电流体喷印机软件系统设计与实现

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电流体动力喷印(电喷印)相对于传统的喷墨印刷工艺,可实现高分辨率、高粘度溶液、多模式喷印,电喷印装备研制与系统开发对柔性/印刷电子制造具有重要意义。本文旨在设计一套易扩展、易维护、可重用的电喷印机软件系统,并针对电纺丝直写过程中的电压智能调整和基板轨迹规划开展系统研究。主要工作包括:1)针对电流体喷印机的加工需求,设计了基于分层架构的软件系统。其中,硬件层完成硬件的自动化接入,功能模块层增强软件复用性,子功能面板层完成功能逻辑,主界面层完成子功能面板层的模块化和灵活布局。2)为实现不同溶液和不同喷嘴的电喷印工艺电压调整,提出基于机器视觉的电压智能调整算法。使用工业相机采集当前射流泰勒锥的图像,利用图像处理算法计算泰勒锥特征,通过与标准特征比较来决定临界工艺电压。通过在线反馈控制泰勒锥实现工艺电压智能调整功能,提高电喷印工艺的材料兼容性和装备的自适应性。3)提出了基于矢量图形文件DXF的轨迹规划算法,实现电纺丝工艺的矢量化打印。该算法从DXF中解析图元数据,然后基于纺丝工艺流程将图元数据转换成对应的运动控制卡代码,该算法完成电纺丝直写加工轨迹的自动生成。本文设计的电流体喷印机软件系统易扩展,易维护,方便重用,实验证明该软件系统可以完成电纺丝直写,包括纺丝电压的智能调整和基板运动轨迹的规划。本文工作已集成到Me-Jet XR1装备中,并获得瑞士日内瓦国际发明金奖,为开发工业级的电喷印设备奠定了基础。
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