覆膜厚度控制系统、包括其的覆膜机以及覆膜厚度控制方法
【专利摘要】本发明提供一种覆膜厚度控制系统、包括其的覆膜机以及覆膜厚度控制方法，包括：壳体；依序装配在壳体中用于发射光的发光二极管阵列、中间支持件和光敏器件阵列，其中：所述中间支持件中设置有：与发光二极管阵列对应的上通孔阵列和下通孔阵列；以及在上下通孔阵列之间且与之连通的狭槽，让膜通过，发光二极管阵列装配在上通孔阵列中，光敏器件阵列装配在下通孔阵列中，将接收到的光转换为端电压；以及控制电路，对标准电压与光敏器件阵列的端电压进行比较，并基于比较结果控制送膜的步进电机使得膜的厚度适合。本发明能够在利用覆膜机进行送膜时实时地判断高分子膜的厚度是否适合，并基于判断结果来相应地控制步进电机从而将膜的厚度调整为适合。
【专利说明】覆膜厚度控制系统、包括其的覆膜机以及覆膜厚度控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种覆膜厚度控制系统、包括其的覆膜机以及覆膜厚度控制方法。
【背景技术】
[0002]在研发医疗器械的过程中，医用高分子材料使用非常广泛，高分子材料在使用过程中具有非常好的物理性能和生物相容性。在实际使用中，高分子膜的使用最为普遍，但是高分子膜使用过程有一个比较大的问题是膜的尺寸比较难于控制，究其原因是高分子膜具有非常好的延展性和弹性，只要受力尺寸就会变化；由于受力状态有波动，因此高分子膜尺寸也会波动。鉴于目前无法在利用覆膜机进行送膜时实时地判断高分子膜的厚度是否适合，更无法根据判断结果来相应地调整送膜机制来调整高分子膜的实时厚度，由此无法精确地控制高分子膜的实时厚度，并给使用高分子膜的产品的精确尺寸控制带来难度。
[0003]因此，需要一种覆膜厚度控制系统及相应的方法，其在利用覆膜机进行送膜时实时地判断高分子膜的厚度是否适合，并能够基于判断结果来相应地控制送膜的步进电机从而将膜的厚度调整为适合。还需要一种包括该覆膜厚度控制系统的覆膜机，其能够在进行送膜的同时执行上述厚度判断、步进电机控制和覆膜厚度调整，从而确保所馈送和覆盖的膜保持适合的厚度。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种覆膜厚度控制系统，其包括:
[0005]壳体；
[0006]依序装配在所述壳体中的发光二极管阵列、中间支持件和光敏器件阵列，其中:
[0007]所述发光二极管阵列用于发射光，
[0008]所述中间支持件中设置有:与所述发光二极管阵列对应的上通孔阵列和下通孔阵列；以及在上下通孔阵列之间且与之连通的狭槽，用于让膜通过，
[0009]所述发光二极管阵列装配在所述上通孔阵列中，所述光敏器件阵列装配在所述下通孔阵列中，用于将接收到的光转换为端电压；以及
[0010]控制电路，用于对标准电压与光敏器件的端电压进行比较，并基于比较结果控制送膜的步进电机使得膜的厚度适合，其中，所述标准电压为膜厚度适当时光敏器件的端电压。
[0011]优选地，基于比较结果控制送膜的步进电机使得膜的厚度适合的步骤包括:当光敏器件的端电压大于标准电压时，减小所述步进电机的扭矩；而当光敏器件的端电压小于标准电压时，增加所述步进电机的扭矩。
[0012]优选地，所述光敏器件选自光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管中的任何一种。优选地，无覆膜和覆膜最厚时的端电压都在所述光敏器件的线性工作区间内。
[0013]优选地，所述光敏器件的端电压为所述光敏器件阵列中的有效光敏器件的端电压的平均值。
[0014]优选地，所述发光二极管阵列和所述光敏器件阵列的尺寸与膜的尺寸相适应。
[0015]优选地，所述中间支持件由中间夹层和底座组装而成，中间夹层中设置有上通孔阵列而所述底座中设置有下通孔阵列，所述狭槽形成于所述中间夹层与所述底座之间。
[0016]优选地，所述控制电路在对标准电压与端电压进行比较之前，根据光敏器件的端电压是否达到最大值，来判断狭槽中是否有膜通过。
[0017]优选地，所述控制电路在单片机中实现。
[0018]本发明提供一种覆膜厚度控制方法，所述方法包括:
[0019]利用设置在膜一侧的发光二极管阵列发射光；
[0020]将所发射的光通过膜传输到设置在膜另一侧的光敏器件阵列上；
[0021]利用所述光敏器件阵列将所接收的光转换为端电压；
[0022]对标准电压与光敏器件阵列的端电压进行比较，并基于比较结果控制送膜的步进电机使得膜的厚度适合，其中，所述标准电压为膜厚度适当时光敏器件阵列的端电压。
[0023]本发明还提供一种覆膜机，所述覆膜机中整合有如上所述的覆膜厚度控制系统以及用于送膜的步进电机。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]为了更清楚地描述本发明的技术方案，下面将结合附图作简要介绍。显而易见，这些附图仅是本申请记载的一些【具体实施方式】。根据本发明的包括但不限于以下这些附图。
[0025]图1示出根据本发明一个实施例的覆膜厚度控制系统的主体外观结构的图示；
[0026]图2示出根据本发明一个实施例的覆膜厚度控制系统的工作状态示意图；
[0027]图3示出利用根据本发明一个实施例的覆膜厚度控制系统操作的流程图；
[0028]图4示出根据本发明一个实施例的、整合覆膜厚度控制系统的覆膜机的硬件连接图。
【具体实施方式】
[0029]为了进一步理解本发明，下面将结合实施例对本发明的优选方案进行描述。这些描述只是举例说明本发明的特征和优点，而非限制本发明的保护范围。本文中使用的术语“光敏器件阵列的端电压”表示了该光敏器件阵列中的光敏器件的端电压水平。
[0030]本发明提供了一种覆膜厚度控制方法，所述方法包括:利用设置在膜一侧的发光二极管阵列发射光；将所发射的光通过膜传输到设置在膜另一侧的光敏器件阵列上；利用所述光敏器件阵列将所接收的光转换为端电压；对标准电压与光敏器件阵列的端电压进行比较，并基于比较结果控制送膜的步进电机使得膜的厚度适合，其中，所述标准电压为膜厚度适当时光敏器件阵列的端电压。本发明还提供了 一种实现上述覆膜厚度控制方法的覆膜厚度控制系统，两者在利用覆膜机进行送膜时实时地判断膜的厚度是否适合，并能够基于判断结果来相应地控制送膜的步进电机的参数从而将膜的厚度调整为适合。
[0031]如图1所示，所述覆膜厚度控制系统包括:上顶盖Ia ;下顶盖Ib ;依序装配在所述上顶盖Ia和下顶盖Ib之间的发光二极管阵列2、中间夹层3a、底座3b、光敏器件阵列4以及控制电路(图中未示出)。其中:所述发光二极管阵列2用于发射光，在中间夹层3a中设置有与所述发光二极管阵列2对应以便用于装入其的上通孔阵列3a’，在底座3b中设置有与所述上通孔阵列3a’对准的下通孔阵列3b’，所述光敏器件阵列4被安装在所述下通孔阵列3b’中，并且中间夹层3a和底座3b在互相装配好之后在其间形成一个狭槽6以让膜7通过(如图2所示)。由此，由发光二极管阵列2发射的光透射通过中间夹层3a的上通孔阵列3a’到达狭槽6，如果狭槽6中存在膜7，则透射的光继而传输通过膜7，膜7的厚度越大，则光的衰减越多，如果狭槽6中不存在膜7，则没有与之相应的光衰减。随后，通过狭槽后的光被光敏器件阵列4所接收并转换为端电压。换句话说，狭槽6中存在的膜7的厚度与光敏器件阵列4的端电压成反比，膜厚越大，则端电压越小，反之膜厚越小，则端电压越大。
[0032]虽然图1中示出了分离并能够装配到一起的中间夹层3a和底座3b，该两个部件可以集成为一个中间支持件，其中设置有:与所述发光二极管阵列对应的上通孔阵列和下通孔阵列；以及在上下通孔阵列之间且与之连通的狭槽，用于让膜通过。此外，虽然图1中示出了分离的上顶盖Ia和下顶盖lb，也可以使用一体的壳体来在其中装配相应的部件。
[0033]光敏器件阵列4中的光敏器件4’可以选自光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管中的任何一种。优选地，要确保无膜和膜最厚时的端电压都在光敏器件的线性工作区间内。优选，可以对机械结构进行良好的光学处理，内表面涂好亚光黑漆，在光线较弱的环境下进行膜厚度的实时判断和调整，减少来自发光二极管阵列之外的环境光源的光线，从而避免由于环境光源光线被光敏器件阵列所感测导致对于判断和调整过程的干扰和偏差。
[0034]如图2所示，膜7在包括步进电机的送膜机构的作用下，沿着送膜方向通过狭槽6，对来自光电二极管阵列2的光进行衰减，并将衰减后的光传输到光敏器件阵列4以转换为其端电压。随后，由控制电路对标准电压与光敏器件阵列的端电压进行比较，并基于比较结果来判断膜厚度是否适合，如果覆膜厚度不适合，则控制送膜的步进电机使得膜的厚度适合，其中，所述标准电压为膜厚度适当时光敏器件阵列的端电压。该控制电路可以在单片机中实现。
[0035]图3示出了利用根据本发明一个实施例的覆膜厚度控制系统操作的流程图。如图3所示，在覆膜机送膜的同时，发光二极管阵列发光，透过狭槽中的膜(如果有的话)照射在光敏器件阵列上以转换为光敏器件阵列中各个光敏器件的端电压。因为膜的厚度与透光度成反比，光敏器件阵列中的光敏器件的端电压正比于透光度，所以端电压与膜的厚度成反t匕。标准电压对应着标准的(所要求的)膜厚度，端电压大于标准电压说明膜过薄，端电压小于标准电压说明膜过厚。不同的产品会应用不同种类的薄膜，在覆膜之前，可以根据所应用的膜的类型来设定其标准电压，作为后面的参考标准。此外，当覆膜时改用不同类型的膜时，可以将现有标准电压手动调整为所改用膜的标准厚度所对应的标准电压。如覆膜使用的膜类型不变，则保持上一个循环的标准电压不变。利用控制电路对当前的标准电压与光敏器件阵列的端电压进行比较，如果端电压大于标准电压，则说明膜厚度过薄，由控制电路经由送膜的步进电机的驱动器减小步进电机的扭矩，使得送膜的膜厚度增大；如果端电压小于标准电压，则说明膜厚度过厚，由控制电路经由送膜的步进电机的驱动器增加步进电机的扭矩，使得送膜的膜厚度减小，进而以减小后的膜厚度执行送膜。只有当光敏器件阵列的端电压等于标准电压，即确保馈送的膜的厚度适当的情况下，才继续覆膜过程。从而确保覆膜过程中所覆的膜都具有适合的厚度，从而确保覆膜的精确厚度，进而确保覆膜的相应医疗器械的精确尺寸。[0036]优选地，在以上比较步骤中使用的光敏器件阵列的端电压可以采用所述光敏器件阵列中的有效光敏器件的端电压的平均值，由此降低在送膜过程中位移变化造成的测量误差，同时也可以避免在该阵列中个别光敏器件发生故障时所导致的测量误差。此外，可以根据膜的宽度来选择发光二极管阵列和光敏器件阵列的尺寸，使得膜的宽度与发光二极管阵列和光敏器件阵列的尺寸相当，以便确保发光二极管发射的光照射到膜上各处且光敏器件阵列采集到传输通过膜上各处的光，进而使得光敏器件阵列的端电压更真实地反映在狭槽中的膜部分的平均厚度。
[0037]虽然图3中没有示出，控制电路可以在对标准电压与端电压进行比较之前，根据光敏器件阵列的端电压是否达到最大值，来判断狭槽中是否有膜通过。只有判断狭槽中存在膜时，才进行后续的比较步骤，从而降低控制成本。
[0038]在单片机中实现控制电路时，优选使得单片机的时钟周期小于送膜的步进电机的运转周期，从而确保在利用步进电机送膜的各个步距期间完成对步进电机的参数调整，从而使得步进电机在下个运转周期中馈送的膜具有更接近适合厚度的厚度。
[0039]图4为本发明的硬件连接图，由标准低压电源(一般为5V)为单片机、发光二级管阵列、标准电压的相关电路(包含可调电阻)供电。通过手动旋钮和可调电阻控制标准电压端口的输出，当需要调整标准电压时，可以通过手动旋钮和可调电阻来进行调整。光敏器件阵列输出的端电压信号与标准电压输出由比较器相连并进行比较，将比较器的数值输出送入单片机进行进一步判断，最后由单片机根据判断结果来驱动步进电机，控制步进电机扭矩，从而改变覆膜厚度，利用单片机执行的判断和控制过程如图3中所示。
[0040]本发明还提供一种覆膜机，所述覆膜机中整合有如上所述的覆膜厚度控制系统以及用于送膜的步进电机。优选使得实现覆膜厚度控制系统中的控制电路的单片机的时钟周期小于覆膜机中的步进电机的运转周期，从而实现覆膜机的整机的良好操作配合。
[0041]以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，但这些改进和修饰也落入本发明权利要求请求保护的范围内。
【权利要求】
1.一种覆膜厚度控制系统，其包括: 壳体； 依序装配在所述壳体中的发光二极管阵列、中间支持件和光敏器件阵列，其中: 所述发光二极管阵列用于发射光， 所述中间支持件中设置有:与所述发光二极管阵列对应的上通孔阵列和下通孔阵列；以及在上下通孔阵列之间且与之连通的狭槽，用于让膜通过， 所述发光二极管阵列装配在所述上通孔阵列中，所述光敏器件阵列装配在所述下通孔阵列中，用于将接收到的光转换为端电压；以及 控制电路，用于对标准电压与光敏器件阵列的端电压进行比较，并基于比较结果控制送膜的步进电机使得膜的厚度适合，其中，所述标准电压为膜厚度适当时光敏器件阵列的端电压。
2.根据权利要求1所述的覆膜厚度控制系统，其中，基于比较结果控制送膜的步进电机使得膜的厚度适合的步骤包括:当光敏器件阵列的端电压大于标准电压时，减小所述步进电机的扭矩；而当光敏器件阵列的端电压小于标准电压时，增加所述步进电机的扭矩。
3.根据权利要求1所述的覆膜厚度控制系统，其中，所述光敏器件选自光敏电阻、光电池、光敏二极管、光敏三极管中的任何一种。
4.根据权利要求3所述的覆膜厚度控制系统，其中，在所述狭槽中无膜和膜最厚时的端电压都在光敏器件的线性工作区间内。
5.根据权利要求1所述的覆膜厚度控制系统，其中，所述光敏器件阵列的端电压为所述光敏器件阵列中的有效光敏器件的端电压的平均值。
6.根据权利要求1所述的覆膜厚度控制系统，其中，所述发光二极管阵列和所述光敏器件阵列的尺寸与膜的尺寸相适应。
7.根据权利要求1所述的覆膜厚度控制系统，其中，所述中间支持件由中间夹层和底座组装而成，中间夹层中设置有所述上通孔阵列而所述底座中设置有所述下通孔阵列，所述狭槽形成于所述中间夹层与所述底座之间。
8.根据权利要求1所述的覆膜厚度控制系统，其中，所述控制电路在对标准电压与端电压进行比较之前，根据光敏器件阵列的端电压是否达到最大值，来判断狭槽中是否有膜通过。
9.根据权利要求1所述的覆膜厚度控制系统，其中，所述控制电路在单片机中实现。
10.一种覆膜厚度控制方法，所述方法包括: 利用设置在膜一侧的发光二极管阵列发射光； 将所发射的光通过膜传输到设置在膜另一侧的光敏器件阵列上； 利用所述光敏器件阵列将所接收的光转换为端电压； 对标准电压与光敏器件阵列的端电压进行比较，并基于比较结果控制送膜的步进电机使得膜的厚度适合，其中，所述标准电压为膜厚度适当时光敏器件阵列的端电压。
11.一种覆膜机，所述覆膜机中整合有如权利要求1-9中的任何一项所述的覆膜厚度控制系统以及用于送膜的步进电机。
【文档编号】B32B41/00GK103802442SQ201210458368
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年11月14日 优先权日:2012年11月14日
【发明者】张振一, 张晓明, 王森, 谢志永, 吕健, 徐晓红, 卢惠娜, 吴颖妹, 罗七一 申请人:上海微创医疗器械（集团）有限公司