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一种电流体动力学喷印点阵图案的控制方法技术

技术编号:39420526 阅读:41 留言:0更新日期:2023-11-19 16:09
本发明专利技术公开了一种电流体动力学喷印点阵图案的控制方法,其包括以下步骤:1)建立喷印参数与电流体动力学喷印高均匀点阵图案大小之间定量的映射关系;2)设定电流体动力学喷印点阵图案的喷印平台的移动速度;3)根据期望喷印点阵图案的直径大小,设置电流体动力学喷印点阵图案的喷印参数;4)根据待喷印的若干个点阵的整体图案,进行电流体动力学喷印路径规划;5)根据规划的电流体动力学喷印路径,以初始设置的喷印平台的移动速度,移动到当前点阵图案的喷印位置,喷印平台停止运动,实时检测喷印位置的基板与喷头之间的喷印高度,并与与初始设置的喷印高度进行比较,实时调节喷印参数,实现电流体动力学喷印点阵图案直径大小的高精度控制。高精度控制。高精度控制。

【技术实现步骤摘要】
一种电流体动力学喷印点阵图案的控制方法


[0001]本专利技术涉及电流体动力学喷印
,具体涉及一种电流体动力学喷印点阵图案的控制方法。

技术介绍

[0002]电流体动力学喷印方法是一种微纳尺度的喷印方法,可以用来进行纳米溶液材料的打印,相比于其他微尺度打印方法,电流体动力学打印方法在打印成本和生产效率方面具有打印材料广泛、喷头不易堵塞、高精度、应用范围广等无可比拟的优势。电流体动力学喷印技术在柔性电子、可穿戴设备、生物打印、生物医疗、微纳机电系统、超材料等领域具有广泛的应用。
[0003]电流体动力学技术采用高压脉冲电压作为高压电源进行点阵图案喷印,以“拉”方式将液滴从泰勒锥顶端拉出,通过控制电流体动力学喷印平台的运动时间和高压电源的开启时间,在基板上形成一定间距的点阵结构图案。电流体动力学喷印点阵图案直径的不均匀性对其使用性能会产生影响。在高压电源的电压、流量泵的流量和喷印高度一定的情况下,电流体动力学喷印点阵图案直径的大小与高压电源的开启时间紧密相关,另外,由于基板表面的不平整,引起喷印高度的变化,导致基板与喷头之间的电场强度和液滴在空中飞行距离的发生变化,从而引起喷印点阵图案的大小不均匀。因此,针对目前电流体动力学喷印点阵图案存在的问题,急需一种有效的解决方法,以满足电流体动力学喷印高均匀点阵图案的要求。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足,本专利技术的目的在于提供一种电流体动力学喷印点阵图案的控制方法。
[0005]为实现上述目的,本专利技术提供了如下技术方案:一种电流体动力学喷印点阵图案的控制方法,其包括以下步骤:1)建立喷印参数与电流体动力学喷印高均匀点阵图案大小之间定量的映射关系;2)设定电流体动力学喷印点阵图案的喷印平台的移动速度;3)根据期望喷印点阵图案的直径大小,设置电流体动力学喷印点阵图案的喷印参数;4)根据待喷印的若干个点阵的整体图案,进行电流体动力学喷印路径规划;5)根据规划的电流体动力学喷印路径,以初始设置的喷印平台的移动速度,移动到当前点阵图案的喷印位置,喷印平台停止运动,实时检测喷印位置的基板与喷头之间的喷印高度,并与与初始设置的喷印高度进行比较,若相等,采用初始设置的高压电源的电压和注射泵流量作为当前位置的点阵图案喷印参数;若不等,则根据期望喷印点阵图案的直径大小和实际测量的喷印高度,实时调节当前位置的喷印参数;6)以当前位置的点阵图案喷印参数进行电流体动力学点阵图案喷印,当前位置的
点阵图案喷印结束,判断当前位置是否是电流体动力学点阵图案的喷印路径规划的终点,如果是,结束电流体动力学点阵图案喷印;否则,跳转到步骤5)继续循环,步骤5)中,

、根据电流体动力学喷印点阵图案的实际需求,初始化高压电源的电压、喷印高度、注射泵流量的取值范围、粒子的迭代次数和粒子的种群规模;

、在高压电源的电压和喷印高度的取值范围内,随机初始化粒子的位置和粒子的速度,粒子的位置和粒子的速度表示为:,M
i
表示第i个粒子的位置,x
i1
表示第i个粒子的高压电源的电压,x
i2
表示第i个粒子的注射泵流量,S
i
表示第i个粒子粒子的速度,s
i1
表示第i个粒子的高压电源的电压的速度,s
i2
表示第i个粒子的注射泵流量的速度;

、获取粒子的位置和更新速度,,表示第i个粒子的第k次粒子的位置,表示第i个粒子的第k+1次粒子的位置,表示第i个粒子的第k次粒子的速度,表示第i个粒子的第k+1次粒子的速度,表示第个粒子的第k次的最佳位置,表示种群规模中所有粒子的第k次的最佳位置,为惯性权重,和为加速系数,和为范围内的随机数;

、获取电流体动力学喷印点阵图案的直径,表示第i个粒子的第k次电流体动力学喷印点阵图案的直径,表示第i个粒子的第k次的高压电源的电压,表示第i个粒子的第k次的注射泵流量,表示用激光测距仪等具有实时测量高度的测量仪器测量喷印位置的基板与喷头之间的喷印高度;

、判断计算的电流体动力学喷印点阵图案的直径是否等于期望喷印点阵图案的直径,如果是,结束计算,将第i个粒子的第k次的高压电源的电压、第i个粒子的第k次的注射泵流量和实际测量的喷印高度作为当前位置的喷印参数;否则,跳转到步骤

继续循环。
[0006]步骤1)中,一、根据喷印参数的取值范围,采用中心组合试验方案,设计多组电流体动力学喷印点阵图案试验;二、以喷印参数为输入量,电流体动力学喷印点阵图案的直径为输出量,构建电流体动力学喷印点阵图案n组原始实验数据序列;
三、通过所构建电流体动力学喷印点阵图案的原始实验数据序列,建立喷印参数为输入量与喷印点阵图案直径为输出量之间的响应模型:,其中,y表示电流体动力学喷印点阵图案的直径,x1表示高压电源的电压,x2表示注射泵流量,x3表示喷印高度,表示响应模型的误差,a
i
表示待定系数,;四、通过所构建电流体动力学喷印点阵图案n组原始实验数据序列,通过最小二乘法估算喷印参数为输入量与喷印点阵图案直径为输出量之间的响应模型待定系数;五、通过所构建电流体动力学喷印点阵图案n组原始实验数据序列,建立喷印参数为输入量与喷印点阵图案直径为输出量之间的响应模型:。
[0007]步骤四中,令,,,,,,得到喷印参数为输入量与喷印点阵图案直径为输出量之间的响应模型:,在n组喷印试验中,第i次电流体动力学喷印点阵图案直径之间的响应模型:,式中,表示响应模型的误差;以高压电源的电压、注射泵流量、喷印高度为喷印参数的n组喷印试验电流体动力学喷印点阵图案直径之间的响应模型:;式中,,,,;最小二乘函数为:;得到最小二乘正规方程的矩阵形式方程为:
根据该矩阵形式方程求解,得到喷印参数为输入量与喷印点阵图案直径为输出量之间的响应模型的待定系数的值。
[0008]所述喷印参数包括高压电源的电压、注射泵流量、喷印高度。
[0009]步骤3)中,1)根据电流体动力学喷印点阵图案的实际需求,初始化高压电源的电压、注射泵流量、喷印高度的取值范围、粒子的迭代次数和粒子的种群规模;2)在高压电源的电压、注射泵流量、喷印高度的取值范围内,随机初始化粒子的位置和粒子的速度,粒子的位置和粒子的速度:,式中,P
i
表示第i个粒子的位置,x
i1
表示第i个粒子的高压电源的电压,x
i2
表示第i个粒子的注射泵流量,x
i3
表示第i个粒子的喷印高度,V
i
表示第i个粒子的速度,v
i1
表示第i个粒子的高压电源的电压的速度,v
i2
表示第i个粒子的注射泵流量的速度,v
i3
表示第i个粒子的喷印高度的速度;3)获取粒子的位置和更新速度:,式中,表示第i个粒子的第k次粒子的位置,表示第i个粒子的第k+1次粒子的位置,表示第i个粒子的第本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电流体动力学喷印点阵图案的控制方法,其特征在于:其包括以下步骤:1)建立喷印参数与电流体动力学喷印高均匀点阵图案大小之间定量的映射关系;2)设定电流体动力学喷印点阵图案的喷印平台的移动速度;3)根据期望喷印点阵图案的直径大小,设置电流体动力学喷印点阵图案的喷印参数;4)根据待喷印的若干个点阵的整体图案,进行电流体动力学喷印路径规划;5)根据规划的电流体动力学喷印路径,以初始设置的喷印平台的移动速度,移动到当前点阵图案的喷印位置,喷印平台停止运动,实时检测喷印位置的基板与喷头之间的喷印高度,并与初始设置的喷印高度进行比较,若相等,采用初始设置的高压电源的电压和注射泵流量作为当前位置的点阵图案喷印参数;若不等,则根据期望喷印点阵图案的直径大小和实际测量的喷印高度,实时调节当前位置的喷印参数;6)以当前位置的点阵图案喷印参数进行电流体动力学点阵图案喷印,当前位置的点阵图案喷印结束,判断当前位置是否是电流体动力学点阵图案的喷印路径规划的终点,如果是,结束电流体动力学点阵图案喷印;否则,跳转到步骤5)继续循环,步骤5)中,

、根据电流体动力学喷印点阵图案的实际需求,初始化高压电源的电压、喷印高度、注射泵流量的取值范围、粒子的迭代次数和粒子的种群规模;

、在高压电源的电压和喷印高度的取值范围内,随机初始化粒子的位置和粒子的速度,粒子的位置和粒子的速度表示为:,M
i
表示第i个粒子的位置,x
i1
表示第i个粒子的高压电源的电压,x
i2
表示第i个粒子的注射泵流量,S
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表示第i个粒子粒子的速度,s
i1
表示第i个粒子的高压电源的电压的速度,s
i2
表示第i个粒子的注射泵流量的速度;

、获取粒子的位置和更新速度,,表示第i个粒子的第k次粒子的位置,表示第i个粒子的第k+1次粒子的位置,表示第i个粒子的第k次粒子的速度,表示第i个粒子的第k+1次粒子的速度,表示第个粒子的第k次的最佳位置,表示种群规模中所有粒子的第k次的最佳位置,为惯性权重,和为加速系数,和为范围内的随机数;

、获取电流体动力学喷印点阵图案的直径,表示第i个粒子的第k次电流体动力学喷印点阵图案的直径,表示第i个粒子的第k次的高压电源的电压,表示第i个粒子的第k次的注射泵流量,表示用激光测距仪等具有实时测量高度的测量仪器测量喷印位置的基板与喷头之间的喷印高度;

、判断计算的电流体动力学喷印点阵图案的直径是否等于期望喷印点阵图案的直径,如果是,结束计算,并将第i个粒子的第k次的高压电源的电压、第i个粒子的第k次的注射泵流量和实际测量的喷印高度作为当前位置的喷印参数;否则,跳转到步骤

继续循环。2.根据权利要求1所述的一种电流体动力学喷印点阵图案的控制方法,其特征在于:步骤1)中,一、根据喷印参数的取值范围,采用中心组合试验方案,设计多组电流体动力学喷印点阵图案试验;二、以喷印参数为输入量,电流体动力学喷印点阵图案的直径为输出量,构建电流体动力学喷印点阵图案n组原始实验数据序列;三、通过所构建电流体动力学喷印点阵图案的原始实验数据序列,建立喷印参数为输入量与喷印点阵图案直径为输出量之间的响应模型:,其中,y表示电流体动力学喷印点阵图案的直径,x1表示高压电源的电压,x2表示注射泵流量,x3表示喷印高度,表示响应模型的误差,a
i
表示待定系数,;四、通过所构建电流体动力学喷...

【专利技术属性】
技术研发人员:张礼兵吴婷严湘颖吴萌杰
申请(专利权)人:嘉兴学院
类型:发明
国别省市:

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