CN109580642A - 一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统及其方法 - Google Patents

一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统，包含背光源、表面检测装置、纳米光谱在线测厚仪、涂布机控制器、中央处理器和显示屏；背光源设置在膜材料下方用于为膜材料提供背光源以利于缺陷识别；表面检测装置包含监测分析装置和两个相机；纳米光谱在线测厚仪与中央处理器连接用于测量涂胶面厚度值，中央处理器包含控制模块、存储模块和计数模块，控制模块与存储模块、计数模块、监测分析装置、纳米光谱在线测厚仪以及涂布机控制器连接，显示屏与中央处理器连接用于显示分析的缺陷宽度值、深度值以及数量值。本发明从整体上提高了背板生产效率以及背板产品合格率。

Description

一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统及其方法
技术领域
本发明涉及一种缺陷分析控制系统及其方法，特别是一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统及其方法。
背景技术
目前在光伏背板生产工艺中，直接复合法是最普遍的方法之一。其主要流程为：原材料发送—涂胶—干燥—第一面复合—收卷静置—半成品发送—涂胶—干燥—第二面复合—收卷静置—熟化—分切—检查—包装。利用涂布机对膜材料表面涂胶作为重要环节之一，需要保证膜材料具有良好的涂胶面，以使背板产品外观和质量满足要求。对于挤出涂胶方式，通常在涂胶环节中容易在膜材料涂胶面造成明显的拉丝缺陷，即背板表面移动方向上出现间断或者连续的线状无胶或者少胶的现象，在实际生产过程中如果不能及时消除，将直接影响复合外观效果，造成背板原材料浪费和产品良率降低。
通常背板涂布生产过程中供胶装置里面的凝胶、杂质，背板原材料自身携带的杂质，生产线设备上携带的杂质等多方面因素都可能会卡在涂布机刀口上而引起拉丝，可见在挤出涂布方式中拉丝问题不可避免。为了控制拉丝，需要员工手动进行跳动涂布头操作，使涂布刀口后退一定距离再合上，以使挤出的胶水冲走杂质来消除胶面拉丝。这样会使得生产背板产品多出一段涂头印，即因跳动涂布头导致的连续无胶或气泡状胶面，也归属于背板产品的不良缺陷。如果对于所有涂胶面拉丝缺陷都跳动涂布头，产生过多涂头印，同样会造成严重浪费现象，影响产品质量。
因此一般需要判别涂胶面拉丝缺陷严重程度，确定在后续熟化工艺中该拉丝不会消除再进行跳动涂布头操作，便于对涂头印数量进行有效控制。但是人为无法给拉丝缺陷做出明确定义，不能精准的判别拉丝程度，只能凭借经验进行操作。一方面存在判别时间较长而生产出含有较长拉丝缺陷的不合格背板产品，另一方面也给员工操作带来负担。为了降低背板生产成本、提高背板生产效率和产品质量，如何将涂布过程中膜材料涂胶面拉丝缺陷进行不同程度分级，如何精准控制对超过某一程度地拉丝缺陷实施跳动涂布头操作，成为挤出涂胶方式中的难点所在。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统及其方法，提高背板的生产效率和背板产品合格率。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统，其特征在于：包含背光源、表面检测装置、纳米光谱在线测厚仪、涂布机控制器、中央处理器和显示屏；
背光源设置在膜材料下方用于为膜材料提供背光源以利于缺陷识别；
表面检测装置包含监测分析装置和两个相机，两个相机固定在机架上侧并且垂直对准膜材料的涂胶面，监测分析装置与两个相机连接用于接收相机拍摄图片并进行图像分析从而确定缺陷宽度值和缺陷所在位置；
纳米光谱在线测厚仪与中央处理器连接用于测量涂胶面厚度值，测厚探头固定在电缸上由电缸驱动沿左右方向移动，电缸设置在相机后侧机架上；
中央处理器包含控制模块、存储模块和计数模块，控制模块与存储模块、计数模块、监测分析装置、纳米光谱在线测厚仪以及涂布机控制器连接，存储模块预存缺陷临界宽度值、缺陷临界深度值以及缺陷临界数量值，计数模块统计表面检测装置捕捉的缺陷数量值；
显示屏与中央处理器连接用于显示分析的缺陷宽度值、深度值以及数量值。
进一步地，所述背光源为两个LED灯，LED灯固定在膜材料下方的机架上，并且LED灯距离膜材料10-20mm。
进一步地，所述相机为OPSIS 7500HS智能线扫描相机，相机镜头距离膜材料涂胶面590-610mm，两个相机之间间距为490-510mm。
进一步地，所述纳米光谱在线测厚仪距离膜材料涂胶面30-40mm，传输的光波波长为380-780mm。
进一步地，所述监测分析装置将获取的缺陷宽度值和位置传输至控制模块，控制模块根据位置信息控制电缸将测厚探头移动至缺陷位置，测厚探头利用光波干涉法原理对缺陷位置胶面厚度进行探测，在线测厚仪通过预存的光谱曲线内部比对，将测量数据传输至控制模块，控制模块将得到的正常胶厚值和缺陷处胶厚值进行差分运算，获得缺陷深度值。
一种膜材料涂胶面缺陷分析方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：相机拍摄图片并发送至监测分析装置分析，确定缺陷宽度值a和缺陷所在位置；
步骤二：通过测厚探头测量无缺陷时的正常胶厚值H与有缺陷时的厚度值h，通过计算两者差值得到缺陷深度值b；
步骤三：计数模块在控制模块接收到缺陷位置信号时进行计数，并统计获得单位尺寸内的缺陷数量值c；
步骤四：控制模块将测量数值与存储模块预存数值对比判断，驱动涂布头跳动以消除拉丝缺陷。
进一步地，所述步骤一具体为涂布线正常运行，相机时刻拍摄当前涂胶面的图片并发送至监测分析装置，当确定拍摄的图片中存在拉丝缺陷时，监测分析装置根据图像灰阶差原理自动锁定缺陷边缘界限和所在位置，并根据像素点绘制一个边框，自动获取边框的宽度值a，也就是缺陷宽度值，将得到的宽度值以及所在位置传输至控制模块。
进一步地，所述步骤二具体为在未采集到缺陷时，测厚探头实时对涂胶面进行正常厚度测量，采用光学干涉法，通过分析探头接收到的固定波长光波在涂层和基材中的反射光的光谱干涉条纹特征，与测厚仪内部预存的标准光谱曲线进行匹配和对比，同时进行特征曲线的仿真和拟合从而测量出胶面厚度，即为正常胶厚值H，在采集到缺陷并确定位置后，控制模块控制电缸将测厚探头移动至缺陷位置处，测厚探头对缺陷处胶厚进行测量，得到厚度值h，控制模块根据H-h的求差公式获得缺陷深度值b。
进一步地，所述步骤四具体为控制模块将正常胶厚值H，缺陷深度值b，缺陷数量值c，缺陷宽度值a通过显示屏进行显示，同时控制模块将测量的各个数值与存储模块中预存的缺陷临界宽度值A，临界深度值B，临界数量值C进行对比，自动判断是否满足a＞A或b＞B或c＞C，任意条件成立则控制模块驱动涂布机的控制器，使得涂布头跳动操作以消除拉丝缺陷，实现缺陷自动控制。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明可以实时在线检测背板生产过程中的胶面外观和厚度情况，快速测量出胶面拉丝缺陷宽度、深度和数量值。对于超出临界范围要求的拉丝缺陷，可控制生产线涂布头迅速做出跳动涂布头反应，这样避免了人为判定拉丝程度再实施跳动涂布头这一操作，通过减少跳动涂布头操作的时间有效控制了背板原材料的浪费比例，从整体上提高了背板生产效率以及背板产品合格率。
附图说明
图1是本发明的一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统的示意图。
图2是本发明的一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统的局部示意图。
图3是本发明的一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统的模块连接图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明的一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统，包含一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统，其特征在于：包含背光源、表面检测装置、纳米光谱在线测厚仪、涂布机控制器、中央处理器和显示屏；
背光源设置在膜材料下方用于为膜材料提供背光源以利于缺陷识别；背光源为两个LED灯12，LED灯12固定在膜材料下方的机架3上，并且LED灯距离膜材料10-20mm。
表面检测装置包含监测分析装置1和两个相机2，两个相机2固定在机架3上侧并且垂直对准膜材料的涂胶面，监测分析装置1与两个相机2连接用于接收相机拍摄图片并进行图像分析从而确定缺陷宽度值和缺陷所在位置；相机2为OPSIS 7500HS智能线扫描相机，相机镜头距离膜材料涂胶面590-610mm，两个相机之间间距为490-510mm。
纳米光谱在线测厚仪11与中央处理器连接用于测量涂胶面厚度值，测厚探头4固定在电缸5上由电缸5驱动沿左右方向移动，电缸5设置在相机2后侧机架3上；纳米光谱在线测厚仪11为赛默斐视科技有限公司的测厚仪。纳米光谱在线测厚仪距离膜材料涂胶面30-40mm，传输的光波波长为380-780mm。
中央处理器包含控制模块6、存储模块7和计数模块8，控制模块6与存储模块7、计数模块8、监测分析装置1、纳米光谱在线测厚仪11以及涂布机控制器9连接，存储模块7预存缺陷临界宽度值、缺陷临界深度值以及缺陷临界数量值，计数模块8统计表面检测装置捕捉的缺陷数量值；监测分析装置将获取的缺陷宽度值和位置传输至控制模块，控制模块根据位置信息控制电缸将测厚探头移动至缺陷位置，测厚探头利用光波干涉法原理对缺陷位置胶面厚度进行探测，在线测厚仪通过预存的光谱曲线内部比对，将测量数据传输至控制模块，控制模块将得到的正常胶厚值和缺陷处胶厚值进行差分运算，获得缺陷深度值。
显示屏10与中央处理器连接用于显示分析的缺陷宽度值、深度值以及数量值。
一种膜材料涂胶面缺陷分析方法，包含以下步骤：
步骤一：相机拍摄图片并发送至监测分析装置分析，确定缺陷宽度值a和缺陷所在位置；
涂布线正常运行，相机时刻拍摄当前涂胶面的图片并发送至监测分析装置，当确定拍摄的图片中存在拉丝缺陷时，监测分析装置根据图像灰阶差原理自动锁定缺陷边缘界限和所在位置，并根据像素点绘制一个边框，自动获取边框的宽度值a，也就是缺陷宽度值，将得到的宽度值以及所在位置传输至控制模块。
步骤二：通过测厚探头测量无缺陷时的正常胶厚值H与有缺陷时的厚度值h，通过计算两者差值得到缺陷深度值b；
在未采集到缺陷时，测厚探头实时对涂胶面进行正常厚度测量，采用光学干涉法，通过分析探头接收到的固定波长光波在涂层和基材中的反射光的光谱干涉条纹特征，与测厚仪内部预存的标准光谱曲线进行匹配和对比，同时进行特征曲线的仿真和拟合从而测量出胶面厚度，即为正常胶厚值H，在采集到缺陷并确定位置后，控制模块控制电缸将测厚探头移动至缺陷位置处，测厚探头对缺陷处胶厚进行测量，得到厚度值h，控制模块根据H-h的求差公式获得缺陷深度值b。
步骤三：计数模块在控制模块接收到缺陷位置信号时进行计数，并统计获得单位尺寸内的缺陷数量值c；
步骤四：控制模块将测量数值与存储模块预存数值对比判断，驱动涂布头跳动以消除拉丝缺陷。
控制模块将正常胶厚值H，缺陷深度值b，缺陷数量值c，缺陷宽度值a通过显示屏进行显示，同时控制模块将测量的各个数值与存储模块中预存的缺陷临界宽度值A，临界深度值B，临界数量值C进行对比，自动判断是否满足a＞A或b＞B或c＞C，任意条件成立则控制模块驱动涂布机的控制器，使得涂布头跳动操作以消除拉丝缺陷，实现缺陷自动控制。
本发明可以实时在线检测背板生产过程中的胶面外观和厚度情况，快速测量出胶面拉丝缺陷宽度、深度和数量值。对于超出临界范围要求的拉丝缺陷，可控制生产线涂布头迅速做出跳动涂布头反应，这样避免了人为判定拉丝程度再实施跳动涂布头这一操作，通过减少跳动涂布头操作的时间有效控制了背板原材料的浪费比例，从整体上提高了背板生产效率以及背板产品合格率。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统，其特征在于：包含背光源、表面检测装置、纳米光谱在线测厚仪、涂布机控制器、中央处理器和显示屏；
背光源设置在膜材料下方用于为膜材料提供背光源以利于缺陷识别；
表面检测装置包含监测分析装置和两个相机，两个相机固定在机架上侧并且垂直对准膜材料的涂胶面，监测分析装置与两个相机连接用于接收相机拍摄图片并进行图像分析从而确定缺陷宽度值和缺陷所在位置；
纳米光谱在线测厚仪与中央处理器连接用于测量涂胶面厚度值，测厚探头固定在电缸上由电缸驱动沿左右方向移动，电缸设置在相机后侧机架上；
中央处理器包含控制模块、存储模块和计数模块，控制模块与存储模块、计数模块、监测分析装置、纳米光谱在线测厚仪以及涂布机控制器连接，存储模块预存缺陷临界宽度值、缺陷临界深度值以及缺陷临界数量值，计数模块统计表面检测装置捕捉的缺陷数量值；
显示屏与中央处理器连接用于显示分析的缺陷宽度值、深度值以及数量值。
2.按照权利要求1所述的一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统，其特征在于：所述背光源为两个LED灯，LED灯固定在膜材料下方的机架上，并且LED灯距离膜材料10-20mm。
3.按照权利要求1所述的一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统，其特征在于：所述相机为OPSIS 7500HS智能线扫描相机，相机镜头距离膜材料涂胶面590-610mm，两个相机之间间距为490-510mm。
4.按照权利要求1所述的一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统，其特征在于：所述纳米光谱在线测厚仪距离膜材料涂胶面30-40mm，传输的光波波长为380-780mm。
5.按照权利要求1所述的一种膜材料涂胶面缺陷分析控制系统，其特征在于：所述监测分析装置将获取的缺陷宽度值和位置传输至控制模块，控制模块根据位置信息控制电缸将测厚探头移动至缺陷位置，测厚探头利用光波干涉法原理对缺陷位置胶面厚度进行探测，在线测厚仪通过预存的光谱曲线内部比对，将测量数据传输至控制模块，控制模块将得到的正常胶厚值和缺陷处胶厚值进行差分运算，获得缺陷深度值。
6.一种膜材料涂胶面缺陷分析方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一：相机拍摄图片并发送至监测分析装置分析，确定缺陷宽度值a和缺陷所在位置；
步骤二：通过测厚探头测量无缺陷时的正常胶厚值H与有缺陷时的厚度值h，通过计算两者差值得到缺陷深度值b；
步骤三：计数模块在控制模块接收到缺陷位置信号时进行计数，并统计获得单位尺寸内的缺陷数量值c；
步骤四：控制模块将测量数值与存储模块预存数值对比判断，驱动涂布头跳动以消除拉丝缺陷。
7.按照权利要求6所述的一种膜材料涂胶面缺陷分析方法，其特征在于：所述步骤一具体为涂布线正常运行，相机时刻拍摄当前涂胶面的图片并发送至监测分析装置，当确定拍摄的图片中存在拉丝缺陷时，监测分析装置根据图像灰阶差原理自动锁定缺陷边缘界限和所在位置，并根据像素点绘制一个边框，自动获取边框的宽度值a，也就是缺陷宽度值，将得到的宽度值以及所在位置传输至控制模块。
8.按照权利要求6所述的一种膜材料涂胶面缺陷分析方法，其特征在于：所述步骤二具体为在未采集到缺陷时，测厚探头实时对涂胶面进行正常厚度测量，采用光学干涉法，通过分析探头接收到的固定波长光波在涂层和基材中的反射光的光谱干涉条纹特征，与测厚仪内部预存的标准光谱曲线进行匹配和对比，同时进行特征曲线的仿真和拟合从而测量出胶面厚度，即为正常胶厚值H，在采集到缺陷并确定位置后，控制模块控制电缸将测厚探头移动至缺陷位置处，测厚探头对缺陷处胶厚进行测量，得到厚度值h，控制模块根据H-h的求差公式获得缺陷深度值b。
9.按照权利要求6所述的一种膜材料涂胶面缺陷分析方法，其特征在于：所述步骤四具体为控制模块将正常胶厚值H，缺陷深度值b，缺陷数量值c，缺陷宽度值a通过显示屏进行显示，同时控制模块将测量的各个数值与存储模块中预存的缺陷临界宽度值A，临界深度值B，临界数量值C进行对比，自动判断是否满足a＞A或b＞B或c＞C，任意条件成立则控制模块驱动涂布机的控制器，使得涂布头跳动操作以消除拉丝缺陷，实现缺陷自动控制。
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