專利名稱：在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光電檢測(cè)儀器技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置。
在薄膜狀物體(如各類塑料薄膜、紙張等)的生產(chǎn)過程中，在用卷繞式真空鍍膜機(jī)生產(chǎn)各種鍍金屬(鋁、銅等)的包裝膜、裝飾膜、防偽膜過程中，在用涂布機(jī)生產(chǎn)各種涂布膜過程中，分別會(huì)遇到薄膜(包括紙張)厚度、金屬膜鍍層厚度和涂布膜層厚度不均勻的問題，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。由于他們共同的特點(diǎn)都是連續(xù)的快速生產(chǎn)，不能及時(shí)檢測(cè)出質(zhì)量問題，使生產(chǎn)控制滯后，所以在線監(jiān)測(cè)他們的厚度不均勻的狀態(tài)對(duì)生產(chǎn)控制、提高產(chǎn)品質(zhì)量顯得非常重要。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用方便、檢測(cè)速度快、測(cè)量靈敏度高、長期穩(wěn)定性好、能及時(shí)準(zhǔn)確地反映被測(cè)物體在生產(chǎn)過程中厚度變化情況的在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置。
本實(shí)用新型的目的是用以下方式來實(shí)現(xiàn)的。該在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置包括光源部分、探測(cè)器部分和微機(jī)處理及顯示部分，光源部分是由凹面反射鏡或聚光透鏡和白熾燈泡或聚光燈泡構(gòu)成或是小型半導(dǎo)體激光器，探測(cè)器部分采用硅光電探測(cè)器，光源部分和探測(cè)器部分構(gòu)成一個(gè)或一個(gè)以上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，光源部分在被測(cè)物體的一側(cè)，白熾燈泡或半導(dǎo)體激光器與電源連接，探測(cè)器部分在被測(cè)物體的另一側(cè)，并與微機(jī)處理及顯示部分連接。
下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本實(shí)用新型立體示意圖圖2為圖1中的A-A剖視圖圖3為帶一個(gè)探測(cè)器的本實(shí)用新型光路圖圖4為與圖3相對(duì)應(yīng)的本實(shí)用新型電路圖圖5為帶二個(gè)探測(cè)器的本實(shí)用新型光路圖圖6為與圖5相對(duì)應(yīng)的本實(shí)用新型電路圖圖中1-凹面反射鏡(R)2-燈泡3-被測(cè)物4-屏蔽筒5-探測(cè)器6-插座7-濾光片8-光源安裝板9-固定桿10-探測(cè)器安裝板R-凹面反射鏡S-燈泡M-被測(cè)物P-探測(cè)器P1-測(cè)量路探測(cè)器P2-參比路探測(cè)器r-可調(diào)負(fù)載電阻r1-測(cè)量路負(fù)載電阻r2-參比路負(fù)載電阻N-分光鏡V-數(shù)字面板表MC-微處理機(jī)微機(jī)處理及顯示部分主要由有數(shù)字信號(hào)輸出的數(shù)字面板表(V)或A/D轉(zhuǎn)換裝置及一臺(tái)單片微處理機(jī)或PC機(jī)組成。所使用的白熾燈泡(2)功率很小(可小于10W)，并用凹面反射鏡(1、R)或凸透鏡(也可為燈泡自身附有類似透鏡的玻璃體)使其發(fā)射的光聚焦于被測(cè)物體上，并透過被測(cè)物(3)被探測(cè)器(5)接收。而所使用的半導(dǎo)體激光器其體積和功率都很小，發(fā)射光譜波長650nm的紅光或波長為800nm左右的近紅外光，并經(jīng)過準(zhǔn)直后，使發(fā)射光束的發(fā)散角很小，并透過被測(cè)物(3)被探測(cè)器(5)接受。探測(cè)器(5)為硅光電探測(cè)器，通常帶有屏蔽筒(4)或類似屏蔽筒作用的裝置。在對(duì)測(cè)量精度不是要求太高或光源的發(fā)光強(qiáng)度足夠穩(wěn)定的情況下，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的探測(cè)器(5)用一只，探測(cè)器的兩電極之間并聯(lián)可調(diào)負(fù)載電阻(r)，用以調(diào)節(jié)輸出光電信號(hào)的強(qiáng)弱，由光源(S)發(fā)射并經(jīng)聚焦或準(zhǔn)直后的光透過被測(cè)物(M、3)由該探測(cè)器(P、5)直接接受。對(duì)于測(cè)量精度要求很高或光源的發(fā)光強(qiáng)度穩(wěn)定性達(dá)不到要求的情況，則每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的探測(cè)器(5)由二只帶屏蔽筒(4)的硅光電探測(cè)器(P1、P2)組成，并在光源(S)與被測(cè)物(M、3)之間有一塊分光鏡(N)使從光源(S)發(fā)射并經(jīng)聚或準(zhǔn)直后的光被分光鏡(N)分為兩束一束被分光鏡(N)反射、反射光束進(jìn)入一只探測(cè)器(P2)，另一束從分光鏡透過后再透過被測(cè)物(M)進(jìn)另一只探測(cè)器(P1)，兩只探測(cè)器電極兩端各并聯(lián)一只適當(dāng)阻值的負(fù)載電阻(r1、r2)，其中至少有一只為可調(diào)電阻。以上兩只硅光電探測(cè)器(P1、P2)和他們各自的負(fù)載電阻以及數(shù)字面板表(V)或A/D轉(zhuǎn)換裝置一起構(gòu)成一個(gè)電橋，此電橋可大大地減小光源的發(fā)光強(qiáng)度不穩(wěn)定對(duì)測(cè)量精度的影響。當(dāng)外界雜散光對(duì)監(jiān)測(cè)有影響時(shí)，在探測(cè)器屏蔽筒(4)前安裝適當(dāng)波長范圍的濾光片(7)，以盡量減小外界雜散光對(duì)監(jiān)測(cè)的影響。為了適應(yīng)在線監(jiān)測(cè)的需要，所使用的數(shù)字面板表(V)或A/D轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)具有與在線被測(cè)物(3、M)運(yùn)動(dòng)速度相適應(yīng)的采樣速度。當(dāng)使用白熾燈作光源監(jiān)測(cè)有明顯彩色特征的被測(cè)物(3)時(shí)，為了提高監(jiān)測(cè)的分辯力，可在被測(cè)物(3、M)與光源(S)之間加裝適當(dāng)波長范圍的濾光片。為使監(jiān)測(cè)過程中光源的供電電壓盡量保持穩(wěn)定，光源所采用的供電電源為一個(gè)經(jīng)過降壓整流后的小型直流穩(wěn)壓電源。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的所有光源(S)均保持一定距離固定在同一塊光源安裝板(8)上，而監(jiān)測(cè)點(diǎn)所有的探測(cè)器(5)也保持一定距離固定在探測(cè)器安裝板(10)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的光源(S)與探測(cè)器(P)均一一對(duì)準(zhǔn)，而兩塊安裝板則保持一定的距離相互平行并固定在某一位置。被測(cè)物(3、M)則從兩安裝板之間穿過并在生產(chǎn)過程中不斷運(yùn)動(dòng)。
對(duì)于同一種材料，厚度越大、其透光率越小，同一種材料在相同的條件下，在一定的厚度范圍內(nèi)，某一透光率值對(duì)應(yīng)于某一厚度值。要確定某些材料的透光率與厚度絕對(duì)值之間的關(guān)系是比較困難的。但同一種材料在相同條件下其透光率又總是一定的。另一方面，在實(shí)際生產(chǎn)過程中往往并不是要追求測(cè)出被測(cè)的(或控制的)絕對(duì)厚度值，而是控制這一批產(chǎn)品的厚度在一定范圍內(nèi)的均勻性。如果事先用靜態(tài)的常規(guī)方法仔細(xì)地測(cè)出被測(cè)樣品的厚度或者根據(jù)別的檢驗(yàn)方法認(rèn)定這是一個(gè)厚度合格或不合格的樣品，則再在本裝置上先用靜態(tài)的方法測(cè)出它的透過率，這樣我們就可以反過來確定厚度合格的產(chǎn)品其透光率應(yīng)在什么范圍，超過這個(gè)范圍的就是過厚或過薄的不合格產(chǎn)品。通過本實(shí)用新型的在線快速測(cè)量各點(diǎn)的透光率及時(shí)提示操作者產(chǎn)品厚度的不均勻狀態(tài)，以便進(jìn)行處理，確保產(chǎn)品質(zhì)量。
本實(shí)用新型根據(jù)上述步驟或方法確定的透光率的正常值范圍置入微機(jī)，在緊接著的實(shí)際在線監(jiān)測(cè)過程中，會(huì)及時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)出所測(cè)各點(diǎn)的透光率，并進(jìn)行警示。在監(jiān)測(cè)時(shí)首先在沒有被測(cè)物或被測(cè)物沒有鍍膜、涂膜的情況下，將探測(cè)器(5)接受到的光電信號(hào)值V測(cè)出(V往往事先調(diào)整為一個(gè)整數(shù)，以便計(jì)算或觀察)，然后不斷測(cè)出在線情況下，被測(cè)物(3、M)各點(diǎn)的光電信號(hào)V’值，其透光率為T=V’/V，并不斷顯示出來。只要V與V’的穩(wěn)定性達(dá)到對(duì)監(jiān)測(cè)精度的要求即可用圖3和圖4所示的只用一只硅光電探測(cè)器(P)的裝置。若V與V’的穩(wěn)定性達(dá)不到監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性要求，則采用圖5和圖6所示的光路結(jié)構(gòu)和電路結(jié)構(gòu)，使用兩只硅光電探測(cè)器(P1、P2)，監(jiān)測(cè)時(shí)先選取適當(dāng)?shù)臏y(cè)量路負(fù)載電阻(r1)和參比路負(fù)載電阻(r2)的阻值，此時(shí)被測(cè)物(3、M)的透光率就易于確定了。
本實(shí)用新型以每一個(gè)光源(S)及其對(duì)應(yīng)的探測(cè)器構(gòu)成一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在生產(chǎn)過程中往往是在不同的位置采用多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)同時(shí)監(jiān)測(cè)，以保證被監(jiān)測(cè)物不但在縱向而且在橫向方向的厚度均勻一致性。
本實(shí)用新型可應(yīng)用于在薄膜狀物體(如各類塑料薄膜、紙張等)的生產(chǎn)過程中，在用卷繞式真空鍍膜機(jī)生產(chǎn)各種鍍金屬(鋁、銅等)的包裝膜、裝飾膜、防偽膜過程中，在用涂布機(jī)生產(chǎn)各種涂布膜過程中，分別會(huì)遇到的薄膜(包括紙張)厚度、金屬膜鍍層厚度和涂布膜層厚度不均勻的問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用方便、檢測(cè)速度快、測(cè)量靈敏度高、長期穩(wěn)定性好、在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性，能及時(shí)準(zhǔn)確地反映被測(cè)物體在生產(chǎn)過程中厚度變化情況，有利于生產(chǎn)控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
實(shí)施例用本實(shí)用新型對(duì)卷繞鍍膜機(jī)在鍍制鋁包裝膜的過程中膜層厚度均勻性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，共用5組探測(cè)器，在幅寬方向設(shè)置5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，所用光源為1W的小型聚光電珠(未用凹面反射鏡)，硅光電探測(cè)器的有效面積為10*10mm，光電信號(hào)的采樣速度為10次/秒，薄膜的卷繞速度為1-5米/秒，能對(duì)膜層較厚，透光率僅為十萬分之一左右的薄膜進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
權(quán)利要求1.一種在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置，包括光源部分、探測(cè)器部分和微機(jī)處理及顯示部分，其特征在于光源部分是由凹面反射鏡(1)或聚光透鏡和白熾燈泡(2)或聚光燈泡構(gòu)成或是小型半導(dǎo)體激光器，探測(cè)器部分采用硅光電探測(cè)器(5)，光源部分和探測(cè)器部分構(gòu)成一個(gè)或一個(gè)以上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，光源部分在被測(cè)物體的一側(cè)，白熾燈泡(2)或半導(dǎo)體激光器與電源連接，探測(cè)器部分在被測(cè)物體的另一側(cè)，并與微機(jī)處理及顯示部分連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置，其特征在于微機(jī)處理及顯示部分主要由有數(shù)字信號(hào)輸出的數(shù)字面板表(V)或A/D轉(zhuǎn)換裝置及一臺(tái)單片微處理機(jī)或PC機(jī)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置，其特征在于所使用的半導(dǎo)體激光器發(fā)射光譜波長650nm的紅光或波長為800nm左右的近紅外光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置，其特征在于所使用的探測(cè)器(5)為硅光電探測(cè)器，通常帶有屏蔽筒(4)或類似屏蔽筒作用的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置，其特征在于在對(duì)測(cè)量精度不是要求太高或光源的發(fā)光強(qiáng)度足夠穩(wěn)定的情況下，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的探測(cè)器(5)用一只，探測(cè)器的兩電極之間并聯(lián)可調(diào)負(fù)載電阻(r)，對(duì)于測(cè)量精度要求很高或光源的發(fā)光強(qiáng)度穩(wěn)定性達(dá)不到要求的情況，則每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的探測(cè)器(5)由二只帶屏蔽筒(4)的硅光電探測(cè)器(P1、P2)組成，并在光源(S)與被測(cè)物(M、3)之間有一塊分光鏡(N)使從光源(S)發(fā)射并經(jīng)聚或準(zhǔn)直后的光被分光鏡(N)分為兩束一束被分光鏡(N)反射、反射光束進(jìn)入一只探測(cè)器(P2)，另一束從分光鏡透過后再透過被測(cè)物(M)進(jìn)另一只探測(cè)器(P1)，兩只探測(cè)器電極兩端各并聯(lián)一只適當(dāng)阻值的負(fù)載電阻(r1、r2)，其中至少有一只為可調(diào)電阻，兩只硅光電探測(cè)器(P1、P2)和他們各自的負(fù)載電阻以及數(shù)字面板表(V)或A/D轉(zhuǎn)換裝置一起構(gòu)成一個(gè)電橋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置，其特征在于在探測(cè)器屏蔽筒(4)前安裝適當(dāng)波長范圍的濾光片(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置，其特征在于所使用的數(shù)字面板表(V)或A/D轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)具有與在線被測(cè)物(3、M)運(yùn)動(dòng)速度相適應(yīng)的采樣速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置，其特征在于當(dāng)使用白熾燈作光源監(jiān)測(cè)有明顯彩色特征時(shí)，為了提高監(jiān)測(cè)的分辯力，可在被測(cè)物(3、M)與光源(S)之間加裝適當(dāng)波長范圍的濾光片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置，其特征在于各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的所有光源(S)均保持一定距離固定在同一塊光源安裝板(8)上，而監(jiān)測(cè)點(diǎn)所有的探測(cè)器(5)也保持一定距離固定在探測(cè)器安裝板(10)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的光源(S)與探測(cè)器(P)均一一對(duì)準(zhǔn)，而兩塊安裝板則保持一定的距離相互平行并固定在某一位置。被測(cè)物(3、M)則從兩安裝板之間穿過并在生產(chǎn)過程中不斷運(yùn)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型屬于光電檢測(cè)儀器技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種在線監(jiān)測(cè)薄膜、鍍膜及涂布膜膜層厚度均勻性的裝置。它包括光源部分、探測(cè)器部分和微機(jī)處理及顯示部分,光源部分是由凹面反射鏡和白熾燈泡構(gòu)成或是小型半導(dǎo)體激光器,探測(cè)器部分采用硅光電探測(cè)器、光源部分和探測(cè)器部分構(gòu)成一個(gè)或一個(gè)以上的監(jiān)測(cè)點(diǎn),光源部分在被測(cè)物體的一側(cè),白熾燈泡或半導(dǎo)體激光器與電源連接,探測(cè)器部分在被測(cè)物體的另一側(cè),并與微機(jī)處理及顯示部分連接。
文檔編號(hào)G01N21/88GK2435740SQ00224940
公開日2001年6月20日 申請(qǐng)日期2000年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月2日
發(fā)明者唐能誠, 胡建河 申請(qǐng)人:唐能誠