CN2435740Y - 在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于光电检测仪器技术领域,涉及一种在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置。它包括光源部分、探测器部分和微机处理及显示部分,光源部分是由凹面反射镜和白炽灯泡构成或是小型半导体激光器,探测器部分采用硅光电探测器、光源部分和探测器部分构成一个或一个以上的监测点,光源部分在被测物体的一侧,白炽灯泡或半导体激光器与电源连接,探测器部分在被测物体的另一侧,并与微机处理及显示部分连接。
Description
本实用新型属于光电检测仪器技术领域，涉及一种在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置。
在薄膜状物体(如各类塑料薄膜、纸张等)的生产过程中，在用卷绕式真空镀膜机生产各种镀金属(铝、铜等)的包装膜、装饰膜、防伪膜过程中，在用涂布机生产各种涂布膜过程中，分别会遇到薄膜(包括纸张)厚度、金属膜镀层厚度和涂布膜层厚度不均匀的问题，严重影响产品质量。由于他们共同的特点都是连续的快速生产，不能及时检测出质量问题，使生产控制滞后，所以在线监测他们的厚度不均匀的状态对生产控制、提高产品质量显得非常重要。
本实用新型的目的是要提供一种结构简单、安装使用方便、检测速度快、测量灵敏度高、长期稳定性好、能及时准确地反映被测物体在生产过程中厚度变化情况的在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置。
本实用新型的目的是用以下方式来实现的。该在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置包括光源部分、探测器部分和微机处理及显示部分，光源部分是由凹面反射镜或聚光透镜和白炽灯泡或聚光灯泡构成或是小型半导体激光器，探测器部分采用硅光电探测器，光源部分和探测器部分构成一个或一个以上的监测点，光源部分在被测物体的一侧，白炽灯泡或半导体激光器与电源连接，探测器部分在被测物体的另一侧，并与微机处理及显示部分连接。
下面结合实施例附图对本实用新型作进一步的详细描述。
图1为本实用新型立体示意图
图2为图1中的A-A剖视图
图3为带一个探测器的本实用新型光路图
图4为与图3相对应的本实用新型电路图
图5为带二个探测器的本实用新型光路图
图6为与图5相对应的本实用新型电路图
图中：1-凹面反射镜(R)2-灯泡3-被测物4-屏蔽筒5-探测器6-插座7-滤光片8-光源安装板9-固定杆10-探测器安装板R-凹面反射镜S-灯泡M-被测物P-探测器P1-测量路探测器P2-参比路探测器r-可调负载电阻r1-测量路负载电阻r2-参比路负载电阻N-分光镜V-数字面板表MC-微处理机
微机处理及显示部分主要由有数字信号输出的数字面板表(V)或A/D转换装置及一台单片微处理机或PC机组成。所使用的白炽灯泡(2)功率很小(可小于10W)，并用凹面反射镜(1、R)或凸透镜(也可为灯泡自身附有类似透镜的玻璃体)使其发射的光聚焦于被测物体上，并透过被测物(3)被探测器(5)接收。而所使用的半导体激光器其体积和功率都很小，发射光谱波长650nm的红光或波长为800nm左右的近红外光，并经过准直后，使发射光束的发散角很小，并透过被测物(3)被探测器(5)接受。探测器(5)为硅光电探测器，通常带有屏蔽筒(4)或类似屏蔽筒作用的装置。在对测量精度不是要求太高或光源的发光强度足够稳定的情况下，每个监测点的探测器(5)用一只，探测器的两电极之间并联可调负载电阻(r)，用以调节输出光电信号的强弱，由光源(S)发射并经聚焦或准直后的光透过被测物(M、3)由该探测器(P、5)直接接受。对于测量精度要求很高或光源的发光强度稳定性达不到要求的情况，则每个监测点的探测器(5)由二只带屏蔽筒(4)的硅光电探测器(P1、P2)组成，并在光源(S)与被测物(M、3)之间有一块分光镜(N)使从光源(S)发射并经聚或准直后的光被分光镜(N)分为两束：一束被分光镜(N)反射、反射光束进入一只探测器(P2)，另一束从分光镜透过后再透过被测物(M)进另一只探测器(P1)，两只探测器电极两端各并联一只适当阻值的负载电阻(r1、r2)，其中至少有一只为可调电阻。以上两只硅光电探测器(P1、P2)和他们各自的负载电阻以及数字面板表(V)或A/D转换装置一起构成一个电桥，此电桥可大大地减小光源的发光强度不稳定对测量精度的影响。当外界杂散光对监测有影响时，在探测器屏蔽筒(4)前安装适当波长范围的滤光片(7)，以尽量减小外界杂散光对监测的影响。为了适应在线监测的需要，所使用的数字面板表(V)或A/D转换装置应具有与在线被测物(3、M)运动速度相适应的采样速度。当使用白炽灯作光源监测有明显彩色特征的被测物(3)时，为了提高监测的分辩力，可在被测物(3、M)与光源(S)之间加装适当波长范围的滤光片。为使监测过程中光源的供电电压尽量保持稳定，光源所采用的供电电源为一个经过降压整流后的小型直流稳压电源。各监测点的所有光源(S)均保持一定距离固定在同一块光源安装板(8)上，而监测点所有的探测器(5)也保持一定距离固定在探测器安装板(10)，每个监测点的光源(S)与探测器(P)均一一对准，而两块安装板则保持一定的距离相互平行并固定在某一位置。被测物(3、M)则从两安装板之间穿过并在生产过程中不断运动。
对于同一种材料，厚度越大、其透光率越小，同一种材料在相同的条件下，在一定的厚度范围内，某一透光率值对应于某一厚度值。要确定某些材料的透光率与厚度绝对值之间的关系是比较困难的。但同一种材料在相同条件下其透光率又总是一定的。另一方面，在实际生产过程中往往并不是要追求测出被测的(或控制的)绝对厚度值，而是控制这一批产品的厚度在一定范围内的均匀性。如果事先用静态的常规方法仔细地测出被测样品的厚度或者根据别的检验方法认定这是一个厚度合格或不合格的样品，则再在本装置上先用静态的方法测出它的透过率，这样我们就可以反过来确定厚度合格的产品其透光率应在什么范围，超过这个范围的就是过厚或过薄的不合格产品。通过本实用新型的在线快速测量各点的透光率及时提示操作者产品厚度的不均匀状态，以便进行处理，确保产品质量。
本实用新型根据上述步骤或方法确定的透光率的正常值范围置入微机，在紧接着的实际在线监测过程中，会及时准确地测出所测各点的透光率，并进行警示。在监测时首先在没有被测物或被测物没有镀膜、涂膜的情况下，将探测器(5)接受到的光电信号值V测出(V往往事先调整为一个整数，以便计算或观察)，然后不断测出在线情况下，被测物(3、M)各点的光电信号V’值，其透光率为T=V’/V，并不断显示出来。只要V与V’的稳定性达到对监测精度的要求即可用图3和图4所示的只用一只硅光电探测器(P)的装置。若V与V’的稳定性达不到监测稳定性要求，则采用图5和图6所示的光路结构和电路结构，使用两只硅光电探测器(P1、P2)，监测时先选取适当的测量路负载电阻(r1)和参比路负载电阻(r2)的阻值，此时被测物(3、M)的透光率就易于确定了。
本实用新型以每一个光源(S)及其对应的探测器构成一个监测点，在生产过程中往往是在不同的位置采用多个监测点同时监测，以保证被监测物不但在纵向而且在横向方向的厚度均匀一致性。
本实用新型可应用于在薄膜状物体(如各类塑料薄膜、纸张等)的生产过程中，在用卷绕式真空镀膜机生产各种镀金属(铝、铜等)的包装膜、装饰膜、防伪膜过程中，在用涂布机生产各种涂布膜过程中，分别会遇到的薄膜(包括纸张)厚度、金属膜镀层厚度和涂布膜层厚度不均匀的问题，具有结构简单、安装使用方便、检测速度快、测量灵敏度高、长期稳定性好、在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性，能及时准确地反映被测物体在生产过程中厚度变化情况，有利于生产控制，提高产品质量。
实施例：用本实用新型对卷绕镀膜机在镀制铝包装膜的过程中膜层厚度均匀性进行监测，共用5组探测器，在幅宽方向设置5个监测点，所用光源为1W的小型聚光电珠(未用凹面反射镜)，硅光电探测器的有效面积为10*10mm，光电信号的采样速度为10次/秒，薄膜的卷绕速度为1-5米/秒，能对膜层较厚，透光率仅为十万分之一左右的薄膜进行监测。
Claims (9)
1、一种在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置，包括光源部分、探测器部分和微机处理及显示部分，其特征在于光源部分是由凹面反射镜(1)或聚光透镜和白炽灯泡(2)或聚光灯泡构成或是小型半导体激光器，探测器部分采用硅光电探测器(5)，光源部分和探测器部分构成一个或一个以上的监测点，光源部分在被测物体的一侧，白炽灯泡(2)或半导体激光器与电源连接，探测器部分在被测物体的另一侧，并与微机处理及显示部分连接。
2、根据权利要求1所述在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置，其特征在于微机处理及显示部分主要由有数字信号输出的数字面板表(V)或A/D转换装置及一台单片微处理机或PC机组成。
3、根据权利要求1所述在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置，其特征在于所使用的半导体激光器发射光谱波长650nm的红光或波长为800nm左右的近红外光。
4、根据权利要求1所述在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置，其特征在于所使用的探测器(5)为硅光电探测器，通常带有屏蔽筒(4)或类似屏蔽筒作用的装置。
5、根据权利要求1所述在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置，其特征在于在对测量精度不是要求太高或光源的发光强度足够稳定的情况下，每个监测点的探测器(5)用一只，探测器的两电极之间并联可调负载电阻(r)，对于测量精度要求很高或光源的发光强度稳定性达不到要求的情况，则每个监测点的探测器(5)由二只带屏蔽筒(4)的硅光电探测器(P1、P2)组成，并在光源(S)与被测物(M、3)之间有一块分光镜(N)使从光源(S)发射并经聚或准直后的光被分光镜(N)分为两束：一束被分光镜(N)反射、反射光束进入一只探测器(P2)，另一束从分光镜透过后再透过被测物(M)进另一只探测器(P1)，两只探测器电极两端各并联一只适当阻值的负载电阻(r1、r2)，其中至少有一只为可调电阻，两只硅光电探测器(P1、P2)和他们各自的负载电阻以及数字面板表(V)或A/D转换装置一起构成一个电桥。
6、根据权利要求1所述在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置，其特征在于在探测器屏蔽筒(4)前安装适当波长范围的滤光片(7)。
7、根据权利要求1所述在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置，其特征在于所使用的数字面板表(V)或A/D转换装置应具有与在线被测物(3、M)运动速度相适应的采样速度。
8、根据权利要求1所述在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置，其特征在于当使用白炽灯作光源监测有明显彩色特征时，为了提高监测的分辩力，可在被测物(3、M)与光源(S)之间加装适当波长范围的滤光片。
9、根据权利要求1所述在线监测薄膜、镀膜及涂布膜膜层厚度均匀性的装置，其特征在于各监测点的所有光源(S)均保持一定距离固定在同一块光源安装板(8)上，而监测点所有的探测器(5)也保持一定距离固定在探测器安装板(10)，每个监测点的光源(S)与探测器(P)均一一对准，而两块安装板则保持一定的距离相互平行并固定在某一位置。被测物(3、M)则从两安装板之间穿过并在生产过程中不断运动。
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