[发明专利]一种基于3D打印自动化封装压电陶瓷传感器的方法

说明书

本发明公开了一种基于3D打印自动化封装压电陶瓷传感器的方法，其包括有以下步骤：a、封装模具模型设计；b、选定打印材料3D打印头，3D打印机装设自动传感器移送装置、自动滴送焊锡装置、自动导线移送装置、自动高温挤压焊接装置、自动焊接检测装置；c、编写打印程序；d、打印成型封装底模；e、封装底模固化；f、放置压电陶瓷传感器；g、滴送焊锡；h、导线焊接；i、焊接检测；j、打印成型封装侧模；k、封装侧模固化；l、打印成型封装上模；m、封装上模固化；n、取出。本发明的基于3D打印自动化封装压电陶瓷传感器的方法具有封装模具可设计、精度高、成型快、流程简单且封装后的压电陶瓷传感器均一性好的优点。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种基于3D打印自动化封装压电陶瓷传感器的方法。

背景技术

压电陶瓷是一种能实现机械能、电能相互转换的信息功能陶瓷材料，其具有压电效应和介电性等。其中，压电陶瓷材料的压电效应表现为：在满足一定条件下，当向压电晶片元件施加机械变形时就会产生一个电信号；反之，当向压电晶片元件施加一个电信号时就会引起压电元件的变形。目前压电陶瓷材料在通讯、医学成像、自动测量与控制、雷达、超声马达、声纳、超声功率、声换能器和声传感器等方面已得到广泛应用。近些年，人们已开始将压电陶瓷材料作为新型传感器用于结构健康监测及损伤诊断技术等土木工程领域。

将压电陶瓷传感器用于土木工程领域并实现对材料及结构性能进行监测是一种新型监测方法；其中，在绝大部分情况下，压电陶瓷传感器需长期暴露在外部环境中或者埋入材料及结构内部。为保护压电陶瓷传感器，故对压电陶瓷传感器的封装十分重要。

需指出的是，目前传统压电陶瓷传感器的封装制作方法具有封装模具单一化、流程复杂、加工周期长、成本高、次品率高等缺点，且传统压电陶瓷传感器的封装制作方法很难实现封装效果的均一性，易造成每个压电陶瓷传感器的质量及监测精度差异较大，这就不利于压电陶瓷传感器的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种基于3D打印自动化封装压电陶瓷传感器的方法，该基于3D打印自动化封装压电陶瓷传感器的方法具有封装模具可设计、精度高、成型快、流程简单且封装后的压电陶瓷传感器均一性好的优点，并通过结合自动化生产技术来实现压电陶瓷传感器自动化封装作业及产业化，以达到有效提高压电陶瓷传感器的封装速度、工序、质量，以便更好的应用于材料及土木工程结构性能监测。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

一种基于3D打印自动化封装压电陶瓷传感器的方法，包括有以下步骤，具体的：

a、根据使用要求并通过CAD软件对封装压电陶瓷传感器的封装模具进行模型设计，该封装模具包括有封装底模、封装侧模、封装上模；

b、选用打印材料，该打印材料为防水材料，并根据所选用的打印材料以及步骤a所设计的模具模型选定3D打印头的形状，而后将选定的3D打印头安装于3D打印机中；其中，3D打印机装设有用于移送压电陶瓷传感器的自动传感器移送装置、用于将焊锡滴送至压电陶瓷传感器的正极接电端和负极接电端的自动滴送焊锡装置、用于将导线移送至压电陶瓷传感器的滴锡位置的自动导线移送装置、用于将导线高温挤压焊接于压电陶瓷传感器接电端的自动高温挤压焊接装置、用于检测导线与压电陶瓷传感器接电端焊接是否成功的自动焊接检测装置，自动导线移送装置所移送的导线为一端剥除绝缘外皮并外露线芯的导线；

c、根据步骤a所设计的模具模型以及步骤b所选定的3D打印头，编写3D打印机的打印程序，该打印程序包括有底模打印程序、侧模打印程序、上模打印程序，且底模打印程序、侧模打印程序、上模打印程序分别设定设定3D打印头移动路径参数、移动速度参数、液体喷出速度参数；

d、将打印材料注入至3D打印机中，启动底模打印程序并通过3D打印头于3D打印机的工作台打印成型封装模具的封装底模；