用于分析抗冲击性和抗穿刺性的系统技术方案

本文描述一种用于分析膜样品的物理特性的方法和系统。所述系统包括材料固持器系统，所述材料固持器系统被配置为固持所述膜样品；落镖测试系统，所述落镖测试系统被配置为测试所述膜样品的物理特性；和移动系统，所述移动系统被配置为在站台之间移动所述固持的待分析或待测试的膜样品。所述移动系统被配置为将所述材料固持器系统中的所述固持的膜样品移动到所述落镖测试系统。

System for analysis of impact and puncture resistance

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析抗冲击性和抗穿刺性的系统
本专利技术涉及一种用于分析膜或薄片材料的抗冲击性和抗穿刺性的系统和工艺。
技术介绍
表征材料的物理性质可用于分析和改进在材料生产中采用的化学配方以及分析和改进制造材料的工艺。表征物理性质还可帮助消费者为其具体用例确定最佳产品，以及帮助研究人员为特定应用开发新颖的解决方案。材料的有用物理性质中的一种为确定材料的穿刺性质。落镖测试向科学家提供对材料的高速穿刺性质的深刻理解。落镖测试通常涉及用以特定速度行进的特定尺寸的倒圆的圆柱形探针刺破薄膜，和测量由探针施予在薄膜上的力。目前，对膜进行落镖测试以两种方式执行：手动放落式落镖系统和仪表式落镖系统。在两种情况下，系统依赖于重力使落镖探针朝向待测试的膜加速。通过夹持机构将膜绷紧固持在适当的位置。放落式落镖(DD)涉及将已知质量/重量物体放落到膜上。操作者观察膜是否被穿刺。此测试可对多个膜复制品用不同质量/重量物体重复多次。从结果估计所得膜的性质(通常仅总体能量)。然而，此系统使用起来很繁琐，不适合自动化操作，并且不提供对施加到膜的力曲线的性质的详细理解。仪表式落镖冲击系统(IDI)更好地适合于通过将力传感器并入到用于穿刺膜的落镖探针上来从单一测试获得较丰富的数据。这是自动化落镖系统的当前技术现状。然而，即使利用此系统，膜的装载和卸载也是手动执行的。另外，此系统提供的所收集的数据量有限。因此，仍然需要一种用于分析膜材料的抗冲击性和/或抗穿刺性的自动化工艺和系统。
技术实现思路
已经确定通过使用根据本公开的用于分析抗冲击性和/或抗穿刺性的系统和方法，使工艺自动化，通量增加，并且提高了从测试收集的数据的量。本公开的一个方面是提供一种用于分析膜样品的物理特性的系统。所述系统包括材料固持器系统，所述材料固持器系统被配置为固持膜样品；落镖测试系统，所述落镖测试系统被配置为测试膜样品的物理特性；和移动系统，所述移动系统被配置为在站台之间移动所固持的待分析或待测试的膜样品。移动系统被配置为将材料固持器系统中的固持的膜样品移动到落镖测试系统。本公开的另一个方面是提供一种用于分析膜样品的物理特性的方法。所述方法包括通过连接到移动系统的材料固持器系统来固持膜样品；通过移动系统将膜样品移动到落镖测试系统；和使用落镖测试系统测试膜材料的物理特性。附图说明本公开以及结构的相关元件的操作方法和功能以及制造的各部分和经济性的结合将在参照附图考虑以下描述和所附权利要求书时变得更加显而易见，所有这些均形成本说明书的一部分，其中相同的附图标记表示各个附图中的对应部分。然而，应明确地理解，附图仅用于说明和描述目的，并非旨在作为对本专利技术的限制的定义。图1示出根据本公开的实施例的系统的示意图；图2示出根据本公开的实施例的机器人系统的三维透视图；图3示出根据本公开的实施例的材料固持器系统的三维透视图；图4示出根据本公开的实施例的厚度测量系统的部件的三维透视图；图5示出根据本公开的实施例的材料图像分析器系统的三维透视图，所述材料图像分析器系统用于分析膜样品中的缺陷；图6A是根据本公开的实施例的夹持系统的三维透视图；图6B示出根据本公开的实施例的夹持系统的剖视图；图7A和图7B示出根据本公开的实施例的由夹具组件夹持的膜样品的初始视频帧和最终视频帧；图8A和图8B示出根据本公开的实施例，当落镖刚撞击膜样品时来自膜样品的帧(图8A)和当使膜样品最大程度地拉伸时(刚好在穿刺之前)来自膜样品的帧(图8B)；图9示出根据本公开的实施例的落镖探针机构的三维透视图；图10示出根据本公开的实施例的落镖探针的三维透视图；图11A和图11B分别示出根据本公开的实施例，刚好在落镖探针与膜样品接触之前和在落镖探针与膜样品接触且刚好在穿刺前将膜拉伸到最大之后的由夹具夹持的膜样品的侧视图；图12A是根据实施例，从探针的移动开始到探针的完全停止，施予在探针上的力(N)与时间(s)的曲线图；图12B是根据本公开的实施例，从对膜样品的冲击时点到膜样品的穿刺完成，施予在探针上的力(N)与时间(s)的曲线图；图13A和图13B示出根据本公开的实施例的力(N)与位移(m)的曲线图；图14示出根据本公开的实施例的使用材料固持器系统拾取膜样品的机器人系统；图15示出根据本公开的实施例的使用材料厚度测量系统测量样品的厚度；图16示出根据本公开的实施例的使用材料图像分析器系统执行缺陷分析；图17A示出根据本公开的实施例，机器人系统从落镖测试系统拾取测试过的膜样品。图17B示出根据本公开的实施例，机器人系统将新的未测试过的膜样品放置在落镖测试系统中；并且图18示出机器人系统处置测试过的膜样品。具体实施方式根据本公开的实施例，测试薄膜材料的抗冲击性和抗穿刺性的工艺可以是自动化的。自动化落镖测试系统的想法来源于各种行业中对高通量(HTP)测试的需要。测试大量材料和获得可相对快速地收集并分析趋势的数据的较高速率允许对感兴趣的领域进行更详细的研究。开始HTP测试设置所需的一个特征为连续(或接近连续)操作。通过允许系统不停地运行，其增加所执行的测试量。所述系统与手动测试系统相比还允许提高单次测试的速度。这是使用机器人代替人类研究人员或操作者来实现的，因为机器人可在不中断的情况下运行更长的时间。可用于在不牺牲精度的情况下增加系统通量的第二特征为并行执行多个测试。第三特征为所述系统与基于人的测试系统相比为可重复并且统一的。本公开的实施例采用这些特征来提供可极大增加测试的样品数量的测试设置。除了与吹塑膜生产线集成之外，也可将用于分析薄膜的抗冲击性和抗穿刺性的本系统集成到现有的吹塑膜实验室中。通过能够自动并且相对快速地进行测试，实验室将能够使用本系统清除其积压的测试。此外，本系统允许测试各种材料膜，包括测试聚合膜(例如，塑料)和非聚合膜。另外，本系统可用于测试各种厚度的膜或基材，包括厚度为至多1mm或更高的基材。基材可以是例如聚合薄板、金属薄片、纸片或其它复合材料。因此，本文中使用术语“膜”、“膜样品”或“膜材料”以涵盖各种类型的材料(例如，塑料、纸、金属或复合材料)和各种厚度的材料。在一种情况下，系统允许测试其它制作的材料，如通过注射模制和其它塑性成形手段形成的那些材料。从以下段落可理解，根据本公开的实施例的系统以高效的方式完成一组任务。任务包括测量膜样品的厚度；以视觉方式来分析膜在测量区域中将影响分析的缺陷；测量膜在冲击下的强度和能量耗散；将膜样品装载到测试站台中，对膜进行测试；和从测试站台中移除测试过的膜。在实施例中，系统允许在由ASTMF1306描述的位置处测量膜的厚度；使用相机和机器视觉分析技术分析膜在落镖冲击测量区域中的缺陷；使用确保膜分离以用于一致装载的系统将膜装载到测试站台中；执行膜样品的落镖冲击分析；并执行结果的自动计算。图1示出根据本公开的实施例的系统的示意图。在本公开的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分析膜样品的物理特性的系统，所述系统包含：/n材料固持器系统，所述材料固持器系统被配置为固持所述膜样品；/n落镖测试系统，所述落镖测试系统被配置为测试所述膜样品的物理特性；和/n移动系统，所述移动系统被配置为在站台之间移动所述固持的待分析或待测试的膜样品，/n其中所述移动系统被配置为将所述材料固持器系统中的所述固持的膜样品移动到所述落镖测试系统。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170731 US 62/5393811.一种用于分析膜样品的物理特性的系统，所述系统包含：
材料固持器系统，所述材料固持器系统被配置为固持所述膜样品；
落镖测试系统，所述落镖测试系统被配置为测试所述膜样品的物理特性；和
移动系统，所述移动系统被配置为在站台之间移动所述固持的待分析或待测试的膜样品，
其中所述移动系统被配置为将所述材料固持器系统中的所述固持的膜样品移动到所述落镖测试系统。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述移动系统包含铰接臂机器人系统。


3.根据权利要求1和2中任一项所述的系统，其中所述材料固持器系统包括被配置为通过真空抽吸来固持所述膜的真空抽吸系统，其中所述膜样品具有带四个拐角的四边形形状，并且所述真空抽吸系统包含被配置为在所述膜样品的每个拐角上基本上固持所述膜样品的第一对吸盘和第二对吸盘。


4.根据权利要求3所述的系统，其中所述真空抽吸系统包含被配置为固持和放置待测试的所述膜样品的第一对吸盘和第二对吸盘，以及被配置为拾取先前测试过的膜样品的第三对吸盘。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，所述系统进一步包含被配置为测量所述膜样品的厚度的材料厚度测量系统。


6.根据权利要求5中任一项所述的系统，其中所述材料厚度测量系统包含探针，所述探针被配置为在扩展区域上测量所述膜样品的厚度，以避免在所述测量期间穿刺所述膜样品。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述落镖测试系统包含具有上钳口和下钳口的夹持系统，其中所述上钳口和所述下钳口各自包含凹槽和脊部，并且所述上钳口和下钳口中的一个中的脊部被配置为装配到所述上钳口和下钳口中的另一个的凹槽中。


8.根据权利要求7所述的系统，其中所述上钳口和所述下钳口中的一个包含固持机构，所述固持机构被配置为在所述夹持系统打开时将所述膜样品固持在适当位置。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·L·麦卡蒂二世，E·苏坦托，J·伦德，B·E·格莱德，H·辛格，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US