00. 目錄

文章目錄

• • 00. 目錄
  • 01. 概述
  • 02. 目標(biāo)
  • 03. 起點(diǎn)
  • 04. 優(yōu)化脈沖寬度
  • 05. 優(yōu)化電壓
  • 06. 將頭頂?shù)轿?/li>
  • 07. 多脈沖
  • 08. 附錄

01. 概述

首先，我們簡(jiǎn)要回顧一下其他打印頭和波形文章中討論的內(nèi)容。在下面的示意圖中，我們顯示了電壓脈沖如何導(dǎo)致致動(dòng)器變形，在噴嘴腔中產(chǎn)生壓力并導(dǎo)致液滴噴射。我們正在優(yōu)化的是脈沖的大小，形狀和間隔，以確保噴射符合我們的目標(biāo)要求。

02. 目標(biāo)

嘗試產(chǎn)生波形的第一步是明確定義目標(biāo)。通常，最重要的目標(biāo)是要確定所需的墨滴大小，墨滴速度和噴射頻率。如果您已經(jīng)知道目標(biāo)規(guī)格，則可以立即開(kāi)始。如果沒(méi)有，那么您將必須進(jìn)行一些調(diào)查。

如果您是油墨公司，并且要開(kāi)發(fā)特定的機(jī)器，請(qǐng)與您的客戶(hù)核對(duì)油墨的使用條件。如果您的客戶(hù)是設(shè)備制造商，則他們應(yīng)該能夠告訴您所有您需要了解的信息。如果直接賣(mài)給用戶(hù)，那么也許這些信息不是那么容易獲得，您將不得不更加努力地找出合理的方法。您可以從筆架速度和打印分辨率中了解工作頻率，請(qǐng)記住，如果打印是多次打印，則可能與最終分辨率有所不同。

03. 起點(diǎn)

波形優(yōu)化的第一步是為我們的噴射建立一個(gè)合理的基線(xiàn)，以便我們可以使用Dropwatcher查看它。如果可能，一種簡(jiǎn)單的方法是從制造商推薦的打印頭或默認(rèn)的單脈沖波形開(kāi)始。除了典型的脈沖時(shí)序外，通常還會(huì)有某種校準(zhǔn)電壓（有時(shí)稱(chēng)為“標(biāo)記”電壓）。首先使用它，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生合理的噴射。對(duì)于我們的Dimatix Samba示例，我們將從打印頭用戶(hù)手冊(cè)中的波形開(kāi)始：26V振幅脈沖，脈沖寬度為2.18us（包括40V / us的上升時(shí)間）。

下一步是使液滴在液滴觀察器的視野中可見(jiàn)。如果可能的話(huà)，看面板很重要；如果您了解失敗，它將對(duì)理解失敗大有幫助。下圖為Dimatix Samba打印頭提供了理想的視圖。

如果您只是使用注射器注油進(jìn)行初步測(cè)試，則在測(cè)試期間最大程度地減少墨水消耗非常有用。以中等頻率（例如8kHz）沿著同一打印頭行噴射約10-20個(gè)噴嘴，這使您可以進(jìn)行一段時(shí)間的測(cè)試，而無(wú)需重新注入液體。

快速測(cè)量跌落速度以確保它是合理的，可能為5-6 m / s。即使最終目標(biāo)更高，此設(shè)置通常也可以輕松進(jìn)行測(cè)量而無(wú)需過(guò)多的衛(wèi)星。如果發(fā)現(xiàn)速度太低，則需要稍微增加脈沖電壓，反之亦然。我們的速度恰好可以接受，而不必修改波形，因此26V是合適的設(shè)置。

04. 優(yōu)化脈沖寬度

波形優(yōu)化的第一步是獲得基本的脈沖形狀，以匹配壓頭和流體組合的聲學(xué)特性。在波形術(shù)語(yǔ)中，我們將從確定適當(dāng)?shù)拿}沖寬度開(kāi)始。

因?yàn)閲娮斓拇笮『土黧w性質(zhì)都是固定的，所以我們正在尋找保持噴嘴腔膨脹的時(shí)間，以使墨水在噴嘴腔內(nèi)以良好的節(jié)奏來(lái)回移動(dòng)。

通常，脈沖寬度與液滴體積和速度之間存在近似二次關(guān)系。最佳脈沖寬度是將產(chǎn)生最大液滴量和速度的脈沖寬度，因此找到峰值是我們的首要目標(biāo)。確定用于起始波形的當(dāng)前脈沖寬度，并計(jì)劃將脈沖寬度從低于建議設(shè)置的50％調(diào)整為高于建議設(shè)置的50％。在每個(gè)脈沖寬度處，在距打印頭一致的距離處測(cè)量墨滴量和速度。選擇步長(zhǎng)大小以提供一些數(shù)據(jù)點(diǎn)，以便您可以構(gòu)建曲線(xiàn)。

對(duì)于我們的Samba打印頭，我們將以0.1us的增量自動(dòng)掃描從1.1us到3.3us的脈沖寬度。通過(guò)在每個(gè)值處捕獲圖像（使用雙脈沖），我們能夠快速直觀地判斷液滴的速度，并在需要時(shí)補(bǔ)充測(cè)量值。下圖是使用XSweep和Stitch的組合生成的。

速度曲線(xiàn)的頂部是脈沖的定時(shí)，可為您的墨水，打印頭和電子設(shè)備的組合提供最有效的墨滴噴射。有時(shí)希望使用比峰值高一點(diǎn)的脈沖寬度，因?yàn)樗梢詭椭l(wèi)星。獲得一些經(jīng)驗(yàn)將有助于您做出此決定。選擇脈沖寬度后，將該值編程到波形中，讓我們繼續(xù)前進(jìn)。

根據(jù)我們的圖像，我們可以看到2.1-2.2us的脈沖寬度似乎產(chǎn)生了最高的下降速度。我們可以說(shuō)是因?yàn)閳D像的每個(gè)切片是在同一時(shí)間拍攝的，并且液滴在這些切片中距離打印頭最遠(yuǎn)。如果您還記得，Dimatix Samba手冊(cè)中的起始脈沖寬度為2.18us，實(shí)際上這似乎是最佳選擇。干得好Dimatix！

節(jié)約時(shí)間

與噴墨中的大多數(shù)事物一樣，由用戶(hù)來(lái)決定采用該方法的精度水平。對(duì)于波形優(yōu)化，選擇較小的步長(zhǎng)來(lái)測(cè)試每個(gè)參數(shù)將能夠?yàn)槟峁└_的結(jié)果。但是，手動(dòng)進(jìn)行此分析時(shí)，較小的步長(zhǎng)意味著進(jìn)行此測(cè)試所需的時(shí)間會(huì)增加。為了使過(guò)程更快，ImageXpert有一個(gè)名為XSweep的工具，它將自動(dòng)調(diào)整波形設(shè)置并為您執(zhí)行測(cè)量。

05. 優(yōu)化電壓

現(xiàn)在我們知道正確的時(shí)序，我們可以探索電壓與液滴體積和速度之間的關(guān)系。通常，電壓與墨滴量和速度之間存在線(xiàn)性關(guān)系，直至達(dá)到極限。通常的權(quán)衡是，增加的電壓還會(huì)產(chǎn)生增加的韌帶，因此目標(biāo)是獲得盡可能高的速度，以產(chǎn)生良好的干凈液滴，而不會(huì)導(dǎo)致尾巴破裂成衛(wèi)星。

正如我們之前對(duì)脈沖寬度所做的那樣，讓我們嘗試一系列電壓并測(cè)量每個(gè)電壓的下降速度。同樣重要的是，還要注意液滴的數(shù)量和衛(wèi)星的形成，因?yàn)檫@會(huì)影響我們的決策。我們目前的目標(biāo)是確定電壓設(shè)置，以使我們?cè)跊](méi)有太多衛(wèi)星的情況下達(dá)到我們的目標(biāo)體積和速度。使用我們的Samba，我們將以0.5V的增量自動(dòng)掃描21V-31V的電壓。輸出如下所示。

再次，結(jié)果似乎與理論相符。下降速度隨電壓線(xiàn)性增加，直到引入衛(wèi)星為止。讓我們選擇一個(gè)比產(chǎn)生衛(wèi)星的電壓低一點(diǎn)的電壓，然后進(jìn)行測(cè)量。

現(xiàn)在，我們知道使用這些設(shè)置的波形將產(chǎn)生的液滴量和速度，并將其與我們的目標(biāo)進(jìn)行比較。但是，我們的工作尚未完成。

06. 將頭頂?shù)轿?/h2>

既然您已經(jīng)改善了脈搏，并且可以產(chǎn)生您一直在尋找的速度，那么現(xiàn)在該是將頭部更用力地推動(dòng)并提高頻率的時(shí)候了。這將測(cè)試我們到目前為止構(gòu)建的波形在目標(biāo)頻率下是否表現(xiàn)良好，以及是否有任何需要避免的斑點(diǎn)。如果您已經(jīng)知道關(guān)鍵的目標(biāo)頻率是多少，那么只需查看那里的噴射就可以節(jié)省一些時(shí)間，但不要忘記也包括次諧波。這樣可以確保，如果在渲染和打印圖像期間調(diào)整墨滴間距，則波形仍將表現(xiàn)良好。

我們認(rèn)為通常最好是盡可能多地了解整個(gè)頻率空間。您已經(jīng)設(shè)置了系統(tǒng)，并且您永遠(yuǎn)不知道客戶(hù)何時(shí)會(huì)要求以其他頻率使用該墨水。除了XSweep，Imagexpert還提供了“頻率掃描附件”，以幫助加快處理速度。這將自動(dòng)掃描一定范圍的頻率并收集數(shù)據(jù)，這對(duì)于較高頻率的打印頭特別有用。下圖是我們的Samba波形以1 kHz的步進(jìn)在1 – 30kHz處噴射。

幸運(yùn)的是，在這個(gè)范圍內(nèi)，我們的液滴形成看起來(lái)相當(dāng)不錯(cuò)。這是另一個(gè)講述不同故事的例子。

請(qǐng)注意，直到大約19 kHz時(shí)，噴射是一個(gè)恒定的速度，然后速度達(dá)到峰值嗎？除了增加速度，我們還看到韌帶長(zhǎng)度增加和衛(wèi)星形成。如果您從我們之前的波形文章中回想起，這就是共振。在19 – 24 kHz時(shí)，波形脈沖之間的時(shí)間間隔是這樣的：通過(guò)從噴嘴前的脈沖中殘留的動(dòng)量，將脈沖放大。有了這些知識(shí)，您就可以修改系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以避免該頻率或?qū)υ摲秶褂貌煌牟ㄐ巍?/p>

如果結(jié)果不理想怎么辦？

如果您創(chuàng)建的波形在目標(biāo)頻率下表現(xiàn)不佳，請(qǐng)選擇較低的電壓，然后重試。這是一個(gè)反復(fù)的過(guò)程，您可能需要對(duì)脈沖寬度和電壓進(jìn)行細(xì)微更改，然后重復(fù)進(jìn)行操作才能獲得所需的結(jié)果。這是自動(dòng)化派上用場(chǎng)的地方。如果您似乎無(wú)法使液滴的體積或速度足夠高，則多脈沖可能會(huì)有所幫助。

07. 多脈沖

當(dāng)在波形中使用多個(gè)脈沖來(lái)產(chǎn)生墨滴時(shí)，我們將其稱(chēng)為多脈沖。不要將其與灰度相混淆。我們?nèi)匀恢划a(chǎn)生一個(gè)液滴大小，我們只是使用多個(gè)波形脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果單個(gè)脈沖不能?chē)娚渥銐虻哪?#xff0c;則多脈沖可用于增加噴射液滴的體積。

如果要使用多個(gè)脈沖來(lái)產(chǎn)生較大的墨滴，則必須先了解墨水在打印頭中移動(dòng)的基本時(shí)機(jī)。為此，我們創(chuàng)建了兩個(gè)相同的脈沖，并希望根據(jù)它們之間的間隙來(lái)觀察噴射過(guò)程，如下所示。在正確的時(shí)機(jī)，第二個(gè)脈沖將增加噴嘴中墨水的動(dòng)量，一旦噴射，我們將看到更快的下降。

讓我們復(fù)制之前創(chuàng)建的優(yōu)化脈沖，并調(diào)整這兩個(gè)脈沖之間的間隔，并分析每個(gè)步驟的噴射。一個(gè)好的起點(diǎn)是將間距從最小允許值更改為每個(gè)脈沖的脈沖寬度的兩倍。最好的測(cè)量方法是查看第二個(gè)液滴的速度（如果有的話(huà)），因?yàn)榈诙€(gè)液滴的速度對(duì)由第一個(gè)脈沖引起的壓力波動(dòng)非常敏感。在某些噴頭/墨水組合中，如果脈沖間隙較小，則液滴很可能在您有機(jī)會(huì)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量之前就已經(jīng)融合了，而在其他情況下，第二次噴出可能是沿著第一個(gè)韌帶的隆起。重要的是找到可以測(cè)量的液滴以最快的間距。行為的峰值就是頭部共振所在。

當(dāng)我們復(fù)制優(yōu)化的Samba脈沖并以0.1us的步長(zhǎng)將脈沖間隔從1.4us掃描到3.2us時(shí)，我們產(chǎn)生了以下圖像。很明顯，第二次下降的速度最高，這就是我們的共振周期。

現(xiàn)在我們知道了諧振周期，我們可以建立一個(gè)使用它的波形。唯一要記住的是，如果您要一個(gè)接一個(gè)地堆疊脈沖，那么考慮電壓幅度很重要，否則您將最終的噴射速度推得很高。正如我們之前討論的那樣，這對(duì)于噴嘴潤(rùn)濕和人造衛(wèi)星通常是一件壞事。因此，考慮到這一點(diǎn)，您可以從類(lèi)似這樣的步驟開(kāi)始以獲取目標(biāo)墨滴大小。

進(jìn)行多脈沖做灰度

正如我們已經(jīng)提到的，灰度級(jí)的主要區(qū)別在于能夠改變打印圖像上每個(gè)像素處的墨滴大小。這意味著您需要選擇用于每個(gè)灰度級(jí)的波形脈沖，以獲得所需的墨滴大小。實(shí)現(xiàn)此目的的第一步是將波形分成可以由打印控制器選擇的段。然后，您必須將正確的段關(guān)聯(lián)到灰度級(jí)。

就像脈沖形狀本身一樣，該部分也非常取決于您的系統(tǒng)，尤其是允許您編輯波形“形狀”的軟件。使其可視化的最簡(jiǎn)單方法（因此經(jīng)常在該主題的專(zhuān)利中使用）是使用分隔符對(duì)波形進(jìn)行成像，然后有一張表格告訴您在每個(gè)級(jí)別中使用了哪種波形。我們?cè)谙旅驷槍?duì)單個(gè)5脈沖示例進(jìn)行了繪制。

之所以選擇5個(gè)脈沖作為3個(gè)級(jí)別，是因?yàn)樗芎玫卣故玖丝赡艿母叨褥`活性，其中包括脈沖不必相同或振幅呈線(xiàn)性的事實(shí)（就像我們的第一個(gè)示例一樣）。要記住的一件事是，無(wú)論選擇哪種灰度，可以使用的最大頻率將是完成整個(gè)波形所需時(shí)間的倒數(shù)。

通常，存在與脈沖之間的閉合程度相關(guān)的規(guī)則，以使電子板有時(shí)間在波形段之間切換。大多數(shù)優(yōu)秀的波形編輯器都會(huì)告訴您是否會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

現(xiàn)在，您可以調(diào)整波形段的單個(gè)脈沖寬度，電壓和脈沖間隔，以得到與目標(biāo)相匹配的墨滴量和速度。具有在同一視場(chǎng)中將不同大小的液滴彼此相鄰放置的圖像非常有用，因此您可以研究更改對(duì)所有灰度級(jí)的影響。此圖像在一個(gè)視場(chǎng)中顯示三種不同的灰度級(jí)。

先進(jìn)的波形設(shè)計(jì)

例如，多脈沖方法還可用于控制噴嘴板潤(rùn)濕或影響韌帶折斷。如下所示，多余的脈沖可以在主噴射脈沖之前或之后出現(xiàn)。實(shí)施更高級(jí)的波形技巧的技巧很難系統(tǒng)化，但是我們希望確保您知道這些事情是可能的。

一些磁頭制造商將另一種標(biāo)準(zhǔn)方法稱(chēng)為雙極性脈沖。該術(shù)語(yǔ)來(lái)自使用正負(fù)放大器同時(shí)在兩個(gè)方向上驅(qū)動(dòng)PZT的磁頭。這樣的系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可以從較低的總電壓獲得更有效的液滴噴射，但是它還允許在任何方向上對(duì)脈沖進(jìn)行編程，以控制噴射后的壓力變化。由于雙極性功能使電子設(shè)備更加復(fù)雜，因此可以使用單極電路（僅正電壓或負(fù)電壓）使用非零的靜止電壓來(lái)重新產(chǎn)生效果。我們嘗試用下圖說(shuō)明差異，該圖取自?xún)杉抑饕蓬^制造商的最新專(zhuān)利。左側(cè)的圖像是雙極性波形，

在這兩種情況下，波形都比我們前面所述的一系列簡(jiǎn)單梯形更多。生成更多任意形狀所需的方法不同于脈沖的高度和寬度。通常，現(xiàn)在波形是由段在給定時(shí)間內(nèi)從一個(gè)電壓變?yōu)榱硪粋€(gè)電壓來(lái)定義的。需要一些特定的電子設(shè)備，并且這可能是特定于供應(yīng)商的。在以后的文章中可能會(huì)詳細(xì)介紹使用這些技術(shù)優(yōu)化波形。

08. 附錄

參考：https://imagexpert.com/how-to-optimize-a-waveform/

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【工业控制】如何优化波形的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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