基于压电式驱动点胶应用的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong566
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随着科学技术水平的提高,以压电陶瓷为核心驱动元件的点胶技术得到了迅速发展。压电陶瓷作为驱动器具有定位精度高和响应速度快的特点,同时也可作为传感器应用在其它各个领域。在点胶技术的应用中,压电陶瓷输出力的大小对点胶的精度有着重要的影响,传统方法是通过实验测试来调整压电陶瓷的输出力,往往比较费时,给测试人员带来了巨大的工作量。此外,压电陶瓷作为驱动元件其输出位移一般只有几十微米,难以满足点胶对行程的要求。为了解决这些问题,本课题研究了叠堆型压电陶瓷的自感知特性,并设计了一种适用于点胶的新型柔性铰链位移放大机构。针对压电陶瓷的自感知特性,本文分析了压电陶瓷的输出特性以及边界条件,并建立了基于桥式电路和状态观测器的自感知模型。通过两种模型的对比分析,发现桥式电路的平衡条件难以实现,常用于对压电晶片的自感知,而基于状态观测器自感知模型则是通过对压电陶瓷表面电荷进行采集转换成力与位移的信息,容易实现。基于以上自感知理论,本文通过Matlab与Lab VIEW软件编写了驱动电压信号与数据采集程序,并对压电陶瓷输出力与输出位移进行了自感知可行性实验验证。柔性铰链位移放大机构的研究主要分析了现有的放大机构模型,选择了一种适用于点胶喷射技术的直圆型柔性铰链机构,采用直圆型铰链是因为相较于传统的直梁型铰链,直圆型铰链拥有更高的寿命和精度。此外,还提出了一个新颖的放大比计算公式,并通过ANSYS仿真探究了铰链各参数对放大比的影响。在完成了压电陶瓷与放大机构的耦合之后对整个机构的输出性能进行了测试,验证了其在点胶应用上的可行性与点胶的一致性。
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