本發(fā)明屬于張力檢測(cè)技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種薄膜張力測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)：

張力測(cè)量技術(shù)已經(jīng)在生活生產(chǎn)中的各個(gè)方面都得到了廣泛運(yùn)用，比如我們生活中常常用到的紙巾、衣服上的布料、rfid標(biāo)簽的批量制作，以及柔性電池板的制作等等，可以說我們的生活已經(jīng)離不開這一項(xiàng)技術(shù)。對(duì)于譬如柔性電子之類的薄膜的輸送工藝而言，其在輸送過程中的張力值檢測(cè)環(huán)節(jié)是關(guān)鍵指標(biāo)之一，良好的張力是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)卷繞產(chǎn)品的保證。具體而言，在柔性膜輸送過程中，需要保證薄膜上的張力在穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，當(dāng)薄膜上的張力超過這個(gè)范圍時(shí)，卷繞產(chǎn)品的質(zhì)量就會(huì)受到嚴(yán)重的影響：當(dāng)薄膜上的張力過小，可能會(huì)導(dǎo)致柔性膜無法正常輸送或者造成褶皺；而當(dāng)薄膜上的張力過大時(shí)，可能會(huì)使制成的繞卷內(nèi)部應(yīng)力過大而形變。

無論以上的何種應(yīng)用場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)張力的精確測(cè)量都是確保高精度張力控制的前提條件。然而，進(jìn)一步的研究表明，現(xiàn)有技術(shù)中的張力測(cè)量裝置仍存在以下的缺陷或不足：首先，現(xiàn)有的張力測(cè)量裝置一般為張力輥，它們不僅通常需要配合惰輥才能使用，而且整體構(gòu)造復(fù)雜、無法靈活布置且體積較大，操作過程中容易出現(xiàn)各類的故障現(xiàn)象；其次，此類張力測(cè)量裝置不具備速度檢測(cè)功能，無法實(shí)現(xiàn)薄膜進(jìn)給速度的測(cè)量，相應(yīng)無法更全面、更精確地對(duì)整個(gè)輸送過程執(zhí)行質(zhì)量控制；最后，還有必要對(duì)其張力測(cè)量的算法作出進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以便更好地滿足目前日益提高的工藝要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種薄膜張力測(cè)量裝置及方法，其中不僅對(duì)該張力測(cè)量裝置的整體構(gòu)造布局重新進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，而且還針對(duì)其中多個(gè)關(guān)鍵組件如力放大模塊、滾輪自重平衡模塊、轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊等元件的具體組成和設(shè)置方式等多個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，相應(yīng)與現(xiàn)有的張力測(cè)量裝置相比，不僅可實(shí)現(xiàn)整體裝置的模塊化和緊湊化，而且它可以靈活布置于卷到卷柔性膜輸送設(shè)備的各個(gè)區(qū)域，顯著提高了測(cè)量便利度；此外，該張力測(cè)量裝置能夠在張力測(cè)量的過程中實(shí)現(xiàn)薄膜進(jìn)給速度的高效和高精度測(cè)量，同時(shí)可結(jié)合本發(fā)明提出的優(yōu)化測(cè)量算法獲得更高精度的測(cè)量結(jié)果，因而尤其適用于柔性電子之類的柔性膜輸送應(yīng)用場(chǎng)合。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種薄膜張力測(cè)量裝置，該裝置包括位置調(diào)節(jié)模塊、人機(jī)交互模塊、力放大模塊、滾輪自重平衡模塊、轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊和信號(hào)測(cè)量處理模塊，其特征在于：

所述位置調(diào)節(jié)模塊作為其他模塊的安裝基礎(chǔ)，它具有組合安裝在一起的第一滑軌和第二滑軌，由此帶動(dòng)承載其上的其他模塊可定量調(diào)節(jié)地執(zhí)行沿著水平方向和豎直方向的自由移動(dòng)；此外，該位置調(diào)節(jié)模塊上還配備有彈性元件和位移傳感器，其中該彈性元件用于以位移的形式反饋處于下方的滾輪上受到的薄膜反作用力，該位移傳感器則用于實(shí)時(shí)獲取其與所輸送薄膜之間在豎直方向上的距離；

所述人機(jī)交互模塊固連在所述位置調(diào)節(jié)模塊的下部，并用于輸入需要設(shè)定的多個(gè)參數(shù)、以及實(shí)時(shí)顯示薄膜張力和滾輪轉(zhuǎn)速，同時(shí)還配備有距離傳感器用于實(shí)時(shí)獲取所述滾輪的下壓深度；

所述力放大模塊固連在所述人機(jī)交互模塊的下部，并包括豎直布置的第一托架、對(duì)置安裝在該第一托架側(cè)面上下兩端的第一滑塊和第三滑塊、對(duì)置安裝在該上托架側(cè)面左右兩端的第四滑塊和第五滑塊，以及與所述第一滑塊和第三滑塊處于同一直線上且處于上述四個(gè)滑塊之間的第二滑塊；與此同時(shí)，采用兩端各自具有安裝孔面的第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿依次將所述第四滑塊與所述第二滑塊、所述第二滑塊與所述第五滑塊、所述第五滑塊與所述第三滑塊、所述第五滑塊與所述第一滑塊分別彼此相連，并且其中該第一連桿右端的安裝孔面和該第二連桿左端的安裝孔面兩者保持同軸配合，該第二連桿右端的安裝孔面和該第四連桿下端的安裝孔面、該第三連桿上端的安裝孔面三者保持同軸配合，由此共同構(gòu)成一種肋式多連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；此外，所述第二滑塊為整個(gè)力放大模塊的輸入端，其與所述轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊相連并實(shí)現(xiàn)所述滾輪上所受薄膜反作用力的輸入；所述第一滑塊上承載有推力傳感器且作為整個(gè)力放大模塊的輸出端，由此通過此推力傳感器來對(duì)作用于所述滾輪上且獲得放大的推力信號(hào)執(zhí)行實(shí)時(shí)檢測(cè)；

所述滾輪自重平衡模塊固連在所述第一托架并處于所述滾輪的相對(duì)一側(cè)，由此用于平衡整個(gè)所述轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊的自重；

所述轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊包括同樣豎直布置的第二托架、經(jīng)由軸承配合貫穿安裝于該第二托架的轉(zhuǎn)軸、與該轉(zhuǎn)軸的一端固連且保持同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的所述滾輪，以及與所述轉(zhuǎn)軸的另外一端螺紋連接且同樣保持同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的編碼器，由此通過該編碼器實(shí)時(shí)獲取所述滾輪的轉(zhuǎn)速；

所述信號(hào)測(cè)量處理模塊安裝在所述人機(jī)交互模塊的內(nèi)部，并分別與所述人機(jī)交互模塊、所述位移傳感器、所述推力傳感器和所述編碼器之間保持信號(hào)相連，由此基于所接受的數(shù)據(jù)來計(jì)算得出反映薄膜張力和進(jìn)給速度相關(guān)的信息。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，所述滾輪自重平衡模塊優(yōu)選包括第一調(diào)節(jié)螺釘、第二調(diào)節(jié)螺釘，以及分別套設(shè)其上的第一彈簧和第二彈簧，其中所述第一、第二調(diào)節(jié)螺釘?shù)纳陷S面分別配合安裝在所述第二托架上，它們的下軸面則分別配合安裝在所述第一托架上，由此通過對(duì)所述第一、第二彈簧的松緊操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)所述滾輪的自重平衡。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，優(yōu)選通過檢測(cè)所述滾輪上的推力f來計(jì)算薄膜張力t，其計(jì)算公式組優(yōu)選設(shè)定如下：

其中，w表示所輸送薄膜的寬度，單位為mm；b表示所述滾輪的寬度，單位為mm；θ表示所輸送薄膜的包角的1/2；r表示所述滾輪的半徑，單位為mm；l表示針對(duì)所輸送薄膜選取的測(cè)量段的長(zhǎng)度，單位為mm；e表示所輸送薄膜的彈性模量，單位為mpa；a表示所輸送薄膜的截面積，單位為mm²；此外，x1表示所述滾輪與薄膜初始接觸狀態(tài)時(shí)，所述位移傳感器的初始讀取值，單位為mm；x2表示所述彈性元件對(duì)所述滾輪的下壓量，單位為mm；x3表示所述彈性元件下壓完畢后，所述位移傳感器的最終讀取值，單位為mm。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，優(yōu)選通過檢測(cè)所述位移傳感器上的最終讀取值來計(jì)算薄膜張力t，其計(jì)算公式組優(yōu)選設(shè)定如下：

其中，k表示所述彈性元件的剛度；x1表示所述滾輪與薄膜初始接觸狀態(tài)時(shí)，所述位移傳感器的初始讀取值，單位為mm；x2表示所述彈性元件對(duì)所述滾輪的下壓量，單位為mm；x3表示所述彈性元件下壓完畢后，所述位移傳感器的最終讀取值，單位為mm；w表示所輸送薄膜的寬度，單位為mm；b表示所述滾輪的寬度，單位為mm；θ表示所輸送薄膜的包角的1/2；r表示所述滾輪的半徑，單位為mm；l表示針對(duì)所輸送薄膜選取的測(cè)量段的長(zhǎng)度，單位為mm；e表示所輸送薄膜的彈性模量，單位為mpa；a表示所輸送薄膜的截面積，單位為mm²。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，對(duì)于所述力放大模塊而言，其可實(shí)現(xiàn)的放大倍數(shù)kd優(yōu)選由以下計(jì)算式求出：

其中，s1表示第一連桿左端的安裝孔面到其右端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm；s2表示所述第二連桿左端的安裝孔面到其右端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm；且s1＝s2；s3表示所述第四連桿上端的安裝孔面到其下端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm；s4表示所述第三連桿上端的安裝孔面到其下端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm；且s3＝s4；此外，d1表示所述第一連桿左端的安裝孔面到所述第二連桿右端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm；d2表示所述第四連桿上端的安裝孔面到所述第三連桿下端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm。

作為進(jìn)一步優(yōu)選地，上述裝置優(yōu)選還包括用于實(shí)時(shí)采集所輸送薄膜的幅面位移信息的元件，并通過所述信號(hào)測(cè)量處理模塊來計(jì)算獲得反映薄膜振動(dòng)頻率相關(guān)的信息。

按照本發(fā)明的另一方面，還提供了相應(yīng)的張力測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

步驟一：通過不斷調(diào)節(jié)所述彈性元件對(duì)所述滾輪的下壓量，使得所述位移傳感器與所述推力傳感器兩者之間的輸出值保持恒定關(guān)聯(lián)，由此完成預(yù)標(biāo)定操作；

步驟二：將上述測(cè)量裝置布置在所輸送薄膜的被測(cè)區(qū)段的中間位置，令所述滾輪與薄膜處于剛接觸狀態(tài)，記錄此時(shí)所述位移傳感器的初始讀取值x1；接著，將整個(gè)測(cè)量裝置下壓適當(dāng)?shù)奈恢貌⒂涗洿藭r(shí)所述彈性元件對(duì)所述滾輪的下壓量x2，同時(shí)再次記錄所述位移傳感器在此狀態(tài)下的最終讀取值x3；

步驟三：通過所述人機(jī)交互模塊輸入下列的多個(gè)預(yù)設(shè)參數(shù)，包括所述滾輪的半徑r，針對(duì)所輸送薄膜選取的測(cè)量段的長(zhǎng)度l，所述滾輪的寬度b，所輸送薄膜的寬度w，所輸送薄膜的彈性模量e，所輸送薄膜的截面積a，同時(shí)通過所述推力傳感器測(cè)得作用于所述滾輪上且獲得放大的推力f；

步驟四：結(jié)合上述多個(gè)預(yù)設(shè)參數(shù)和所述推力傳感器的測(cè)定值，通過所述信號(hào)測(cè)量處理模塊計(jì)算獲得薄膜張力t；與此同時(shí)，基于所述編碼器的檢測(cè)值計(jì)算出所述滾輪的轉(zhuǎn)速，并結(jié)合該滾輪的半徑計(jì)算得到薄膜進(jìn)給速度，由此完成整體的測(cè)量過程。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：

1、通過對(duì)該測(cè)量裝置的整體構(gòu)造組成及空間布局重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，尤其是一些關(guān)鍵組件如力放大模塊、滾輪自重平衡模塊、轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊等元件的具體組成和設(shè)置方式等多個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)，相應(yīng)不僅可實(shí)現(xiàn)整體裝置的模塊化和緊湊化，而且它可以靈活布置于卷到卷柔性膜輸送設(shè)備的各個(gè)區(qū)域，顯著提高了測(cè)量便利度；

2、本發(fā)明的測(cè)量裝置還具備薄膜進(jìn)給速度的高精度檢測(cè)功能，相應(yīng)可更為全面地反映薄膜輸送過程的影響指標(biāo)，進(jìn)而針對(duì)性地給予更高精度的質(zhì)量控制；

3、本發(fā)明中還結(jié)合以上裝置構(gòu)造設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，進(jìn)一步對(duì)其張力優(yōu)化測(cè)量算法進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，實(shí)際測(cè)試表明可獲得更高精度的測(cè)量結(jié)果，因而尤其適用于柔性電子之類的柔性膜輸送應(yīng)用場(chǎng)合。

附圖說明

圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式所構(gòu)建的張力測(cè)量裝置的整體構(gòu)造示意圖；

圖2是更為具體地顯示了圖1中所示位置調(diào)節(jié)模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是更為具體地顯示了圖1中所示力放大模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中所示力放大模塊的爆炸示意圖；

圖5是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所設(shè)計(jì)的滾輪自重平衡模塊的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5中所示滾輪自重平衡模塊的爆炸示意圖；

圖7是更為具體地顯示了圖1中所示轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是圖7中所示轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊的爆炸示意圖；

圖9是用于示范性顯示按照本發(fā)明的張力測(cè)量裝置的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

圖1是按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式所構(gòu)建的張力測(cè)量裝置的整體構(gòu)造示意圖。如圖1中所示，該張力測(cè)量裝置主要包括位置調(diào)節(jié)模塊100、人機(jī)交互模塊200、力放大模塊400、轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊600和信號(hào)測(cè)量處理模塊300等功能模塊，并可進(jìn)一步配備有滾輪自重平衡模塊500，下面將對(duì)這些功能模塊逐一進(jìn)行解釋說明。

參看圖1，所述位置調(diào)節(jié)模塊,100作為其他模塊的安裝基礎(chǔ)，它具有組合安裝在一起的第一滑軌101和第二滑軌103，由此帶動(dòng)承載其上的其他模塊可定量調(diào)節(jié)地執(zhí)行沿著水平方向和豎直方向的自由移動(dòng)；此外，該位置調(diào)節(jié)模塊上還配備有彈性元件106和位移傳感器105，其中該彈性元件106用于以位移的形式反饋處于下方的滾輪601上受到的薄膜反作用力，該位移傳感器105則用于實(shí)時(shí)獲取其與所輸送薄膜之間在豎直方向上的距離。

此外，上述位置調(diào)節(jié)模塊還可以包括第一模組滑塊102、第二模組滑塊104等其他元件，第一滑軌101與第二滑軌103上標(biāo)有刻度，由此實(shí)現(xiàn)定量調(diào)節(jié)，具體如圖2所示。其中，譬如可通過彈性元件106連接第二模組滑塊104與人機(jī)交互模塊200，實(shí)現(xiàn)位置調(diào)節(jié)模塊100與人機(jī)交互模塊200的連接。

人機(jī)交互模塊200固連在所述位置調(diào)節(jié)模塊100的下部，并用于輸入需要設(shè)定的多個(gè)參數(shù)、以及實(shí)時(shí)顯示薄膜張力和滾輪轉(zhuǎn)速，同時(shí)還配備有距離傳感器用于實(shí)時(shí)獲取所述滾輪601的下壓深度。

作為本發(fā)明的關(guān)鍵改進(jìn)之一，所述力放大模塊400固連在所述人機(jī)交互模塊200的下部，并包括豎直布置的第一托架401、對(duì)置安裝在該第一托架側(cè)面上下兩端的第一滑塊402和第三滑塊406、對(duì)置安裝在該上托架側(cè)面左右兩端的第四滑塊404和第五滑塊409，以及與所述第一滑塊和第三滑塊處于同一直線上且處于上述四個(gè)滑塊之間的第二滑塊403；與此同時(shí)，采用兩端各自具有安裝孔面的第一連桿405、第二連桿408、第三連桿407和第四連桿410依次將所述第四滑塊404與所述第二滑塊403、所述第二滑塊403與所述第五滑塊409、所述第五滑塊409與所述第三滑塊406、所述第五滑塊409與所述第一滑塊402分別彼此相連，并且其中該第一連桿405右端的安裝孔面4052和該第二連桿408左端的安裝孔面4081兩者保持同軸配合，該第二連桿408右端的安裝孔面4082和該第四連桿410下端的安裝孔面4102、該第三連桿407上端的安裝孔面4072三者保持同軸配合，由此共同構(gòu)成一種肋式多連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；此外，所述第二滑塊403為整個(gè)力放大模塊的輸入端，其與所述轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊600可通過安裝孔面6052進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)滾輪601上所受薄膜反作用力的輸入；所述第一滑塊上承載有推力傳感器411且作為整個(gè)力放大模塊的輸出端，由此通過此推力傳感器411來對(duì)作用于所述滾輪601上且獲得放大的推力信號(hào)執(zhí)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。

下面將參照?qǐng)D3和圖4來更為具體地解釋說明上述力放大模塊的具體組成結(jié)構(gòu)及連接方式。

如圖具體所示，該力放大模塊400包括第一托架401、第一滑塊402、第二滑塊403、第三滑塊406、第四滑塊404、第五滑塊409、第一連桿405、第二連桿408、第三連桿407、第四連桿410與推力傳感器411等，并主要通過第一連桿405、第二連桿408、第三連桿407、第四連桿410組成的肋式機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滾輪上作用力的放大。具體而言，圖中所示的第九孔面4052與第十孔面4081同軸配合，第十一孔面4082、第十三孔面4102與第十四孔面4072同軸配合；第八孔面4051、第十一孔面4082、第十三孔面4102與第十四孔面4072位于同一水平線上，且第八孔面4051固定，第十一孔面4082、第十三孔面4102與第十四孔面4072保留有水平方向自由度；第九孔面4052、第十孔面4081、第十二孔面4101與第十五孔面4071位于同一鉛垂線，第十五孔面4071固定，第九孔面4052、第十孔面4081、第十二孔面4101保留有鉛垂線方向自由度。此外，第九孔面4052與第二滑塊固連，并作為該力放大機(jī)構(gòu)的輸入端，第十二孔面4101與第一滑塊402固連，并作為該力放大機(jī)構(gòu)的輸出端；第一滑塊402連接著推力傳感器411，由此實(shí)現(xiàn)放大后力信號(hào)的獲取。

此外，按照本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述力放大模塊而言，其可實(shí)現(xiàn)的放大倍數(shù)ks優(yōu)選由以下計(jì)算式求出：

其中，s1表示第一連桿左端的安裝孔面到其右端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm；s2表示所述第二連桿左端的安裝孔面到其右端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm；且s1＝s2；s3表示所述第四連桿上端的安裝孔面到其下端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm；s4表示所述第三連桿上端的安裝孔面到其下端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm；且s3＝s4；此外，d1表示所述第一連桿左端的安裝孔面到所述第二連桿右端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm；d2表示所述第四連桿上端的安裝孔面到所述第三連桿下端的安裝孔面之間的孔中心距，單位為mm。

作為本發(fā)明的另一關(guān)鍵改進(jìn)，轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊600包括同樣豎直布置的第二托架605、經(jīng)由軸承604配合貫穿安裝于該第二托架605的轉(zhuǎn)軸603、與該轉(zhuǎn)軸603的一端固連且保持同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的所述滾輪601，以及與所述轉(zhuǎn)軸603的另外一端螺紋連接且同樣保持同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的編碼器606，由此通過該編碼器606實(shí)時(shí)獲取所述滾輪601的轉(zhuǎn)速。

下面將參照?qǐng)D7和圖8來更為具體地解釋說明上述轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊的具體組成結(jié)構(gòu)及連接方式。

如圖具體所示，該轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊600包括滾輪601、滾輪蓋板602、轉(zhuǎn)軸603、軸承604、第二托架605、優(yōu)選為微型的編碼器606，以及編碼器緊固件607。轉(zhuǎn)軸603與軸承604配合后裝入第二托架605，編碼器606與轉(zhuǎn)軸603大端通過螺紋連接，然后通過編碼器緊固件607將編碼器606固定于下托架605上；滾輪601與轉(zhuǎn)軸603同軸，通過螺釘固連；滾輪蓋板602蓋于滾輪601開口端。滾輪601帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸603轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)編碼器606內(nèi)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器606將信號(hào)發(fā)給信號(hào)測(cè)量處理模塊500，經(jīng)過處理該微型編碼器發(fā)送的信號(hào)可以獲得薄膜進(jìn)給速度。

此外，圖5和圖6具體顯示了按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例設(shè)計(jì)的滾輪自重平衡模塊500的具體組成結(jié)構(gòu)和布置方式。

如圖中具體所示，該滾輪自重平衡模塊500包括第一彈簧501、第二彈簧504、第一調(diào)節(jié)螺釘502與第二調(diào)節(jié)螺釘503。其中，第一調(diào)節(jié)螺釘302與第二調(diào)節(jié)螺釘303通過第三軸面5022和第四軸面5031與下托架605的第六孔面6051和第七孔面6053形成配合；第一彈簧501與第二彈簧504分別套于第三軸面5022和第四軸面5031上；第一軸面5021和第二軸面5032與力放大模塊400的上托架401的第三孔面4014和第四孔面4013螺紋配合，用于調(diào)節(jié)第一彈簧501與第二彈簧504的松緊，實(shí)現(xiàn)滾輪自重的平衡。由于滾輪601本身受到的就是一個(gè)微小的力，如果不平衡自重則無法獲取滾輪601上的真實(shí)推力。通過該滾輪自重平衡裝置，保證推力傳感器411上的力為薄膜產(chǎn)生的反作用力，便于后續(xù)薄膜張力的精確計(jì)算。

最后，所示信號(hào)測(cè)量處理模塊300譬如安裝在所述人機(jī)交互模塊200的內(nèi)部，并分別與所述人機(jī)交互模塊200、所述位移傳感器105、所述推力傳感器411和所述編碼器606之間保持信號(hào)相連，由此基于所接受的數(shù)據(jù)來計(jì)算得出反映薄膜張力和進(jìn)給速度相關(guān)的信息。

更具體地，它譬如可通過給應(yīng)變片全橋電路提供電源并進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算，將直接檢測(cè)到的滾輪上的推力換算為薄膜張力。

此外，上述功能模塊彼此之間的連接方式可優(yōu)選如下：力放大模塊400通過第一托架401上的第一孔面4011固連于人機(jī)交互模塊200上；滾輪自重平衡模塊500通過第一調(diào)節(jié)螺釘502的第一軸面5021和第二調(diào)節(jié)螺釘503的第二軸面5032與力放大模塊400的第一托架401的第三孔面4014和第四孔面4013配合，實(shí)現(xiàn)力平衡模塊500與力放大模塊400的連接；另一方面，轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊600與滾輪自重平衡模塊500以及力放大模塊400均有連接，其中轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊600與力放大模塊400的連接通過第一托架401的第二孔面4012與第二托架605的第五孔面6052的配合實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊600與滾輪自重平衡模塊500的連接通過第二托架605的第六孔面6051和第七孔面6053與第一調(diào)節(jié)螺釘502的第三軸面5022和第二調(diào)節(jié)螺釘503的第四軸面5031的配合實(shí)現(xiàn)。

下面將結(jié)合圖9來具體解釋按照本發(fā)明的上述張力測(cè)量裝置的工作過程。其主要包括下列步驟：

步驟一：通過不斷調(diào)節(jié)所述彈性元件106對(duì)所述滾輪的下壓量，使得所述位移傳感器105與所述推力傳感器411兩者之間的輸出值保持恒定關(guān)聯(lián)，由此完成預(yù)標(biāo)定操作；

步驟二：將上述測(cè)量裝置布置在所輸送薄膜的被測(cè)區(qū)段的中間位置，令所述滾輪與薄膜處于剛接觸狀態(tài)，記錄此時(shí)所述位移傳感器105的初始讀取值x1；接著，將整個(gè)測(cè)量裝置下壓適當(dāng)?shù)奈恢貌⒂涗洿藭r(shí)所述彈性元件106對(duì)所述滾輪的下壓量x2，同時(shí)再次記錄所述位移傳感器105在此狀態(tài)下的最終讀取值x3；

步驟三：通過所述人機(jī)交互模塊輸入下列的多個(gè)預(yù)設(shè)參數(shù)，包括所述滾輪的半徑r，針對(duì)所輸送薄膜選取的測(cè)量段的長(zhǎng)度l，所述滾輪的寬度b，所輸送薄膜的寬度w，所輸送薄膜的彈性模量e，所輸送薄膜的截面積a，同時(shí)通過所述推力傳感器411測(cè)得作用于所述滾輪上且獲得放大的推力f；

步驟四：結(jié)合上述多個(gè)預(yù)設(shè)參數(shù)和所述推力傳感器411的測(cè)定值，通過所述信號(hào)測(cè)量處理模塊計(jì)算獲得薄膜張力t；與此同時(shí)，基于所述編碼器606的檢測(cè)值計(jì)算出所述滾輪的轉(zhuǎn)速，并結(jié)合該滾輪的半徑計(jì)算得到薄膜進(jìn)給速度，由此完成整體的測(cè)量過程。

此外，本發(fā)明中可通過直接檢測(cè)所述滾輪上的推力f、或者通過檢測(cè)所述位移傳感器105上的最終讀取值，來分別計(jì)算薄膜張力t。

當(dāng)采用算法一也即通過直接檢測(cè)所述滾輪上的推力f來計(jì)算薄膜張力時(shí)，其計(jì)算公式組優(yōu)選設(shè)定如下：

其中，w表示所輸送薄膜的寬度，單位為mm；b表示所述滾輪的寬度，單位為mm；θ表示所輸送薄膜的包角的1/2；r表示所述滾輪的半徑，單位為mm；l表示針對(duì)所輸送薄膜選取的測(cè)量段的長(zhǎng)度，單位為mm；e表示所輸送薄膜的彈性模量，單位為mpa；a表示所輸送薄膜的截面積，單位為mm²；此外，x1表示所述滾輪與薄膜初始接觸狀態(tài)時(shí)，所述位移傳感器的初始讀取值，單位為mm；x2表示所述彈性元件對(duì)所述滾輪的下壓量，單位為mm；x3表示所述彈性元件下壓完畢后，所述位移傳感器的最終讀取值，單位為mm。

而當(dāng)采用算法二也即通過檢測(cè)所述位移傳感器105上的最終讀取值來計(jì)算薄膜張力t，其計(jì)算公式組優(yōu)選設(shè)定如下：

其中，k表示所述彈性元件106的剛度；x1表示所述滾輪與薄膜初始接觸狀態(tài)時(shí)，所述位移傳感器105的初始讀取值，單位為mm；x2表示所述彈性元件對(duì)所述滾輪的下壓量，單位為mm；x3表示所述彈性元件下壓完畢后，所述位移傳感器的最終讀取值，單位為mm；w表示所輸送薄膜的寬度，單位為mm；b表示所述滾輪的寬度，單位為mm；θ表示所輸送薄膜的包角的1/2；r表示所述滾輪的半徑，單位為mm；l表示針對(duì)所輸送薄膜選取的測(cè)量段的長(zhǎng)度，單位為mm；e表示所輸送薄膜的彈性模量，單位為mpa；a表示所輸送薄膜的截面積，單位為mm²。

綜上，按照本發(fā)明所構(gòu)建的新型張力測(cè)量裝置與現(xiàn)有的張力測(cè)量裝置相比，不僅可實(shí)現(xiàn)整體裝置的模塊化和緊湊化，而且它可以靈活布置于卷到卷柔性膜輸送設(shè)備的各個(gè)區(qū)域，顯著提高了測(cè)量便利度；此外還能夠在張力測(cè)量的過程中實(shí)現(xiàn)薄膜進(jìn)給速度的高效和高精度測(cè)量，因而尤其適用于柔性電子之類的柔性膜輸送應(yīng)用場(chǎng)合。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。