本技术提供了一种曲面多自由度阵列喷墨成形位置精度检测与控制方法。该方法通过曲面多自由度喷墨成形系统在粘连有柔性材料的承印基材上成形目标图案,后将该柔性材料铺展用于检测系统拾取目标图像并进行图像处理与关键点标注,进而计算关键点位置精度是否满足阈值要求并对根据检测所得图像对输入图像进行重构以输出或进行再次成形检测。该方法可有效解决现阶段曲面多自由度阵列喷墨成形装置由于多轴运动装置进给速度波动、运动振动、打印倾角变化、墨路系统压力变化等多因素耦合影响造成的打印输入图案和实际成形所得图案偏差较大的问题;大大提升了打印效率,为实现一定幅宽的曲面多自由度高效高精度电子打印提供了非常有效的技术支持。
背景技术
随着电子通信、航空航天等行业井喷式发展,芯片、先进电路和共形天线等电子元器件计算机辅助设计制造为当下研究热点,相较已发展较成熟的层积二维平面增材制造,在空间曲面上实现模型驱动制造需要研究人员系统建立模型处理、运动控制和装备设计制造三个模块。现阶段简单曲面多轴直写设备对于曲面电子元件的制造提出解决方案,但由于其生产效率和精度有待提升,难以满足工业上大批量规模化生产的要求,批量生产成本较高。传统二维打印由于执行机构和控制方法的限制,难以喷印出符合要求的高精度曲面共形电子元件。
在本文所面向的曲面多自由度阵列喷墨打印系统中,由多轴运动机构末端装载阵列打印喷头实现一定幅宽的曲面电子打印任务,理论上可在一定曲率限制的空间曲面上实现高效高精度电子打印,但目前,实现曲面电子元件的多自由度阵列喷墨成形存在以下不足:
(1)曲面多自由度阵列喷墨成形装置运行过程中,由于进给速率变化、运动姿态变化、装夹误差、坐标标定误差、喷射距离变化和墨路压力变化,导致实际成形位置与目标位置产生较大偏差,位置精度较低,难以保证输入图案和输出图案一致性;
(2)曲面多自由度阵列喷墨成形装置运行过程中,采用机械臂装夹相机对曲面浅层电路图案拍摄时,角度变化、机器人振动和打印间距较小等因素致使相机捕捉高精度图像难度较大;
(3)曲面多自由度阵列喷墨成形装置运行过程中,采用三维扫描仪对曲面浅层电路图案进行扫描重建时,难以捕捉曲面较小高度变化并且成本较高。
如何配合基于图像输入的曲面多自由度阵列喷墨成形装置,在实际成本、检测效果和应用场景等多因素影响下实现一定幅宽的曲面多自由度喷墨成形位置精度闭环控制,是当前实现曲面高效高精度电子打印急需解决的重要问题,对实现曲面电子元器件一体化成形具有深远意义。
实现思路