一種超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法，包括如下步驟：系統(tǒng)初始化；判斷是否收到上位機(jī)指令，如是，執(zhí)行下一步驟；對(duì)所述上位機(jī)指令進(jìn)行解碼，并執(zhí)行相應(yīng)處理程序；判斷焊線標(biāo)志位是否為第一設(shè)定值，如是，執(zhí)行下一步驟；否則，將超聲輸出設(shè)置為零并返回；輸出超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)；判斷所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率是否大于零，如是，執(zhí)行下一步驟；否則，返回；對(duì)所述超聲換能器的諧振點(diǎn)頻率進(jìn)行跟蹤，并依據(jù)諧振頻率點(diǎn)阻抗值調(diào)整所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值。本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)上述驅(qū)動(dòng)方法的裝置。實(shí)施本發(fā)明的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法及裝置，具有以下有益效果：跟蹤速度較快、轉(zhuǎn)換效率較高。
【專利說明】一種超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，超聲被應(yīng)用在各種加工行業(yè)，如:超聲焊線機(jī)、超聲清洗機(jī)、超聲潔牙等等。超聲是由超聲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的電信號(hào)通過超聲換能器轉(zhuǎn)換得到，因此如何使超聲換能器轉(zhuǎn)換效率更高、轉(zhuǎn)換能量更穩(wěn)定、使用壽命更長成為超聲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0003]目前，超聲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由處理器、信號(hào)生成及功率放大、反饋信號(hào)采集三部分組成。其中，信號(hào)生成及功率放大部分用于生成一定頻率的信號(hào)、并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行功率放大；目前基本采用DSP、單片機(jī)內(nèi)部集成的PWM或DAC (Digital to analog converter,數(shù)模轉(zhuǎn)換器)產(chǎn)生PWM或正弦波，也有采用PWM集成芯片產(chǎn)生PWM波，然后經(jīng)過功放電路進(jìn)行放大，最終輸出驅(qū)動(dòng)超聲換能器的電信號(hào)。反饋信號(hào)采集部分用于采集加載在超聲換能器上的電壓及電流信號(hào)，通過這些信號(hào)對(duì)信號(hào)生成的頻率及放大倍數(shù)進(jìn)行調(diào)整。目前主要采用信號(hào)整形濾波的方法將反饋的正弦波或方波轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)進(jìn)行采集。存在的問題是，輸出超聲能量不穩(wěn)定、能量轉(zhuǎn)換效率低、超聲換能器使用壽命低等，這些問題主要是因?yàn)槌晸Q能器沒有一直處在諧振頻率點(diǎn)工作，而諧振頻率點(diǎn)是超聲換能器阻抗最小機(jī)械振動(dòng)最大的頻率點(diǎn)，其工作期間能量轉(zhuǎn)換效率高、阻抗變化小及發(fā)熱量少。由于超聲換能器的諧振頻率點(diǎn)會(huì)隨溫度、外界壓力等因素變化而變化，因此在工作時(shí)其諧振點(diǎn)也在不斷變化。目前國內(nèi)一些超聲驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)雖然也具有諧振點(diǎn)頻率自動(dòng)跟蹤功能但大多是基于電流最大的方法，用掃頻的方式得到不同頻率點(diǎn)的電流值，并求出其最大電流的頻率點(diǎn)作為諧振點(diǎn)，因此跟蹤速度慢，無法滿足高速度、高穩(wěn)定性的要求，尤其是應(yīng)用在高速焊線機(jī)中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述掃頻方式跟蹤速度慢、轉(zhuǎn)換效率低的缺陷，提供一種跟蹤速度較快、轉(zhuǎn)換效率較高的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法及裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法，包括如下步驟:
A)系統(tǒng)初始化；
B)判斷是否收到上位機(jī)指令，如是，執(zhí)行步驟C);否則，執(zhí)行步驟D)；
C)對(duì)所述上位機(jī)指令進(jìn)行解碼，并執(zhí)行相應(yīng)處理程序；
D)判斷焊線標(biāo)志位是否為第一設(shè)定值，如是，執(zhí)行步驟E);否則，將超聲輸出設(shè)置為零并返回步驟B);
E)輸出超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
F)判斷所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率是否大于零，如是，執(zhí)行步驟G);否則，返回步驟B)；
G)對(duì)所述超聲換能器的諧振點(diǎn)頻率進(jìn)行跟蹤，并依據(jù)諧振頻率點(diǎn)阻抗值調(diào)整所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值。
[0006]在本發(fā)明所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法中，所述步驟C)進(jìn)一步包括:
Cl)對(duì)所述上位機(jī)指令進(jìn)行解碼；
C2)判斷解碼后的指令碼是否為系統(tǒng)設(shè)置指令程序，如是，設(shè)置額定功率及失線檢測(cè)靈敏度并執(zhí)行步驟D);否則，執(zhí)行下一步驟。
[0007]在本發(fā)明所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法中，所述步驟C)還包括:
C3)判斷解碼后的指令碼是否為校驗(yàn)指令程序，如是，通過掃頻找出所述超聲波換能器的諧振頻率及阻抗并執(zhí)行步驟D);否則，執(zhí)行下一步驟。
[0008]在本發(fā)明所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法中，所述步驟C)還包括:
C4)判斷解碼后的指令碼是否為啟用或停用失線檢測(cè)指令程序，如是，開始啟用或停用失線檢測(cè)功能并執(zhí)行步驟D);否則，執(zhí)行下一步驟。
[0009]在本發(fā)明所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法中，所述步驟C)還包括:
C5)判斷解碼后的指令碼是否為焊線開始指令程序，如是，將所述焊線標(biāo)志位置為所述第一設(shè)定值并執(zhí)行步驟D);否則，執(zhí)行下一步驟。
[0010]在本發(fā)明所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法中，所述步驟C)還包括:
C6)判斷解碼后的指令碼是否為焊線停止指令程序，如是，將所述焊線標(biāo)志位置為所述第二設(shè)定值并執(zhí)行步驟D);否則，執(zhí)行步驟D)。
[0011]在本發(fā)明所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法中，所述步驟G)進(jìn)一步包括:
Gl)采集所述超聲波換能器的電流及電壓信號(hào)；
G2)對(duì)所述電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理得到相位差方向信號(hào)；
G3)依據(jù)所述相位差方向信號(hào)調(diào)整所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出頻率；
G4)對(duì)所述電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理并得到諧振點(diǎn)阻抗；
G5)依據(jù)所述諧振點(diǎn)阻抗調(diào)整所述電壓。
[0012]本發(fā)明還涉及一種實(shí)現(xiàn)上述超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法的裝置，包括:
初始化模塊:用于使系統(tǒng)初始化；
指令判斷模塊:用于判斷是否收到上位機(jī)指令；
指令解碼及處理模塊:用于對(duì)所述上位機(jī)指令進(jìn)行解碼，并執(zhí)行相應(yīng)處理程序；
標(biāo)志位判斷模塊:用于判斷焊線標(biāo)志位是否為第一設(shè)定值，如不是，將超聲輸出設(shè)置為零；
驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出模塊:用于輸出超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)；
功率判斷模塊:用于判斷所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率是否大于零；
頻率跟蹤及電壓調(diào)整模塊:用于對(duì)所述超聲換能器的諧振點(diǎn)頻率進(jìn)行跟蹤，并依據(jù)諧振頻率點(diǎn)阻抗值調(diào)整所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值。
[0013]在本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)上述超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法的裝置中，所述指令解碼及處理模塊進(jìn)一步包括:
解碼單元:用于對(duì)所述上位機(jī)指令進(jìn)行解碼；
系統(tǒng)設(shè)置判斷單元:用于判斷解碼后的指令碼是否為系統(tǒng)設(shè)置指令程序，如是，設(shè)置額定功率及失線檢測(cè)靈敏度；
校驗(yàn)判斷單元:用于判斷解碼后的指令碼是否為校驗(yàn)指令程序，如是，通過掃頻找出所述超聲波換能器的諧振頻率及阻抗；
失線檢測(cè)判斷單元:用于判斷解碼后的指令碼是否為啟用或停用失線檢測(cè)指令程序，如是，開始啟用或停用失線檢測(cè)功能；
焊線開始判斷單元:用于判斷解碼后的指令碼是否為焊線開始指令程序，如是，將所述焊線標(biāo)志位置為所述第一設(shè)定值；
焊線停止判斷單元:用于判斷解碼后的指令碼是否為焊線停止指令程序，如是，將所述焊線標(biāo)志位置為所述第二設(shè)定值。
[0014]在本發(fā)明所述的實(shí)現(xiàn)上述超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法的裝置中，所述頻率跟蹤及電壓調(diào)整模塊進(jìn)一步包括:
信號(hào)采集單元:用于采集所述超聲波換能器的電流及電壓信號(hào)；
相位差信號(hào)取得單元:用于對(duì)所述電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理得到相位差方向信號(hào)； 功率調(diào)整單元:用于依據(jù)所述相位差方向信號(hào)調(diào)整所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出頻率； 阻抗取得單元:用于對(duì)所述電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理并得到諧振點(diǎn)阻抗；
電壓調(diào)整單元:用于依據(jù)所述諧振點(diǎn)阻抗調(diào)整所述電壓。
[0015]實(shí)施本發(fā)明的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法及裝置，具有以下有益效果:由于在超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率大于零時(shí)，即超聲波換能器被驅(qū)動(dòng)工作時(shí)，對(duì)超聲換能器的諧振點(diǎn)頻率進(jìn)行跟蹤，并依據(jù)諧振頻率點(diǎn)阻抗值實(shí)時(shí)調(diào)整驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值，所以其跟蹤速度較快、轉(zhuǎn)換效率較高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法及裝置實(shí)施例中方法的流程圖；
圖2是所述實(shí)施例中對(duì)上位機(jī)指令進(jìn)行解碼，并執(zhí)行相應(yīng)處理程序的具體流程圖；
圖3是所述實(shí)施例中對(duì)超聲換能器的諧振點(diǎn)頻率進(jìn)行跟蹤，并依據(jù)諧振頻率點(diǎn)阻抗值調(diào)整超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值的具體流程圖；
圖4是所述實(shí)施例中裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]為了便于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解并實(shí)施本發(fā)明，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
[0018]在本發(fā)明超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法及裝置實(shí)施例中，其驅(qū)動(dòng)方法的流程圖如圖1所示。圖1中，該超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法包括如下步驟:
步驟SI系統(tǒng)初始化:本步驟中，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，這里的初始化包括處理器內(nèi)部的ADC、內(nèi)部的DAC、串口通信及系統(tǒng)時(shí)鐘的初始化等，一切準(zhǔn)備就緒。本實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)方法應(yīng)用在高速焊線機(jī)中。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)方法也可以應(yīng)用在其他超聲加工行業(yè)中。
[0019]步驟S2判斷是否收到上位機(jī)指令:本步驟中，判斷是否收到上位機(jī)指令，本實(shí)施例中，系統(tǒng)共有五個(gè)指令碼，其分別是系統(tǒng)設(shè)置、校驗(yàn)、啟用或停用失線檢測(cè)、焊線開始和焊線停止指令碼；本步驟中，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟S3 ;如果判斷的結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟S4。
[0020]步驟S3對(duì)上位機(jī)指令進(jìn)行解碼，并執(zhí)行相應(yīng)處理程序:如果上述步驟S2的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，對(duì)上位機(jī)指令進(jìn)行解碼，并根據(jù)解碼后的內(nèi)容執(zhí)行相應(yīng)處理程序。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟S4。
[0021]步驟S4判斷焊線標(biāo)志位是否為第一設(shè)定值:如果上述步驟S2的判斷結(jié)果為否，即未收到上位機(jī)指令，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，判斷焊線標(biāo)志位是否為第一設(shè)定值，本實(shí)施例中，第一設(shè)定值為1，本步驟中，也即判斷焊線標(biāo)志位是否為1，如果判斷的結(jié)果為是，即焊線標(biāo)志位為1，則執(zhí)行步驟S5 ;如果判斷的結(jié)果為否，即焊線標(biāo)志位不為1，則執(zhí)行步驟S6。當(dāng)然，在本實(shí)施例的另外一些情況下，也可以將第一設(shè)定值設(shè)置為其他值，例如設(shè)置為O0
[0022]步驟S5輸出超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào):如果上述步驟S4的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，輸出超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率為P*10value/255，其中，P為焊線額定功率，1value為8位數(shù)據(jù)輸入口構(gòu)成的二進(jìn)制值，當(dāng)然，在本實(shí)施例的另外一些情況下，數(shù)據(jù)輸入口的位數(shù)也可以為其他值，當(dāng)數(shù)據(jù)輸入口為η位時(shí)，這時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率為p*1nvaluy(2n-l)，1nv―為η位數(shù)據(jù)輸入口構(gòu)成的二進(jìn)制值，η可以為12或16等等。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟S7。
[0023]步驟S6將超聲輸出設(shè)置為零:如果上述步驟S4的判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行本步驟，本步驟中，將超聲輸出設(shè)置為零，也即超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率為零，這時(shí)超聲換能器未被驅(qū)動(dòng)。執(zhí)行完本步驟，返回步驟S2。
[0024]步驟S7判斷超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率是否大于零:本步驟中，判斷超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率是否大于零，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟S8 ;否則，返回步驟S2。
[0025]步驟S8對(duì)超聲換能器的諧振點(diǎn)頻率進(jìn)行跟蹤，并依據(jù)諧振頻率點(diǎn)阻抗值調(diào)整超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值:如果上述步驟S17的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，關(guān)于如何具體對(duì)超聲換能器的諧振點(diǎn)頻率進(jìn)行跟蹤，并依據(jù)諧振頻率點(diǎn)阻抗值實(shí)時(shí)調(diào)整超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值，具體來講，調(diào)整的是超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓有效值。執(zhí)行完本步驟，返回步驟S2。
[0026]對(duì)于本實(shí)施例而言，上述步驟S3還可進(jìn)一步細(xì)化，其細(xì)化后的具體流程圖如圖2所示，圖2中，步驟S3進(jìn)一步包括:
步驟S301對(duì)上位機(jī)指令進(jìn)行解碼:本步驟中，對(duì)收到的上位機(jī)指令進(jìn)行解碼。
[0027]步驟S302判斷解碼后的指令碼是否為系統(tǒng)設(shè)置指令程序:本步驟中，判斷上述解碼后的指令碼是否為系統(tǒng)設(shè)置指令程序，如果判斷的結(jié)果為是，即解碼后的指令碼是系統(tǒng)設(shè)置指令程序，則執(zhí)行步驟S303 ;如果判斷的結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟S304。
[0028]步驟S303設(shè)置額定功率及失線檢測(cè)靈敏度:如果上述步驟S302的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，對(duì)焊線額定功率及失線檢測(cè)靈敏度進(jìn)行設(shè)置。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟S4。
[0029]步驟S304判斷解碼后的指令碼是否為校驗(yàn)指令程序:如果上述步驟S302的判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，判斷解碼后的指令碼是否為校驗(yàn)指令程序，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟S305 ;如果判斷的結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟S306。
[0030]步驟S305通過掃頻找出超聲波換能器的諧振頻率及阻抗:本步驟中，通過掃頻找出超聲波換能器的諧振頻率及諧振阻抗，具體來講，通過用掃頻的方式得到不同頻率點(diǎn)的電流值，并求出其最大電流所對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)，將該頻率點(diǎn)作為諧振點(diǎn)。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟S4。
[0031]步驟S306判斷解碼后的指令碼是否為啟用或停用失線檢測(cè)指令程序:如果上述步驟S304的判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，判斷解碼后的指令碼是否為啟用或停用失線檢測(cè)指令程序，這里，失線指的是超聲換能器上的導(dǎo)線掉線。本步驟中，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟S307 ;如果判斷的結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟S308。
[0032]步驟S307開始啟用或停用失線檢測(cè)功能:如果上述步驟S306的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，開始啟用或停用失線檢測(cè)功能，也即開始啟用或停用檢測(cè)超聲換能器的導(dǎo)線是否掉線的功能。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟S4。
[0033]步驟S308判斷解碼后的指令碼是否為焊線開始指令程序:如果上述步驟S306的判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，判斷解碼后的指令碼是否為焊線開始指令程序，如果判斷的結(jié)果為是，即解碼后的指令碼為焊線開始指令程序，則執(zhí)行步驟S309 ;如果判斷的結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟S310。
[0034]步驟S309將焊線標(biāo)志位置為第一設(shè)定值:如果上述步驟S308的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本步驟中，將焊線標(biāo)志位置為第一設(shè)定值，也即將焊線標(biāo)志位置為I。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟S4。
[0035]步驟S310判斷解碼后的指令碼是否為焊線停止指令程序:如果上述步驟S308的判斷結(jié)果為否，則執(zhí)行步驟。本步驟中，判斷解碼后的指令碼是否為焊線停止指令程序，如果判斷的結(jié)果為是，則執(zhí)行步驟S311 ;如果判斷的結(jié)果為否，執(zhí)行步驟S4。
[0036]步驟S311將焊線標(biāo)志位置為第二設(shè)定值:如果上述步驟S310的判斷結(jié)果為是，則執(zhí)行本步驟。本實(shí)施例中，第二設(shè)定值為0，當(dāng)然，在本實(shí)施例的另外一些情況下，也可以將第二設(shè)定值設(shè)置為其他值，例如:設(shè)置為I。本步驟中，也即將焊線標(biāo)志位置為O。執(zhí)行完本步驟，執(zhí)行步驟S4。
[0037]對(duì)于本實(shí)施例而言，上述步驟S8還可以進(jìn)一步細(xì)化，其細(xì)化后的具體流程圖如圖3所示。圖3中，步驟S8進(jìn)一步包括如下步驟:
步驟S81采集超聲波換能器的電流及電壓信號(hào):本步驟中，采集超聲波換能器的電流及電壓信號(hào)，即采集流過超聲波換能器的電流及超聲波換能器兩端的電壓信號(hào)。
[0038]步驟S82對(duì)電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理得到相位差方向信號(hào):本步驟中，對(duì)電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理得到相位差方向信號(hào)，具體來講，將電流及電壓信號(hào)經(jīng)過濾波、放大及整形后得到相應(yīng)的兩路方波信號(hào)(電流方波信號(hào)和電壓方波信號(hào))，兩路方波經(jīng)過D觸發(fā)器得出兩路信號(hào)的相位差方向信號(hào)。
[0039]步驟S83依據(jù)相位差方向信號(hào)調(diào)整超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出頻率:本步驟中，依據(jù)相位差方向信號(hào)調(diào)整超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出頻率，具體就是，依據(jù)該相位差方向信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整輸出頻率即可快速將其電流和電壓的相位差鎖定為0，保證超聲換能器一直工作在諧振頻率點(diǎn)，相比目前采用的電流最大法進(jìn)行的頻率跟蹤其跟蹤速度及轉(zhuǎn)換效率得到了明顯提聞。
[0040]步驟S84對(duì)電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理并得到諧振點(diǎn)阻抗:本步驟中，對(duì)電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理并得到諧振點(diǎn)阻抗，具體來講，通過對(duì)超聲換能器兩端的電壓信號(hào)及流過超聲換能器兩端的電流信號(hào)進(jìn)行濾波、放大及真有效值變化后采集計(jì)算得到諧振點(diǎn)阻抗。
[0041]步驟S85依據(jù)諧振點(diǎn)阻抗調(diào)整電壓:本步驟中，依據(jù)諧振點(diǎn)阻抗調(diào)整電壓，具體來講，在超聲換能器工作時(shí)，通過采集諧振點(diǎn)阻抗實(shí)時(shí)調(diào)整加載在超聲換能器兩端的電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)超聲換能器的恒功率驅(qū)動(dòng)。在高速焊線機(jī)中恒功率控制可以很好地保證焊點(diǎn)的一致性。
[0042]值得一提的是，根據(jù)具體情況，在一些情況下也可以沒有上述步驟S304—步驟S305、步驟S306—步驟S307、步驟S308—步驟S309、步驟S310—步驟S311中任意一組或兩組或三組或全部，也即在一些情況下可以沒有步驟S304和S305，或也可以沒有步驟S304、S305、S306和S307，或也可以沒有步驟S304、S305、S306、S307、S308和S309 ;或也可以沒有步驟 S304、S305、S306、S307、S308、S309、S310 和 S311。
[0043]本實(shí)施例還涉及一種實(shí)現(xiàn)上述驅(qū)動(dòng)方法的裝置,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。圖4中，該裝置包括初始化模塊1、指令判斷模塊2、指令解碼及處理模塊3、標(biāo)志位判斷模塊4、驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出模塊5、功率判斷模塊6和頻率跟蹤及電壓調(diào)整模塊7 ;其中，初始化模塊I用于使系統(tǒng)初始化；指令判斷模塊2用于判斷是否收到上位機(jī)指令；指令解碼及處理模塊3用于對(duì)上位機(jī)指令進(jìn)行解碼，并執(zhí)行相應(yīng)處理程序；標(biāo)志位判斷模塊4用于判斷焊線標(biāo)志位是否為第一設(shè)定值，如不是，將超聲輸出設(shè)置為零；驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出模塊5用于輸出超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)；功率判斷模塊6用于判斷超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率是否大于零；頻率跟蹤及電壓調(diào)整模塊7用于對(duì)超聲換能器的諧振點(diǎn)頻率進(jìn)行跟蹤，并依據(jù)諧振頻率點(diǎn)阻抗值調(diào)整超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值。
[0044]本實(shí)施例中，指令解碼及處理模塊3進(jìn)一步包括解碼單元31、系統(tǒng)設(shè)置判斷單元32、校驗(yàn)判斷單元33、失線檢測(cè)判斷單元34、焊線開始判斷單元35和焊線停止判斷單元36 ;其中，解碼單元31用于對(duì)上位機(jī)指令進(jìn)行解碼；系統(tǒng)設(shè)置判斷單元32用于判斷解碼后的指令碼是否為系統(tǒng)設(shè)置指令程序，如是，設(shè)置額定功率及失線檢測(cè)靈敏度；校驗(yàn)判斷單元33用于判斷解碼后的指令碼是否為校驗(yàn)指令程序，如是，通過掃頻找出超聲波換能器的諧振頻率及阻抗；失線檢測(cè)判斷單元34用于判斷解碼后的指令碼是否為啟用或停用失線檢測(cè)指令程序，如是，開始啟用或停用失線檢測(cè)功能；焊線開始判斷單元35用于判斷解碼后的指令碼是否為焊線開始指令程序，如是，將焊線標(biāo)志位置為第一設(shè)定值；焊線停止判斷單元36用于判斷解碼后的指令碼是否為焊線停止指令程序，如是，將焊線標(biāo)志位置為第二設(shè)定值。值得一提的是，根據(jù)具體情況，在一些情況下也可以沒有校驗(yàn)判斷單元33、失線檢測(cè)判斷單元34、焊線開始判斷單元35和焊線停止判斷單元36中的任意一個(gè)或幾個(gè)。
[0045]本實(shí)施例中，頻率跟蹤及電壓調(diào)整模塊7進(jìn)一步包括信號(hào)采集單元71、相位差信號(hào)取得單元72、功率調(diào)整單元73、阻抗取得單元74和電壓調(diào)整單元75 ;其中，信號(hào)采集單元71用于采集超聲波換能器的電流及電壓信號(hào)；相位差信號(hào)取得單元72用于對(duì)電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理得到相位差方向信號(hào)；功率調(diào)整單元73用于依據(jù)相位差方向信號(hào)調(diào)整超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出頻率；阻抗取得單元74用于對(duì)電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理并得到諧振點(diǎn)阻抗；電壓調(diào)整單元75用于依據(jù)諧振點(diǎn)阻抗調(diào)整所述電壓。
[0046]總之，在本實(shí)施例中，為了克服超聲轉(zhuǎn)換效率低、超聲能量穩(wěn)定性差、超聲換能器使用壽命低等不足，本實(shí)施例中的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法及裝置不僅提高了超聲換能器的轉(zhuǎn)換效率和使用壽命，且超聲能量穩(wěn)定性相比目前更好。
[0047]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，包括如下步驟: A)系統(tǒng)初始化； B)判斷是否收到上位機(jī)指令，如是，執(zhí)行步驟C);否則，執(zhí)行步驟D)； C)對(duì)所述上位機(jī)指令進(jìn)行解碼，并執(zhí)行相應(yīng)處理程序； D)判斷焊線標(biāo)志位是否為第一設(shè)定值，如是，執(zhí)行步驟E);否則，將超聲輸出設(shè)置為零并返回步驟B); E)輸出超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)； F)判斷所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率是否大于零，如是，執(zhí)行步驟G);否則，返回步驟B)； G)對(duì)所述超聲換能器的諧振點(diǎn)頻率進(jìn)行跟蹤，并依據(jù)諧振頻率點(diǎn)阻抗值調(diào)整所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述步驟C)進(jìn)一步包括: Cl)對(duì)所述上位機(jī)指令進(jìn)行解碼； C2)判斷解碼后的指令碼是否為系統(tǒng)設(shè)置指令程序，如是，設(shè)置額定功率及失線檢測(cè)靈敏度并執(zhí)行步驟D);否則，執(zhí)行下一步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述步驟C)還包括: C3)判斷解碼后的指令碼是否為校驗(yàn)指令程序，如是，通過掃頻找出所述超聲波換能器的諧振頻率及阻抗并執(zhí)行步驟D);否則，執(zhí)行下一步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述步驟C)還包括: C4)判斷解碼后的指令碼是否為啟用或停用失線檢測(cè)指令程序，如是，開始啟用或停用失線檢測(cè)功能并執(zhí)行步驟D);否則，執(zhí)行下一步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述步驟C)還包括: C5)判斷解碼后的指令碼是否為焊線開始指令程序，如是，將所述焊線標(biāo)志位置為所述第一設(shè)定值并執(zhí)行步驟D);否則，執(zhí)行下一步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述步驟C)還包括: C6)判斷解碼后的指令碼是否為焊線停止指令程序，如是，將所述焊線標(biāo)志位置為所述第二設(shè)定值并執(zhí)行步驟D);否則，執(zhí)行步驟D)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述步驟G)進(jìn)一步包括: Gl)采集所述超聲波換能器的電流及電壓信號(hào)； G2)對(duì)所述電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理得到相位差方向信號(hào)； G3)依據(jù)所述相位差方向信號(hào)調(diào)整所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出頻率； G4)對(duì)所述電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理并得到諧振點(diǎn)阻抗； G5)依據(jù)所述諧振點(diǎn)阻抗調(diào)整所述電壓。
8.一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法的裝置，其特征在于，包括: 初始化模塊:用于使系統(tǒng)初始化； 指令判斷模塊:用于判斷是否收到上位機(jī)指令； 指令解碼及處理模塊:用于對(duì)所述上位機(jī)指令進(jìn)行解碼，并執(zhí)行相應(yīng)處理程序； 標(biāo)志位判斷模塊:用于判斷焊線標(biāo)志位是否為第一設(shè)定值，如不是，將超聲輸出設(shè)置為零； 驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出模塊:用于輸出超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 功率判斷模塊:用于判斷所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率是否大于零； 頻率跟蹤及電壓調(diào)整模塊:用于對(duì)所述超聲換能器的諧振點(diǎn)頻率進(jìn)行跟蹤，并依據(jù)諧振頻率點(diǎn)阻抗值調(diào)整所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法的裝置，其特征在于，所述指令解碼及處理模塊進(jìn)一步包括: 解碼單元:用于對(duì)所述上位機(jī)指令進(jìn)行解碼； 系統(tǒng)設(shè)置判斷單元:用于判斷解碼后的指令碼是否為系統(tǒng)設(shè)置指令程序，如是，設(shè)置額定功率及失線檢測(cè)靈敏度； 校驗(yàn)判斷單元:用于判斷解碼后的指令碼是否為校驗(yàn)指令程序，如是，通過掃頻找出所述超聲波換能器的諧振頻率及阻抗； 失線檢測(cè)判斷單元:用于判斷解碼后的指令碼是否為啟用或停用失線檢測(cè)指令程序，如是，開始啟用或停用失線檢測(cè)功能； 焊線開始判斷單元:用于判斷解碼后的指令碼是否為焊線開始指令程序，如是，將所述焊線標(biāo)志位置為所述第一設(shè)定值； 焊線停止判斷單元:用于判斷解碼后的指令碼是否為焊線停止指令程序，如是，將所述焊線標(biāo)志位置為所述第二設(shè)定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的實(shí)現(xiàn)超聲換能器的驅(qū)動(dòng)方法的裝置，其特征在于，所述頻率跟蹤及電壓調(diào)整模塊進(jìn)一步包括: 信號(hào)采集單元:用于采集所述超聲波換能器的電流及電壓信號(hào)； 相位差信號(hào)取得單元:用于對(duì)所述電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理得到相位差方向信號(hào)； 功率調(diào)整單元:用于依據(jù)所述相位差方向信號(hào)調(diào)整所述超聲驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出頻率； 阻抗取得單元:用于對(duì)所述電流及電壓信號(hào)進(jìn)行處理并得到諧振點(diǎn)阻抗； 電壓調(diào)整單元:用于依據(jù)所述諧振點(diǎn)阻抗調(diào)整所述電壓。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104252146SQ201310268582
【公開日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】隆志力, 舒杰, 李澤湘 申請(qǐng)人:東莞華中科技大學(xué)制造工程研究院