微量液体出液的压力控制装置及其压力控制方法
阅读说明：本技术 微量液体出液的压力控制装置及其压力控制方法 (Pressure control device and pressure control method for micro-liquid outflow ) 是由 王强 蒋波 曲东升 王栋梁 马成稳 闵继江 李长峰 于 2021-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及微量液体出液技术领域,本发明提供了一种微量液体出液的压力控制装置,包括总控制系统、液体储存器、挤压单元、喷嘴、压力控制单元、挤压控制单元和执行元件,液体储存器和挤压单元之间通过上流道相连通,挤压单元与喷嘴之间通过下流道相连通,上流道上设置有上流道压力传感器,下流道上设置有下流道压力传感器。本发明还提供了一种微量液体出液的压力控制方法,上流道压力传感器和下流道压力传感器分别对上流道和下流道的压力进行检测,执行元件对上流道的压力进行调节从而调节上流道与下流道的压力比值。本发明在液体存储单元液位变化或液体粘度变化时对上流道压力进行调节,从而实现挤压出的液滴大小均匀。(The invention relates to the technical field of micro liquid outflow, and provides a pressure control device for micro liquid outflow, which comprises a master control system, a liquid storage device, an extrusion unit, a nozzle, a pressure control unit, an extrusion control unit and an execution element, wherein the liquid storage device is communicated with the extrusion unit through an upper flow passage, the extrusion unit is communicated with the nozzle through a lower flow passage, an upper flow passage pressure sensor is arranged on the upper flow passage, and a lower flow passage pressure sensor is arranged on the lower flow passage. The invention also provides a pressure control method for the micro liquid outlet, wherein the pressure sensors of the upper flow passage and the lower flow passage respectively detect the pressure of the upper flow passage and the pressure of the lower flow passage, and the executive element regulates the pressure of the upper flow passage so as to regulate the pressure ratio of the upper flow passage and the lower flow passage. The invention adjusts the pressure of the upper flow passage when the liquid level of the liquid storage unit changes or the viscosity of the liquid changes, thereby realizing the uniform size of the extruded liquid drops.)
技术领域
本发明涉及微量液体出液
技术领域
，尤其设置一种微量液体出液的压力控制装置及其压力控制方法。背景技术
目前点胶技术在很多领域的应用越来越广泛，从半导体封装、集成电路产业、SMT/PCB装配到一般性工业的焊接、涂覆和密封，点胶技术都起着至关重要的作用。点胶技术是将流体分配到产品的指定位置，从而实现电子元件的固定、包封、焊接等功能。在电子制造中当电子元件需要装配到一起，点胶技术将胶水分配到指定位置对元件进行粘接，实现元器件组装；当电子元器件需要互相连接，点胶技术将锡膏、银浆等分配到指定位置，实现电子元器件连接。
电子封装对点胶的精度要求和效率越来越高，对点胶胶液的体积也越来越小。尤其是针对半导体行业和LED行业的封装，对微米级的高精密微量点胶需求十分迫切。目前国内外微量点胶主要采用微量级螺杆阀和喷射阀等，喷射阀点径和线径最小能做到200μm螺杆阀点径和线径最小能做到700μm，若要实现200μm以下点径或线径，则需要用到挤压式微量液体分配装置。
由于挤压阀挤压出的液滴大小与上下流道的压差有密切关系，而现有控制方法一般为固定气压和时间去挤压液体存储单元及挤压腔，对于液体存储单元内液位或液体粘度有变化无法检测而出现控制参数无法保证挤压出的液滴大小的一致性，导致挤出的液滴大小不均匀。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中液体存储单元内液位或液体粘度有变化时，挤压出的液滴大小不均匀的技术问题，本发明提供一种微量液体出液装置的压力控制方法，实现上流道和下流道的稳定压力差，实现液体存储单元液位变化或液体粘度变化时实现挤压出的液滴大小均匀。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种微量液体出液的压力控制装置，包括总控制系统、液体储存器、挤压单元、喷嘴、压力控制单元和挤压控制单元，所述压力控制单元与液体储存器相连通，所述液体储存器和挤压单元之间通过上流道相连通，所述挤压控制单元与挤压单元相连通，所述挤压控制单元和压力控制单元均与总控制系统电连接，所述挤压单元与喷嘴之间通过下流道相连通，所述上流道上设置有上流道压力传感器，所述下流道上设置有下流道压力传感器，所述上流道压力传感器、下流道压力传感器均与总控制系统电连接，所述上流道压力传感器对上流道的压力进行检测，检测值记为a，所述下流道压力传感器对下流道进行压力检测，检测值记为b，还包括对上流道的压力进行调节的执行元件，所述执行元件与总控制系统相连接以通过总控制系统对执行元件进行控制。
本发明通过上流道压力传感器对上流道的压力进行实时检测，在液体储存器内的液位发生变化时，上流道的压力会随之发生改变，上流道压力传感器和下流道压力传感器将检测到的压力值传输给总控制系统，总控制系统计算上流道与下流道的压力比值与设定值的偏差，并通过PID控制算法控制执行元件对上流道的压力进行调节，以使得上流道与下流道的压力比值稳定在设定值，从而使得从喷嘴挤压出的液滴的出液量均匀，避免出现漏滴、大小滴的现象，从而提高出液质量。
进一步，所述上流道上设有流量控制阀，所述流量控制阀即为执行元件，所述流量控制阀位于上流道压力传感器与液体储存器之间，所述流量控制阀与总控制系统电连接。
进一步，所述上流道压力传感器和下流道压力传感器均通过模拟量信号及高速通信链路与总控制系统连接。能够实时快速的采集上流道和下流道的压力值，提高采集压力数据的及时性和准确性。
本发明还提供了一种微量液体出液的压力控制方法，包括以下步骤：
S1、在总控制系统中设定上流道的压力和下流道的压力的比值，设定值记为c；
S2、总控制系统控制压力控制单元对液体储存器提供正压力，使得液体储存器内的液体流向上流道、挤压单元、下流道和喷嘴；
S3、总控制系统控制挤压控制单元对挤压单元提供正压力，以将挤压单元内的液体挤压至喷嘴，喷嘴中的液体从喷嘴出液至工件上；
S4、喷嘴出液过程中，上流道压力传感器对上流道的压力进行实时检测，检测值记为a1，并将检测值a1传输给总控制系统，同时下流道压力传感器对下流道的压力进行实时检测，检测值记为b1，并将b1传输给总控制系统；
S5、总控制系统计算a1/b1的值，记为d，并通过优化PID控制算法计算d与c之间的差值，从而控制执行元件对上流道的压力进行调节，使得上流道的压力和下流道的压力的比值为c。
进一步，所述步骤S5包括：
S51、总控制系统计算d-c的值，记为△e，总控制系统判断△e与0的大小关系，若△e大于0，则总控制系统对流量控制阀进行控制，流量控制阀增大上流道的流量，使得上流道的压力减小，并继续执行步骤S4；
S52、总控制系统计算d-c的值，记为△e，总控制系统判断△e与0的大小关系，若△e小于0，则总控制系统对流量控制阀进行控制，流量控制阀减小上流道的流量，使得上流道的压力增大，并继续执行步骤S4；
S53、总控制系统计算d-c的值，记为△e，总控制系统判断△e与0的大小关系，若△e等于0，则继续执行步骤S4。
进一步，所述步骤S5包括：
S51’、总控制系统计算d-c的值，记为△e，总控制系统判断△e与0的大小关系，若△e大于0，则总控制系统对压力控制单元进行控制，压力控制单元减小对液体储存器的输出压力，使得上流道的压力减小，并继续执行步骤S4；
S52’、总控制系统计算d-c的值，记为△e，总控制系统判断△e与0的大小关系，若△e小于0，则总控制系统对压力控制单元进行控制，压力控制单元增加对液体储存器的输出压力，使得上流道的压力增大，并继续执行步骤S4；
S53’、总控制系统计算d-c的值，记为△e，总控制系统判断△e与0的大小关系，若△e等于0，则继续执行步骤S4。
进一步，步骤S1中c的值设定在1:10～1:1000。在控制喷嘴的出液量时，通过对上流道和下流道的压力进行控制，从而控制上流道与下流道内液体的阻力比值，上流道内液体的阻力远小于下流道的阻力，因此在挤压控制单元对挤压单元进行挤压时，挤压单元内部液体流道内的液体较大一部分沿着上流道流向液体储存器，只有微小部分沿着下流道流向喷嘴，通过调整c的设定值，即可改变挤压单元内部液体流道内的液体流向上流道和下流道的量，从而便于调整喷嘴的出液量，相比于通过调整挤压单元内部液体流道的变形量来调整喷嘴的出液量来说，调整方式简单方便，并且还可以通过上流道压力传感器和下流道压力传感器对上流道和下流道的压力进行检测，从而提高喷嘴出液量的均匀性，以及提高喷嘴出液的稳定性。
进一步，步骤S3中，挤压控制单元对挤压单元提供正压力时，大部分液体沿着上流道向液体储存器流动，只有微量的液体沿着下流道从喷嘴流出。当挤压单元受到挤压力发生变形时，推动挤压单元内部液体沿着上流道和下流道方向流动，大部分液体沿着上流道流动，只有极其微量的液体沿着下流道流出，从而便于实现微量液体出液。
进一步，所述步骤S4中，总控制系统对采集到的a1和b1数据进行采集值滤波处理，以剔除误差较大的采集值。避免误差较大的采集值对上流道的压力控制产生误差。
本发明的有益效果是，本发明的微量液体出液的压力控制方法，上流道压力传感器对上流道的压力进行实时检测，在液体储存器内的液位发生变化时，上流道的压力会随之发生改变，上流道压力传感器和下流道压力传感器将检测到的压力值传输给总控制系统，总控制系统计算上流道与下流道的压力比值与设定值的偏差，并通过PID控制算法控制执行元件对上流道的压力进行调节，以使得上流道与下流道的压力比值稳定在设定值，从而使得从喷嘴挤压出的液滴的出液量均匀，避免出现漏滴、大小滴的现象，从而提高出液质量；
在控制喷嘴的出液量时，通过对上流道和下流道的压力进行控制，从而控制上流道与下流道内液体的阻力比值，上流道内液体的阻力远小于下流道的阻力，因此在挤压控制单元对挤压单元进行挤压时，挤压单元内部液体流道内的液体较大一部分沿着上流道流向液体储存器，只有微小部分沿着下流道流向喷嘴，通过调整c的设定值，即可改变挤压单元内部液体流道内的液体流向上流道和下流道的量，从而便于调整喷嘴的出液量，相比于通过调整挤压单元内部液体流道的变形量来调整喷嘴的出液量来说，调整方式简单方便，并且还可以通过上流道压力传感器和下流道压力传感器对上流道和下流道的压力进行检测，从而提高喷嘴出液量的均匀性，以及提高喷嘴出液的稳定性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1中的微量液体出液的压力控制装置的示意图。
图2是本发明的微量液体出液的压力控制方法的流程示意图。
图3是本发明实施例1中的步骤S5的流程示意图。
图4是本发明实施例2中的微量液体出液的压力控制装置的示意图。
图5是本发明实施例2中的步骤S5的流程示意图。
图中：1、总控制系统；2、液体储存器；3、挤压单元；4、喷嘴；5、压力控制单元；6、挤压控制单元；7、上流道；8、下流道；9、上流道压力传感器；10、下流道压力传感器；11、流量控制阀。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：如图1至图3所示，是本发明最优实施例，一种微量液体出液的压力控制装置，包括总控制系统1、液体储存器2、挤压单元3、喷嘴4、压力控制单元5和挤压控制单元6，压力控制单元5与液体储存器2相连通，液体储存器2和挤压单元3内的液体流道通过上流道7相连通，挤压控制单元6与挤压单元3相连通，挤压控制单元6和压力控制单元5均与总控制系统1电连接，挤压单元3的液体流道与喷嘴4通过下流道8相连通。还包括对上流道的压力进行调节的执行元件，所述执行元件与总控制系统相连接以通过总控制系统对执行元件进行控制。
上流道7上设置有上流道压力传感器9，下流道8上设置有下流道压力传感器10，上流道压力传感器9、下流道压力传感器10均与总控制系统1电连接，上流道压力传感器9和下流道压力传感器10均通过模拟量信号及高速通信链路与总控制系统1连接，能够实时快速的采集上流道7和下流道8的压力值，提高采集压力数据的及时性和准确性。
上流道压力传感器9对上流道7的压力进行检测，检测值记为a，下流道压力传感器10对下流道8进行压力检测，检测值记为b。
上流道7上设有流量控制阀11，执行元件即为流量控制阀11，流量控制阀11位于上流道压力传感器9与液体储存器2之间，流量控制阀11与总控制系统1电连接。
本发明还提供了一种微量液体出液的压力控制方法，包括以下步骤：
S1、在总控制系统1中设定上流道7的压力和下流道8的压力的比值，设定值记为c；
S2、总控制系统1控制压力控制单元5对液体储存器2提供正压力，使得液体储存器2内的液体流向上流道7、挤压单元3内部的液体流道、下流道8和喷嘴4；
S3、总控制系统1控制挤压控制单元6对挤压单元3提供正压力，以将挤压单元3液体通道内的液体挤压至喷嘴4，喷嘴4中的液体从喷嘴4下端出液至工件上，步骤S3中，挤压控制单元6对挤压单元3提供正压力时，大部分液体沿着上流道7向液体储存器2流动，只有微量的液体沿着下流道8从喷嘴4流出。当挤压单元3受到挤压力发生变形时，推动挤压单元3内部液体沿着上流道7和下流道8方向流动，大部分液体沿着上流道7流动，只有极其微量的液体沿着下流道8流出，从而便于实现微量液体出液；
S4、喷嘴4出液过程中，上流道压力传感器9对上流道7的压力进行实时检测，检测值记为a1，并将检测值a1传输给总控制系统1，同时下流道压力传感器10对下流道8的压力进行实时检测，检测值记为b1，并将b1传输给总控制系统1，步骤S4中，总控制系统1对采集到的a1和b1数据进行采集值滤波处理，以剔除误差较大的采集值。避免误差较大的采集值对上流道7的压力控制产生误差；
S5、总控制系统1计算a1/b1的值，记为d，并通过优化PID控制算法计算d与c之间的差值，从而控制执行元件对上流道7的压力进行调节，使得上流道7的压力和下流道8的压力的比值为c。
步骤S1中c的值设定在1:10～1:1000。在控制喷嘴4的出液量时，通过对上流道7和下流道8的压力进行控制，从而控制上流道7与下流道8内液体的阻力比值，上流道7内液体的阻力远小于下流道8的阻力，因此在挤压控制单元6对挤压单元3进行挤压时，挤压单元3内部液体流道内的液体较大一部分沿着上流道7流向液体储存器2，只有微小部分沿着下流道8流向喷嘴4，通过调整c的设定值，即可改变挤压单元3内部液体流道内的液体流向上流道7和下流道8的量，从而便于调整喷嘴4的出液量，相比于通过调整挤压单元3内部液体流道的变形量来调整喷嘴4的出液量来说，调整方式简单方便，并且还可以通过上流道压力传感器9和下流道压力传感器10对上流道7和下流道8的压力进行检测，从而提高喷嘴4出液量的均匀性，以及提高喷嘴4出液的稳定性。
步骤S5包括：
S51、总控制系统1计算d-c的值，记为△e，总控制系统1判断△e与0的大小关系，若△e大于0，则总控制系统1对流量控制阀11进行控制，流量控制阀11增大上流道7的流量，使得上流道7的压力减小，并继续执行步骤S4；
S52、总控制系统1计算d-c的值，记为△e，总控制系统1判断△e与0的大小关系，若△e小于0，则总控制系统1对流量控制阀11进行控制，流量控制阀11减小上流道7的流量，使得上流道7的压力增大，并继续执行步骤S4；
S53、总控制系统1计算d-c的值，记为△e，总控制系统1判断△e与0的大小关系，若△e等于0，则继续执行步骤S4。
本发明的工作原理及相应的有益效果:通过上流道压力传感器9对上流道7的压力进行实时检测，在液体储存器2内的液位发生变化时，上流道7的压力会随之发生改变，上流道压力传感器9和下流道压力传感器10将检测到的压力值传输给总控制系统1，总控制系统1计算上流道7与下流道8的压力比值与设定值的偏差，并通过PID控制算法控制执行元件对上流道7的压力进行调节，以使得上流道与下流道8的压力比值稳定在设定值，从而使得从喷嘴4挤压出的液滴的出液量均匀，避免出现漏滴、大小滴的现象，从而提高出液质量；
并且在控制喷嘴4的出液量时，通过对上流道7和下流道8的压力进行控制，从而控制上流道7与下流道8内液体的阻力比值，上流道7内液体的阻力远小于下流道8的阻力，因此在挤压控制单元6对挤压单元3进行挤压时，挤压单元3内部液体流道内的液体较大一部分沿着上流道7流向液体储存器2，只有微小部分沿着下流道8流向喷嘴4，通过调整c的设定值，即可改变挤压单元3内部液体流道内的液体流向上流道7和下流道8的量，从而便于调整喷嘴4的出液量，相比于通过调整挤压单元3内部液体流道的变形量来调整喷嘴4的出液量来说，调整方式简单方便，并且还可以通过上流道压力传感器9和下流道压力传感器10对上流道7和下流道8的压力进行检测，从而提高喷嘴4出液量的均匀性，以及提高喷嘴4出液的稳定性。
实施例2：参照图4和图5，与实施例1的不同之处在于，微量液体出液的压力控制装置中的执行元件为压力控制单元5。
微量液体出液的压力控制方法与实施例1中的微量液体出液的压力控制方法的不同之处在于，步骤S5包括：
S51’、总控制系统1计算d-c的值，记为△e，总控制系统1判断△e与0的大小关系，若△e大于0，则总控制系统1对压力控制单元5进行控制，压力控制单元5减小对液体储存器2的输出压力，使得上流道7的压力减小，并继续执行步骤S4；
S52’、总控制系统1计算d-c的值，记为△e，总控制系统1判断△e与0的大小关系，若△e小于0，则总控制系统1对压力控制单元5进行控制，压力控制单元5增加对液体储存器2的输出压力，使得上流道7的压力增大，并继续执行步骤S4；
S53’、总控制系统1计算d-c的值，记为△e，总控制系统1判断△e与0的大小关系，若△e等于0，则继续执行步骤S4。
执行元件为压力控制单元5相对于执行元件为流量控制阀11来说，不需要在上流道7上增设流量控制阀11，从而简化整个上流道7与下流道8压力控制系统的结构，从而降低压力控制系统的成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种多通道节能型半导体温控装置及半导体生产设备