点胶冲击力测量方法
上海冉赛检测技术有限公司
作者：马忠新
介绍：
点胶，是一种工艺，也称施胶、涂胶、灌胶、滴胶等，是把电子胶水、油或者其他液体涂抹、灌封、点滴到产品上，让产品起到黏贴、灌封、绝缘、固定、表面光滑等作用。
现在电子产品点胶过程喷射频率高、使用频率频繁、往往是自动化批量生产，如点胶设备出现异常,产品会出现批量式的质量溢出，验证影响电子产品的加工质量。我司研发了一种基于点胶过程冲击力测量的试验系统，系统可用于在设定预载荷下测量点胶阀的冲击力，并根据客户需求做出性能判断。
设计目标
1、测量点胶阀活塞的冲击力。
2、测量点胶阀冲击试验前的初始载荷。
3、通过软件自动分析峰值偏差与合格判断。
设计原理
测量系统由高速数据采集卡、高频响应冲击力传感器、静载荷传感器、试验框架、台式计算机组成。
设计优点：
1、可测量压电阀试验过程的初始载荷与冲击载荷。
2、在测量冲击载荷时，通过锁紧横梁，增加了与活塞冲击部分的刚度，避免了下方静载荷传感器的低刚度、低固有频率对系统冲击载荷测试的耦合影响。
3、气动锁紧采用平面夹持方式，几乎不会产生横梁的上下移动，定位精度高。
采集卡：
数据采集：数据采集卡选用进口高速数据采集卡，PCIE高速通讯，2通道模拟输入，用于将传感器的数据转换为数字量并与计算机通讯，实现高速测量，详细信息如下所示：
高速数据采集卡
基于PCI-E的多功能DAQ设备凭借STC3定时和同步技术、基于USB的高性能信号读写、完全重新设计的机械外壳以及多核优化的驱动与应用软件，在性能上达到了一个新的高度。参数如下所示：
1、2路模拟差分输入,1MS/s，16位分辨率
2、4条数字I/O线 (其中8条为1 MHz硬件定时线)
3、1路32位计数器/定时器, 针对PWM、编码器、频率、事件计数
采集卡优点
1、高采样频率，保证了点胶过程高速运动下采集完整的波形。
2、采集卡内置了静载荷放大信号调理电路，不受外界工频噪声影响，静载荷传感器零漂、线性度、温飘都可以保证。
3、外置了冲击力传感器的信号调理模块，可同时测量冲击力与静态载荷。
冲击力传感器：
冲击力传感器采用压电式高频率响应的力传感器，响应频率≥20kHz，保证冲击力测量过程上升时间、频率响应足够，不失真、不削波，准确度可到±1%，传感器量程1kN。
冲击力传感器
| 项目 | 参数 |
1 | 采样率 | 1MHz |
2 | 冲击力传感器 | 量程100-5000N，响应＞40kHz,线性1%F.S |
3 | 静载力传感器 | 1000N线性1%F.S |
4 | 使用温度 | -10-50℃ |
5 | 触发方式 | 自动手动 |
软件：
我司自主开发的冲击测量软件，兼容进口与国产配置的多重硬件，适合不同工况下的冲击力与压力测量，可自动触发与停止，并在与多家公司合作后，听取宝贵意见，不断优化。即可实现触发显示、触发测量，又可通过频谱曲线，分析传感器的响应频率，高效真实，预留DIO接口，可修改软件实现与外部开关信号的控制反馈。软件具有数值显示、曲线显示、数据记录、分析、报表、数据回查功能，可按照客户需求进行定制修改。
测量软件
冲击力测量参数：
传感器准确度在1%，重复性在0.2%，测量量程=最大量程*（20%-80%）之间，举例，例如测量冲击力的最大力为1000N，那么测量范围是200-1000N之间，某次试验冲击力显示位置820N，则820N的准确性为820±8.2N，其每次测量的重复性误差为820±1.64N。
采集卡模数转换位数为16位，其满载分辨率2^16=65536码,在1000N下分辨率为1000/65536=0.015N。
静载传感器测量参数：
考虑横梁自重，选择传感器量程为1000N,静载传感器准确度为0.5%,重复性为0.2%，则测量误差=当前测量值*0.5%。
采样性能：
采集卡采样速度为1MHz，1us采集一个点，保证最大可以测量100kHz的往复运动。
系统测量响应频率：
传感器固有频率＞40kHz，其测量范围为(40/3)Hz，等于13.3kHz，压电阀往复运动速度在1000Hz以内，其结构为长杆式结构，估算其固有频率在1000Hz以内，传感器固有频率远高于其它结构的频率，使用中不会产生对其它结构固有频率的耦合影响。
使用寿命：
传感器为压电式无源结构，产生微弱的电荷信号进行放大测量，其寿命高，我司可保证传感器与采集卡在无外力损坏情况下，使用寿命达100000次以上。
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