本发明专利技术涉及一种光学镀膜膜厚监测自动控制系统，投光装置直接与镀膜机的光入射口连接或与分光器、反射镜箱连接用于将投光装置发出的光投射进镀膜机，镀膜机的光出射口连接一光传输部件与分光器的光入射口连接，分光器的光出射口再与光电信号转换装置的光入射口连接，或者镀膜机的出射光线通过反射镜箱将光反射入光电信号转换装置，光电信号转换装置的电信号输出端通过信号处理单元与计算机相连接。本发明专利技术还涉及一种膜厚监测自动控制方法。本发明专利技术提高了膜厚监测的稳定性和准确度，满足了高精度镀膜的要求。
Automatic control system and monitoring method for optical coating film thickness monitoring
The invention relates to an optical coating film thickness monitoring automatic control system, the light projecting device light incident directly with the coating machine connected or connected with a light splitter and reflector box for light emitted by the light projecting into the coating machine, coating machine of the light exit port is connected with a light transmission component and light the light incident port, optical splitter light exit port and photoelectric signal conversion device of the light incident port, or coating machine emitting light through the mirror box will reflect light into a photoelectric signal conversion device, photoelectric signal conversion device of the electrical signal output terminal are connected by the signal processing unit and computer. The invention also relates to an automatic control method for film thickness monitoring. The invention improves the stability and the accuracy of the film thickness monitoring, and meets the requirements of high-precision coating.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光学镀膜实时监控领域，特别是涉及一种对利用光学镀膜蒸 镀工件表面膜厚的监测控制系统及自动控制方法。技术背景现有的膜厚计通常是模拟式的,没有计算机处理功能,稳定性和准确度很 差,不适合连续多层镀膜。不能满'足高精度镀膜的要求。另外现有的膜厚计光 轴调试非常复杂，要花费用户或调试人员大量的时间。此外，现有的膜厚计 还具有下列缺陷1、光源发射部分通常采用的是卤钨灯泡，或是在卤钨灯泡 后侧置一平面或弧面反射镜以便增强发射光线的亮度。由于卤转灯本身发出 的光线比较弱，而且光源在出射光孔方向发射的光线是散射光或经过反射产 生的平行光，加之出射光孔透过的光束很小，绝大部分光线投射到光源箱壁 上白白浪费，因此光能量的利用率低，而且出射的光线太弱，由此导致监控 系统的光信号弱，监控识别难度大，效果差。2、 光源灯直接与电源连接，电源电压的波动导致光源的亮度不稳定，从 而影响到光信号监测的精准性，致使膜厚监控效果差。3、 光源箱内散热措施效果不好，灯泡长时间连续工作导致光源箱温度过 高，对供电电源阻抗增大，影响灯泡发光效果。4、 采用的卤钨灯泡在使用寿命后期发光性能显著降低，将直接影响到监 控系统的信号质量，因此必须及时进行更换，但靠人工操作记忆，不能及时 准确地掌握控制更换时间，其可靠性差。5、 用于调制光波的调制器通常采用运算放大器l同步电机作为调制盘的 旋转动力，转速稳定性较差，由此造成调制光束的波长和频率不均匀，影响 并降低了光信号的监测精度及监测效果。其次，调制盘上的光孔多为圆形或 扇形结构，使调制后的光波为近似三角波曲线，其峰值经过滤波处理以后产 生高次谐波，使信号产生波动,给信号的监测带来困难。 6、 聚光镜箱中的聚光透镜，其聚光位置是固定而不可调的，当透过光线 的随着不同镀膜机或者安装位置的变化时，由于无法调整透镜的焦距和倍率， 而使投射到比较片上的光斑不均匀，不能全部投射到比较片上，由此造成光 能损失，并导致光信号的衰减。7、 当发射的光束进入反射镜箱时，镜箱中因结构所致，使光束折反射路 径多，光程长，导致光学器件多，.结构复杂，制造成本高。其次，由于光轴 的出射、反射角度难于调整，不能适应各种不同距离的光信号投射，因而对 镀膜机型的适用范围小，且安装位置也受到很大限制。同时，在使用过程中 调整难度大，不仅费时费力，效率低，而且难以快速准确可靠地将发射光信 号投射到镀膜比较片上。8、 在光学镀膜监控系统中，光信号的强弱，光电转换的效率，对于监控 系统的灵敏度及准确性起着非常篥要的作用。而现有的技术中用于光电转换 装置中的光接受传感器件通常采用的是光电倍增管，该元件体积大、占用空 间多，而且使用这种元件必须配套高压电源，致使电路复杂，制作成本高。 其次，传感器接受光路中的聚焦透镜多为固定安装，使得透镜聚焦点的投射 距离无法调节，难以将光信号聚焦点精确的投到传感器的接受面上，造成光 电信号转换效率低，容易产生信号衰减，由此影响整个监控系统的监测效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有计算机监控功能的光学镀膜膜厚监测自动 控制系统，提高膜厚测量的稳定性和准确度，满足高精度镀膜的要求。 本专利技术的目的还在于提供一种光学镀膜膜厚监控方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案 一种光学镀膜膜厚监测自 动控制系统，它包括投光装置、分光器、光电信号转换装置、信号处理单元 和计算机，投光装置直接与镀膜机的光入射口连接或与分光器、反射镜箱连 接用于将投光装置发出的光投射进镀膜机，镀膜机的光出射口连接一光传输 部件与分光器的光入射口连接，分光器的光出射口再与光电信号转换装置的 光入射口连接，或者镀膜机的出射光线通过反射镜箱将光反射入光电信号转 换装置，光电信号转换装置的电信号输出端通过信号处理单元与计算机相连 接。所述的膜厚监测自动控制系统采用上置式上反射光路，投光装置、分光 器、反射镜箱、光电信号转换装置组成入射/反射光路，各部件依次组装后装 在镀膜机蒸镀腔的顶部，它是将入射光信号投射到镀膜比较片上，并由此形成发射光信号的光发射路径；再由光反射镜将投射到镀膜比较片上的光信号 反射到与该镜箱连接的光电信号转换装置上，形成一个将反射光信号输出的 光反射路径。 .所述的膜厚监测自动控制系统也可采用下置式下反射光路，投光装置安 装在镀膜机蒸镀腔的底部组成入射光路，它是将入射光束投射到镀膜比较片 上，并由此形成发射光信号的光发射路径；分光器和与其连接的光电信号转换装置装在镀膜机蒸镀箱体的底部，分光器通过光缆及光缆接头与镀膜机蒸 镀箱体光出射口连接，由此形成光反射路径。所述的膜厚监测自动控制系统还可采用透射式光路，其光入射口与光出 射口在镀膜机蒸镀箱体上下端对应设置，投光装置安装在镀膜机蒸镀箱体的 底部或顶部组成入射光路，它由光入射口将入射光束投射到镀膜比较片上，并由此形成发射光信号的光发射路径；分光器采用光缆并通过光缆接头安装 在与发射光路对应的镀膜机蒸镀箱体顶部或底部，并与光电信号转换装置连 接，用于接受投射到镀膜比较片上的光透射信号，形成一个将发射光信号输 出的光透射路径。所述的投光装置由光源发射箨、调制器、聚光镜筒组成，在光源发射箱 内设置有带聚光灯罩的卤钨灯具，箱体一侧通过支柱连接一带定速电机的调 制器，调制器的输出光源端对应连接有聚光镜筒，镜筒内设有可以轴向移动 调节的光学系统组件，聚光镜筒的光束输出端通过法兰盘装有定位连接件， 所述卤钨灯具是由卤钨灯、带有椭球面的聚光灯罩和灯座组成，聚光灯罩的 聚光面朝向灯座的光通道，并与灯座扣装相连，灯座的中心为具有光通道的 中空腔，并与箱体前壁上设置的光源出射孔相通，灯座朝向光源的端面为一 斜面，卤钨灯及灯罩斜置安装在该斜面上，所述聚光灯罩的聚光光轴与光束 出射孔的出射光轴之间的夹角a为10 30° (根据椭球面曲率不同而不同)，所述调制器由调制器壳体、调制盘和定速电机组成，调制盘装在壳体内，定 速电机装在壳体外，其输出轴与调制盘中心连接，调制盘的圆周均布矩形光 孔，所述聚焦透镜组件是由聚光透镜、透镜固定座、调节螺钉组成，所述聚 光镜筒的筒壁上设置有用于调节聚焦透镜组件轴向移动的调节孔，聚光透镜 固装在透镜固定座上，其上安装的调节螺钉伸出调节孔外。所述反射镜箱具有一个带有入射光通孔和出射光通孔的箱体，箱体内与 入射光通孔和出射光通孔的对应处设置有一对光学面入射/反射镜，与该入射/ 反射镜相连接的是下端面为一斜面的镜座，镜座的顶部设有伸出镜箱外的用 于调整入射/反射镜角度以及上下位置的调节组件，所述调节组件包括装在箱 体壁上的可调节上下位置的拉簧弹力调节件及用于调节角度的顶丝调节件， 顶丝调节件与镜座上端触接。'所述的光电信号转换装置由光学镜箱和信号转换箱两部分构成，二者之 间的结合部位通过紧固件连接，其中，光学镜箱位于膜厚光信号传输部件的 光束出射端，其内设有可以轴向移动调节的聚焦透镜组件，信号转换箱内设 置有由支座支撑的光电信号转换电路板，箱体上设有接线柱，支座的中心带 有与光学镜箱连通的光信号通道孔，所述聚焦透镜组件是由依次组装的聚焦 透镜、透镜固定座、调节螺钉组成，所述光学镜箱的箱壁上对称设有用于调 节聚焦透镜组件轴向移动的长槽孔。所述光电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光学镀膜膜厚监测自动控制系统，其特征在于，它包括投光装置、分光器、光电信号转换装置、信号处理单元和计算机，投光装置直接与镀膜机的光入射口连接或与分光器、反射镜箱连接用于将投光装置发出的光投射进镀膜机，镀膜机的光出射口连接一光传输部件与分光器的光入射口连接，分光器的光出射口再与光电信号转换装置的光入射口连接，或者镀膜机的出射光线通过反射镜箱将光反射入光电信号转换装置，光电信号转换装置的电信号输出端通过信号处理单元与计算机相连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：菊池和夫，赵升林，杨育兴，张兰，党亚军，
申请(专利权)人：河南中光学集团有限公司，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]
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