【摘 要】
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随着压电喷墨打印技术的不断发展,压电喷墨打印机已展现出高精度、高稳定性的打印优势,在快速成型、微电子制造、微电子封装和生物工程等领域具有广阔的发展前景。压电喷墨头的驱动控制系统是压电喷墨打印机的核心部分,直接影响着压电喷墨打印机的打印质量以及打印速度。目前对驱动压电喷墨头的核心技术都掌握在国外喷头制造厂商,严重制约了我国的喷墨打印机的发展。因此,研发压电喷墨头的驱动控制系统不仅可以加强我国喷墨打印
【基金项目】
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苏州康尼格公司正研发项目“基于三维打印原理对印刷电路板数字立体封装的研发”
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随着压电喷墨打印技术的不断发展,压电喷墨打印机已展现出高精度、高稳定性的打印优势,在快速成型、微电子制造、微电子封装和生物工程等领域具有广阔的发展前景。压电喷墨头的驱动控制系统是压电喷墨打印机的核心部分,直接影响着压电喷墨打印机的打印质量以及打印速度。目前对驱动压电喷墨头的核心技术都掌握在国外喷头制造厂商,严重制约了我国的喷墨打印机的发展。因此,研发压电喷墨头的驱动控制系统不仅可以加强我国喷墨打印技术的发展,也为压电喷墨打印设备的研发打下基础。本文设计了一种适配于SG1024喷墨头的驱动控制系统,该系统可实现图像数据的快速传输、喷墨打印的时序控制和输出驱动脉冲信号的数字化控制,驱动压电喷墨头实现墨滴喷射。本文主要研究内容如下:（1）驱动控制系统的总体方案设计:对喷墨打印控制系统以及压电喷墨头的工作原理进行研究,设计了基于FPGA的驱动控制系统的方案;设计了“FPGA+W5300”图像数据传输方案;设计了使用SDRAM的图像数据缓存方案以及基于LVDS技术的喷墨头接口方案;设计了基于DDS原理的低压驱动信号生成的方案以及使用线性放大器的误差放大式的驱动电源方案。最终完成压电式喷墨头SG1024的驱动控制系统的总体方案设计。（2）驱动控制系统硬件电路的设计:对主控制板的功能模块主要包括FPGA模块、数据传输模块、数据缓存模块、LVDS模块和串口通讯模块等硬件电路设计。脉冲电源板的功能模块主要包括FPGA模块、DAC模块、误差放大模块、功率放大模块、供电模块、低通滤波模块以及串口通讯模块等硬件电路设计。（3）驱动控制系统软件部分的设计:完成了主控制板中的包括主打印模块、以太网数据传输模块、串口通信模块和SDRAM模块等主要功能模块的FPGA程序设计;完成了脉冲电源板中基于DDS原理的低压驱动信号生成模块的FPGA程序设计;完成了驱动控制系统的上位机界面的设计。（4）驱动控制系统的仿真测试和实验验证,对低压驱动信号生成模块和脉冲电源板的硬件电路进行了功能仿真和分析。完成了实验平台的搭建,设计了输出波形观测实验和墨滴观测实验,验证了脉冲电源板输出的驱动脉冲波形满足驱动SG1024喷墨头的指标以及波形的可调性,验证了该控制系统可成功驱动并控制喷墨头的墨滴喷射,并控制喷墨头的具体喷嘴的墨滴喷射,完成所需图像的喷墨打印,为工业3D喷墨打印机的设计及其喷墨打印控制系统奠定基础。
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