一种应用于UV固化工艺中的紫外光强度自动控制系统的制作方法

本实用新型涉及UV固化领域，尤其涉及一种应用于UV固化工艺中的紫外光强度自动控制系统。

背景技术：

UV固化开始于上世纪60年代，指的是特制的UV涂料在紫外光(UV)照射下发生光聚合反应，成为固态的过程。和传统的热固化工艺不同，UV固化工艺的机理和涂料都发生了很大的变化。相应的，UV固化的优点也很明显，如节能环保、固化表面质量优秀，特别是在固化速度上，由原先的数个小时乃至数天缩短为数秒。因此，UV固化工艺及设备广泛应用于各个领域，包括皮革、汽车、电子、印刷和表面装饰等行业。

在UV固化工艺过程中，能影响到最终UV固化质量的因素有很多。例如，这些因素包括涂料、涂层厚度、光源、光照强度、光照时间和固化温度等。

然而，现有技术却缺少对UV光源的强度进行精确控制的技术方案。例如，生产人员往往只是按照说明书或者工程师的经验，采用旋钮调节的方式，将UV固化机的UV光源的参数(例如，紫外光强度值)调整到一个固定值(例如，光源总强度的30％、50％、90％等)就不再理会，而完全忽略了UV光源的老化以及电压不稳等外界因素会导致光源的照射强度在一个较大的范围内变化的情况，从而导致固化效果大打折扣。这样的情况持续下去，不仅会造成能量的浪费，也会降低产品良品率，影响生产进度。

为了解决上述问题，需要提出新的技术方案。

技术实现要素：

根据本实用新型的应用于UV固化工艺中的紫外光强度自动控制系统，包括：

紫外光强度设置模块，用于用户设置紫外光的期望强度值；

UV固化机，用于接收第一强度控制信号，基于第一强度控制信号输出第一紫外光信号，还用于接收经反馈的第二强度控制信号，基于第二强度控制信号输出第二紫外光信号；

紫外光强度检测模块，紫外光强度检测模块设置在UV固化机输出的紫外光的照射范围内，用于检测第一紫外光信号和第二紫外光信号的实际测量强度值；

微控制器，微控制器与紫外光强度设置模块、UV固化机、以及紫外光强度检测模块连接，用于接收期望强度值和实际测量强度值，基于期望强度值产生和输出第一强度控制信号，基于期望强度值和当前的实际测量强度值产生和输出第二强度控制信号，

其中，第一紫外光信号的实际测量强度值与期望强度值之间具有第一误差，第二紫外光信号的实际测量强度值与期望强度值之间具有第二误差，第二误差小于第一误差。

根据本实用新型的紫外光强度自动控制系统，其紫外光强度设置模块为TJC4024T032_011R型号的触摸屏，UV固化机为GGJ-400/1型号的UV光固化机，紫外光强度检测模块为VEML6070型号的紫外光传感器，微控制器为STM32F103C8T6型号的微控制器。

根据本实用新型的紫外光强度自动控制系统，其STM32F103C8T6型号的微控制器经由USART接口与TJC4024T032_011R型号的触摸屏连接，STM32F103C8T6型号的微控制器经由DAC接口与GGJ-400/1型号的UV光固化机连接，STM32F103C8T6型号的微控制器经由I2C接口与VEML6070型号的紫外光传感器连接。

根据本实用新型的紫外光强度自动控制系统，其STM32F103C8T6型号的微控制器使用Modbus通信协议与TJC4024T032_011R型号的触摸屏进行通信。

根据本实用新型的紫外光强度自动控制系统，其微控制器使用模糊PID控制算法产生第二强度控制信号。

根据本实用新型的应用于UV固化工艺中的紫外光强度自动控制系统，包括：

紫外光强度设置模块，用于用户设置紫外光的期望强度值；

UV光源，用于接收第一强度控制信号，基于第一强度控制信号输出第一紫外光信号，还用于接收经反馈的第二强度控制信号，基于第二强度控制信号输出第二紫外光信号；

紫外光强度检测模块，紫外光强度检测模块设置在UV光源输出的紫外光的照射范围内，用于检测第一紫外光信号和第二紫外光信号的实际测量强度值；

微控制器，微控制器与紫外光强度设置模块、UV光源、以及紫外光强度检测模块连接，用于接收期望强度值和实际测量强度值，基于期望强度值产生和输出第一强度控制信号，基于期望强度值和当前的实际测量强度值产生和输出第二强度控制信号，

其中，第一紫外光信号的实际测量强度值与期望强度值之间具有第一误差，第二紫外光信号的实际测量强度值与期望强度值之间具有第二误差，第二误差小于第一误差。

根据本实用新型的紫外光强度自动控制系统，其紫外光强度设置模块为TJC4024T032_011R型号的触摸屏，UV光源为8kW的UV光源，紫外光强度检测模块为VEML6070型号的紫外光传感器，微控制器为STM32F103C8T6型号的微控制器。

根据本实用新型的紫外光强度自动控制系统，其STM32F103C8T6型号的微控制器经由USART接口与TJC4024T032_011R型号的触摸屏连接，STM32F103C8T6型号的微控制器经由DAC接口与UV光源的电压控制器连接，STM32F103C8T6型号的微控制器经由I2C接口与VEML6070型号的紫外光传感器连接。

根据本实用新型的紫外光强度自动控制系统，其STM32F103C8T6型号的微控制器使用Modbus通信协议与TJC4024T032_011R型号的触摸屏进行通信。

根据本实用新型的紫外光强度自动控制系统，其微控制器使用模糊PID控制算法产生第二强度控制信号。

根据本实用新型的上述技术方案，能够对UV光源的强度进行精确控制。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且与相关的文字描述一起用于解释本实用新型的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示例性地示出了根据本实用新型的一种应用于UV固化工艺中的紫外光强度自动控制系统的示意图。

图2示例性地示出了根据本实用新型的自动控制系统与旧控制系统的控制精度之间的对比图。

图3示例性地示出了TJC4024T032_011R型号的触摸屏的接口原理图。

图4示例性地示出了VEML6070型号的紫外光传感器的接口原理图。

图5示例性地示出了根据本实用新型的另一种应用于UV固化工艺中的紫外光强度自动控制系统的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1示例性地示出了根据本实用新型的应用于UV固化工艺中的紫外光强度自动控制系统的示意图。

如图1所示，根据本实用新型的应用于UV固化工艺中的紫外光强度自动控制系统，包括：

紫外光强度设置模块101，用于用户设置紫外光的期望强度值；

UV固化机103，用于接收第一强度控制信号，基于第一强度控制信号输出第一紫外光信号，还用于接收经反馈的第二强度控制信号，基于第二强度控制信号输出第二紫外光信号；

紫外光强度检测模块105，紫外光强度检测模块105设置在UV固化机103输出的紫外光的照射范围内，用于检测第一紫外光信号和第二紫外光信号的实际测量强度值；

微控制器107，微控制器107与紫外光强度设置模块101、UV固化机103、以及紫外光强度检测模块105连接，用于接收期望强度值和实际测量强度值，基于期望强度值产生和输出第一强度控制信号，基于期望强度值和当前的实际测量强度值产生和输出第二强度控制信号，

其中，第一紫外光信号的实际测量强度值与期望强度值之间具有第一误差，第二紫外光信号的实际测量强度值与期望强度值之间具有第二误差，第二误差小于第一误差。

例如，上述自动控制系统自动控制紫外光强度的原理是：UV固化机103的光源根据紫外光强度设置模块101的设置值(例如，可以是与上述期望强度值对应的、通过旋钮调节设置的值)，发出第一紫外光信号，由于UV固化机103的紫外光源老化、电源电压波动等原因，可能会导致(初始状态下的)第一紫外光信号和(非初始状态下的)第二紫外光信号的实际强度与设置值存在偏差，当紫外光强度检测模块105检测到该第一紫外光信号或第二紫外光信号当前的实际测量强度值之后，就会把实际测量强度值传入微控制器107，微控制器107对比实际测量强度值与设置值，例如，可以得到二者之间的偏差值，将该偏差值(即，上述第二强度控制信号)作为控制量输出，以调整UV固化机103的光源，从而使光源的强度值尽可能地接近设置值。然而，经过调整后的光源的强度值可能依然存在偏差，因此，需要持续不断地进行调整。

可选地，紫外光强度设置模块101为TJC4024T032_011R型号的触摸屏，UV固化机103为GGJ-400/1型号的UV光固化机，紫外光强度检测模块105为VEML6070型号的紫外光传感器，微控制器107为STM32F103C8T6型号的微控制器。

根据本实用新型的上述技术方案，能够以GGJ-400/1型号的UV光固化机(其自身包含UV光源)、VEML6070型号的紫外光传感器和包括STM32F103C8T6型号的微控制器的最小微控制器系统(下文简称STM32最小系统，其集成了Micro-USB供电接口，安装了KeilμVision4开发环境)为核心，构建紫外光照强度检测与反馈控制系统。相对于仅仅使用GGJ-400/1型号的UV光固化机而不使用反馈控制系统的旧控制系统而言，能够进行紫外光强度的精确控制。

图2示例性地示出了根据本实用新型的自动控制系统与旧控制系统的控制精度之间的对比图。

从图2可以看出，在期望强度值相同(即，图2(a)-(e)中所示的UV光源的输入电流分别被设置为固定的2A、4A、6A、8A、10A)的情况下，根据本实用新型的自动控制系统的控制曲线比旧控制系统的(实际测量强度值)曲线更平滑，波动幅度更小。由于这两组测量结果对应相同的期望光照值，因此，光强的波动幅度即可说明根据本实用新型的自动控制系统所能够带来的技术效果。即，根据本实用新型的自动控制系统的曲线更平滑、波动幅度更小、光强更稳定，这说明本实用新型的自动控制系统对光照调控有效，可以使光强稳定于某一个值附近，也间接说明了上述第二误差小于第一误差。

因此，根据本实用新型的自动控制系统对UV光源的紫外光照射强度的调控效果更好，保证了光照强度在固化过程中的平稳，即对实际测量强度值的控制更加精确。

可选地，STM32F103C8T6型号的微控制器经由USART接口与TJC4024T032_011R型号的触摸屏连接，STM32F103C8T6型号的微控制器经由DAC接口与GGJ-400/1型号的UV光固化机连接，STM32F103C8T6型号的微控制器经由I2C接口与VEML6070型号的紫外光传感器连接。

图3示例性地示出了TJC4024T032_011R型号的触摸屏的接口原理图。

可以将图3中所示的引脚2、3分别接STM32最小系统上的引脚26、27，从而作为USART通讯端口，可以将STM32最小系统上的引脚24接图3中所示的引脚4，为触摸屏供电。

由于UV固化机103(例如，GGJ-400/1型号的UV光固化机)中的UV电源(在图1中未示出)已经集成了对UV光源的光强进行控制的光源控制装置，因此，只需由微控制器107调整PWM波的空占比，从而改变STM32最小系统上的DAC引脚输出的模拟电压信号，就可以实现对UV光源的控制。

例如，如果不使用STM32最小系统上的DAC，也可以采用以下方法实现模拟光强控制信号(包括上述第一强度控制信号和第二强度控制信号)的输出。即，设计专用模拟电压(即，强度控制信号)输出模块，该专用模拟电压输出模块负责将STM32(其包括STM32F103C8T6型号的微控制器)输出的数字信号转化为模拟信号，也就是D/A转换，使用串行工作模式。想通过D/A转换将信号发送出去，需要在STM32中加入输出引脚的相关程序，并将引脚设置为输出模式，之后就可以通过串口通信模式将信息发送出去。

图4示例性地示出了VEML6070型号的紫外光传感器的接口原理图。

在将STM32F103C8T6型号的微控制器经由I2C接口与VEML6070型号的紫外光传感器进行连接时，可以将图4中所示的引脚P5.1接STM32最小系统(在附图中未示出)上的引脚10，实现主动应答功能，允许根据微控制器设置的可编程阀值发出紫外线指数(UVI)警报信号。可以将图4中所示的引脚P5.2、P5.3作为I2C总线引脚分别接STM32最小系统上的引脚22、21。

可选地，STM32F103C8T6型号的微控制器使用Modbus通信协议与TJC4024T032_011R型号的触摸屏进行通信。

可选地，微控制器107使用模糊PID控制算法产生第二强度控制信号。

图5示例性地示出了根据本实用新型的另一种应用于UV固化工艺中的紫外光强度自动控制系统的示意图。

如图5所示，根据本实用新型的应用于UV固化工艺中的紫外光强度自动控制系统，包括：

紫外光强度设置模块501，用于用户设置紫外光的期望强度值；

UV光源503，用于接收第一强度控制信号，基于第一强度控制信号输出第一紫外光信号，还用于接收经反馈的第二强度控制信号，基于第二强度控制信号输出第二紫外光信号；

紫外光强度检测模块505，紫外光强度检测模块505设置在UV光源503输出的紫外光的照射范围内，用于检测第一紫外光信号和第二紫外光信号的实际测量强度值；

微控制器507，微控制器507与紫外光强度设置模块501、UV光源503、以及紫外光强度检测模块505连接，用于接收期望强度值和实际测量强度值，基于期望强度值产生和输出第一强度控制信号，基于期望强度值和当前的实际测量强度值产生和输出第二强度控制信号，

其中，第一紫外光信号的实际测量强度值与期望强度值之间具有第一误差，第二紫外光信号的实际测量强度值与期望强度值之间具有第二误差，第二误差小于第一误差。

可选地，紫外光强度设置模块501为TJC4024T032_011R型号的触摸屏，UV光源503为8kW的UV光源，紫外光强度检测模块为VEML6070型号的紫外光传感器，微控制器507为STM32F103C8T6型号的微控制器。

可选地，STM32F103C8T6型号的微控制器经由USART接口与TJC4024T032_011R型号的触摸屏连接，STM32F103C8T6型号的微控制器经由DAC接口与UV光源503的电压控制器连接，STM32F103C8T6型号的微控制器经由I2C接口与VEML6070型号的紫外光传感器连接。

可选地，STM32F103C8T6型号的微控制器使用Modbus通信协议与TJC4024T032_011R型号的触摸屏进行通信。

可选地，微控制器507使用模糊PID控制算法产生第二强度控制信号。

根据本实用新型的上述技术方案，能够对UV光源的强度进行精确控制。不仅节约了能源，也提高了产品的良品率，保证了生产进度。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本实用新型的保护范围之内。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例的技术方案的精神和范围。