卷到卷輸送工藝不僅在傳統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用廣泛,目前已成為無線射頻識(shí)別標(biāo)簽、柔性顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管、薄膜太陽能電池、印刷電子等領(lǐng)域理想的制造技術(shù),產(chǎn)品更加高精、高效的生產(chǎn)制造需求對(duì)運(yùn)動(dòng)基板的高速穩(wěn)定輸送提出了更高要求。面對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用中的復(fù)雜工況,考慮基板張力的非均勻分布以及中間彈性支撐影響,本文對(duì)柔性基板卷到卷輸送中橫向振動(dòng)特性、振動(dòng)控制及應(yīng)用等問題進(jìn)行了深入分析和有益探索,并取得了一些理論和實(shí)驗(yàn)成果。本文主要研究工作和創(chuàng)新之處包括:(1)針對(duì)卷到卷輸送中柔性運(yùn)動(dòng)基板,采用機(jī)理建模的方式,建立了運(yùn)動(dòng)基板橫向振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型。運(yùn)動(dòng)方程中考慮了橫向振動(dòng)與面內(nèi)運(yùn)動(dòng)之間的耦合,利用Galerkin方法對(duì)運(yùn)動(dòng)偏微分方程進(jìn)行離散,得到該問題的特征方程,從而計(jì)算運(yùn)動(dòng)基板在頻域內(nèi)橫向振動(dòng)特性;同時(shí)引入時(shí)間逐步積分方法來計(jì)算分析基板橫向振動(dòng)在時(shí)域內(nèi)的位移響應(yīng)特性。(2)針對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用中存在的基板張力非均勻分布,分析了拋物線形式張力分布作用下的柔性基板橫向振動(dòng)特性。通過數(shù)值求解和有限元仿真,討論了張力不均勻系數(shù)、運(yùn)動(dòng)速度、長(zhǎng)寬比等參數(shù)對(duì)基板橫向振動(dòng)特性及穩(wěn)定性的影響。張力不均勻系數(shù)對(duì)基板面內(nèi)應(yīng)力分布有較大影響,隨著張力不均勻系數(shù)增大基板失穩(wěn)臨界速度不斷變小,一個(gè)很小的張力分布不均勻系數(shù)就可以造成基板橫向振動(dòng)模態(tài)形狀與均勻張力分布時(shí)相比發(fā)生劇烈變化,考慮基板張力的非均勻分布有助于更加精確地預(yù)測(cè)分析基板橫向振動(dòng)特性。(3)針對(duì)大跨距基板合理選擇中間彈性支撐位置和剛度的問題,研究了運(yùn)動(dòng)基板在中間彈性支撐下的橫向振動(dòng)特性及穩(wěn)定性。振動(dòng)模型里同時(shí)考慮了基板的運(yùn)動(dòng)和中間彈性支撐,通過數(shù)值計(jì)算分析了單個(gè)支撐或多個(gè)彈性支撐下,不同支撐位置和支撐剛度對(duì)基板橫向振動(dòng)頻率轉(zhuǎn)向現(xiàn)象、振動(dòng)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響,為卷到卷制造設(shè)備的布局設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。(4)針對(duì)運(yùn)動(dòng)基板橫向振動(dòng)嚴(yán)重影響卷到卷工藝中基板穩(wěn)定輸送問題,采用集中力控制方案,分別使用線性二次型調(diào)節(jié)器和線性二次型高斯控制方法設(shè)計(jì)了主動(dòng)力控制的最優(yōu)控制器,在基板表面施加橫向反饋控制力,通過調(diào)節(jié)力的大小和方向達(dá)到基板橫向振動(dòng)控制,并用數(shù)值計(jì)算仿真驗(yàn)證了這兩種控制方法的有效性。(5)針對(duì)卷到卷輸送中基板張力快速非接觸式測(cè)量的需求,提出了一種基于橫向振動(dòng)頻率測(cè)量的基板張力估計(jì)方法,并設(shè)計(jì)搭建了一套開放式結(jié)構(gòu)的卷到卷實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,該方法可快速實(shí)現(xiàn)卷到卷制造設(shè)備中基板張力的非接觸式測(cè)量,不會(huì)對(duì)基板表面動(dòng)力學(xué)行為產(chǎn)生任何影響,而且方便地布置在卷到卷設(shè)備各個(gè)區(qū)域。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH113.1
【部分圖文】：

卷到卷輸送工藝應(yīng)用采用卷到卷輸送工藝的設(shè)備中，通常具有平、薄、矩形截面形狀、較小彎曲剛度等

圖 1-2 RFID 標(biāo)簽封裝設(shè)備的卷到卷系統(tǒng)示意圖工程及學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)為卷到卷輸送中存在三大技術(shù)問題，一是沿縱向（輸送方向）的張力動(dòng)態(tài)穩(wěn)定及控制，二是沿側(cè)向（面內(nèi)垂直于輸送方向）的動(dòng)態(tài)偏移及控制，三是沿橫向（面外垂直于輸送方向）的振動(dòng)及控制。有許多學(xué)者研究了卷到卷輸送中基板的縱向張力模型，包括收、放料區(qū)域張力模型及對(duì)輥區(qū)域張力模型，提出了多種有效抑制

圖 1-3 全文研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)全文共分為七個(gè)章節(jié)：第一章為緒論部分，詳細(xì)闡述了本課題的研究背景、關(guān)鍵問題及相關(guān)研究綜述等。為了滿足基板橫向振動(dòng)理論研究的需要，第二章建立了柔性基板卷到卷輸送中橫向振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型，闡述了公式推導(dǎo)過程，采用 Galerkin 方法對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)的偏微分方程進(jìn)行離散，通過數(shù)值計(jì)算方法獲得基板橫向振動(dòng)的頻率和模態(tài)形狀，
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2860167