[发明专利]一种基于输入整形的伺服压合设备压力控制方法

说明书

本发明公开了一种基于输入整形的伺服压合设备压力控制方法，对伺服压合设备进行系统建模，得到系统的传递函数；将压头接触工件，并施加一定的预压，对伺服电机加载扫频电压信号，测量压力传感器反馈回来的压力数据，由电压信号和压力信号得到系统的频率响应曲线；基于所建立的传递函数对伺服压合系统进行参数辨识，得到系统的固有频率ω_d和阻尼比ξ；进而得到ZVD型输入整形器的参数；结合所设计的输入整形器，得到伺服压力反馈控制器。本发明是在伺服系统电流环外增加了基于输入整形的压力闭环控制器，从而在不降低系统刚性的情况下，增大了系统的阻尼，提高了反馈控制增益，从而可以缩短压力建立时间、同时提高压力控制精度。

技术领域

本发明涉及伺服压合设备的压力控制方法，具体涉及一种基于输入整形的伺服压合设备压力控制方法。

背景技术

随着轻薄化、轻量化的发展趋势，压合装配技术在3C电子产品装配过程中得到越来越广泛的应用，如笔记本电池、键盘、键盘壳、麦克风等零部件的装配越来越多地采用压合装配工艺，其主要机理是：首先在工件和基座之间放置对压力敏感的胶粘剂，然后通过伺服电驱动丝杆旋转，从而带动压头在工件上加载一定的压力，并保持一段时间，从而使工件和基座牢靠的粘接在一起。伺服压合设备在压头或驱动机构中布置压力传感器实现压力反馈，并与指令压力进行比较得到压力误差，然后通过特定的压力控制算法生成控制信号对电动机的运动进行控制，使得实际加载压力达到设定要求。典型的压合过程包括压头向下运行、压合工件，回零三个过程，其中压合工件过程又可分解为压力建立过程和保压过程。压力建立过程时间的长短直接影响CT时间，即影响生产效率；压力控制精度直接影响装配结果，压合过程中如果出现较大的冲击会导致压合过程失败，甚至会损坏工件。

对于伺服压合装备，系统刚性、阻尼与压力控制精度和压力建立时间有着直接关系、若想获得较高的控制精度就需要提高系统阻尼，从而增大反馈增益；若想获得较短的压力建立时间就需要提高系统的刚度，从而提高系统的响应能力。在实际应用中，由于伺服电机、丝杆模组具有高刚性轻阻尼的特点，在压合过程中容易产生较大的冲击，甚至会导致工件损坏。通过设计柔性压头可以有效提高系统阻尼，但是会导致系统刚性变差，从而增大压力建立时间，影响生产效率。柔性压头还会导致机械系统结构复杂，降低了系统可靠性和可维护性，因此本领域的技术人员致力于开发出高性能的压力控制算法以实现高精度、快速响应的伺服压力控制。

中国专利申请号为201810002177.3，名称为“一种晶圆压力控制装置、方法及系统”中提到了一种压力控制方法，该方法通过判断传感器反馈压力值来实现压力控制，如果反馈压力值大于设定阈值，则生成用于控制滚刷远离晶圆进行移动的控制信号，若否，则生成用于控制滚刷靠近晶圆进行移动的控制信号，从而实现圆晶的压力控制。

中国专利申请号为201680011697.X，名称为“电动机控制装置”中提到通过比例积分反馈控制(PI控制)来实现伺服压合装备压力控制的方法。为了减小压力过冲，该方法在机械部件与加压对象物非接触状态时，停止对压力指令与反馈压力之间的压力偏差进行积分，并集成了相位补偿功能，以实现压力指令与反馈压力之间偏差的相位延迟补偿。

伺服压合设备普遍具有高刚性轻阻尼的特点，在快速压合过程中容易发生振荡，从而产生较大的冲击，甚至会导致工件受损。中国专利“一种晶圆压力控制装置、方法及系统”和“电动机控制装置”所提出的控制方法不能有效解决这一难题，在要求快速响应的压力控制情况下，不能够提供快速的压力建立和高精度的压力控制。

发明内容

本发明目的是：鉴于当前压合装配过程中存在的问题，本发明提出一种基于输入整形的伺服压合设备压力控制方法，其目的在于得到一种快速高精度的压力控制方法，该方法可以有效缩短压力建立时间，提高压力控制精度，并且可以提高系统稳定性。

本发明的技术方案是：

一种基于输入整形的伺服压合设备压力控制方法，包括以下步骤：

步骤(1)对伺服压合设备进行系统建模，得到系统的传递函数；