金絲球焊線機(jī)數(shù)字式焊接壓力控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、超聲波金絲球焊線技術(shù)是一種在超聲能量、壓力和溫度的共同作用下，實(shí)現(xiàn)金絲鍵合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部引線互連的技術(shù)。在焊接過程中，焊接壓力是其中一項重要參數(shù)，因此，對焊接壓力的控制成為焊線機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文主要對焊線機(jī)焊接壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究與設(shè)計，并對其控制原理及方法展開討論，最后通過實(shí)驗進(jìn)行了分析和驗證。
　　 對數(shù)字式焊接壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計主要包括兩大部分：硬件模塊設(shè)計和軟件模塊設(shè)計。采用分模塊設(shè)計的方法，分別進(jìn)行設(shè)計仿真，

2、最后進(jìn)行整合調(diào)試。
　　 硬件模塊設(shè)計主要包括：電源模塊設(shè)計、MCU模塊設(shè)計、DAC模塊設(shè)計、驅(qū)動模塊設(shè)計、壓力檢測模塊設(shè)計、顯示模塊設(shè)計以及上位機(jī)通訊模塊設(shè)計。
　　 軟件模塊設(shè)計包括下位機(jī)(單片機(jī))軟件設(shè)計和上位機(jī)(PC機(jī))軟件設(shè)計。下位機(jī)軟件設(shè)計主要包括焊接壓力控制模塊設(shè)計、焊接時間控制模塊設(shè)計、ADC模塊設(shè)計、串口通訊模塊設(shè)計以及顯示模塊設(shè)計。上位機(jī)軟件設(shè)計主要包括基于VC++ MFIC的計算機(jī)串行通訊軟件設(shè)計，

3、實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的串行通訊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)焊接壓力及焊接時間參數(shù)的給定。
　　 在焊接壓力控制算法方面，本文采用模糊自適應(yīng)PID控制算法實(shí)現(xiàn)焊接壓力的數(shù)字化控制，不僅精簡了硬件結(jié)構(gòu)，而且系統(tǒng)在先進(jìn)控制理論的作用下，達(dá)到更佳的控制效果。在算法設(shè)計方面，參數(shù)整定是其中一項重要工作。本文采用先仿真后實(shí)驗的方法對PID的三個參數(shù)KP、KI及KD進(jìn)行整定。利用Matlab Simulink對電磁鐵模型進(jìn)行模糊自適應(yīng)PID仿真，得出其PID

4、輸入輸出響應(yīng)曲線及三個參數(shù)的響應(yīng)輸出。最后在仿真結(jié)果的指導(dǎo)下進(jìn)行進(jìn)行調(diào)試，達(dá)到最佳效果。
　　 數(shù)字式焊接壓力控制系統(tǒng)主要為焊線機(jī)提供焊接所需壓力，要求其輸出壓力具有一定的穩(wěn)定性。本文的實(shí)驗部分，首先利用所設(shè)計的壓力檢測模塊，對焊接壓力進(jìn)行實(shí)際檢測，將檢測壓力值反饋回MCU，形成壓力反饋閉環(huán)控制；再通過比較壓力輸入與輸出信號，驗證壓力輸出對輸入信號的跟隨性，從而驗證系統(tǒng)PID控制效果；最后通過壓力傳感器檢測不同數(shù)字輸入值下所輸出