浮连续输运的精度稳定和可测、可控、可调，尤其适用于利用喷墨打印制造高分辨率、大幅面显示器、电子元器件等。

33、(2)本发明中响应点分布在远离吸附端的非对称轴线上，激励点均匀分布在基板上，可以让测试更准确，并且用较少的激励次数测出全部固有频率。

技术特征：

1.一种基板气浮平台控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种基板气浮平台控制方法，其特征在于，所述s1中，响应点分布在远离吸附端的非对称轴线上，且响应点个数为m，m≥1；激励点均匀分布在基板上，且激励点个数为n，n≥2；

3.如权利要求2所述的一种基板气浮平台控制方法，其特征在于，所述s2中，第m个响应点对于第n个激励点的频响函数[h(w)]m·n：

4.如权利要求3所述的一种基板气浮平台控制方法，其特征在于，所述s4包括：

5.如权利要求1或4所述的一种基板气浮平台控制方法，其特征在于，采用有限元计算标准阶固有频率，具体为：设定吸附端为固支边界，基板底面为弹性支承边界，其余为自由边界，基板的物性参数设置与基板实际参数保持一致，计算得到标准阶固有频率

6.如权利要求1所述的一种基板气浮平台控制方法，其特征在于，所述s1还包括：设置响应信号采样频率和激励信号采样频率，且响应信号采样频率rf和激励信号采样频率sf满足如下要求：

7.如权利要求1所述的一种基板气浮平台控制方法，其特征在于，所述s1还包括：通过相干函数γxh(f)验证响应信号和激励信号的相关性：

8.一种基板气浮平台控制系统，其特征在于，包括：激光位移传感器、力锤、采集仪、处理模块和控制模块；

技术总结
本发明公开了一种基板气浮平台控制方法及系统，属于新型显示技术领域。本发明考虑到了对于大面积基板气浮支撑系统，需要进行精度的检测、控制和监控，才能保证基板气浮连续运行的精度。因此考虑到了利用激光位移传感器和力锤进行激励和信号采集，通过数据处理的方式得到基板的固有频率和基板底面与气浮支撑表面的垂直高度，以对气浮平台的正压、负压进行调整，对基板气浮平台的精度进行检测和控制，在连续运行过程中通过激光位移传感器对气浮平台的运行状态实时判定。如此能够保证大面积、高精度显示面板气浮连续输运的精度稳定和可测、可控、可调，尤其适用于利用喷墨打印制造高分辨率、大幅面显示器、电子元器件等。

技术研发人员：陈建魁,孔德义,尹周平,陈伟
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13