微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统、方法及相关装置

1.本发明涉及芯片装配技术领域，尤其涉及一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统及方法。


背景技术：

2.现有技术中传统的芯片封装转移工艺无法同时保证高效率与高精度，导致新一代超高清显示面板制造良率低。因此，为提高产品良率和显示质量，高密度细间距mini/micro led芯片封装转移技术将成为未来行业的发展趋势，在mini/micro led芯片封装转移时，需要驱动与控制压电微定位平台推动基板与载板进行精确定位，使基板准确地接受板载的芯片。
3.国内虽然有相应的压电驱动设备与控制设备，但因为在工业上使用的工业控制卡或驱动设备的控制精度较低，仍难以保证芯片的封装质量。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统，用于解决现有技术中工业控制卡或驱动设备的控制精度较低，导致芯片封装质量差的问题。
5.本发明第一方面提供了一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统，其特征在于，包括：上位机、dsp控制器、运放功放模块和压电陶瓷平台；
6.所述上位机与所述dsp控制器连接，用于将控制人员的操作转化为上位机指令，以及将所述上位机指令发送给所述dsp控制器；
7.所述dsp控制器分别与运放功放模块和反馈模块连接，用于接收上位机指令以及反馈模块的反馈信号，并根据上位机指令以预置算法计算信号模拟量，将所述信号模拟量发送至运放功放模块；根据反馈信号以实时调节pid参数的自适应算法计算补偿量，将所述补偿值发送至运放功放模块；
8.所述运放功放模块与压电陶瓷平台连接，用于根据信号模拟量或补偿量进行运放和功放，向压电陶瓷平台输入驱动电流；
9.所述压电陶瓷平台包括：压电陶瓷、微纳米平台和反馈模块，所述压电陶瓷受驱动电流驱动，改变微纳米平台上的基板与载板的相对位置；所述反馈模块用于检测基板和载板之间的偏差值，并将偏差值作为反馈信号发送至dsp控制器。
10.可选的，所述dsp控制器包括rs485通讯电路，rs485通讯电路用于实现上位机与所述dsp控制器的通信连接，接收上位机指令以及将当前的反馈信号发送至上位机。
11.可选的，所述运放功放模块包括同相比例运算放大电路和推挽电路；所述同相比例运算放大电路采用opa455芯片，所述推挽电路的输入端与所述opa455芯片的输出端连接，所述推挽电路的输出端与所述压电陶瓷连接。
12.可选的，还包括：电源模块；
13.所述电源模块与运放功放模块连接，包括：正电源电路和负电源电路，所述正电源
电路的供电用于驱动压电陶瓷，所述负电源电路的供电用于提高运放功放模块的动态响应范围。
14.可选的，所述正电源电路具体为boost升压电路，采用开关电源芯片lm5022；所述负电源电路具体为降压型dc-dc的buck电路，采用lm2596芯片。
15.可选的，所述反馈模块包括测距传感器、模数转换器和rs485通讯电路，所述测距传感器用于采集当前基板和载板之间的偏差，所述数模转换器用于将所述偏差转化为偏差值，通过所述rs485通讯电路，将所述偏差值作为反馈信号发送给所述dsp控制器。
16.本技术第二方面提供了一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法，应用于本发明第一方面任一项所述的压电陶瓷驱控系统中，其特征在于，包括：
17.获取上位机指令，基于预置算法根据上位机指令计算控制信号模拟量，并发送至运放功放模块；
18.实时获取反馈信号，并将反馈信号输入预置的模糊规则表进行模糊化，得到模糊输出值；将模糊输出值以重心法清晰化后得到pid参数，以pid公式将pid参数转化为清晰输出值；将清晰输出值以数模转换电路转化为补偿值，发送至运放功放模块
19.可选的，所述pid参数包括kp值、ki值和kd值；所述ki值随着反馈调节的进行先减小再增加；所述ki值随着反馈调节的进行逐渐增加；所述kd值随着反馈调节的进行逐渐减小。
20.本技术第三方面提供了一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控设备，所述设备包括处理器以及存储器：
21.所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
22.所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行本发明第一方面任一项所述的微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法。
23.本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行本发明第二方面任一项所述的微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法。
24.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：通过dsp控制器将控制量和偏差值转化为模拟量后，在运放功放模块进行功率放大，带动压电陶瓷，令压电陶瓷准确产生位移，最终在微纳米平台上进行基板与载板之间的精确定位，并以反馈模块反馈偏差信号闭环，使基板准确地接受板载的芯片，提高芯片装配精度。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的第一个示意图；
27.图2为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的第二个示意图；
28.图3为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的正电源电路示意图；
29.图4为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的负电源电路示意图；
30.图5为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的运放功放模块示意图；
31.图6为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法的流程示意图；
32.图7为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控软件流程图。
具体实施方式
33.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本发明提供了一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统，用于解决现有技术中芯片封装工艺效率低质量差的问题。
35.请参阅图1，本发明提供了一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的实施例，包括：上位机、dsp控制器、运放功放模块和压电陶瓷平台；
36.所述上位机与所述dsp控制器连接，用于将控制人员的操作转化为上位机指令，以及将所述上位机指令发送给所述dsp控制器；
37.本实施例中，上位机具体为计算机，控制人员在上位机中输入载板预期位置进行操作后，上位机将其转化为上位机指令发送到dsp控制器中执行。
38.所述dsp控制器分别与运放功放模块和反馈模块连接，用于接收上位机指令以及反馈模块的反馈信号，并根据上位机指令以预置算法计算信号模拟量，将所述信号模拟量发送至运放功放模块；根据反馈信号以实时调节pid参数的自适应算法计算补偿量，将所述补偿值发送至运放功放模块；
39.本实施例中dsp控制器与上位机连接，能将当前反馈模块检测到的偏差值发送给上位机，控制人员能够得知当前微纳米平台中承载面和目标基准面之间的偏差值，也即芯片与基板之间的偏差值，控制人员可以在上位机向dsp控制器下达指令，该指令中包含预期的控制量；
40.dsp控制器中存有预置算法，该预置算法将控制信号或反馈信号基于预设的旋转和调平控制算法，得到对应的运放功放电路需输出的电压电流值，再经过换算得到具体的模拟量。
41.所述运放功放模块与压电陶瓷平台连接，用于根据信号模拟量或补偿量进行运放和功放，向压电陶瓷平台输入驱动电流；
42.压电陶瓷的驱动对驱动设备能力有严格的要求，本实施例中的运放功放模块通过运放放大信号的电压，再由推挽电路单独放大信号的直流量以达到驱动压电陶瓷的需要；同相比例运算放大电路和推挽电路共同组成了一个线性放大电路，在保证信号合理范围内不失真的情况下进行功率放大，以增强系统的驱动带载能力。
43.所述压电陶瓷平台包括：压电陶瓷、微纳米平台和反馈模块，所述压电陶瓷受驱动电流驱动，改变微纳米平台上的基板与载板的相对位置；
44.通过驱动压电陶瓷，利用压电陶瓷的逆压电效应，在给压电陶瓷加上外电场时，其电介质内部正负电荷中心发生相对位移而被极化，使得致电介质发生形变。当电场在一定
范围内时形变与外电场呈线性关系，满足：
[0045][0046]
其中dt为逆压电应变常数，即d的转置矩阵，e为外加电场，x为应变。压电陶瓷这种因压变产生的微小位移(纳米级)且可被特定的电场控制的特点，可用以通过对压电陶瓷输入特定的电场产生位移，来实现对微纳米平台的调平纠偏。
[0047]
所述反馈模块用于检测基板和载板之间的偏差值，并将偏差值作为反馈信号发送至dsp控制器。
[0048]
反馈模块为采集微纳米平台实时姿态信息和实时位移信号的传感器，将检测得到的承载面和目标基准面之间的参数通过数模转换电路转换为相应的偏差值，将偏差值作为反馈信号再传输回dsp控制器，实现控制信号的闭环传输。
[0049]
本实施例中，通过dsp控制器将控制量和偏差值转化为模拟量后，在运放功放模块进行功率放大，带动压电陶瓷，令压电陶瓷准确产生位移，最终在微纳米平台上进行基板与载板之间的精确定位，并以反馈模块反馈偏差信号闭环，使基板准确地接受板载的芯片，提高芯片装配精度。
[0050]
以上为本技术提供的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的第一个实施例的详细说明，下面为本技术提供的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的第二个实施例的详细说明。
[0051]
请参阅图2，图2为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的第二个示意图。本实施例提供的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统，还包括电源模块，所述电源模块与运放功放模块连接，包括：正电源电路和负电源电路，所述正电源电路的供电用于驱动压电陶瓷，所述负电源电路的供电用于提高运放功放模块的动态响应范围。
[0052]
现有的压电驱动设备一般由单电源供电，这种供电方式的缺点是当输入偏置的单电源时，输入波形到底最低点时，输出波形无法到达最低点，输出波形会严重失真，而本实施例的双电源输入能保证波形完整。
[0053]
请参见图3，图3为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的正电源电路示意图。所述正电源电路具体为boost升压电路；正电源是驱动压电陶瓷的主要供电电压，其输出电压大于系统的输入电压，故采用boost升压电路；本实施例中采用ti公司的开关电源芯片lm5022，其在使用于升压电路时可与n沟道mosfet控制器配合工作，输出电压基于电流模式的控制，在提供固有输入电压前馈的同时，还简化了回路补偿的设计，其dc-dc转化器的调制模式是脉冲宽度调制(pwm)，且内部含有一个启动稳压器，能够在6v至60v的宽输入范围内工作。
[0054]
请参见图4，图4为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的负电源电路示意图。所述负电源电路用于提高运算放大器的动态响应范围、输出精度和负载抗干扰性；本实施例中采用降压型dc-dc的buck电路方案，由于驱动压电陶瓷并不需要大的负电输出，因此采用lm2596作为负电源的使用芯片。lm2596的主要功能是将噪声、纹波较大的高压直流电压转换成纹波小，噪声小的低压直流稳压输出，其使用的外部元器件较少，节约了经济成本，而且芯片内提供了过温和限流保护保护功能，可以防止输出电流过大烧坏芯片，最大驱动电流达3a，通过公共接地端将正极输入电压转换为负极输出电压，同时芯片输出引脚接地，能够提供-5v的电压输出。
[0055]
进一步的，请参见图5，图5为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的运放功放模块示意图。
[0056]
本实施例中，运放功放模块包括同相比例运算放大电路和推挽电路；所述同相比例运算放大电路采用opa455芯片，所述推挽电路的输入端与所述opa455芯片的输出端连接，所述推挽电路的输出端与所述压电陶瓷连接。所述运放电路选择ti公司的opa455芯片作为电路的运放，它是一款高电压、大电流驱动、单位增益稳定的运算放大器，能够满足微定位平台要求的驱动幅值范围，输出电流可以达到45ma，单位增益非常稳定，且不会出现的反相问题。其芯片内部具有保护功能，可防止温度过高和电流过载，且增益带宽积和转换速率良好，因此能够输出高精度与宽输出摆幅的信号，非常适合应用于高压压电式驱动，同时可以支持双电源供电；
[0057]
依照运放电路的功能需要，运放电路为同相比例运算放大电路，dsp控制器的信号经同相输入端输入，v+由正电源提供电压，v-由负电源提供电压。
[0058]
由于opa455的最大输出电流不足以满足压电陶瓷平台的驱动需求，本实施例中通过设计一个推挽电路作为功放电路，提高运放的输出功率。运放的输出端作为推挽电路的输入，通过采用一对极性相反的三极管mjl21193(pnp)和mjl21194(npn)来放大运放输出信号的电流，通过三极管的放大，将原本运放的电流放大至500ma以上，从而满足压电陶瓷的驱动需求。
[0059]
进一步的，反馈模块包括测距传感器、模数转换器和rs485通讯电路，所述测距传感器用于采集当前基板和载板之间的偏差，所述数模转换器用于将所述偏差转化为偏差值，通过所述rs485通讯电路，将所述偏差值作为反馈信号发送给所述dsp控制器。
[0060]
进一步的，dsp控制器由dsp最小系统、数模转换电路和rs485通讯电路组成，dsp最小系统就是保证dsp可以正常工作的最少硬件构成；dsp作为下位机接收上位机控制信息，处理完交由数模转换电路得出具体控制量。rs485电路是工业常用的主从机通讯网络，用于实现上位机与所述dsp控制器的通信连接，接收上位机指令以及将当前的反馈信号发送至上位机，是本系统与其他系统的默认通讯协议。
[0061]
上位机软件作为系统的终端，是留给该系统用户的可操作页面，用于发送对压电陶瓷的驱控指令到dsp，上位机与dsp之间的通讯协议是经典的串口通讯。同时dsp也通过串口向上位机传输由传感器采集到的此时的微纳平台的姿态信息，并通过上位机的显示界面显示系统的运行状况和当前的姿态调整状况。上位机软件同样留足的交互性优秀的旋转控制界面和调平控制界面，用于实时调整压电陶瓷的工作行程和角度，实现对微纳平台的细微调整。
[0062]
本实施例中，通过采用控制补偿回路的正负电源运放功放模块供电，并实现正负电源之间的精准协调控制，保证电源输出的良好线性度，实现高效准确驱动压电陶瓷。
[0063]
以上为本技术提供的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统的第二个实施例的详细说明，下面为本技术提供的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法的第一个实施例的详细说明。
[0064]
请参阅图6，图6为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法的流程示意图。本实施例提供的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法，应用于压电陶瓷驱控系统中，包括：
[0065]
s100，获取上位机指令，基于预置算法根据上位机指令计算控制信号模拟量，并发
送至运放功放模块；
[0066]
需要说明的是，系统的算法运算核心为dsp控制器的控制程序，在接收到上位机指令后，根据上位机指令以预置算法计算信号模拟量，将所述信号模拟量发送至运放功放模块；使得运放功放模块根据模拟量驱动压电陶瓷平台，令载有芯片的载板按上位机指令的预设行程位置移动；该预置算法将控制信号或反馈信号基于预设的旋转和调平控制算法，得到对应的运放功放电路需输出的电压电流值，再经过换算得到具体的模拟量；
[0067]
在上位机启动后，会自动初始化dsp控制器中主控程序，并在确认初始化成功后，上位机才会发送包含控制量的指令。
[0068]
s200，实时获取反馈信号，并将反馈信号输入预置的模糊规则表进行模糊化，得到模糊输出值；将模糊输出值以重心法清晰化后得到pid参数，以pid公式将pid参数转化为清晰输出值；将清晰输出值以数模转换电路转化为补偿值，发送至运放功放模块。
[0069]
需要说明的是，由于压电陶瓷工作过程中存在固有的迟滞，回退等非线性特性，并不能如理想模型一样使用常规的pid算法来实现闭环控制，固定的pid参数在面对压电陶瓷这一驱动器件难以使系统在一个稳定的状态下工作，故采用实时调节pid参数的自适应算法。
[0070]
反馈信号由反馈模块中的激光位移传感器等测距位移传感器实时传输，反馈信号中包括位移偏差e和经由dsp控制程序计算出的位移偏差变化ec，将反馈信号作为模糊控制器的输入，进行模糊化；对于pid控制的选择包括：负大[nb]、负中[nm]、负小[ns]、零[zo]、正小[ps]、正中[pm]、正大[pb]等7个语言变量，就有足够精度表达其模糊子集。定义e和ec的模糊子集均为{nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb}。通过预先的多次实验确定e和ec量程范围，通过线性量化的方式使e与ec落在模糊集对应的论域上，分别系统采用二维高斯函数作为隶属度函数用以判断输入所属的集合并计算出对应的隶属度，即可得到对应的模糊输出值。
[0071]
在pid控制器中包括三个输出：kp、ki和kd，kp值的选取决定于系统的响应速度。增大kp能提高响应速度，减小稳态偏差；但是，kp值过大会产生较大的超调，甚至使系统不稳定减小kp可以减小超调，提高稳定性，但kp过小会减慢响应速度，延长调节时间。因此，调节初期应适当取较大的kp值以提高响应速度，而在调节中期，kp则取较小值，以使系统具有较小的超调并保证一定的响应速度；而在调节过程后期再将kp值调到较大值来减小静差，提高控制精度。基于上述描述我们定义kp的模糊规则如表1所示：
[0072][0073]
表1kp模糊规则表
[0074]
积分控制主要是用来消除系统的稳态偏差。由于饱和非线性等原因，积分过程有可能在调节过程的初期产生积分饱和，从而引起调节过程的较大超调。因此，在调节过程的初期，为防止积分饱和，其积分作用应当弱一些，甚至可以取零；而在调节中期，为了避免影响稳定性，其积分作用应该比较适中；最后在过程的后期，则应增强积分作用，以减小调节静差。依据以上分析，制定的ki模糊规则如表2所示：
[0075][0076][0077]
表2ki模糊规则表
[0078]
微分环节的调整主要是针对大惯性过程引入的，微分环节系数的作用在于改变系统的动态特性。系统的微分环节系数能反映信号变化的趋势，并能在偏差信号变化太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快响应速度，减少调整时间，消除振荡.最终改变系统的动态性能。根据实际过程经验，在调节初期，应加大微分作用，这样可得到较小甚至避免超调；而在中期，由于调节特性对kd值的变化比较敏感，因此，kd值应适当小一些并应保持固定不变；然后在调节后期，kd值应减小，以减小被控过程的制动作用，进而
补偿在调节过程初期由于kd值较大所造成的调节过程的时间延长。依据以上分析，制定kd的模糊规则如表3所示：
[0079][0080]
表3kd模糊规则表
[0081]
模糊控制器的三个输出kp，ki和kd分别根据不同的逻辑模糊子集、录属度函数、相应的pid模糊规则表求得输出值kp、ki和kd的录属度，即得到模糊输出值；再通过重心法清晰化，对模糊输出值计算得到pid参数，再套入经典的pid公式计算作为最后的清晰输出值；该清晰输出值经数模转换得到具体的补偿值，发送至运放功放模块，即可控制电压驱动压电陶瓷平台完成动态的调整，实现信号控制闭环，提高芯片装配的精准度和效率。
[0082]
进一步的，请参阅图7，图7为微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控软件流程图；上位机在发送包含控制量的指令后，将上位机指令以串口通讯，经pid算法调整、数模转换和运放功放后，输入压电陶瓷进行驱动，检测压电陶瓷的位移是否与控制量一致；若否，则以传感器检测到的偏差经模数转换后，发回dsp控制器中，进行调平纠偏；若压电陶瓷的位移与控制量一致，则上报上位机反馈实际控制量，等待控制人员下一步的位移指令响应，若无响应则结束任务。
[0083]
本实施例中以基于三点定位原理的四自由度纳米云台为例，模拟量能指导驱动器控制3个z轴进行相应的z向位置偏差补偿运动，通过驱动theta柔性旋转模块内的压电陶瓷运动，最终使theta柔性旋转模块产生旋转并根据圆光栅的反馈值实时补偿角度偏差，进而完成调平操作。
[0084]
本实施例中，通过pid参数自适应变化的模糊算法，在芯片装配过程中自适应的改变参数，实时进行纠偏调平，提高了芯片装配的精准度和效率。
[0085]
本技术第三方面还提供了一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控设备，包括处理器以及存储器：其中存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；处理器用于根据程序代码中的指令执行上述微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法。
[0086]
本技术第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行上述微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法。
[0087]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0088]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0089]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0090]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0091]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0092]
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统，其特征在于，包括：上位机、dsp控制器、运放功放模块和压电陶瓷平台；所述上位机与所述dsp控制器连接，用于将控制人员的操作转化为上位机指令，以及将所述上位机指令发送给所述dsp控制器；所述dsp控制器分别与运放功放模块和反馈模块连接，用于接收上位机指令以及反馈模块的反馈信号，并根据上位机指令以预置算法计算信号模拟量，将所述信号模拟量发送至运放功放模块；根据反馈信号以实时调节pid参数的自适应算法计算补偿量，将所述补偿值发送至运放功放模块；所述运放功放模块与压电陶瓷平台连接，用于根据信号模拟量或补偿量进行运放和功放，向压电陶瓷平台输入驱动电流；所述压电陶瓷平台包括：压电陶瓷、微纳米平台和反馈模块，所述压电陶瓷受驱动电流驱动，改变微纳米平台上的基板与载板的相对位置；所述反馈模块用于检测基板和载板之间的偏差值，并将偏差值作为反馈信号发送至dsp控制器。2.根据权利要求1所述的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统，其特征在于，所述dsp控制器包括rs485通讯电路，rs485通讯电路用于实现上位机与所述dsp控制器的通信连接，接收上位机指令以及将当前的反馈信号发送至上位机。3.根据权利要求1所述的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统，其特征在于，所述运放功放模块包括同相比例运算放大电路和推挽电路；所述同相比例运算放大电路采用opa455芯片，所述推挽电路的输入端与所述opa455芯片的输出端连接，所述推挽电路的输出端与所述压电陶瓷连接。4.根据权利要求1所述的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统，其特征在于，还包括：电源模块；所述电源模块与运放功放模块连接，包括：正电源电路和负电源电路，所述正电源电路的供电用于驱动压电陶瓷，所述负电源电路的供电用于提高运放功放模块的动态响应范围。5.根据权利要求4所述的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统，其特征在于，所述正电源电路具体为boost升压电路，采用开关电源芯片lm5022；所述负电源电路具体为降压型dc-dc的buck电路，采用lm2596芯片。6.根据权利要求1所述的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统，其特征在于，所述反馈模块包括测距传感器、模数转换器和rs485通讯电路，所述测距传感器用于采集当前基板和载板之间的偏差，所述数模转换器用于将所述偏差转化为偏差值，通过所述rs485通讯电路，将所述偏差值作为反馈信号发送给所述dsp控制器。7.一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法，应用于如权利要求1-6所述的压电陶瓷驱控系统中，其特征在于，包括：获取上位机指令，基于预置算法根据上位机指令计算控制信号模拟量，并发送至运放功放模块；实时获取反馈信号，并将反馈信号输入预置的模糊规则表进行模糊化，得到模糊输出值；将模糊输出值以重心法清晰化后得到pid参数，以pid公式将pid参数转化为清晰输出值；将清晰输出值以数模转换电路转化为补偿值，发送至运放功放模块。
8.根据权利要求7所述的一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法，其特征在于，所述pid参数包括kp值、ki值和kd值；所述ki值随着反馈调节的进行先减小再增加；所述ki值随着反馈调节的进行逐渐增加；所述kd值随着反馈调节的进行逐渐减小。9.一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求7-8任一项所述的微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求7-8任一项所述的微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控方法。

技术总结
本发明涉及芯片装配技术领域，提供一种微纳米精度纠偏的压电陶瓷驱控系统、方法及相关装置，系统包括：上位机、DSP控制器、运放功放模块、压电陶瓷平台和反馈模块；DSP控制器接收上位机指令及反馈信号，分别以预置算法和自适应算法计算信号模拟量和补偿量；运放功放模块向压电陶瓷平台输入驱动电流，压电陶瓷在微纳米平台进行调平纠偏；反馈模块检测装配偏差并发至DSP控制器。通过DSP控制器将控制量和偏差值转化为模拟量后，在运放功放模块进行功率放大，带动压电陶瓷，令压电陶瓷准确产生位移，最终在微纳米平台上进行基板与载板之间的精确定位，并以反馈模块反馈偏差信号闭环，使基板准确地接受板载的芯片，提高芯片装配精度。提高芯片装配精度。提高芯片装配精度。


技术研发人员：林志杭 汤晖 冯发辉 王勋涛
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/25