一种浸辊涂布涂层厚度在线检测方法及其检测平台技术

本发明专利技术涉及一种浸辊涂布涂层厚度在线检测平台及其检测方法，能够对浸辊涂布涂层厚度进行实时在线检测和控制，通过视觉模块拍摄所述涂布装置在运行过程中涂布液被浸辊从涂料槽中被带起所形成的第一弯月面和涂布液被浸辊带经浸辊与背辊之间的辊间隙处所形成的第二弯月面，对第一弯月面和第二弯月面及其相关的区域进行数学建模，并在建模的基础上进行相关的公式推导，通过推导出的公式和相关数据计算出涂层厚度，如果计算出的涂层厚度不符合预设厚度，则控制调整涂布装置和辊间隙调节机构的相关设置，重新进行拍摄建模计算。

An on-line measuring method for thickness of roll coating and its testing platform

The invention relates to an on-line detection platform for coating thickness of dipping roll and a detection method thereof, which can detect and control the coating thickness of dipping roll on-line in real time and photograph the first meniscus and coating liquid quilt formed by the dipping roll being taken from the coating trough during operation of the coating device by a visual module. The second meniscus formed by the gap between the immersion roll and the back roll of the immersion roll is modeled mathematically, and the relevant formulas are deduced on the basis of the modeling. The coating thickness is calculated by the formulas deduced and the relevant data. If the coating is calculated If the thickness does not conform to the preset thickness, the relevant settings of the coating device and the roll gap adjusting mechanism are controlled and adjusted, and the shooting modeling calculation is re-conducted.

【技术实现步骤摘要】
一种浸辊涂布涂层厚度在线检测方法及其检测平台
本专利技术涉及涂布
，尤其涉及一种浸辊涂布涂层厚度在线检测方法及其检测平台。
技术介绍
涂布是将胶黏剂涂覆在连续运转的基材上的一种工艺，无溶剂涂布是采用100%固含量的胶黏剂进行涂布的一种方法，是一种以获取涂层为最终目的的工艺，又称反应型复合。无溶剂涂布复合技术是一种环保、经济的软包装复合材料生产工艺，具有明显的经济性、安全性及在环境保护上的优势，已成为软包装复合薄膜的一种重要的加工方法。随着我国环保意识的不断提高和在企业降低生产成本的要求下，近年来无溶剂复合工艺在我国软包装行业中呈现迅猛的发展态势。无溶剂涂布涂层是无溶剂涂布的研究重点，对涂层的研究主要集中在涂布液的厚度与涂层的缺陷上。涂布是辊带动涂布液运动并最终将涂布液涂覆在基材上的过程，涂布液的厚度随着这个过程而产生，涂布液的厚度与涂布辊径，辊间隙，辊速，胶黏剂特性等的关系一直以来都是国内外无溶剂涂布技术的研究重点。涂层缺陷是影响涂布质量的重要因素，涂层的缺陷主要是竖条道，飞墨，气泡，均匀性等，研究涂层缺陷的产生与涂布过程中的可控参数之间的关系是无溶剂涂布缺陷研究的重要内容。虽然无溶剂涂布工艺具有显著的节能环保的优势，但是目前国内90%以上的复合膜生产厂家都还是采用溶剂型胶黏剂生产，并没有大规模采用无溶剂涂布工艺，国内基础理论研究的相对缺乏和基础工业的相对落后，使得国内无溶剂涂布技术的发展与国外的差距明显。国内生产厂家在产品的升级换代方面面临着诸多的瓶颈，尤其是产品的设计方法，大部分以工程经验为主，缺乏严谨的科学理论、先进的设计理念以及创新的设计思维来指导。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是提供一种浸辊涂布涂层厚度在线检测方法及其检测平台，这种浸辊涂布涂层厚度在线检测方法及其检测平台能够对浸辊涂布涂层厚度进行实时在线检测和控制。采用的技术方案如下：一种浸辊涂布涂层厚度在线检测方法，其特征在于依次包括以下步骤：（1）选择用于涂布的涂布液，获取涂布液的物理参数：流体密度ρ、流体表面张力σ、流体压力p、流变系数n和稠度系数k；（2）通过辊间隙调节机构调节浸辊与背辊的辊间隙，并且运行浸辊和背辊，获取浸辊和背辊的相关参数：浸辊半径R1、背辊半径R2、浸辊与背辊之间的最小辊间隙H0、浸辊线速度u1和背辊线速度u2；（3）通过视觉模块拍摄涂布装置在运行过程中涂布液被浸辊从涂料槽中被带起所形成的第一弯月面，以及涂布液在浸辊带经浸辊与背辊之间的辊间隙处所形成的第二弯月面；（4）对步骤（3）所拍摄的第一弯月面、第二弯月面分别进行数学建模，通过数学模型测量出第一弯月面的半径r1、涂料槽中涂布液面与浸辊的接触点处的辊切线与竖直方向的夹角α、第二弯月面的半径r2、以及第二弯月面与最小辊间隙之间的最短距离xc；（5）调用步骤（1）（2）（4）所得相关参数，并根据所建立的数学模型计算出背辊上的涂层厚度；（6）判断步骤（5）所计算得到的涂层厚度是否符合预设厚度要求，如果不符合，重新执行步骤（2）至步骤（5），直至背辊上的涂层厚度符合预设厚度要求。作为本专利技术的优选方案，所述步骤（4）中第一弯月面的数学建模为：以涂布液水平面与浸辊辊面的交点为原点、以浸辊转速方向为x轴而建立坐标系；所述步骤（4）中第二弯月面的数学建模为：以同一垂直面内浸辊和背辊的圆心距所在直线为y轴、以y轴与浸辊辊面的交点为原点而建立坐标系。通过建立上述两个坐标系，可直接测出第一弯月面的半径r1、涂料槽中涂布液面与浸辊的接触点处的辊切线与竖直方向的夹角α、第二弯月面的半径r2、以及第二弯月面与最小辊间隙之间的最短距离xc。作为本专利技术进一步的优选方案，步骤（5）中背辊上的涂层厚度h2通过以下公式联立计算可得：、，其中；上述各参数中：ρ为涂布液的流体密度，σ为涂布液的流体表面张力，p为涂布液的流体压力，n为涂布液的流变系数，k为涂布液的稠度系数，均通过步骤（1）由现有设备直接测出；R1为浸辊半径，R2为背辊半径，H0为浸辊与背辊之间的最小辊间隙，u1为浸辊线速度，u2为背辊线速度，R1、R2为辊自身尺寸，H0通过辊间隙调节机构调节设置后测出，u1、u2通过浸辊和背辊相应的驱动装置设置后测出；r2为所述第二弯月面的半径，xc为第二弯月面与最小辊间隙之间的最短距离，r2和xc均通过步骤（4）计算得出。作为本专利技术更进一步的优选方案，所述步骤（6）中如果步骤（5）计算出的涂层厚度不符合预设厚度，重新执行步骤（2）时，改变浸辊线速度u1、背辊线速度u2或浸辊与背辊之间的最小辊间隙H0中的至少一项数值。一种浸辊涂布涂层厚度在线检测平台，包括涂布装置和辊间隙调节机构，其特征在于：还包括视觉模块、厚度测量控制模块和数据采集模块；视觉模块用于拍摄所述涂布装置在运行过程中涂布液被浸辊从涂料槽中被带起所形成的第一弯月面以及涂布液被带经浸辊与背辊之间的辊间隙处所形成的第二弯月面；涂布装置分别与厚度测量控制模块和数据采集模块电连接，视觉模块与厚度测量控制模块电连接，厚度测量控制模块与数据采集模块电连接。上述涂布装置分别与厚度测量控制模块和数据采集模块电连接，使数据采集模块能够对涂布装置的各个相关参数（包括浸辊半径R1、背辊半径R2、浸辊与背辊之间的最小辊间隙H0、浸辊线速度u1和背辊线速度u2）进行采集储存，厚度测量控制模块则向涂布装置输出控制信号进行控制。上述视觉模块与厚度测量控制模块电连接，视觉模块将拍摄到的第一弯月面和第二弯月面的照片发送至厚度测量控制模块进行测量计算。上述厚度测量控制模块与数据采集模块电连接，厚度测量控制模块可以从数据采集模块中读取相关所需数据，或者将计算得出的数据存储到数据采集模块中。作为本专利技术的优选方案，所述涂布装置包括涂料槽、浸辊、背辊、浸辊驱动装置和背辊驱动装置，涂料槽采用透明材料制成；浸辊安装在浸辊驱动装置的动力输出端上，背辊安装在背辊驱动装置的动力输出端上并且与辊间隙调节机构相连接，浸辊与背辊上下对应设置，浸辊的下部浸在涂料槽中。浸辊驱动装置和背辊驱动装置通常采用电机驱动，浸辊驱动电机和背辊驱动电机的控制输入端均与厚度测量控制模块的控制输出端电连接。涂料槽通常采用透明材料制成，方便视觉模块对浸辊的浸没部分进行拍摄。上述辊间隙调节机构用于调节浸辊与背辊之间的最小辊间隙，为了提高调节精度，可采用偏心蜗轮与蜗杆相配合驱动的结构，背辊的辊轴安装在偏心蜗轮的偏心孔内，通过手动转动蜗杆带动蜗轮转动。上述视觉模块设置在涂布装置的一侧，用于拍摄所述涂布装置在运行过程中涂布液被浸辊从涂料槽中被带起所形成的第一弯月面和涂布液被浸辊带经浸辊与背辊之间的辊间隙处所形成的第二弯月面。上述厚度测量控制模块通常采用PLC控制系统及其相关的控制电路。上述数据采集模块通常包括数据采集控制模块、数据存储模块和能够获取检测所需相关数据的各种现有设备，现有设备包括涂布液相关参数（流体密度、流体表面张力、流体压力、流变系数和稠度系数等）的检测设备和涂布装置相关参数的检测设备等，各种检测设备获取相关数据后可采用主动发送至数据存储模块储存、也可以由数据采集控制模块主动从各种现有设备调取相关数据再发送至数据存储模块。通过视觉模块，拍摄所述涂布装置在运行过程中涂布液被浸辊从涂料槽中被带起所形成的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浸辊涂布涂层厚度在线检测方法，其特征在于依次包括以下步骤：（1）选择用于涂布的涂布液，获取涂布液的物理参数：流体密度ρ、流体表面张力σ、流体压力p、流变系数n和稠度系数k；（2）通过辊间隙调节机构调节浸辊与背辊的辊间隙，并且运行浸辊和背辊，获取浸辊和背辊的相关参数：浸辊半径R1、背辊半径R2、浸辊与背辊之间的最小辊间隙H0、浸辊线速度u1和背辊线速度u2；（3）通过视觉模块拍摄涂布装置在运行过程中涂布液被浸辊从涂料槽中被带起所形成的第一弯月面，以及涂布液在浸辊带经浸辊与背辊之间的辊间隙处所形成的第二弯月面；（4）对步骤（3）所拍摄的第一弯月面、第二弯月面分别进行数学建模，通过数学模型测量出第一弯月面的半径r1、涂料槽中涂布液面与浸辊的接触点处的辊切线与竖直方向的夹角α、第二弯月面的半径r2、以及第二弯月面与最小辊间隙之间的最短距离xc；（5）调用步骤（1）（2）（4）所得相关参数，并根据所建立的数学模型计算出背辊上的涂层厚度；（6）判断步骤（5）所计算得到的涂层厚度是否符合预设厚度要求，如果不符合，重新执行步骤（2）至步骤（5），直至背辊上的涂层厚度符合预设厚度要求。

【技术特征摘要】
1.一种浸辊涂布涂层厚度在线检测方法，其特征在于依次包括以下步骤：（1）选择用于涂布的涂布液，获取涂布液的物理参数：流体密度ρ、流体表面张力σ、流体压力p、流变系数n和稠度系数k；（2）通过辊间隙调节机构调节浸辊与背辊的辊间隙，并且运行浸辊和背辊，获取浸辊和背辊的相关参数：浸辊半径R1、背辊半径R2、浸辊与背辊之间的最小辊间隙H0、浸辊线速度u1和背辊线速度u2；（3）通过视觉模块拍摄涂布装置在运行过程中涂布液被浸辊从涂料槽中被带起所形成的第一弯月面，以及涂布液在浸辊带经浸辊与背辊之间的辊间隙处所形成的第二弯月面；（4）对步骤（3）所拍摄的第一弯月面、第二弯月面分别进行数学建模，通过数学模型测量出第一弯月面的半径r1、涂料槽中涂布液面与浸辊的接触点处的辊切线与竖直方向的夹角α、第二弯月面的半径r2、以及第二弯月面与最小辊间隙之间的最短距离xc；（5）调用步骤（1）（2）（4）所得相关参数，并根据所建立的数学模型计算出背辊上的涂层厚度；（6）判断步骤（5）所计算得到的涂层厚度是否符合预设厚度要求，如果不符合，重新执行步骤（2）至步骤（5），直至背辊上的涂层厚度符合预设厚度要求。2.按照权利要求1所述的浸辊涂布涂层厚度在线检测方法，其特征在于：所述步骤（4）中第一弯月面的数学建模为：以涂布液水平面与浸辊辊面的交点为原点、以浸辊转速方向为x轴而建立坐标系；所述步骤（4）中第二弯月面的数学建模为：以同一垂直面内浸辊和背辊的圆心距所在直线为y轴、以y轴与浸辊辊面的交点为原点而建立坐标系。3.通过建立上述两个坐标系，可直接测出第一弯月面的半径r1、涂料槽中涂布液面与浸辊的接触点处的辊切线与竖直方向的夹角α、第二弯月面的半径r2、以及第二弯月面与最小辊间隙之间的最短距离xc。4.按照权利要求2所述的浸辊涂布涂层厚度在线检测方法，其特征在于：步骤（5）中背辊上的涂层厚度h2通过以下公式联立计算可得：、，其中；上述各参数中：ρ为涂布液的流体密度，σ为涂布液的流体表面张力，p为涂布液的流体压力，n为涂布液的流变系数，k为涂布液的稠度系数，均通过步骤（1）由现有设备直接测出；R1为浸辊半径，R2为背辊半径，H0为浸辊与背辊之间的最小辊间隙，u1为浸辊线速度，u2为背辊线速度，R1、R2为辊自身尺寸，H0通过辊间隙调节机构调节设置后测出，u1、u2通过浸辊和背辊相应的驱动装置设置后测出；r2为所述第二弯月面的半径，xc为第二弯月面与最小辊间隙之间的最短距离，r2和xc均通过步骤（4）计算得出。5.按照权利要求3所述的浸辊涂布涂层厚度在线检测方法，其特征在于：所述步骤（6）中如果步骤（5）计算出的涂层厚度不符合预设厚度，重新执行步骤（2）时，改变浸辊线速度u1、背辊线速度u2或浸辊与背辊之间的最小辊间隙H0中的至少一项数值。6.一种浸辊涂布涂层厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄学佳，包能胜，余阿陵，冉燮，
申请(专利权)人：汕头大学，汕头职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44