CN107121107A - 一种薄膜张力测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于张力检测技术领域，并公开了一种薄膜张力测量装置，包括位置调节模块、力放大模块、滚轮自重平衡模块、转速测量模块、人机交互模块与信号测量处理模块，其中位置调节模块实现滚轮下压位置与下压量调节，力放大模块用于放大滚轮受到的推力并传递给推力传感器，滚轮自重平衡模块用于平衡整个转速测量模块的自重，转速检测模块用于实现薄膜进给速度的检测，人机交互模块用于实现设定参数的输入，信号测量处理模块则用于将检测到的滚轮上的推力换算为薄膜张力。本发明还公开了相应的测量方法。通过本发明，可实现整体装置的模块化和紧凑化，灵活布置于卷到卷柔性膜输送设备的各个区域，并能够在张力测量的过程中实现薄膜进给速度的测量。
Description
技术领域
本发明属于张力检测技术相关领域，更具体地，涉及一种薄膜张力测量装置及方法。
背景技术
张力测量技术已经在生活生产中的各个方面都得到了广泛运用，比如我们生活中常常用到的纸巾、衣服上的布料、RFID标签的批量制作，以及柔性电池板的制作等等，可以说我们的生活已经离不开这一项技术。对于譬如柔性电子之类的薄膜的输送工艺而言，其在输送过程中的张力值检测环节是关键指标之一，良好的张力是生产优质卷绕产品的保证。具体而言，在柔性膜输送过程中，需要保证薄膜上的张力在稳定在一定的范围内，当薄膜上的张力超过这个范围时，卷绕产品的质量就会受到严重的影响：当薄膜上的张力过小，可能会导致柔性膜无法正常输送或者造成褶皱；而当薄膜上的张力过大时，可能会使制成的绕卷内部应力过大而形变。
无论以上的何种应用场合，实现张力的精确测量都是确保高精度张力控制的前提条件。然而，进一步的研究表明，现有技术中的张力测量装置仍存在以下的缺陷或不足：首先，现有的张力测量装置一般为张力辊，它们不仅通常需要配合惰辊才能使用，而且整体构造复杂、无法灵活布置且体积较大，操作过程中容易出现各类的故障现象；其次，此类张力测量装置不具备速度检测功能，无法实现薄膜进给速度的测量，相应无法更全面、更精确地对整个输送过程执行质量控制；最后，还有必要对其张力测量的算法作出进一步的优化设计，以便更好地满足目前日益提高的工艺要求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种薄膜张力测量装置及方法，其中不仅对该张力测量装置的整体构造布局重新进行了研究和设计，而且还针对其中多个关键组件如力放大模块、滚轮自重平衡模块、转速测量模块等元件的具体组成和设置方式等多个方面进行改进，相应与现有的张力测量装置相比，不仅可实现整体装置的模块化和紧凑化，而且它可以灵活布置于卷到卷柔性膜输送设备的各个区域，显著提高了测量便利度；此外，该张力测量装置能够在张力测量的过程中实现薄膜进给速度的高效和高精度测量，同时可结合本发明提出的优化测量算法获得更高精度的测量结果，因而尤其适用于柔性电子之类的柔性膜输送应用场合。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种薄膜张力测量装置，该装置包括位置调节模块、人机交互模块、力放大模块、滚轮自重平衡模块、转速测量模块和信号测量处理模块，其特征在于：
所述位置调节模块作为其他模块的安装基础，它具有组合安装在一起的第一滑轨和第二滑轨，由此带动承载其上的其他模块可定量调节地执行沿着水平方向和竖直方向的自由移动；此外，该位置调节模块上还配备有弹性元件和位移传感器，其中该弹性元件用于以位移的形式反馈处于下方的滚轮上受到的薄膜反作用力，该位移传感器则用于实时获取其与所输送薄膜之间在竖直方向上的距离；
所述人机交互模块固连在所述位置调节模块的下部，并用于输入需要设定的多个参数、以及实时显示薄膜张力和滚轮转速，同时还配备有距离传感器用于实时获取所述滚轮的下压深度；
所述力放大模块固连在所述人机交互模块的下部，并包括竖直布置的第一托架、对置安装在该第一托架侧面上下两端的第一滑块和第三滑块、对置安装在该上托架侧面左右两端的第四滑块和第五滑块，以及与所述第一滑块和第三滑块处于同一直线上且处于上述四个滑块之间的第二滑块；与此同时，采用两端各自具有安装孔面的第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆依次将所述第四滑块与所述第二滑块、所述第二滑块与所述第五滑块、所述第五滑块与所述第三滑块、所述第五滑块与所述第一滑块分别彼此相连，并且其中该第一连杆右端的安装孔面和该第二连杆左端的安装孔面两者保持同轴配合，该第二连杆右端的安装孔面和该第四连杆下端的安装孔面、该第三连杆上端的安装孔面三者保持同轴配合，由此共同构成一种肋式多连杆传动机构；此外，所述第二滑块为整个力放大模块的输入端，其与所述转速测量模块相连并实现所述滚轮上所受薄膜反作用力的输入；所述第一滑块上承载有推力传感器且作为整个力放大模块的输出端，由此通过此推力传感器来对作用于所述滚轮上且获得放大的推力信号执行实时检测；
所述滚轮自重平衡模块固连在所述第一托架并处于所述滚轮的相对一侧，由此用于平衡整个所述转速测量模块的自重；
所述转速测量模块包括同样竖直布置的第二托架、经由轴承配合贯穿安装于该第二托架的转轴、与该转轴的一端固连且保持同轴转动的所述滚轮，以及与所述转轴的另外一端螺纹连接且同样保持同轴转动的编码器，由此通过该编码器实时获取所述滚轮的转速；
所述信号测量处理模块安装在所述人机交互模块的内部，并分别与所述人机交互模块、所述位移传感器、所述推力传感器和所述编码器之间保持信号相连，由此基于所接受的数据来计算得出反映薄膜张力和进给速度相关的信息。
作为进一步优选地，所述滚轮自重平衡模块优选包括第一调节螺钉、第二调节螺钉，以及分别套设其上的第一弹簧和第二弹簧，其中所述第一、第二调节螺钉的上轴面分别配合安装在所述第二托架上，它们的下轴面则分别配合安装在所述第一托架上，由此通过对所述第一、第二弹簧的松紧操作来实现对所述滚轮的自重平衡。
作为进一步优选地，优选通过检测所述滚轮上的推力F来计算薄膜张力T，其计算公式组优选设定如下：
其中，W表示所输送薄膜的宽度，单位为mm；b表示所述滚轮的宽度，单位为mm；θ表示所输送薄膜的包角的1/2；R表示所述滚轮的半径，单位为mm；L表示针对所输送薄膜选取的测量段的长度，单位为mm；E表示所输送薄膜的弹性模量，单位为MPa；A表示所输送薄膜的截面积，单位为mm2；此外，x1表示所述滚轮与薄膜初始接触状态时，所述位移传感器的初始读取值，单位为mm；x2表示所述弹性元件对所述滚轮的下压量，单位为mm；x3表示所述弹性元件下压完毕后，所述位移传感器的最终读取值，单位为mm。
作为进一步优选地，优选通过检测所述位移传感器上的最终读取值来计算薄膜张力T，其计算公式组优选设定如下：
其中，k表示所述弹性元件的刚度；x1表示所述滚轮与薄膜初始接触状态时，所述位移传感器的初始读取值，单位为mm；x2表示所述弹性元件对所述滚轮的下压量，单位为mm；x3表示所述弹性元件下压完毕后，所述位移传感器的最终读取值，单位为mm；W表示所输送薄膜的宽度，单位为mm；b表示所述滚轮的宽度，单位为mm；θ表示所输送薄膜的包角的1/2；R表示所述滚轮的半径，单位为mm；L表示针对所输送薄膜选取的测量段的长度，单位为mm；E表示所输送薄膜的弹性模量，单位为MPa；A表示所输送薄膜的截面积，单位为mm2。
作为进一步优选地，对于所述力放大模块而言，其可实现的放大倍数Kd优选由以下计算式求出：
其中，S1表示第一连杆左端的安装孔面到其右端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；S2表示所述第二连杆左端的安装孔面到其右端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；且S1＝S2；S3表示所述第四连杆上端的安装孔面到其下端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；S4表示所述第三连杆上端的安装孔面到其下端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；且s3＝s4；此外，d1表示所述第一连杆左端的安装孔面到所述第二连杆右端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；d2表示所述第四连杆上端的安装孔面到所述第三连杆下端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm。
作为进一步优选地，上述装置优选还包括用于实时采集所输送薄膜的幅面位移信息的元件，并通过所述信号测量处理模块来计算获得反映薄膜振动频率相关的信息。
按照本发明的另一方面，还提供了相应的张力测量方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
步骤一：通过不断调节所述弹性元件对所述滚轮的下压量，使得所述位移传感器与所述推力传感器两者之间的输出值保持恒定关联，由此完成预标定操作；
步骤二：将上述测量装置布置在所输送薄膜的被测区段的中间位置，令所述滚轮与薄膜处于刚接触状态，记录此时所述位移传感器的初始读取值x1；接着，将整个测量装置下压适当的位置并记录此时所述弹性元件对所述滚轮的下压量x2，同时再次记录所述位移传感器在此状态下的最终读取值x3；
步骤三：通过所述人机交互模块输入下列的多个预设参数，包括所述滚轮的半径R，针对所输送薄膜选取的测量段的长度L，所述滚轮的宽度b，所输送薄膜的宽度W，所输送薄膜的弹性模量E，所输送薄膜的截面积A，同时通过所述推力传感器测得作用于所述滚轮上且获得放大的推力F；
步骤四：结合上述多个预设参数和所述推力传感器的测定值，通过所述信号测量处理模块计算获得薄膜张力T；与此同时，基于所述编码器的检测值计算出所述滚轮的转速，并结合该滚轮的半径计算得到薄膜进给速度，由此完成整体的测量过程。
总体而言，通过本发明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、通过对该测量装置的整体构造组成及空间布局重新进行了设计，尤其是一些关键组件如力放大模块、滚轮自重平衡模块、转速测量模块等元件的具体组成和设置方式等多个方面进行改进，相应不仅可实现整体装置的模块化和紧凑化，而且它可以灵活布置于卷到卷柔性膜输送设备的各个区域，显著提高了测量便利度；
2、本发明的测量装置还具备薄膜进给速度的高精度检测功能，相应可更为全面地反映薄膜输送过程的影响指标，进而针对性地给予更高精度的质量控制；
3、本发明中还结合以上装置构造设计的特点，进一步对其张力优化测量算法进行了改进设计，实际测试表明可获得更高精度的测量结果，因而尤其适用于柔性电子之类的柔性膜输送应用场合。
附图说明
图1是按照本发明优选实施方式所构建的张力测量装置的整体构造示意图；
图2是更为具体地显示了图1中所示位置调节模块的具体结构示意图；
图3是更为具体地显示了图1中所示力放大模块的具体结构示意图；
图4是图3中所示力放大模块的爆炸示意图；
图5是按照本发明优选实施例所设计的滚轮自重平衡模块的整体结构示意图；
图6是图5中所示滚轮自重平衡模块的爆炸示意图；
图7是更为具体地显示了图1中所示转速测量模块的具体结构示意图；
图8是图7中所示转速测量模块的爆炸示意图；
图9是用于示范性显示按照本发明的张力测量装置的应用场景示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是按照本发明优选实施方式所构建的张力测量装置的整体构造示意图。如图1中所示，该张力测量装置主要包括位置调节模块100、人机交互模块200、力放大模块400、转速测量模块600和信号测量处理模块300等功能模块，并可进一步配备有滚轮自重平衡模块500，下面将对这些功能模块逐一进行解释说明。
参看图1，所述位置调节模块,100作为其他模块的安装基础，它具有组合安装在一起的第一滑轨101和第二滑轨103，由此带动承载其上的其他模块可定量调节地执行沿着水平方向和竖直方向的自由移动；此外，该位置调节模块上还配备有弹性元件106和位移传感器105，其中该弹性元件106用于以位移的形式反馈处于下方的滚轮601上受到的薄膜反作用力，该位移传感器105则用于实时获取其与所输送薄膜之间在竖直方向上的距离。
此外，上述位置调节模块还可以包括第一模组滑块102、第二模组滑块104等其他元件，第一滑轨101与第二滑轨103上标有刻度，由此实现定量调节，具体如图2所示。其中，譬如可通过弹性元件106连接第二模组滑块104与人机交互模块200，实现位置调节模块100与人机交互模块200的连接。
人机交互模块200固连在所述位置调节模块100的下部，并用于输入需要设定的多个参数、以及实时显示薄膜张力和滚轮转速，同时还配备有距离传感器用于实时获取所述滚轮601的下压深度。
作为本发明的关键改进之一，所述力放大模块400固连在所述人机交互模块200的下部，并包括竖直布置的第一托架401、对置安装在该第一托架侧面上下两端的第一滑块402和第三滑块406、对置安装在该上托架侧面左右两端的第四滑块404和第五滑块409，以及与所述第一滑块和第三滑块处于同一直线上且处于上述四个滑块之间的第二滑块403；与此同时，采用两端各自具有安装孔面的第一连杆405、第二连杆408、第三连杆407和第四连杆410依次将所述第四滑块404与所述第二滑块403、所述第二滑块403与所述第五滑块409、所述第五滑块409与所述第三滑块406、所述第五滑块409与所述第一滑块402分别彼此相连，并且其中该第一连杆405右端的安装孔面4052和该第二连杆408左端的安装孔面4081两者保持同轴配合，该第二连杆408右端的安装孔面4082和该第四连杆410下端的安装孔面4102、该第三连杆407上端的安装孔面4072三者保持同轴配合，由此共同构成一种肋式多连杆传动机构；此外，所述第二滑块403为整个力放大模块的输入端，其与所述转速测量模块600可通过安装孔面6052进行连接，实现滚轮601上所受薄膜反作用力的输入；所述第一滑块上承载有推力传感器411且作为整个力放大模块的输出端，由此通过此推力传感器411来对作用于所述滚轮601上且获得放大的推力信号执行实时检测。
下面将参照图3和图4来更为具体地解释说明上述力放大模块的具体组成结构及连接方式。
如图具体所示，该力放大模块400包括第一托架401、第一滑块402、第二滑块403、第三滑块406、第四滑块404、第五滑块409、第一连杆405、第二连杆408、第三连杆407、第四连杆410与推力传感器411等，并主要通过第一连杆405、第二连杆408、第三连杆407、第四连杆410组成的肋式机构实现滚轮上作用力的放大。具体而言，图中所示的第九孔面4052与第十孔面4081同轴配合，第十一孔面4082、第十三孔面4102与第十四孔面4072同轴配合；第八孔面4051、第十一孔面4082、第十三孔面4102与第十四孔面4072位于同一水平线上，且第八孔面4051固定，第十一孔面4082、第十三孔面4102与第十四孔面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与第十五孔面4071位于同一铅垂线，第十五孔面4071固定，第九孔面4052、第十孔面4081、第十二孔面4101保留有铅垂线方向自由度。此外，第九孔面4052与第二滑块固连，并作为该力放大机构的输入端，第十二孔面4101与第一滑块402固连，并作为该力放大机构的输出端；第一滑块402连接着推力传感器411，由此实现放大后力信号的获取。
此外，按照本发明的一个优选实施例，所述力放大模块而言，其可实现的放大倍数Ks优选由以下计算式求出：
其中，s1表示第一连杆左端的安装孔面到其右端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；s2表示所述第二连杆左端的安装孔面到其右端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；且s1＝s2；s3表示所述第四连杆上端的安装孔面到其下端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；s4表示所述第三连杆上端的安装孔面到其下端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；且s3＝s4；此外，d1表示所述第一连杆左端的安装孔面到所述第二连杆右端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；d2表示所述第四连杆上端的安装孔面到所述第三连杆下端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm。
作为本发明的另一关键改进，转速测量模块600包括同样竖直布置的第二托架605、经由轴承604配合贯穿安装于该第二托架605的转轴603、与该转轴603的一端固连且保持同轴转动的所述滚轮601，以及与所述转轴603的另外一端螺纹连接且同样保持同轴转动的编码器606，由此通过该编码器606实时获取所述滚轮601的转速。
下面将参照图7和图8来更为具体地解释说明上述转速测量模块的具体组成结构及连接方式。
如图具体所示，该转速测量模块600包括滚轮601、滚轮盖板602、转轴603、轴承604、第二托架605、优选为微型的编码器606，以及编码器紧固件607。转轴603与轴承604配合后装入第二托架605，编码器606与转轴603大端通过螺纹连接，然后通过编码器紧固件607将编码器606固定于下托架605上；滚轮601与转轴603同轴，通过螺钉固连；滚轮盖板602盖于滚轮601开口端。滚轮601带动转轴603转动，同时带动编码器606内轴转动，编码器606将信号发给信号测量处理模块500，经过处理该微型编码器发送的信号可以获得薄膜进给速度。
此外，图5和图6具体显示了按照本发明优选实施例设计的滚轮自重平衡模块500的具体组成结构和布置方式。
如图中具体所示，该滚轮自重平衡模块500包括第一弹簧501、第二弹簧504、第一调节螺钉502与第二调节螺钉503。其中，第一调节螺钉302与第二调节螺钉303通过第三轴面5022和第四轴面5031与下托架605的第六孔面6051和第七孔面6053形成配合；第一弹簧501与第二弹簧504分别套于第三轴面5022和第四轴面5031上；第一轴面5021和第二轴面5032与力放大模块400的上托架401的第三孔面4014和第四孔面4013螺纹配合，用于调节第一弹簧501与第二弹簧504的松紧，实现滚轮自重的平衡。由于滚轮601本身受到的就是一个微小的力，如果不平衡自重则无法获取滚轮601上的真实推力。通过该滚轮自重平衡装置，保证推力传感器411上的力为薄膜产生的反作用力，便于后续薄膜张力的精确计算。
最后，所示信号测量处理模块300譬如安装在所述人机交互模块200的内部，并分别与所述人机交互模块200、所述位移传感器105、所述推力传感器411和所述编码器606之间保持信号相连，由此基于所接受的数据来计算得出反映薄膜张力和进给速度相关的信息。
更具体地，它譬如可通过给应变片全桥电路提供电源并进行内部运算，将直接检测到的滚轮上的推力换算为薄膜张力。
此外，上述功能模块彼此之间的连接方式可优选如下：力放大模块400通过第一托架401上的第一孔面4011固连于人机交互模块200上；滚轮自重平衡模块500通过第一调节螺钉502的第一轴面5021和第二调节螺钉503的第二轴面5032与力放大模块400的第一托架401的第三孔面4014和第四孔面4013配合，实现力平衡模块500与力放大模块400的连接；另一方面，转速测量模块600与滚轮自重平衡模块500以及力放大模块400均有连接，其中转速测量模块600与力放大模块400的连接通过第一托架401的第二孔面4012与第二托架605的第五孔面6052的配合实现，转速测量模块600与滚轮自重平衡模块500的连接通过第二托架605的第六孔面6051和第七孔面6053与第一调节螺钉502的第三轴面5022和第二调节螺钉503的第四轴面5031的配合实现。
下面将结合图9来具体解释按照本发明的上述张力测量装置的工作过程。其主要包括下列步骤：
步骤一：通过不断调节所述弹性元件106对所述滚轮的下压量，使得所述位移传感器105与所述推力传感器411两者之间的输出值保持恒定关联，由此完成预标定操作；
步骤二：将上述测量装置布置在所输送薄膜的被测区段的中间位置，令所述滚轮与薄膜处于刚接触状态，记录此时所述位移传感器105的初始读取值x1；接着，将整个测量装置下压适当的位置并记录此时所述弹性元件106对所述滚轮的下压量x2，同时再次记录所述位移传感器105在此状态下的最终读取值x3；
步骤三：通过所述人机交互模块输入下列的多个预设参数，包括所述滚轮的半径R，针对所输送薄膜选取的测量段的长度L，所述滚轮的宽度b，所输送薄膜的宽度W，所输送薄膜的弹性模量E，所输送薄膜的截面积A，同时通过所述推力传感器411测得作用于所述滚轮上且获得放大的推力F；
步骤四：结合上述多个预设参数和所述推力传感器411的测定值，通过所述信号测量处理模块计算获得薄膜张力T；与此同时，基于所述编码器606的检测值计算出所述滚轮的转速，并结合该滚轮的半径计算得到薄膜进给速度，由此完成整体的测量过程。
此外，本发明中可通过直接检测所述滚轮上的推力F、或者通过检测所述位移传感器105上的最终读取值，来分别计算薄膜张力T。
当采用算法一也即通过直接检测所述滚轮上的推力F来计算薄膜张力时，其计算公式组优选设定如下：
其中，W表示所输送薄膜的宽度，单位为mm；b表示所述滚轮的宽度，单位为mm；θ表示所输送薄膜的包角的1/2；R表示所述滚轮的半径，单位为mm；L表示针对所输送薄膜选取的测量段的长度，单位为mm；E表示所输送薄膜的弹性模量，单位为MPa；A表示所输送薄膜的截面积，单位为mm2；此外，x1表示所述滚轮与薄膜初始接触状态时，所述位移传感器的初始读取值，单位为mm；x2表示所述弹性元件对所述滚轮的下压量，单位为mm；x3表示所述弹性元件下压完毕后，所述位移传感器的最终读取值，单位为mm。
而当采用算法二也即通过检测所述位移传感器105上的最终读取值来计算薄膜张力T，其计算公式组优选设定如下：
其中，k表示所述弹性元件106的刚度；x1表示所述滚轮与薄膜初始接触状态时，所述位移传感器105的初始读取值，单位为mm；x2表示所述弹性元件对所述滚轮的下压量，单位为mm；x3表示所述弹性元件下压完毕后，所述位移传感器的最终读取值，单位为mm；W表示所输送薄膜的宽度，单位为mm；b表示所述滚轮的宽度，单位为mm；θ表示所输送薄膜的包角的1/2；R表示所述滚轮的半径，单位为mm；L表示针对所输送薄膜选取的测量段的长度，单位为mm；E表示所输送薄膜的弹性模量，单位为MPa；A表示所输送薄膜的截面积，单位为mm2。
综上，按照本发明所构建的新型张力测量装置与现有的张力测量装置相比，不仅可实现整体装置的模块化和紧凑化，而且它可以灵活布置于卷到卷柔性膜输送设备的各个区域，显著提高了测量便利度；此外还能够在张力测量的过程中实现薄膜进给速度的高效和高精度测量，因而尤其适用于柔性电子之类的柔性膜输送应用场合。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种薄膜张力测量装置，该装置包括位置调节模块(100)、人机交互模块(200)、力放大模块(400)、滚轮自重平衡模块(500)、转速测量模块(600)和信号测量处理模块(300)，其特征在于：
所述位置调节模块(100)作为其他模块的安装基础，它具有组合安装在一起的第一滑轨(101)和第二滑轨(103)，由此带动承载其上的其他模块可定量调节地执行沿着水平方向和竖直方向的自由移动；此外，该位置调节模块上还配备有弹性元件(106)和位移传感器(105)，其中该弹性元件(106)用于以位移的形式反馈处于下方的滚轮(601)上受到的薄膜反作用力，该位移传感器(105)则用于实时获取其与所输送薄膜之间在竖直方向上的距离；
所述人机交互模块(200)固连在所述位置调节模块(100)的下部，并用于输入需要设定的多个参数、以及实时显示薄膜张力和滚轮转速，同时还配备有距离传感器用于实时获取所述滚轮(601)的下压深度；
所述力放大模块(400)固连在所述人机交互模块(200)的下部，并包括竖直布置的第一托架(401)、对置安装在该第一托架侧面上下两端的第一滑块(402)和第三滑块(406)、对置安装在该上托架侧面左右两端的第四滑块(404)和第五滑块(409)，以及与所述第一滑块和第三滑块处于同一直线上且处于上述四个滑块之间的第二滑块(403)；与此同时，采用两端各自具有安装孔面的第一连杆(405)、第二连杆(408)、第三连杆(407)和第四连杆(410)依次将所述第四滑块(404)与所述第二滑块(403)、所述第二滑块(403)与所述第五滑块(409)、所述第五滑块(409)与所述第三滑块(406)、所述第五滑块(409)与所述第一滑块(402)分别彼此相连，并且其中该第一连杆(405)右端的安装孔面(4052)和该第二连杆(408)左端的安装孔面(4081)两者保持同轴配合，该第二连杆(408)右端的安装孔面(4082)和该第四连杆(410)下端的安装孔面(4102)、该第三连杆(407)上端的安装孔面(4072)三者保持同轴配合，由此共同构成一种肋式多连杆传动机构；此外，所述第二滑块(403)为整个力放大模块的输入端，其与所述转速测量模块(600)相连并实现所述滚轮(601)上所受薄膜反作用力的输入；所述第一滑块上承载有推力传感器(411)且作为整个力放大模块的输出端，由此通过此推力传感器(411)来对作用于所述滚轮(601)上且获得放大的推力信号执行实时检测；
所述滚轮自重平衡模块(500)固连在所述第一托架(401)并处于所述滚轮(601)的相对一侧，由此用于平衡整个所述转速测量模块的自重；
所述转速测量模块(600)包括同样竖直布置的第二托架(605)、经由轴承(604)配合贯穿安装于该第二托架(605)的转轴(603)、与该转轴(603)的一端固连且保持同轴转动的所述滚轮(601)，以及与所述转轴(603)的另外一端螺纹连接且同样保持同轴转动的编码器(606)，由此通过该编码器(606)实时获取所述滚轮(601)的转速；
所述信号测量处理模块(300)安装在所述人机交互模块(200)的内部，并分别与所述人机交互模块(200)、所述位移传感器(105)、所述推力传感器(411)和所述编码器(606)之间保持信号相连，由此基于所接受的数据来计算得出反映薄膜张力和进给速度相关的信息。
2.如权利要求1所述的薄膜张力测量装置，其特征在于，所述滚轮自重平衡模块(500)优选包括第一调节螺钉(502)、第二调节螺钉(503)，以及分别套设其上的第一弹簧(501)和第二弹簧(504)，其中所述第一、第二调节螺钉的上轴面分别配合安装在所述第二托架(605)上，它们的下轴面则分别配合安装在所述第一托架(401)上，由此通过对所述第一、第二弹簧的松紧操作来实现对所述滚轮的自重平衡。
3.如权利要求1或2所述的薄膜张力测量装置，其特征在于，优选通过检测所述滚轮上的推力F来计算薄膜张力T，其计算公式组优选设定如下：
<mrow>
<mi>T</mi>
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</mrow>
</mrow>
h＝x2+x3-x1
其中，W表示所输送薄膜的宽度，单位为mm；b表示所述滚轮的宽度，单位为mm；θ表示所输送薄膜的包角的1/2；R表示所述滚轮的半径，单位为mm；L表示针对所输送薄膜选取的测量段的长度，单位为mm；E表示所输送薄膜的弹性模量，单位为MPa；A表示所输送薄膜的截面积，单位为mm2；此外，x1表示所述滚轮与薄膜初始接触状态时，所述位移传感器(105)的初始读取值，单位为mm；x2表示所述弹性元件(106)对所述滚轮(601)的下压量，单位为mm；x3表示所述弹性元件(106)下压完毕后，所述位移传感器(105)的最终读取值，单位为mm。
4.如权利要求1或2所述的薄膜张力测量装置，其特征在于，优选通过检测所述位移传感器(105)上的最终读取值来计算薄膜张力T，其计算公式组优选设定如下：
<mrow>
<mi>T</mi>
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h＝x2+x3-x1
其中，k表示所述弹性元件(106)的刚度；x1表示所述滚轮与薄膜初始接触状态时，所述位移传感器(105)的初始读取值，单位为mm；x2表示所述弹性元件(106)对所述滚轮(601)的下压量，单位为mm；x3表示所述弹性元件(106)下压完毕后，所述位移传感器(105)的最终读取值，单位为mm；W表示所输送薄膜的宽度，单位为mm；b表示所述滚轮的宽度，单位为mm；θ表示所输送薄膜的包角的1/2；R表示所述滚轮的半径，单位为mm；L表示针对所输送薄膜选取的测量段的长度，单位为mm；E表示所输送薄膜的弹性模量，单位为MPa；A表示所输送薄膜的截面积，单位为mm2。
5.如权利要求1-4任意一项所述的薄膜张力测量装置，其特征在于，对于所述力放大模块而言，其可实现的放大倍数Kd优选由以下计算式求出：
<mrow>
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<mn>2</mn>
</msup>
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</mfrac>
</mrow>
其中，S1表示第一连杆左端的安装孔面到其右端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；S2表示所述第二连杆左端的安装孔面到其右端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；且S1＝S2；S3表示所述第四连杆上端的安装孔面到其下端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；S4表示所述第三连杆上端的安装孔面到其下端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm且S3＝S4；此外，d1表示所述第一连杆左端的安装孔面到所述第二连杆右端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm；d2表示所述第四连杆上端的安装孔面到所述第三连杆下端的安装孔面之间的孔中心距，单位为mm。
6.如权利要求1-5任意一项所述的薄膜张力测量装置，其特征在于，上述装置优选还包括用于实时采集所输送薄膜的幅面位移信息的元件，并通过所述信号测量处理模块(300)来计算获得反映薄膜振动频率相关的信息。
7.一种采用如权利要求1-6任意一项所述的装置来执行薄膜张力测量的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
步骤一：通过不断调节所述弹性元件(106)对所述滚轮(601)的下压量，使得所述位移传感器(105)与所述推力传感器(411)两者之间的输出值保持恒定关联，由此完成预标定操作；
步骤二：将上述测量装置布置在所输送薄膜的被测区段的中间位置，令所述滚轮与薄膜处于刚接触状态，记录此时所述位移传感器(105)的初始读取值x1；接着，将整个测量装置下压适当的位置并记录此时所述弹性元件(106)对所述滚轮的下压量x2，同时再次记录所述位移传感器(105)在此状态下的最终读取值x3；
步骤三：通过所述人机交互模块输入下列的多个预设参数，包括所述滚轮的半径R，针对所输送薄膜选取的测量段的长度L，所述滚轮的宽度b，所输送薄膜的宽度W，所输送薄膜的弹性模量E，所输送薄膜的截面积A，同时通过所述推力传感器(411)测得作用于所述滚轮上且获得放大的推力F；
步骤四：结合上述多个预设参数和所述推力传感器(411)的测定值，通过所述信号测量处理模块计算获得薄膜张力T；与此同时，基于所述编码器(606)的检测值计算出所述滚轮的转速，并结合该滚轮的半径计算得到薄膜进给速度，由此完成整体的测量过程。
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