一种csp灯珠真空覆膜机真空系统
技术领域
1.本发明涉及一种真空覆膜机，具体是一种csp灯珠真空覆膜机真空系统。
背景技术：2.随着下游各行业的发展，中国的制造业在全球的竞争力持续增强，中国的功率半导体行业也有较为明显的发展机遇，国产半导体芯片已经迎来最好的时刻，csp灯珠真空覆膜机作为封装的前段设备，具有重要的作用。
3.通常真空覆膜机由机架，升降系统，加热系统，真空系统，控制系统等组成。真空系统通常由真空泵，过滤器，真空电磁阀，接头，管路等组成。存在装配分散，安装不便，容易泄露等问题。
4.现有真空覆膜机的真空系统存在如下问题：装配分散且对真空泵的控制不够精准。因此，本领域技术人员提供了一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，通过整体单元化、模块化使得装配集中，再通过遗传算法获得pid参数并将pid参数代入步进电机增量式pid控制，达到对真空泵的精准控制，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，包括真空泵、真空过滤器、第一真空电磁阀、针阀、三通管件、液压软管、第二真空电磁阀，其中，所述三通管件依次将第一真空电磁阀、针阀、第二真空电磁阀、液压软管连通在一起；所述真空过滤器固定连接在真空泵的进气端，且真空过滤器进气端与第一真空电磁阀通过管接头连接，所述真空泵采用混合式步进电机进行驱动，且真空泵内部设有pid控制器用以通过遗传算法获得pid参数并将pid参数代入步进电机增量式pid控制。
8.本发明通过整体单元化、模块化使得装配集中，再通过遗传算法获得pid参数并将pid参数代入步进电机增量式pid控制，达到对真空泵的精准控制。
9.作为本发明进一步的方案：所述三通管件，具体包括：三个水平并列且依次连接的三通头，三个所述三通头的顶端接口分别与第一真空电磁阀、针阀、第二真空电磁阀连接，所述液压软管连接在最右侧所述三通头的一侧端口上。
10.第一真空电磁阀与第二真空电磁阀分别设置在针阀的一前一后，起到了冗余的作用，保证真空压力值稳定，而针阀可通过调节旋钮改变真空度大小，适用不同的工艺要求。
11.作为本发明再进一步的方案：最左侧的所述三通头的一侧端口通过软管连接有真空压力表。
12.真空压力表通过软管检测系统的真空度大小。
13.作为本发明再进一步的方案：所述真空泵所采用的混合式步进电机的数学模型
为：
[0014][0015]
其中，nr为两相混合式步进电机转子齿数；k
t
为转矩系数；b为黏滞摩擦系数；j是转动惯量；转子达到平衡位置，流过a、b两相的电流为i0。将真空泵混合式步进电机的各项参数带入得到传递函数为：g(s)＝400/(s2+50s＝400)。
[0016]
作为本发明再进一步的方案：所述pid控制器通过遗传算法对参数进行优化设计，其具体过程如下：
[0017]
步骤一：产生染色体；
[0018]
步骤二：染色体依次赋值给k
p
，ki，kd；
[0019]
步骤三：运行探针控制系统模型；
[0020]
步骤四：输出性能指标；
[0021]
步骤五：判断是否满足终止条件，若满足则终止，若不满足则进入下一步骤；
[0022]
步骤六：选择、交叉、变异更新染色体后回到步骤一。
[0023]
作为本发明再进一步的方案：所述染色体的种群大小为300、pid值上限为[500 500 500]、pid值下限为[-10-10-10]、染色体精英个数为10、染色体交叉后代比例为0.6、迭代次数为100、适应度函数值偏差为10-100
，用遗传算法获取pid参数模型，经过迭代计算后得到优化后的pid参数分别为：p参数＝496.8，i参数＝29.4，d参数＝480.2。
[0024]
作为本发明再进一步的方案：所述步进电机增量式pid控制基于优化后的pid参数，且增量式pid控制的函数为：
[0025][0026]
其中，δu(k)＝u(k)-u(k-1)；
[0027]
δu(k)＝k
p
(error(k)-error(k-1)+kierror(k)+kd(error(k)-2error(k-1)+error(k-2))
[0028]
k为采样序号，k＝1，2，
…
；error(k-1)和error(k)分别为第(k-1)和第k时刻所得的偏差信号，k
p
，ki，kd为分别通过遗传算法迭代获得的p，i，d参数。
[0029]
作为本发明再进一步的方案：所述增量式pid控制的采样率为1/1000。
[0030]
作为本发明再进一步的方案：所述真空泵的底端面固定连接有底板，且底板的底端面边角位置固定连接有支脚。
[0031]
底板与支脚的设置能够避免真空泵直接接触地面。
[0032]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0033]
1、本发明将真空系统整体单元化、模块化使得装配集中，进而方便固定及维修管理，采用三通管件直接连接，集中，可靠，稳定性提高。
[0034]
2、本发明通过遗传算法获得pid参数并将pid参数代入步进电机增量式pid控制，实现对混合式步进电机较为精确的控制，达到对真空泵的精准控制，从而使得本真空覆膜系统能够精准且高效的工作。
附图说明
[0035]
图1为一种csp灯珠真空覆膜机真空系统的结构示意图；
[0036]
图2为一种csp灯珠真空覆膜机真空系统中参数优化流程图；
[0037]
图3为一种csp灯珠真空覆膜机真空系统中获取pid参数模型图；
[0038]
图4为一种csp灯珠真空覆膜机真空系统中轨迹跟踪结果图。
[0039]
图中：1、真空压力表；2、软管；3、真空泵；4、真空过滤器；5、第一真空电磁阀；6、针阀；7、三通管件；8、液压软管；9、底板；10、支脚；11、第二真空电磁阀。
具体实施方式
[0040]
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0041]
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，包括真空泵3、真空过滤器4、第一真空电磁阀5、针阀6、三通管件7、液压软管8、第二真空电磁阀11，其中，三通管件7依次将第一真空电磁阀5、针阀6、第二真空电磁阀11、液压软管8连通在一起；真空过滤器4固定连接在真空泵3的进气端，且真空过滤器4进气端与第一真空电磁阀5通过管接头连接，真空泵3采用混合式步进电机进行驱动，且真空泵3内部设有pid控制器用以通过遗传算法获得pid参数并将pid参数代入步进电机增量式pid控制。本发明通过整体单元化、模块化使得装配集中，再通过遗传算法获得pid参数并将pid参数代入步进电机增量式pid控制，达到对真空泵3的精准控制。
[0042]
在本实施例中：三通管件7，具体包括：三个水平并列且依次连接的三通头，三个三通头的顶端接口分别与第一真空电磁阀5、针阀6、第二真空电磁阀11连接，液压软管8连接在最右侧三通头的一侧端口上。第一真空电磁阀5与第二真空电磁阀11分别设置在针阀6的一前一后，起到了冗余的作用，保证真空压力值稳定，而针阀6可通过调节旋钮改变真空度大小，适用不同的工艺要求。
[0043]
在本实施例中：最左侧的三通头的一侧端口通过软管2连接有真空压力表1。真空压力表1通过软管2检测系统的真空度大小。
[0044]
在本实施例中：真空泵3的底端面固定连接有底板9，且底板9的底端面边角位置固定连接有支脚10。底板9与支脚10的设置能够避免真空泵3直接接触地面。
[0045]
在本实施例中：液压软管8的一端与外界真空罩连接，真空罩罩住工作区域形成封闭空间。
[0046]
在本实施例中：真空泵3所采用的混合式步进电机的数学模型为：
[0047][0048]
其中，nr为两相混合式步进电机转子齿数；k
t
为转矩系数；b为黏滞摩擦系数；j是转动惯量；转子达到平衡位置，流过a、b两相的电流为i0。将真空泵3混合式步进电机的各项参数带入得到传递函数为：g(s)＝400/(s2+50s＝400)。
[0049]
进一步的，pid控制器通过遗传算法对参数进行优化设计，如图2所示，其具体过程如下：
[0050]
步骤一：产生染色体；
[0051]
步骤二：染色体依次赋值给k
p
，ki，kd；
[0052]
步骤三：运行探针控制系统模型；
[0053]
步骤四：输出性能指标；
[0054]
步骤五：判断是否满足终止条件，若满足则终止，若不满足则进入下一步骤；
[0055]
步骤六：选择、交叉、变异更新染色体后回到步骤一。
[0056]
进一步的，染色体的种群大小为300、pid值上限为[500 500 500]、pid值下限为[-10-10-10]、染色体精英个数为10、染色体交叉后代比例为0.6、迭代次数为100、适应度函数值偏差为10-100
；进一步的，用遗传算法获取pid参数模型，如图3所示，经过迭代计算后得到优化后的pid参数分别为：p参数＝496.8，i参数＝29.4，d参数＝480.2。
[0057]
进一步的，由于步进电机需要精确调控控制量的增量，因此基于上述参数，本技术继续采用增量式pid控制来实现对于真空泵3工作的精确控制。
[0058]
增量式pid控制的函数为：
[0059][0060]
其中，δu(k)＝u(k)-u(k-1)；
[0061]
δu(k)＝k
p
(error(k)-error(k-1)+kierror(k)+kd(error(k)-2error(k-1)+error(k-2))
[0062]
k为采样序号，k＝1，2，
…
；error(k-1)和error(k)分别为第(k-1)和第k时刻所得的偏差信号，k
p
，ki，kd为分别通过遗传算法迭代获得的p，i，d参数。
[0063]
进一步的，增量式pid控制的采样率为1/1000，对目标控制信号：cos(5*pi*k*ts)+sin(3*pi*k*ts)+2*sin(3/4*pi*k*ts)进行轨迹跟踪，结果如图4所示，本技术的技术方案可以实现对混合式步进电机较为精确的控制，从而使得本真空覆膜系统能够精准且高效的工作。
[0064]
本发明的工作原理是：在进行覆膜工作时需要先营造真空状态，此时，真空泵3运行进行抽真空工作，将外界真空罩内的空气通过液压软管8不断吸出，过程中，第一真空电磁阀5与第二真空电磁阀11分别设置在针阀6的一前一后，起到了冗余的作用，保证真空压力值稳定，而针阀6可通过调节旋钮改变真空度大小，适用不同的工艺要求。此外，真空压力表1可通过软管2检测系统的真空度大小，而真空过滤器4对吸入的空气进行过滤，避免杂物进入真空泵3内部，本技术将真空系统的各个组成单元化、模块化，再通过三通管件7使得整个真空系统装配集中，方便固定及维修管理。需要说明的是，本技术通过遗传算法获得pid参数，然后将pid参数代入步进电机增量式pid控制，以此来达到精准控制真空泵3的效果。
[0065]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
[0066]
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，其特征在于，包括真空泵、真空过滤器、第一真空电磁阀、针阀、三通管件、液压软管、第二真空电磁阀，其中，所述三通管件依次将第一真空电磁阀、针阀、第二真空电磁阀、液压软管连通在一起；所述真空过滤器固定连接在真空泵的进气端，且真空过滤器进气端与第一真空电磁阀通过管接头连接，所述真空泵采用混合式步进电机进行驱动，且真空泵内部设有pid控制器用以通过遗传算法获得pid参数并将pid参数代入步进电机增量式pid控制。2.根据权利要求1所述的一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，其特征在于，所述三通管件，具体包括：三个水平并列且依次连接的三通头，三个所述三通头的顶端接口分别与第一真空电磁阀、针阀、第二真空电磁阀连接，所述液压软管连接在最右侧所述三通头的一侧端口上。3.根据权利要求2所述的一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，其特征在于，最左侧的所述三通头的一侧端口通过软管连接有真空压力表。4.根据权利要求1所述的一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，其特征在于，所述真空泵所采用的混合式步进电机的数学模型为：其中，n
r
为两相混合式步进电机转子齿数；k
t
为转矩系数；b为黏滞摩擦系数；j是转动惯量；转子达到平衡位置，流过a、b两相的电流为i0。将真空泵混合式步进电机的各项参数带入得到传递函数为：g(s)＝400/(s2+50s＝400)。5.根据权利要求1所述的一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，其特征在于，所述pid控制器通过遗传算法对参数进行优化设计，其具体过程如下：步骤一：产生染色体；步骤二：染色体依次赋值给k
p
，k
i
，k
d
；步骤三：运行探针控制系统模型；步骤四：输出性能指标；步骤五：判断是否满足终止条件，若满足则终止，若不满足则进入下一步骤；步骤六：选择、交叉、变异更新染色体后回到步骤一。6.根据权利要求5所述的一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，其特征在于，所述染色体的种群大小为300、pid值上限为[500 500 500]、pid值下限为[-10
ꢀ‑
10
ꢀ‑
10]、染色体精英个数为10、染色体交叉后代比例为0.6、迭代次数为100、适应度函数值偏差为10-100
，用遗传算法获取pid参数模型，经过迭代计算后得到优化后的pid参数分别为：p参数＝496.8，i参数＝29.4，d参数＝480.2。7.根据权利要求6所述的一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，其特征在于，所述步进电机增量式pid控制基于优化后的pid参数，且增量式pid控制的函数为：其中，δu(k)＝u(k)-u(k-1)；
δu(k)＝k
p
(error(k)-error(k-1)+k
i
error(k)+k
d
(error(k)-2error(k-1)+error(k-2))k为采样序号，k＝1，2，
…
；error(k-1)和error(k)分别为第(k-1)和第k时刻所得的偏差信号，k
p
，k
i
，k
d
为分别通过遗传算法迭代获得的p，i，d参数。8.根据权利要求7所述的一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，其特征在于，所述增量式pid控制的采样率为1/1000。9.根据权利要求1所述的一种csp灯珠真空覆膜机真空系统，其特征在于，所述真空泵的底端面固定连接有底板，且底板的底端面边角位置固定连接有支脚。
技术总结本发明公开了一种CSP灯珠真空覆膜机真空系统，属于真空覆膜机领域，包括真空泵、真空过滤器、第一真空电磁阀、针阀、三通管件、液压软管、第二真空电磁阀，其中，所述三通管件依次将第一真空电磁阀、针阀、第二真空电磁阀、液压软管连通在一起；所述真空过滤器固定连接在真空泵的进气端，且真空过滤器进气端与第一真空电磁阀通过管接头连接，所述真空泵采用混合式步进电机进行驱动，且真空泵内部设有PID控制器用以通过遗传算法获得PID参数并将PID参数代入步进电机增量式PID控制。本发明通过整体单元化、模块化使得装配集中，再通过遗传算法获得PID参数并将PID参数代入步进电机增量式PID控制，达到对真空泵的精准控制。达到对真空泵的精准控制。达到对真空泵的精准控制。
技术研发人员：胡君榕 蒋凡 徐金宏 崔光录
受保护的技术使用者：深圳市广晟德科技发展有限公司
技术研发日：2022.07.20
技术公布日：2022/11/1
