聚酯光学膜在线厚度检测控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种聚酯光学膜在线厚度检测控制系统，包括相互连接的模头系统、冷却系统、纵拉系统、横拉系统、牵引系统和收卷系统，所述模头系统包括模头螺栓，所述冷却系统包括冷却转鼓，所述冷却系统和纵拉系统之间设有用于检测铸片厚度第一扫描系统，所述横拉系统和收卷系统之间的牵引系统上设有用于检测聚酯光学膜平均厚度的第二扫描系统，所述第一扫描系统和第二扫描系统均包括扫描仪、扫描架、PLC和控制计算机，设置在扫描架上的扫描仪通过PLC分别与用于控制模头螺栓和冷却转鼓的控制计算机连接。本实用新型能自动对螺栓加热进行控制调整，调节模唇开度，利用扫描设备自动控制薄膜厚度，使聚酯光学膜的均匀性达到最佳。
【专利说明】聚酯光学膜在线厚度检测控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种在线厚度检测及控制系统，具体涉及一种聚酯光学膜在线厚度检测控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，聚酯光学膜主要应用于平板显示、各种保护膜的基膜材料等方面，其主要质量指标有:断裂强度、断裂伸长率、透光率、雾度等，而在聚酯光学膜的生产过程中，薄膜厚度的均匀性是一个重要的质量指标。作为质量控制管理的要求，应该对它进行适时检测并调整，使其在符合规定要求的范围内，最终制造出高质量的光学膜。而在纵拉和横拉及各个工艺流程中如果没有在线检测系统，就无从去调整和控制产品的质量。所以聚酯光学膜生产线上在线厚度检测及自动控制系统，是把握住聚酯光学膜在线厚度的最重要的质量技术环节，也使产品达到均匀性和平整度的完美统一。
[0003]聚酯薄膜厚度的均匀性主要取决于三个方面:一是生产线工艺状况及设备自身的稳定性；二是准确、有效和稳定的螺栓剖面调节控制，从模头铸片，经过纵拉和横拉，到形成薄膜的过程中发生了一系列质变；三是自动化程度，有效调节控制薄膜厚度，确保对薄膜厚度准确测量。现在的检测方法无法自动控制薄膜厚度，无法使聚酯光学膜的均匀性达到最佳。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单，能自动对螺栓加热进行控制调整，调节模唇开度，利用扫描设备自动控制薄膜厚度，使聚酯光学膜的均匀性达到最佳的聚酯光学膜在线厚度检测控制系统。
[0005]其技术方案是:聚酯光学膜在线厚度检测控制系统，包括相互连接的模头系统、冷却系统、纵拉系统、横拉系统、牵引系统和收卷系统，所述模头系统包括模头螺栓，所述冷却系统包括冷却转鼓，所述冷却系统和纵拉系统之间设有用于检测铸片厚度第一扫描系统，所述横拉系统和收卷系统之间的牵引系统上设有用于检测聚酯光学膜平均厚度的第二扫描系统，所述第一扫描系统和第二扫描系统均包括扫描仪、扫描架、PLC和控制计算机，设置在扫描架上的扫描仪通过PLC分别与用于控制模头螺栓和冷却转鼓的控制计算机连接。
[0006]所述扫描仪为X射线扫描系统。
[0007]所述控制计算机与模头螺栓之间，以及控制计算机与冷却转鼓之间设有PID调节器。
[0008]本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点:能自动对螺栓加热进行控制调整，调节模唇开度，利用扫描设备自动控制薄膜厚度，使聚酯光学膜的均匀性达到最佳。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型一种实施例的结构示意图；[0010]图2是本实用新型纵向拉伸系统的控制框图；
[0011]图3是本实用新型横向拉伸系统的控制框图。
【具体实施方式】
[0012]参照图1、图2和图3，聚酯光学膜在线厚度检测控制系统，包括相互连接的模头系统1、冷却系统2、纵拉系统4、横拉系统5、牵引系统6和收卷系统7，所述模头系统包括模头螺栓，所述冷却系统包括冷却转鼓，所述冷却系统2和纵拉系统4之间设有用于检测铸片厚度第一扫描系统，所述横拉系统5和收卷系统7之间的牵引系统6上设有用于检测聚酯光学膜8平均厚度的第二扫描系统，所述第一扫描系统和第二扫描系统均包括扫描仪10、扫描架11、PLC和控制计算机12，设置在扫描架11上的扫描仪10分别通过PLC与用于控制模头螺栓和冷却转鼓的控制计算机12连接。其中，第一扫描系统的PLC为第一 PLC15，第二扫描系统的PLC为第二 PLC16。
[0013]所述扫描仪10为X射线扫描系统。
[0014]所述控制计算机12与模头螺栓之间，以及控制计算机12与冷却转鼓之间设有PID调节器。PID调节器分别为第一 PID调节器13和第二 PID调节器14。
[0015]在冷却系统2之后、纵拉系统4之前配备第一扫描系统即第一测厚仪3 ;在横拉系统5之后、在牵引系统6处配置第二扫描系统即第二测厚仪9。
[0016]聚酯光学膜生产线设置了两个测厚仪。第一测厚仪3设置在冷却转鼓之后，用于测量铸片厚度。第二测厚仪8设置在薄膜的牵引区域内，用于测量拉伸聚酯光学膜的厚度。两个扫描仪将测得的厚度信号值、温度信号值等送至各自的PLC中进行数值变换和补偿计算，然后将它送至测厚仪的主计算机中进行控制计算及数值显示，最后去调整模头螺栓的温度，进行铸片的截面控制或调整冷却转鼓的速度，进行薄膜的平均厚度的控制。
[0017]厚度控制方法:
[0018]薄膜横向厚度控制:薄膜横向厚度控制如图2所示，第一测厚仪3测得的拉伸薄膜横向厚度经滤波后，与设定值比较，得到一个误差值，再通过第一 PID调节器13，得到一个映像，作为测厚仪的厚度测定值的修正值，用这个修正值再去控制铸片厚度的实际值，通过PID调节器13调节，改变模头螺栓加热占空度，从而改变模头挤出口孔大小，达到控制薄膜横向厚度的目的。对于测量头每次测得的瞬时厚度值，不能将它直接参与控制、计算，必须经过滤波。一般采用指数滤波方法，将计算结果作为控制厚度的反馈值。
[0019]薄膜的纵向平均厚度的控制:如图3所示，测量时，将第二测厚仪9的测得的薄膜纵向厚度平均值进行滤波、计算后，与厚度设定值进行比较，再经过第二 PID调节器14改变冷却转鼓的速度，从而达到控制薄膜纵向厚度的目的。
[0020]当连续生产薄膜时，无论如何进行精确地控制，即使它的偏差都在允许公差范围内，薄膜上某点的厚度都会或多或少地偏离平均厚度值，如果薄膜某处的厚度一直为正允许公差，这样的薄膜收卷后将会影响收卷质量和分切后的成品质量。为此，在生产过程中，还必须对整卷薄膜的厚度进行控制。一般20次扫描作为一个控制周期，自动调整比例参数户P。如果上一个周期某点的厚度为正公差，那么，下一个周期就将其调到负公差，这样一来，正负可以抵消，减小整卷薄膜平均厚度的波动。
[0021]生产聚酯光学膜膜时，将原料聚酯切片经配料后进行结晶、干燥、熔融挤出进入模头系统1，模头螺栓与拉伸薄膜对应位置的确定熔融的物料从唇口流出后，由于物料表面张力和外力的作用，其横截面的尺寸将发生某些改变。具体为熔体在离开唇口、紧贴于冷却系统2的冷却转鼓表面时，熔体迅速降温并被拉伸，会产生非线性收缩，这样经冷却系统2定型成多层结构厚片，经扫描系统中的第一测厚仪3测厚后进纵拉系统4，预热、拉伸和冷却后，获得纵向拉伸的厚片，达标后进横拉系统5中的横拉伸机，经预热、拉伸、热定型和冷却后得经双向拉伸的光学薄膜8 ;后进牵引系统6，经第二测厚仪9对薄膜测厚进收卷系统7，经分切后，收卷成母卷。
[0022]上述厚片的厚度主要是通过调节模头系统I中模唇开度的大小，控制熔体的流量来控制聚酯光学膜厚度均匀性。模唇开度的大小的调节方法是通过调节加热唇口处的调节螺栓来实现的。这种方法是通过调节膨胀螺栓上加热元件的加热功率或温度，使螺栓在温度升高时伸长，温度降低时缩短，从而达到调节模唇的开度的目的。片材经过纵，横向拉伸，在拉伸过程中由于温度、拉伸应力等因素不同，将会产生非均匀拉伸。这样一来，如何比较准确地确定模头上每个螺栓与控伸后薄膜的对应位置，就是测厚仪进行有效控制的难题。定位方法是通过多次间歇实验的手段，得到固定的参数进行定位的。测定时，有意识地对几个模头螺栓进行升降温度，然后可在拉伸薄膜上利用测厚仪测出厚度的变化情况，由此确定模头蠕栓与拉伸薄膜的对应位置。
[0023]系统优点:
[0024](I)利用前后两台相同的X线测厚仪，真正实现了测厚仪剖面完全准确的自动对应，可以互换使用，两台测厚仪各自独立运行，互不干扰。为等质量比例计算提供了准确的数据。
[0025](2)模头螺栓的控制柜独立运行，从前后两台测厚仪中分别读取数据后直接计算并控制|吴头螺检。
[0026](3)该自动对位系统实现了剖面和螺栓的准确对应，不管铸片剖面如何变化，薄膜测厚仪都能精确跟踪。既可以用平均功率的方式控制模头螺栓的加热棒，也可以用设定螺栓温度的方式来控制。
[0027](4)通过X线探头可以扫描到膜边以外全幅膜的厚度。
[0028](5)采用X射线测量厚度信号，并把测量结果传送至用于自动模头控制的计算机内进行与设定值比较，然后根据膜厚偏差相应增大或减小热敏螺栓的加热功率来改善薄膜厚度的均匀性。
【权利要求】
1.聚酯光学膜在线厚度检测控制系统，包括相互连接的模头系统、冷却系统、纵拉系统、横拉系统、牵引系统和收卷系统，其特征在于:所述模头系统包括模头螺栓，所述冷却系统包括冷却转鼓，所述冷却系统和纵拉系统之间设有用于检测铸片厚度第一扫描系统，所述横拉系统和收卷系统之间的牵引系统上设有用于检测聚酯光学膜平均厚度的第二扫描系统，所述第一扫描系统和第二扫描系统均包括扫描仪、扫描架、PLC和控制计算机，设置在扫描架上的扫描仪通过PLC分别与用于控制模头螺栓和冷却转鼓的控制计算机连接。
2.根据权利要求1所述的聚酯光学膜在线厚度检测控制系统，其特征在于:所述扫描仪为X射线扫描系统。
3.根据权利要求1所述的聚酯光学膜在线厚度检测控制系统，其特征在于:所述控制计算机与模头螺栓之间，以及控制计算机与冷却转鼓之间设有PID调节器。
【文档编号】B29C47/92GK203766002SQ201420157722
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月3日 优先权日:2014年4月3日
【发明者】张琳庆, 王涛, 周炳阳, 程凡宝, 王静 申请人:山东胜通集团股份有限公司, 山东胜通光学材料科技有限公司