覆膜厚度控制系統、包括其的覆膜機以及覆膜厚度控制方法
【專利摘要】本發明提供一種覆膜厚度控制系統、包括其的覆膜機以及覆膜厚度控制方法，包括：殼體；依序裝配在殼體中用于發射光的發光二極管陣列、中間支持件和光敏器件陣列，其中：所述中間支持件中設置有：與發光二極管陣列對應的上通孔陣列和下通孔陣列；以及在上下通孔陣列之間且與之連通的狹槽，讓膜通過，發光二極管陣列裝配在上通孔陣列中，光敏器件陣列裝配在下通孔陣列中，將接收到的光轉換為端電壓；以及控制電路，對標準電壓與光敏器件陣列的端電壓進行比較，并基于比較結果控制送膜的步進電機使得膜的厚度適合。本發明能夠在利用覆膜機進行送膜時實時地判斷高分子膜的厚度是否適合，并基于判斷結果來相應地控制步進電機從而將膜的厚度調整為適合。
【專利說明】覆膜厚度控制系統、包括其的覆膜機以及覆膜厚度控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種覆膜厚度控制系統、包括其的覆膜機以及覆膜厚度控制方法。
【背景技術】
[0002]在研發醫療器械的過程中，醫用高分子材料使用非常廣泛，高分子材料在使用過程中具有非常好的物理性能和生物相容性。在實際使用中，高分子膜的使用最為普遍，但是高分子膜使用過程有一個比較大的問題是膜的尺寸比較難于控制，究其原因是高分子膜具有非常好的延展性和彈性，只要受力尺寸就會變化；由于受力狀態有波動，因此高分子膜尺寸也會波動。鑒于目前無法在利用覆膜機進行送膜時實時地判斷高分子膜的厚度是否適合，更無法根據判斷結果來相應地調整送膜機制來調整高分子膜的實時厚度，由此無法精確地控制高分子膜的實時厚度，并給使用高分子膜的產品的精確尺寸控制帶來難度。
[0003]因此，需要一種覆膜厚度控制系統及相應的方法，其在利用覆膜機進行送膜時實時地判斷高分子膜的厚度是否適合，并能夠基于判斷結果來相應地控制送膜的步進電機從而將膜的厚度調整為適合。還需要一種包括該覆膜厚度控制系統的覆膜機，其能夠在進行送膜的同時執行上述厚度判斷、步進電機控制和覆膜厚度調整，從而確保所饋送和覆蓋的膜保持適合的厚度。
【發明內容】
[0004]本發明提供了一種覆膜厚度控制系統，其包括:
[0005]殼體；
[0006]依序裝配在所述殼體中的發光二極管陣列、中間支持件和光敏器件陣列，其中:
[0007]所述發光二極管陣列用于發射光，
[0008]所述中間支持件中設置有:與所述發光二極管陣列對應的上通孔陣列和下通孔陣列；以及在上下通孔陣列之間且與之連通的狹槽，用于讓膜通過，
[0009]所述發光二極管陣列裝配在所述上通孔陣列中，所述光敏器件陣列裝配在所述下通孔陣列中，用于將接收到的光轉換為端電壓；以及
[0010]控制電路，用于對標準電壓與光敏器件的端電壓進行比較，并基于比較結果控制送膜的步進電機使得膜的厚度適合，其中，所述標準電壓為膜厚度適當時光敏器件的端電壓。
[0011]優選地，基于比較結果控制送膜的步進電機使得膜的厚度適合的步驟包括:當光敏器件的端電壓大于標準電壓時，減小所述步進電機的扭矩；而當光敏器件的端電壓小于標準電壓時，增加所述步進電機的扭矩。
[0012]優選地，所述光敏器件選自光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管中的任何一種。優選地，無覆膜和覆膜最厚時的端電壓都在所述光敏器件的線性工作區間內。
[0013]優選地，所述光敏器件的端電壓為所述光敏器件陣列中的有效光敏器件的端電壓的平均值。
[0014]優選地，所述發光二極管陣列和所述光敏器件陣列的尺寸與膜的尺寸相適應。
[0015]優選地，所述中間支持件由中間夾層和底座組裝而成，中間夾層中設置有上通孔陣列而所述底座中設置有下通孔陣列，所述狹槽形成于所述中間夾層與所述底座之間。
[0016]優選地，所述控制電路在對標準電壓與端電壓進行比較之前，根據光敏器件的端電壓是否達到最大值，來判斷狹槽中是否有膜通過。
[0017]優選地，所述控制電路在單片機中實現。
[0018]本發明提供一種覆膜厚度控制方法，所述方法包括:
[0019]利用設置在膜一側的發光二極管陣列發射光；
[0020]將所發射的光通過膜傳輸到設置在膜另一側的光敏器件陣列上；
[0021]利用所述光敏器件陣列將所接收的光轉換為端電壓；
[0022]對標準電壓與光敏器件陣列的端電壓進行比較，并基于比較結果控制送膜的步進電機使得膜的厚度適合，其中，所述標準電壓為膜厚度適當時光敏器件陣列的端電壓。
[0023]本發明還提供一種覆膜機，所述覆膜機中整合有如上所述的覆膜厚度控制系統以及用于送膜的步進電機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]為了更清楚地描述本發明的技術方案，下面將結合附圖作簡要介紹。顯而易見，這些附圖僅是本申請記載的一些【具體實施方式】。根據本發明的包括但不限于以下這些附圖。
[0025]圖1示出根據本發明一個實施例的覆膜厚度控制系統的主體外觀結構的圖示；
[0026]圖2示出根據本發明一個實施例的覆膜厚度控制系統的工作狀態示意圖；
[0027]圖3示出利用根據本發明一個實施例的覆膜厚度控制系統操作的流程圖；
[0028]圖4示出根據本發明一個實施例的、整合覆膜厚度控制系統的覆膜機的硬件連接圖。
【具體實施方式】
[0029]為了進一步理解本發明，下面將結合實施例對本發明的優選方案進行描述。這些描述只是舉例說明本發明的特征和優點，而非限制本發明的保護范圍。本文中使用的術語“光敏器件陣列的端電壓”表示了該光敏器件陣列中的光敏器件的端電壓水平。
[0030]本發明提供了一種覆膜厚度控制方法，所述方法包括:利用設置在膜一側的發光二極管陣列發射光；將所發射的光通過膜傳輸到設置在膜另一側的光敏器件陣列上；利用所述光敏器件陣列將所接收的光轉換為端電壓；對標準電壓與光敏器件陣列的端電壓進行比較，并基于比較結果控制送膜的步進電機使得膜的厚度適合，其中，所述標準電壓為膜厚度適當時光敏器件陣列的端電壓。本發明還提供了 一種實現上述覆膜厚度控制方法的覆膜厚度控制系統，兩者在利用覆膜機進行送膜時實時地判斷膜的厚度是否適合，并能夠基于判斷結果來相應地控制送膜的步進電機的參數從而將膜的厚度調整為適合。
[0031]如圖1所示，所述覆膜厚度控制系統包括:上頂蓋Ia ;下頂蓋Ib ;依序裝配在所述上頂蓋Ia和下頂蓋Ib之間的發光二極管陣列2、中間夾層3a、底座3b、光敏器件陣列4以及控制電路(圖中未示出)。其中:所述發光二極管陣列2用于發射光，在中間夾層3a中設置有與所述發光二極管陣列2對應以便用于裝入其的上通孔陣列3a’，在底座3b中設置有與所述上通孔陣列3a’對準的下通孔陣列3b’，所述光敏器件陣列4被安裝在所述下通孔陣列3b’中，并且中間夾層3a和底座3b在互相裝配好之后在其間形成一個狹槽6以讓膜7通過(如圖2所示)。由此，由發光二極管陣列2發射的光透射通過中間夾層3a的上通孔陣列3a’到達狹槽6，如果狹槽6中存在膜7，則透射的光繼而傳輸通過膜7，膜7的厚度越大，則光的衰減越多，如果狹槽6中不存在膜7，則沒有與之相應的光衰減。隨后，通過狹槽后的光被光敏器件陣列4所接收并轉換為端電壓。換句話說，狹槽6中存在的膜7的厚度與光敏器件陣列4的端電壓成反比，膜厚越大，則端電壓越小，反之膜厚越小，則端電壓越大。
[0032]雖然圖1中示出了分離并能夠裝配到一起的中間夾層3a和底座3b，該兩個部件可以集成為一個中間支持件，其中設置有:與所述發光二極管陣列對應的上通孔陣列和下通孔陣列；以及在上下通孔陣列之間且與之連通的狹槽，用于讓膜通過。此外，雖然圖1中示出了分離的上頂蓋Ia和下頂蓋lb，也可以使用一體的殼體來在其中裝配相應的部件。
[0033]光敏器件陣列4中的光敏器件4’可以選自光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管中的任何一種。優選地，要確保無膜和膜最厚時的端電壓都在光敏器件的線性工作區間內。優選，可以對機械結構進行良好的光學處理，內表面涂好亞光黑漆，在光線較弱的環境下進行膜厚度的實時判斷和調整，減少來自發光二極管陣列之外的環境光源的光線，從而避免由于環境光源光線被光敏器件陣列所感測導致對于判斷和調整過程的干擾和偏差。
[0034]如圖2所示，膜7在包括步進電機的送膜機構的作用下，沿著送膜方向通過狹槽6，對來自光電二極管陣列2的光進行衰減，并將衰減后的光傳輸到光敏器件陣列4以轉換為其端電壓。隨后，由控制電路對標準電壓與光敏器件陣列的端電壓進行比較，并基于比較結果來判斷膜厚度是否適合，如果覆膜厚度不適合，則控制送膜的步進電機使得膜的厚度適合，其中，所述標準電壓為膜厚度適當時光敏器件陣列的端電壓。該控制電路可以在單片機中實現。
[0035]圖3示出了利用根據本發明一個實施例的覆膜厚度控制系統操作的流程圖。如圖3所示，在覆膜機送膜的同時，發光二極管陣列發光，透過狹槽中的膜(如果有的話)照射在光敏器件陣列上以轉換為光敏器件陣列中各個光敏器件的端電壓。因為膜的厚度與透光度成反比，光敏器件陣列中的光敏器件的端電壓正比于透光度，所以端電壓與膜的厚度成反t匕。標準電壓對應著標準的(所要求的)膜厚度，端電壓大于標準電壓說明膜過薄，端電壓小于標準電壓說明膜過厚。不同的產品會應用不同種類的薄膜，在覆膜之前，可以根據所應用的膜的類型來設定其標準電壓，作為后面的參考標準。此外，當覆膜時改用不同類型的膜時，可以將現有標準電壓手動調整為所改用膜的標準厚度所對應的標準電壓。如覆膜使用的膜類型不變，則保持上一個循環的標準電壓不變。利用控制電路對當前的標準電壓與光敏器件陣列的端電壓進行比較，如果端電壓大于標準電壓，則說明膜厚度過薄，由控制電路經由送膜的步進電機的驅動器減小步進電機的扭矩，使得送膜的膜厚度增大；如果端電壓小于標準電壓，則說明膜厚度過厚，由控制電路經由送膜的步進電機的驅動器增加步進電機的扭矩，使得送膜的膜厚度減小，進而以減小后的膜厚度執行送膜。只有當光敏器件陣列的端電壓等于標準電壓，即確保饋送的膜的厚度適當的情況下，才繼續覆膜過程。從而確保覆膜過程中所覆的膜都具有適合的厚度，從而確保覆膜的精確厚度，進而確保覆膜的相應醫療器械的精確尺寸。[0036]優選地，在以上比較步驟中使用的光敏器件陣列的端電壓可以采用所述光敏器件陣列中的有效光敏器件的端電壓的平均值，由此降低在送膜過程中位移變化造成的測量誤差，同時也可以避免在該陣列中個別光敏器件發生故障時所導致的測量誤差。此外，可以根據膜的寬度來選擇發光二極管陣列和光敏器件陣列的尺寸，使得膜的寬度與發光二極管陣列和光敏器件陣列的尺寸相當，以便確保發光二極管發射的光照射到膜上各處且光敏器件陣列采集到傳輸通過膜上各處的光，進而使得光敏器件陣列的端電壓更真實地反映在狹槽中的膜部分的平均厚度。
[0037]雖然圖3中沒有示出，控制電路可以在對標準電壓與端電壓進行比較之前，根據光敏器件陣列的端電壓是否達到最大值，來判斷狹槽中是否有膜通過。只有判斷狹槽中存在膜時，才進行后續的比較步驟，從而降低控制成本。
[0038]在單片機中實現控制電路時，優選使得單片機的時鐘周期小于送膜的步進電機的運轉周期，從而確保在利用步進電機送膜的各個步距期間完成對步進電機的參數調整，從而使得步進電機在下個運轉周期中饋送的膜具有更接近適合厚度的厚度。
[0039]圖4為本發明的硬件連接圖，由標準低壓電源(一般為5V)為單片機、發光二級管陣列、標準電壓的相關電路(包含可調電阻)供電。通過手動旋鈕和可調電阻控制標準電壓端口的輸出，當需要調整標準電壓時，可以通過手動旋鈕和可調電阻來進行調整。光敏器件陣列輸出的端電壓信號與標準電壓輸出由比較器相連并進行比較，將比較器的數值輸出送入單片機進行進一步判斷，最后由單片機根據判斷結果來驅動步進電機，控制步進電機扭矩，從而改變覆膜厚度，利用單片機執行的判斷和控制過程如圖3中所示。
[0040]本發明還提供一種覆膜機，所述覆膜機中整合有如上所述的覆膜厚度控制系統以及用于送膜的步進電機。優選使得實現覆膜厚度控制系統中的控制電路的單片機的時鐘周期小于覆膜機中的步進電機的運轉周期，從而實現覆膜機的整機的良好操作配合。
[0041]以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的核心思想。應當指出，對于本領域的普通技術人員而言，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，但這些改進和修飾也落入本發明權利要求請求保護的范圍內。
【權利要求】
1.一種覆膜厚度控制系統，其包括: 殼體； 依序裝配在所述殼體中的發光二極管陣列、中間支持件和光敏器件陣列，其中: 所述發光二極管陣列用于發射光， 所述中間支持件中設置有:與所述發光二極管陣列對應的上通孔陣列和下通孔陣列；以及在上下通孔陣列之間且與之連通的狹槽，用于讓膜通過， 所述發光二極管陣列裝配在所述上通孔陣列中，所述光敏器件陣列裝配在所述下通孔陣列中，用于將接收到的光轉換為端電壓；以及 控制電路，用于對標準電壓與光敏器件陣列的端電壓進行比較，并基于比較結果控制送膜的步進電機使得膜的厚度適合，其中，所述標準電壓為膜厚度適當時光敏器件陣列的端電壓。
2.根據權利要求1所述的覆膜厚度控制系統，其中，基于比較結果控制送膜的步進電機使得膜的厚度適合的步驟包括:當光敏器件陣列的端電壓大于標準電壓時，減小所述步進電機的扭矩；而當光敏器件陣列的端電壓小于標準電壓時，增加所述步進電機的扭矩。
3.根據權利要求1所述的覆膜厚度控制系統，其中，所述光敏器件選自光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管中的任何一種。
4.根據權利要求3所述的覆膜厚度控制系統，其中，在所述狹槽中無膜和膜最厚時的端電壓都在光敏器件的線性工作區間內。
5.根據權利要求1所述的覆膜厚度控制系統，其中，所述光敏器件陣列的端電壓為所述光敏器件陣列中的有效光敏器件的端電壓的平均值。
6.根據權利要求1所述的覆膜厚度控制系統，其中，所述發光二極管陣列和所述光敏器件陣列的尺寸與膜的尺寸相適應。
7.根據權利要求1所述的覆膜厚度控制系統，其中，所述中間支持件由中間夾層和底座組裝而成，中間夾層中設置有所述上通孔陣列而所述底座中設置有所述下通孔陣列，所述狹槽形成于所述中間夾層與所述底座之間。
8.根據權利要求1所述的覆膜厚度控制系統，其中，所述控制電路在對標準電壓與端電壓進行比較之前，根據光敏器件陣列的端電壓是否達到最大值，來判斷狹槽中是否有膜通過。
9.根據權利要求1所述的覆膜厚度控制系統，其中，所述控制電路在單片機中實現。
10.一種覆膜厚度控制方法，所述方法包括: 利用設置在膜一側的發光二極管陣列發射光； 將所發射的光通過膜傳輸到設置在膜另一側的光敏器件陣列上； 利用所述光敏器件陣列將所接收的光轉換為端電壓； 對標準電壓與光敏器件陣列的端電壓進行比較，并基于比較結果控制送膜的步進電機使得膜的厚度適合，其中，所述標準電壓為膜厚度適當時光敏器件陣列的端電壓。
11.一種覆膜機，所述覆膜機中整合有如權利要求1-9中的任何一項所述的覆膜厚度控制系統以及用于送膜的步進電機。
【文檔編號】B32B41/00GK103802442SQ201210458368
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月14日 優先權日:2012年11月14日
【發明者】張振一, 張曉明, 王森, 謝志永, 呂健, 徐曉紅, 盧惠娜, 吳穎妹, 羅七一 申請人:上海微創醫療器械（集團）有限公司