面向柔性标签卷绕复合的多层套准控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向柔性RFID标签卷绕复合的多层膜套准控制系统及方法，包括：(a)放料、复合、收料单元的系统构成；(b)标签步距、工作张力、张力边界等工艺参数参考值输入；(c)多个传感器根据触发位置关系，协同检测多层膜运动进给方向的套准偏差，建立张力和套准偏差关系模型，并转化为张力调节量；(d)利用张力‑位置‑速度闭环控制方式，同步多层膜目标张力下的进给速度，修正套准偏差并复合；(e)构建放料和收料卷径算法，根据卷径变化调整驱动器转矩输出，保证收放料恒张力运行。通过本发明专利技术，可实现多层膜在可控张力条件下的高速、高精度的套准要求，尤其适用柔性RFID标签复合产品的制备过程。

Multilayer locking control system and method for flexible label winding composite

The invention discloses a method for flexible RFID multilayer composite sleeve label winding quasi control system and method, including: (a) a system of feeding, composite and a receiving unit; (b) the input value parameters reference label step, tension, tension boundary; (c) a plurality of sensors according to the trigger position between the standard deviation of the set of cooperative detection multilayer feed direction movement, the establishment of tension and register deviation model, and transformed into tension adjustment; (d) using tension closed loop control, speed, feed speed synchronous multilayer target tension under the amendment registration deviation and composite; (E) construction of unwinding and rewinding roll diameter algorithm, according to the volume diameter change adjustment output torque drive, ensure constant tension and unloading operation. The invention can realize the high speed and high precision setting requirement of the multilayer film under the controllable tension condition, and is especially suitable for the preparation process of the flexible RFID tag composite product.

【技术实现步骤摘要】
面向柔性标签卷绕复合的多层套准控制系统及方法
本专利技术属于RFID电子标签复合
，更具体地，涉及一种面向柔性RFID标签卷绕复合的多层膜套准控制系统及方法。
技术介绍
RFID标签复合是芯片倒装键合的后道工序，收集成卷的中间层Inlay与带有图案的下层膜和上层膜经过套准复合的过程，形成不同形状的电子标签。其中，标签运动方向的多层套准和收放料恒张力控制是复合过程中关键技术。印刷精度，材质、进给辊速度差异以及张力波动都会影响套准效果，特别的，由于Inlay与底纸和面纸材料材质区别明显，对于相同张力的变形程度不同，同时多层之间张力互相影响，很小的张力波动就会造成套准错位。传统的方法，为了避免层间张力干扰和材质不匹配的影响，采用Inlay分切嵌入方式与底纸一次复合，再与面纸二次复合，这种方法虽然减小了张力控制难度，但是增加了Inlay分切及同步转移模块，实现难度和成本也大大提高。另一种方法采用类似的多层膜直接复合模式，相机视觉系统检测到套准误差后，套准误差对应为其中一层进料对辊的位置偏差，通过补偿这段偏差与另一层膜对正。这种方法中，张力作为间接调整量，不能有效预判补偿位置偏差后的张力变化，出现张力超出临界值，易造成膜松弛或拉断等情况，不能用于多层膜高速复合。关于收放料的控制方式，普遍采用磁粉离合器和制动器形式，响应速度不理想。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种面向柔性RFID标签卷绕复合的多层膜套准控制系统及方法，其中，通过传感器检测，得到一系列复合套准偏差、张力数据和变化趋势，结合输入的给定参数和控制算法，自动调节张力达到套准要求，其特征在于，该控制系统构成包括：(a)中间层放料单元(1)，由Inlay放料轴(11)、Inlay放料线速检测惰辊和(41)Inlay进料S辊(21)组成；(b)下层膜放料单元(2)，由下层膜放料轴(12)、下层膜放料线速检测惰辊(42)、下层膜进料S辊(22)、下层膜收料线速检测惰辊(45)和下层膜收料轴(15)组成；(c)上层膜放料单元(3)，由上层膜放料轴(13)、上层膜放料线速检测惰辊(43)、上层膜进料S辊(23)、上层膜收料线速检测惰辊(44)和上层膜收料轴(14)组成；(d)一次复合单元(4)，由Inlay张力检测辊(51)、下层膜张力检测辊(52)、Inlay偏差检测传感器(61)和下层膜偏差检测传感器(62)、一次复合压辊(31)、一次复合后Inlay套准检测传感器(64)和一次复合后下层膜套准检测传感器(63)组成；(e)二次复合单元(5)，由上层膜张力检测辊(53)、上层膜偏差检测传感器(65)、二次复合压辊(32)、二次复合后上层膜套准检测传感器(66)和二次复合后下层复合膜套准检测传感器(63)组成；(f)成品收料单元(6)，由复合收料S辊(24)、成品收料线速检测惰辊(46)和成品收料轴(16)组成；系统采用颜色传感器作为偏差检测和复合效果检测，其中传感器(64)既作为一次复合后Inlay套准效果检测，同时完成一次复合后的下层复合膜偏差检测，偏差检测采集数据参与控制运算，套准检测采集数据只作为校核套准效果；作为进一步优选地，该方法包括下列步骤：步骤一，输入有关套准工艺参数，其中包括：标签步距L，下层膜张力设定值和边界值，张力设定F1S、允许最小张力F1L、允许最大张力F1H，中间层Inlay张力设定值和边界值，张力设定F2S、允许最小张力F2L、允许最大张力F2H，上层膜张力设定值和边界值，张力设定F3S、允许最小张力F3L、允许最大张力F3H；步骤二，套准检测数据处理方法，多层膜分解为两层膜之间的位置比较方式，颜色传感器检测到其中一层图案Mark，记录其中一层进料S辊电机当前编码器位置P1，等待另外一层MARK触发，记录同一个进料S辊电机当前编码器位置P2，两层膜MARK之间的间隔距离ΔP＝P2-P1，以两层膜套准时的MARK间隔距离ΔP为基准值，其后每个采集周期得到的间隔距离为ΔP1、ΔP2…ΔPk，ΔPk为第K次检测到的两层膜MARK之间的间隔距离；相应的套准偏差为Δe1＝ΔP1-ΔP、Δe2＝ΔP2-ΔP…Δek＝ΔPk-ΔP，Δek为计算得到的第K次采样周期时两层膜间的套准偏差；步骤三，利用偏差-张力转换算法公式及边界条件，将两层膜间的套准偏差Δek转换为各层膜张力调整量ΔF(k)，其中，两层膜的张力调整量都等于ΔF(k)，而对于RFID标签复合，中间层Inlay由于已绑定芯片，限制张力大小≤20N.m，张力波动≤±10％，该层张力调整量强制设定为ΔF(k)＝0，初始设定张力FS＝10N.m，采用恒张力控制；步骤四，采用张力-位置-速度控制方式，通过改变单层膜进料S辊电机与成品收料S辊的同步位置和速度，在进料S辊和复合压辊之间的张力发生改变，使该层膜产生微小拉伸形变，在同样长度内两层膜的图案步距由于张力调整的结果变得不一致，通过不断复合和时间积累，复合后的两层膜图案相对距离会有明显变化，以达到套准的目的；步骤五，收放料采用卷径补偿，伺服力矩控制方式，通过间接测量收放料线速，与转速之间的关系计算得到当前卷径，根据张力不变的原则，实时更新伺服力矩输出；作为进一步优选地，张力-位置-速度控制方式优选采用驱动器速度模式，位置和张力规划都在控制卡中实现，在原有的位置闭环伺服系统中，通过在控制卡中虚拟一个张力轴通道，与位置环通道叠加关联，构建成以张力控制为外环的四环闭环控制系统；其中张力给定值F(k)与张力轴反馈Fe(k)通过张力伺服闭环输出Sf(k)，作为位置环的输入变量，由于张力稳定过程是一个非零速的保持过程，张力环输出Sf(k)在进入位置环前作积分处理；同时引入控制权重因子δ，实际位置环输入SS＇，SS表示收料S辊的位置给定，其他各层进料S辊与收料S辊位置给定相同，在位置控制中保证输入一致，δ权重因子表示在四环系统中，张力环和位置环所占调整比重，该系统中张力调节不易过快，δ＝0.1～0.15；作为进一步优选地，在步骤五中，间接测量收放料卷径的装置包括光电开关和码盘，码盘上有N个小孔，同轴固定在惰辊外圈上，当小孔经过光电开关时，光电开关输出信号。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1、通过对套准检测传感器合理布局，采用复合前检测和运算控制方法，可在两层膜粘合前就提前判断和修正套准误差，保证了复合后的套准精度；2、系统通过每层膜配置进料S辊实现放料和复合过程分离，收放料张力和复合张力相互独立，收放料通过卷径补偿输出恒张力，复合段张力和套准误差只与进料S辊同步位置和速度有关，使整个系统控制对象减少，互不干扰，运行更稳定；3、通过利用套准检测传感器触发，软件读取编码器值的方式，与采集时间间隔，再与速度一起换算为位置的方法相比，数据更精确和直接；4、通过套准偏差与张力调整量关联的方法，把多层膜套准复合分解成多个两层膜之间的复合过程，只要设定合适的张力边界条件，自动调整两层或任意一层膜的张力就可以实现精确套准，其中一层可以恒张力运行，特别适合RFID电子标签复合中，中间Inlay层对张力波动的要求；5、此外，通过张力-位置-速度四环闭环控制方式，张力直接作用于伺服环中，稳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向柔性标签卷绕复合的多层套准控制系统，其中料卷经放卷装置、进料S辊牵引至复合区，中间层膜和下层膜复合后，再与上层膜复合，在多层复合过程中，各层膜图案在进给方向需要动态对齐套准，同时，复合成品和不干胶底纸通过收料装置收集，其特征在于，该控制系统构成包括：(a)中间层放料单元(1)，由Inlay放料轴(11)、Inlay放料线速检测惰辊和(41)Inlay进料S辊(21)组成；(b)下层膜放料单元(2)，由下层膜放料轴(12)、下层膜放料线速检测惰辊(42)、下层膜进料S辊(22)、下层膜收料线速检测惰辊(45)和下层膜收料轴(15)组成；(c)上层膜放料单元(3)，由上层膜放料轴(13)、上层膜放料线速检测惰辊(43)、上层膜进料S辊(23)、上层膜收料线速检测惰辊(44)和上层膜收料轴(14)组成；(d)一次复合单元(4)，由Inlay张力检测辊(51)、下层膜张力检测辊(52)、Inlay偏差检测传感器(61)和下层膜偏差检测传感器(62)、一次复合压辊(31)、一次复合后Inlay套准检测传感器(64)和一次复合后下层膜套准检测传感器(63)组成；(e)二次复合单元(5)，由上层膜张力检测辊(53)、上层膜偏差检测传感器(65)、二次复合压辊(32)、二次复合后上层膜套准检测传感器(66)和二次复合后下层复合膜套准检测传感器(63)组成；(f)成品收料单元(6)，由复合收料S辊(24)、成品收料线速检测惰辊(46)和成品收料轴(16)组成；系统采用颜色传感器作为偏差检测和复合效果检测，其中传感器(64)既作为一次复合后Inlay套准效果检测，同时完成一次复合后的下层复合膜偏差检测，偏差检测采集数据参与控制运算，套准检测采集数据只作为校核套准效果。...

【技术特征摘要】
1.一种面向柔性标签卷绕复合的多层套准控制系统，其中料卷经放卷装置、进料S辊牵引至复合区，中间层膜和下层膜复合后，再与上层膜复合，在多层复合过程中，各层膜图案在进给方向需要动态对齐套准，同时，复合成品和不干胶底纸通过收料装置收集，其特征在于，该控制系统构成包括：(a)中间层放料单元(1)，由Inlay放料轴(11)、Inlay放料线速检测惰辊和(41)Inlay进料S辊(21)组成；(b)下层膜放料单元(2)，由下层膜放料轴(12)、下层膜放料线速检测惰辊(42)、下层膜进料S辊(22)、下层膜收料线速检测惰辊(45)和下层膜收料轴(15)组成；(c)上层膜放料单元(3)，由上层膜放料轴(13)、上层膜放料线速检测惰辊(43)、上层膜进料S辊(23)、上层膜收料线速检测惰辊(44)和上层膜收料轴(14)组成；(d)一次复合单元(4)，由Inlay张力检测辊(51)、下层膜张力检测辊(52)、Inlay偏差检测传感器(61)和下层膜偏差检测传感器(62)、一次复合压辊(31)、一次复合后Inlay套准检测传感器(64)和一次复合后下层膜套准检测传感器(63)组成；(e)二次复合单元(5)，由上层膜张力检测辊(53)、上层膜偏差检测传感器(65)、二次复合压辊(32)、二次复合后上层膜套准检测传感器(66)和二次复合后下层复合膜套准检测传感器(63)组成；(f)成品收料单元(6)，由复合收料S辊(24)、成品收料线速检测惰辊(46)和成品收料轴(16)组成；系统采用颜色传感器作为偏差检测和复合效果检测，其中传感器(64)既作为一次复合后Inlay套准效果检测，同时完成一次复合后的下层复合膜偏差检测，偏差检测采集数据参与控制运算，套准检测采集数据只作为校核套准效果。2.基于权利要求1所述系统的多层套准控制方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：步骤一，输入有关套准工艺参数，其中包括：标签步距L，下层膜张力设定值和边界值，张力设定F1S、允许最小张力F1L、允许最大张力F1H，中间层Inlay张力设定值和边界值，张力设定F2S、允许最小张力F2L、允许最大张力F2H，上层膜张力设定值和边界值，张力设定F...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊志武，肖德卫，
申请(专利权)人：湖北华威科智能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42