[发明专利]一种柔性膜张力纠偏控制系统

说明书

技术领域

本发明属于物料输送质量监控相关领域，更具体地，涉及一种柔性膜张力纠偏控制系统。

背景技术

柔性膜卷绕输送系统广泛应用于造纸、印刷、食品加工、柔性电子封装等工业领域，主要包括放卷模块、张力检测模块、进给模块、收卷模块组成，其中张力检测与纠偏控制是柔性膜卷绕输送系统的关键环节之一，张力检测与控制的效果直接影响着产品加工的质量。例如，张力过大会导致薄膜变形甚至断裂，张力过小则会导致薄膜皱褶、横向漂移等，均会降低产品质量；上述柔性电子薄膜的制备过程中的张力检测及纠偏问题在目前的工业生产中有一些研究，但始终并未获得很好的解决。

现有技术中所提出的一些柔性膜张力检测方案中，大多是针对柔性膜平均张力的检测。例如，CN 201320664096.2中公开了一种悬臂式低张力传感器，该传感器只能完成柔性膜平均张力的检测，而无法完成对柔性膜截面的张力分布的检测；又如，CN204057082U中公开了一种自动检测皮带跑偏及予以调整的纠偏器，但纠偏器不能实时获取张力值并紧密结合此张力值来相应执行纠偏，因此同样存在纠偏控制精度不足、生产效率不高等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种柔性膜张力纠偏控制系统，其中通过对其关键组件如张力检测辊、纠偏框架的结构组成及设置方式进行重新设计，同时对后续纠偏控制算法进行优化改进，相应不仅可同时实现对柔性膜卷绕输送过程中总张力和张力分布的同步高精度检测，而且还可基于检测结果来实时针对性地执行纠偏处理，与现有技术相比可显著提高最终纠偏控制的质量及精度，并具备结构集成度高、信号采集准确、便于操控、适应性和可靠性强等特点，因而尤其适用于各类卷到卷的柔性膜料卷张力检测及纠偏控制应用场合。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种柔性膜张力纠偏控制系统，该系统包括张力测量辊、纠偏框架、传动机构、驱动电机和纠偏控制器，其特征在于：

所述张力测量辊由水平联接成一体的总张力检测单元和张力分布检测单元共同组成，其中该总张力检测单元呈底座的形式，并具有应变式传感器用于对柔性膜输送过程中的总张力执行检测；该张力分布检测单元由模块化的多个辊单元首尾连接而成，并可根据柔性膜的工作段长度来进行数量调整；此外，各个辊单元的辊筒表面设置有一层柔性传感器，该柔性传感器具有同时沿着所述辊筒的轴向和周向分布的网格式压力感应点阵列，也即形成了呈行列排布的多个测量点，由此用于对柔性膜输送过程中的张力分布状况执行检测；

所述纠偏控制器用于接收来自所述张力测量辊的张力分布状况检测值，并对其进行计算处理后输出相应的控制电压；所述驱动电机则基于该控制电压来转动相应的转角，并带动与其输出轴相连的所述传动机构同步旋转；

所述纠偏框架联接在所述张力测量辊与所述传动机构之间，并用于将该传动机构的旋转运动转换为该张力测量辊的纠偏动作，由此完成整体的纠偏过程。

作为进一步优选地，对于所述总张力检测单元而言，其优选基于下列公式(一)来计算输出柔性膜输送过程中的总张力信号F₀，其中K表示预设的总张力比例系数，U₀表示由所述应变式传感器采集且经过放大的电压值：

F₀＝KU₀(一)

而对于所述张力分布检测单元而言，其优选基于以下的公式(二)来计算输出柔性膜输送过程中的张力分布信号：

F_i＝K_iU_i(二)

其中，i＝1,2,...,n且表示所述柔性传感器的网格式压力感应点阵列沿着所述辊筒周向的编号也即列编号，F_i相应表示各列测量点所对应的张力值；K_i分别表示为各列测量点所预设的张力分布比例系数，U_i则表示由各列测量点采集且经过放大的电压值。

作为进一步优选地，所述柔性传感器优选由两片聚酯薄膜共同组成，其中一片聚酯薄膜的内表面铺设有多个按照行分布的带状导体也即横向导体组，另外一片聚酯薄膜的内表面铺设有多个按照列分布的带状导体也即纵向导体组，这两片聚酯薄膜的外表面则分别涂布有压敏半导体材料涂层；以此方式，当这两片聚酯薄膜叠合成一体时，所述横向导体组和纵向导体组彼此交叉的点相应形成所述网格式压力感应点阵列。

作为进一步优选地，所述纠偏控制器优选基于以下过程来计算处理后输出相应的控制电压：