CN117157240A - 表面表征模块和包括表面表征模块的系统 - Google Patents
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Abstract
公开了用于表征衬底的表面的表面质量的模块或装置以及包括这种装置的系统的各种实施方案。该装置包括：传感器，该传感器被构造为检测该衬底的该表面或周围环境的至少一个性质并且提供表示该至少一个性质的值；和处理器，该处理器与该传感器耦接。该处理器被构造为：基于由该传感器提供的该值来确定该表面的至少一个表面质量参数；以及基于该至少一个表面质量参数来确定用于表面结合应用的至少一个处理参数。
Description
背景技术
带诸如压敏粘合剂带可在制造过程中使用以接合两个表面。例如，这些带可在常规上使用其他连接机构诸如液体粘合剂或机械附接诸如焊接、点焊、螺钉、波普空心铆钉和螺栓的一些应用中使用。压敏粘合剂带可具有优于这些和其他连接机制的一些关键优点，诸如结合不同材料、密封和结合大区域的能力。此外，带可帮助防止腐蚀并且抗振动。当期望使附接系统对不经意的观察者不可见或几乎不可见时，一些带可具有美学优点。此外，带不受固定或固化时间的限制，当使用液体粘合剂时，该固定或固化时间可能是一种限制。
发明内容
一般而言，本公开提供了带施加系统的各种实施方案以及这种系统的各种部件和模块。例如，系统可包括表面表征装置或模块，该表面表征装置或模块被构造为基于由一个或多个传感器提供的值来确定表面的至少一个表面质量参数并且基于该至少一个表面质量参数来确定用于表面结合应用的至少一个处理参数。系统还可包括带施加器诸如手动带施加器，其包括与施加器的辊机构的机头连接的力传感器。力传感器被构造为检测辊机构的带辊与机头之间的力并且提供表示该力的信号。在一个或多个实施方案中，带施加器可从表面表征模块接收数据，诸如至少一个表面质量参数。带施加系统还可包括一种装置，该装置可接收可对应于将在带施加过程中使用的粘合剂和衬底中的至少一者的多个输入变量，并且执行输入变量和在带施加过程的测试期间生成的输出变量的一个或多个函数以生成预测数据模型。
在一个方面，本公开提供了衬垫交换装置。衬垫交换装置可包括具有多个辊的轧辊组件。轧辊组件可在输入侧处接纳具有衬底宽度的带衬底。带衬底可包括粘合剂表面和初始衬垫。轧辊组件可在输入侧处接纳扩展衬垫，其具有大于带衬底宽度的扩展宽度。轧辊组件可输出带衬底，该带衬底在与初始衬垫相对的表面上具有层合到带衬底的扩展衬垫。衬垫交换装置可包括在轧辊组件的输出侧处的衬垫剥离组件。衬垫剥离组件可移除初始衬垫。带衬底可包括以粘合剂转移带、双面涂覆带或双面涂覆泡沫带的形式的粘合剂带。更具体地，粘合剂带可包括丙烯酸泡沫带。衬底宽度可大于16毫米。粘合剂带可大于1.6毫米厚。
扩展衬垫可包含非弹性材料。扩展衬垫可包括聚丙烯。扩展衬垫可包括聚酯。
多个辊中的至少一者可包含橡胶材料。多个辊中的至少一者可包含金属材料。多个辊中的至少一者可包含橡胶材料，而多个辊中的另一者包含金属材料。
轧辊组件可包括引导件和张力控制器以控制多个辊、带衬底或扩展衬垫中的至少一者的张力。张力控制器可以是弹簧加载的。张力控制器可包括磁性离合器。轧辊组件可被构造为使扩展衬垫在带衬底上居中。
在另一个方面，本公开提供了一种带施加系统，该带施加系统包括：用于提供带衬底的带卷退绕站和用于提供扩展衬垫的扩展衬垫退绕站；扩展衬垫转移模块，该扩展衬垫转移模块被构造为接纳该带衬底和该扩展衬垫作为输入并且将该扩展衬垫层合到该带衬底上；和衬垫剥离站，该衬垫剥离站被构造为从该带衬底剥离初始衬垫。带施加系统还可包括张力控制系统，该张力控制系统被构造为提供对扩展衬垫转移模块的轧辊组件的张力控制。
带施加系统还可包括打印机，该打印机被构造为在扩展衬垫上打印图像。打印机可包括激光打印机。打印机可包括喷墨打印机。
在另一个方面，本公开提供了一种用于提供粘合剂带的方法。该方法可包括：接纳具有第一宽度的粘合剂带衬底，该粘合剂带衬底包括粘合剂部分和非粘合剂衬垫；以及将扩展衬垫层合到带衬底的粘合剂部分，该扩展衬垫具有大于第一宽度的扩展宽度。该方法还可包括在层合之后从粘合剂部分移除非粘合剂衬垫。
在另一个方面，本公开提供了一种用于表征表面的表面质量的装置。该装置包括：传感器，该传感器被构造为检测该衬底的该表面或周围环境的至少一个性质并且提供表示该至少一个性质的值；和处理器，该处理器与该传感器耦接。该处理器被构造为：基于由该传感器提供的该值来确定该表面的至少一个表面质量参数；以及基于该至少一个表面质量参数来确定用于表面结合应用的至少一个处理参数。衬底可包含金属、聚合物、陶瓷、或玻璃材料中的至少一者。衬底的表面的至少一个性质可包括在表面上存在底漆。传感器可包括可润湿性传感器，该可润湿性传感器被构造为估计衬底的表面的表面能。传感器可包括光吸收带传感器。该处理器还可被构造为基于由该光吸收带传感器提供的该值来识别该衬底的该表面的表面组成，以及提供对检测到该衬底的该表面的非预期表面组成作出响应的通知。该传感器可包括环境温度和湿度传感器、表面温度传感器、非接触式红外表面温度传感器、表面粗糙度传感器、表面碎屑传感器、UV底漆传感器、水接触角传感器、或表面组成传感器中的至少一者。该处理器还可被构造为对基于由该传感器提供的该值检测到不利的表面质量状况作出响应而提供要执行的补救动作的指示。该补救动作可包括清洁该衬底、为该衬底涂底漆、对该衬底进行表面处理、对该衬底进行等离子体或电晕处理、研磨该衬底、加热该衬底、或干燥该衬底中的至少一者。该处理器还可被构造为控制执行该补救动作的机器。该处理器还可被构造为基于该表面的该至少一个表面质量参数来生成成功进行该表面结合应用的预测。该补救动作可以是基于成功进行该表面结合应用的该预测而采取的。成功进行该表面结合应用的该预测还可基于特定的带或粘合剂、衬底组成、或该表面的该至少一个性质中的至少一者。该表面结合应用可包括丙烯酸泡沫带结合应用。
在另一个方面，本公开提供了一种带施加系统，该带施加系统包括：带进入模块，该带进入模块包括输入带；和表面表征模块，该表面表征模块被构造为表征衬底的表面的表面质量。该模块包括传感器，该传感器被构造为检测该衬底的该表面或周围环境的至少一个性质并且提供表示该至少一个性质的值。该模块还包括处理器，该处理器与该至少一个传感器耦接。该处理器被构造为：基于由该传感器提供的该值来确定该表面的至少一个表面质量参数；以及基于该至少一个表面质量参数来确定用于表面结合应用的至少一个处理参数。该系统还包括：表面准备模块，该表面准备模块被构造为基于该至少一个处理参数来为施加该输入带而将该衬底的该表面准备好；和数据获取设备，该数据获取设备与该带输入模块、该表面表征模块和该表面准备模块连接。该表面表征模块的该处理器还可被构造为基于由该传感器提供的该值来识别该衬底的该表面的表面组成，以及提供对检测到该衬底的该表面的非预期表面组成作出响应的通知。该表面表征模块的该处理器还可被构造为控制该表面准备模块。该表面表征模块的该处理器还可被构造为基于该表面的该至少一个表面质量参数来生成成功进行该表面结合应用的预测。
在另一个方面，本公开提供了一种方法，该方法包括：检测衬底的表面或该衬底的周围环境的至少一个性质；生成表示该至少一个性质的值；基于该值来确定该表面的至少一个表面质量参数；以及确定用于将带结合到该衬底的该表面的至少一个处理参数。该方法还可包括基于该表面的该至少一个表面质量参数来处理该衬底的该表面。
在另一个方面，本公开提供了一种装置，该装置包括：至少两个带芯保持器，该带芯保持器被构造为分别保持第一带卷和第二带卷；卷传感器，该卷传感器被构造为检测至少该第一带卷和该第二带卷的状况；切割机构，该切割机构被构造为对该卷传感器检测到该第一带卷和该第二带卷中的一者的空状况作出响应，在该相应的第一带卷或第二带卷的后缘处切割该相应的第一带卷或第二带卷；和拼接机构，该拼接机构被构造为将该第一带卷和该第二带卷中的另一者的前缘拼接到该后缘。第一带卷和第二带卷中的另一者可包括衬垫突片。第一带卷和第二带卷中的至少一者的衬垫可被拼接。切割机构可与相应的第一带卷或第二带卷的边缘成九十度角地切割相应的第一带卷或第二带卷。卷传感器可包括光学传感器。卷传感器可包括机械臂，该机械臂被构造为在相应的第一带卷或第二带卷的直径下降到阈值以下时检测空卷。卷传感器可检测至少第一带卷和第二带卷的重量。该装置还可包括用于指示至少第一带卷和第二带卷的空状况的指示器机构。该装置还可包括通信接口和与计算机接口耦接的处理器或等效控制器。处理器可通过通信接口提供指示与装置相关联的生产线的期望速度的信号。第一带卷和第二带卷可包括双面涂覆带。第一带卷和第二带卷可包括双面涂覆泡沫带。切割机构可以大约垂直于相应的第一带卷和第二带卷的纵向边缘的角度进行切割。切割机构可在相应的第一带卷和第二带卷中的每一者上以大约相同的角度进行切割。
拼接机构可在衬垫表面上在前缘和后缘之间施加突片。可通过在前缘和后缘之间的间隙上手动地或自动地按压突片来施加突片以形成衬垫拼接。该装置还可包括用于当在突片施加期间按压突片时提供压力的反作用力的拼接台。拼接台可包括用于将带维持在拼接位置的引导件。拼接台可被涂覆有剥离涂层。间隙可小于约1.6毫米。拼接机构可在粘合剂表面上在前缘和后缘之间施加另一个突片。
在另一个方面，本公开提供了一种手动带施加器，该手动带施加器包括：主体；心轴，该心轴与该主体连接并且被构造为接纳包括带的带卷；和人体工程学手柄，该人体工程学手柄与该主体连接。施加器还包括与主体连接并且被构造为将带施加到衬底的辊机构。辊机构包括机头和带辊，该带辊沿着辊轴线在该带辊的第一端部和第二端部之间延伸。带辊在第一端部和第二端部中的每一者处与机头连接。施加器还包括与机头连接的力传感器，其中力传感器被构造为检测带辊和机头之间的力并且提供表示该力的信号。施加器还可包括处理器，该处理器被构造为接收来自力传感器的信号并且向操作者提供与力有关的反馈。处理器还可被构造为调整带辊与机头之间的力以在带被施加到衬底时向带提供每单位宽度的选定力。辊机构还可包括将带辊的第一端部与机头连接的第一连接器以及将带辊的第二端部与机头连接的第二连接器。第一连接器和第二连接器中的每一者可包括弹簧、铰链、减震器或支柱中的至少一者。第一连接器可包括第一致动器并且第二连接器可包括第二致动器，其中第一致动器和第二致动器中的每一者与处理器连接。处理器还可被构造为独立地致动第一致动器和第二致动器以调整机头与带辊的第一端部和第二端部中的每一者之间的力。处理器还可被构造为引导第一致动器和第二致动器进行振荡运动，使得带辊在将带施加到衬底的同时振荡或抖动。处理器还可被构造为记录或测绘来自传感器的与沿着所施加的带长度的位置相关的力信号。施加器还可包括将机头与主体连接的枢转机构，其中枢转机构被构造为使带辊相对于主体枢转。施加器还可包括与机头连接的第二带辊，其中带辊或第二带辊中的至少一者被构造为在带已被施加到衬底之后将力施加到带。施加器的人体工程学手柄可被重新构造以适应不同的操作者。施加器还可包括与主体或辊机构连接的激光引导件，其中激光引导件被构造为向操作者指示以下所列中的至少一者：当带被施加到衬底时带的期望起始位置、已被施加到衬底的带的期望停止位置、或者当带被施加到衬底时带的路径。施加器还可包括切割机构，该切割机构与主体连接并且适于将带的一部分与带卷分离。
在另一个方面，本公开提供了一种带施加系统，该带施加系统包括：带进入模块，该带进入模块包括输入带；和手动带施加器，该手动带施加器与该带进入模块连接。手动带施加器模块包括主体和辊机构，该辊机构与该主体连接并且被构造为将输入带施加到衬底。辊机构包括机头和带辊，该带辊沿着辊轴线在该带辊的第一端部和第二端部之间延伸，其中带辊在第一端部和第二端部中的每一者处与机头连接。模块还包括与机头连接的力传感器，其中力传感器被构造为检测带辊和机头之间的力并且提供表示该力的信号。该系统还包括与带进入模块和手动带施加器模块连接的数据获取设备。该系统还包括表面表征模块和表面准备模块，其中表面表征模块和表面准备模块与数据获取设备连接。表面表征模块被构造为表征在施加输入带之前衬底的表面的表面质量。带辊与手动带施加器的机头之间的力可基于衬底的表面的表面质量而调整。数据获取设备包括处理器，该处理器被构造为对由表面表征模块检测的不利的表面质量状况作出响应而向表面准备模块提供补救动作的指示。手动带施加器还可包括处理器，该处理器被构造为接收来自力传感器的信号并且向操作者提供与力有关的反馈。处理器还可被构造为基于带宽度、带类型、带厚度、衬底表面状况、表面纹理或表面温度中的至少一者来确定目标力。
在另一个方面，本公开提供了一种方法，该方法包括：利用手动带施加器将带布置在衬底的表面上，该手动带施加器包括辊机构，该辊机构具有机头和带辊，该带辊在该带辊的第一端部和第二端部处与该机头连接；在将该带布置在该衬底的该表面上的同时，检测该带辊与该机头之间的力；传送表示该力的信号；以及在将该带布置在该衬底的该表面上的同时，基于该信号来调整该带辊和该机头之间的该力。
本公开提供了一种包括指令的非暂态计算机可读介质，该指令当在处理器上实现时致使该处理器执行包括以下的操作：接收多个输入变量，该输入变量对应于将在带施加过程中使用的粘合剂和衬底中的至少一者；执行对输入变量和在该带施加过程的测试期间生成的输出变量的分析以生成预测数据模型；以及存储该预测数据模型。输入变量还可包括对用于成功进行带施加过程的预测因子进行识别的信息。输入变量可包括预测因子的指示，并且其中预测因子包括剥离粘附力测试。预测因子可包括九十度剥离测试。这些操作可包括生成对带施加过程的补救动作的推荐。输入变量可指示衬底类型。输入变量可包括聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、不锈钢、铝、油漆、尼龙和玻璃中的至少一者的指示符。输入变量可指示带类型。输入变量可包括粘合剂物理特性、粘合剂热特性、粘合剂电特性、粘合剂固化特性、粘合剂性能特性、粘合剂耐久性特性、粘合剂耐化学品性特性、粘合剂流变学特性、粘合剂粘度、粘合剂凝固时间、粘合剂弹性模量、粘合剂耐溶剂性、粘合剂组成、粘合剂分配特性、粘合剂使用要求、标准化测试或认证、环境参数、背衬特性、衬垫特性和衬底特性中的至少一者。操作可包括将由带施加过程生成的输入值作为反馈数据进给到处理器以用于调整预测数据模型。操作可包括将输入变量中的至少一者输出到显示器。操作可包括基于输入变量中的至少一者来生成和显示带施加的模拟。
本公开的上述概述并非旨在描述本公开的每个公开实施方案或每种实现方式。以下描述更具体地举例说明了例示性实施方案。在本申请通篇的若干处，通过示例列表提供了指导，这些示例可以各种组合使用。在每种情况下，所引用的列表都只用作代表性的组，并且不应被理解为排他性列表。因此，本公开的范围不应限于本文所述的特定说明性结构，而应至少扩展至由权利要求书的语言所描述的结构以及这些结构的等同形式。本说明书中正面引用的作为替代方案的任何要素可根据需要以任何组合明确地包括于权利要求书中或从权利要求书排除。虽然本文可能已经讨论了各种理论和可能的机理，但在任何情况下都不应将此类讨论用于限制可受权利要求书保护的主题。
附图说明
图1是剥离衬垫上的一定长度的粘合剂转移带的一个实施方案的示意性横截面侧视图。
图2是夹在两个剥离衬垫之间的一定长度的粘合剂转移带的一个实施方案的示意性横截面侧视图。
图3是一定长度的双面粘合剂带的一个实施方案的示意性横截面侧视图。
图4是夹在两个剥离衬垫之间的一定长度的双面粘合剂带的一个实施方案的示意性横截面侧视图。
图5是用于带施加的系统的一个实施方案的框图。
图6是用于控制和协调带施加的系统的一个实施方案的框图。
图7示出了扩展衬垫模块的一个实施方案。
图8示出了在扩展衬垫过程的各个点处的带横截面的一个实施方案。
图9是表面表征模块的一个实施方案的框图。
图10是用于检测表面能或可润湿性和表面粗糙度的量度的传感器的一个实施方案的框图。
图11是带卷拼接站的一个实施方案的框图。
图12A是示出一种类型的衬垫对接拼接的一个实施方案的图示。
图12B是示出一种类型的功能性对接拼接的另一个实施方案的图示。
图12C是示出对功能性对接拼接的准备的一个实施方案的图示。
图13示出了带施加器的一个实施方案。
图14示出了图9的带施加器的进一步细节的一个实施方案。
图15示出了使用液滴来估计衬底表面的可润湿性的手持设备的一个实施方案。
图16示出了两个聚丙烯样本的FTIR光谱。
图17示出了用于预测带和衬底的性能的多变量分析或机器学习的过程的一个实施方案。
图18是示出多种衬底/粘合剂组合的平均测量剥离粘附力值对比平均预测剥离粘附力值的图表。
图19描绘了计算节点的一个实施方案。
图20描绘了关于边缘计算节点的进一步细节。
图21是可与图9的表面表征模块一起使用的传感器的一个实施方案的示意性侧视图。
图22是吸收率对比波数的曲线图。
图23A是状况3的百分比反射率对比波长的曲线图。
图23B是状况4的百分比反射率对比波长的曲线图。
图23C是状况5的百分比反射率对比波长的曲线图。
图24C是状况6的百分比反射率对比波长的曲线图。
图24是带进入系统的一个实施方案的示意性侧透视图。
图25是利用图24的带进入系统来形成的拼接的示意性平面图。
图26是手动带施加器的另一个实施方案的示意性透视图。
图27是图26的手动带施加器的示意性横截面图。
图28是手动带施加器的另一个实施方案的示意性侧视图。
图29是手动带施加器的另一个实施方案的一部分的示意性横截面图。
具体实施方式
一般而言，本公开提供了带施加系统的各种实施方案以及这种系统的各种部件和模块。例如，系统可包括表面表征装置或模块，该表面表征装置或模块被构造为基于由一个或多个传感器提供的值来确定表面的至少一个表面质量参数，并且基于该至少一个表面质量参数来确定用于表面结合应用的至少一个处理参数。系统还可包括带施加器诸如手动带施加器，其包括与施加器的辊机构的机头连接的力传感器。力传感器被构造为检测辊机构的带辊与机头之间的力并且提供表示该力的信号。辊上的力以及辊与带之间的接触区域可在带上产生压力区。该压力区对于特别是在粗糙表面上产生粘合剂接触而言可以是重要的。接触压力有时被称为每单位带宽度的力。实际压力取决于表面粗糙度和适形性、辊刚度、辊直径以及带厚度和适形性。在一个或多个实施方案中，带施加器可从表面表征模块接收数据，诸如至少一个表面质量参数。带施加系统还可包括一种装置，该装置可接收可对应于将在带施加过程或环境状况中使用的粘合剂和衬底中的至少一者的多个输入变量，并且执行输入变量和在带施加过程的测试期间生成的输出变量的一个或多个函数以生成预测数据模型。
如本文所述，在制造中用于接合两个或更多个表面的带(诸如压敏粘合剂带)提供优于其他接合技术的各种优点。然而，当与各种自动化过程一起使用时，此类带可能存在挑战。随着客户向自动化发展，附接过程需要是可扩展的。自动化附接和分配解决方案可广泛用于传统的紧固解决方案，诸如焊接、螺钉、螺栓和液体结构粘合剂，但对于双面附接带而言更难以找到。此外，大多数可用带自动化解决方案是考虑到大规模客户而设计的并且可能过于昂贵。
许多带组装过程可通过减小操作者劳动和误差或改进精度/准确度/质量或生产量速度而受益于带施加过程中的某个水平的自动化。因此，通常需要一种比大规模自动化更便宜、更易于操作和维护、并且最小化或减小操作者参与的带施加自动化解决方案。
带的描述
图1至图4是可在本文所述的示例性系统、模块、装置和方法中使用的带、衬垫等的各种实施方案的横截面图。带可包括压敏粘合剂带和其他类型的带。本文所述的泡沫层包含聚合物材料。示例性聚合物材料包括聚碳酸酯、聚丙烯酸类、聚甲基丙烯酸类、弹性体、苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚氯丁二烯、苯乙烯和二烯苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的无规共聚物、苯乙烯和二烯苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的嵌段共聚物、乙烯-丙烯-二烯单体橡胶、天然橡胶、乙烯丙烯橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚苯乙烯-聚乙烯共聚物、聚乙烯基环己烷、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚氨酯、芳族环氧树脂、无定形聚酯、无定形聚酰胺、半结晶聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯和乙酸乙烯的共聚物；也称为聚乙烯-乙酸乙烯酯(PEVA)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)(包括膨胀聚丙烯(EPP)和聚丙烯纸(PPP))、聚苯乙烯(PS)(包括膨胀聚苯乙烯(EPS)、挤出聚苯乙烯(XPS)和有时聚苯乙烯纸(PSP))、丁腈橡胶(NBR)(如在丙烯腈(ACN)和丁二烯的共聚物中)、聚苯醚合金、高抗冲聚苯乙烯、聚苯乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氟化弹性体、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、无定形含氟聚合物、无定形聚烯烃、聚苯醚、聚苯醚-聚苯乙烯合金、或它们的混合物。泡沫可成型为共挤出的片材，该片材在泡沫的一侧或两侧上具有粘合剂，或者粘合剂可被层合至该片材。当粘合剂层合至泡沫时，可能需要处理表面以改善粘合剂与泡沫或任何其他类型背衬的粘附。这种处理通常基于粘合剂的材料的性质和泡沫或背衬的性质进行选择，并包括底漆和表面改性(例如电晕处理、表面磨蚀)。附加的带构造包括在美国专利号5,602,221(Bennett等人)和美国专利号9,879,157(Sherman等人)中描述的那些。所使用的一些带是具有泡沫状性质的透明丙烯酸带。透明丙烯酸带可具有至少85％的可见光透射率。
在一些实施方案中，压敏粘合剂组合物为发泡组合物。该发泡压敏粘合剂可通过将物理发泡剂、化学发泡剂或低密度填料混入粘合剂组合物中来制备。可用的低密度填料包括例如中空玻璃微球。发泡压敏粘合剂组合物不仅减轻重量，而且在其中粘合剂必须适形于粗糙或不规则形状的表面的应用中可能是有利的。泡沫可为开孔泡沫或闭孔泡沫。泡沫可通过任何已知的方法形成，诸如使用发泡剂或通过在压敏粘合剂组合物中包括可发微球体(例如，聚合物微球体)。
转移带2的一个实施方案在图1中示出。带2由具有第一主侧面6和背侧、第二主侧面8的柔性剥离衬垫4A组成。平面或压印的载体纤维网的背侧8已涂覆有剥离涂层并且前侧已涂覆有剥离涂层。剥离涂层可包括剥离剂，诸如硅树脂、全氟聚醚等。剥离涂层的示例在美国专利号9,359,530、美国专利号6,780,484、美国专利号10,703,940和美国公开号2018/0155581中公开。粘合剂层10的下侧与剥离衬垫4A的第一主侧面6接合。在一个或多个实施方案中，通过用粘合剂浸没表面并且然后用刮涂刀擦拭，已将压敏粘合剂层10涂覆到剥离衬垫的前侧上。在带2的这种构造中，粘合剂直接从剥离衬垫4A转移到转移衬底或需要粘合剂层的部件。这可通过将部件按压到暴露的粘合剂12上来实现。当移除部件时，粘合剂层10转移到该部件，并且随后移除剥离衬垫4A。
在粘合剂层10中使用的粘合剂的类型没有严格限制。可使用多种可涂覆型压敏粘合剂。所使用的粘合剂可基于其将要粘附的衬底的类型来选择。然而，当制备粘合剂转移带时，可优选使用无溶剂的粘合剂(通常称为100％固体)，并且当制备PSA转移带时，可优选用水涂覆的胶乳PSA，该PSA转移带为具有不连续孔的连续粘合剂膜。可用于本公开的粘合剂类别为有机硅、聚烯烃、聚氨酯、聚酯、丙烯酸类、橡胶树脂、增粘的橡胶、增粘的合成橡胶和聚酰胺。合适的压敏粘合剂包括可溶剂涂覆的、可热熔融涂覆的、可辐射固化的(电子束或可UV固化的)和水基乳液型粘合剂。粘合剂的特定的示例包括：丙烯酸基粘合剂，例如丙烯酸异辛酯/丙烯酸共聚物和增粘的丙烯酸酯共聚物；增粘的橡胶基粘合剂，例如增粘的苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物；增粘的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物；丁腈橡胶，例如丙烯腈-丁二烯；有机硅基粘合剂，例如聚硅氧烷；乙烯-乙酸乙烯酯；和聚氨酯。如果压敏粘合剂在将要使用的高温下变得发粘，则其也可在室温下基本上不发粘。对于本文所公开的许多实施方案，丙烯酸类可以是优选类别的粘合剂。丙烯酸粘合剂类的化学组成存在广泛的变化，其示例在美国专利号4,223,067(Levens)和4,629,663(Brown等人)、美国专利号3,239,478、3,935,338、5,169,727、美国专利号RE 24,906、美国专利号4,952,650和4,181,752中公开。合适的压敏粘合剂包括作为至少丙烯酸烷基酯与至少一种增强共聚单体的反应产物的那些。合适的丙烯酸烷基酯是具有低于约-10℃的均聚物玻璃化转变温度的那些，并且包括例如丙烯酸正丁酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异壬酯、丙烯酸十八烷基酯等等。合适的增强单体是具有约-10℃的均聚物玻璃化转变温度的那些，并且包括例如丙烯酸、衣康酸、丙烯酸异冰片酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮等等。本领域中已知的其他压敏粘合剂制剂也可为合适的。
压敏粘合剂可任选地包含一种或多种添加剂。根据聚合方法、涂覆方法、最终用途等，可使用任何合适的添加剂，例如，引发剂、填料、增塑剂、增粘剂、链转移剂、纤维增强剂、织造和非织造织物、起泡剂、抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂、粘度增强剂、着色剂以及它们的混合物。
粘合剂转移带14的另一个实施方案在图2中示出。该转移带类似于图1所示的转移带，但粘合剂层16被夹在第一剥离衬垫4A和第二剥离衬垫4B之间。
图3示出了双面粘合剂带18。该具体实施方案有时称为“自卷绕”双面粘合剂带，因为其通常将分布在辊上，并且第二粘合剂层20B的下主表面将因此与剥离衬垫4A的上主表面接合，该剥离衬垫的上主表面将用剥离涂层处理。
用于剥离衬垫4A的合适材料包括例如聚合物膜，诸如聚酯膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)和聚烯烃膜(例如，聚乙烯膜、聚丙烯膜、双轴取向聚丙烯膜(BOPP膜))；金属化膜；密封纸(例如，聚乙烯涂覆纸、金属化纸和粘土涂覆纸)；和纸。剥离衬垫4A可在第一表面或第二表面上涂覆有剥离涂层。
用于背衬层22的合适材料包含各种柔性和非柔性材料，例如，织造或非织造织物(例如，布、非织造粗布)、纸、聚合物膜、金属化膜或箔、以及它们的组合(例如，金属化聚合物膜)、以及泡沫(例如，聚丙烯酸类、聚乙烯、聚氨酯、氯丁橡胶)。聚合物膜包括例如聚烯烃诸如聚丙烯(例如，双轴取向)、聚乙烯(例如，高密度或低密度)、聚氯乙烯、聚氨酯、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇缩丁醛、聚酰亚胺、聚酰胺、含氟聚合物、乙酸纤维素、三乙酸纤维素、乙基纤维素以及生物基材料诸如聚乳酸(PLA)。织造或非织造织物可包含合成或天然材料诸如纤维素(例如，薄纸)、棉、尼龙、聚乙烯、人造丝、玻璃、陶瓷材料等等的纤维或长丝。背衬层22还可以是透明膜，该透明膜具有至少90％的可见光透射率。
可任选地使用一个或多个底漆层以增强背衬层与粘合剂层之间的结合。底漆的类型将随所使用的背衬和粘合剂的类型而变化，并且本领域的技术人员可选择适当的底漆。合适的底漆层的示例包括在EP 372756、US 5534391、US 6893731、US 9328265和WO2011/38448中所述的那些。
背衬层22包括第一(上)主表面24和第二(下)主表面26。第二(下)主表面26与粘合剂层20B的上主侧面或第一主侧面28相邻并接合。背衬层22的上主表面24与粘合剂层20A的下主侧面或第二主侧面30相邻并接合。粘合剂层20A的上主侧面或第一主侧面32与剥离线4A接合。如前所述，移除剥离衬垫4A以提供双面粘合剂泡沫带。
图4示出了双衬垫双面粘合剂带36。其构造类似于图3中所示的实施方案，不同之处在于粘合剂层20B的第二(下)侧面与第二剥离衬垫4B的第一(上)主表面接合。如在图3所示的实施方案中，此类构造可用于双面粘合剂泡沫带。双面涂覆泡沫带通过其适形性以及将剥离力和剪切力分布在较大区域上的能力来提供优于双面涂覆膜带的显著性能优势。这种力分布增加了粘附力、强度和整体带性能，这些使得它们适于制造组装操作。
系统
如本文所述，许多带用户可受益于带施加过程中的某个水平的自动化。自动化可移除与带施加过程相关联的一些挑战。此类挑战可包括有关带衬垫的困难，例如，当不再需要衬垫时，从带衬底快速且容易地移除衬垫。另一个挑战涉及清洁带要粘附到的表面或检测带或带要粘附到的衬底表面中的污染物。另一挑战可包括有关带卷更换的困难。最后，在制造操作或产品履行过程中，操作者可能不能够足够快且准确地施加带以跟上其他操作。
为了解决这些和其他问题，本文所述的系统、装置和方法提供了基于模块化方法的自动化解决方案，其中为带施加过程中的已经发现操作者经历挑战的每个操作提供解决方案，并且可基于用户需要(例如，“即插即用”)来选择和连接模块。根据实施方案的系统可通过标准化带施加系统的部件、使用一些或所有模块并且忽略操作者不感兴趣的模块来帮助操作者减小成本。
整体模块化带施加系统
图5是根据一些实施方案的用于带施加的示例性系统100的框图。示例性系统100可包括根据一些实施方案的用于解决带自动化挑战的即插即用模块，其中即插即用模块可被构造为与远程或本地软件和控制系统一起操作，或者作为边缘计算系统或物联网(IoT)系统的一部分。系统100是模块化系统，这意味着操作者可在需要带施加的任何过程或者这种过程的子集中使用一些或所有模块，而不失一般性。模块可被移除或添加(例如，“互连”)。
系统100可包括表面清洁系统102。表面清洁系统102可包括用于执行粘合剂或衬底表面的表面表征的多功能表面表征模块104。表面表征模块104旨在帮助解决其中操作者花费过量时间来清洁衬底表面或在清洁之后目视检查衬底的挑战。此类清洁或过度清洁的原因可包括操作者关于表面是否清洁或者已被充分清洁的不确定性。表面表征模块104可包括用于执行表面能、粗糙度、可润湿性、表面污染/清洁度、表面温度和影响粘附力的其他标准的连续或周期性评估或读取的电路、设备、传感器等。表面能量化当产生表面时发生的分子间键的破坏，并且可被视为在块体材料上构建表面区域所需的功。如果在真空中产生表面，则表面能将等于相关块体材料的内聚能的一半；然而，各种方法或状况可减小表面能。表面能通常根据接触角测量来确定，如例如在美国材料与试验协会(ASTM)标准系列中的标准，并且特别是ASTM D7490标准中所述的。在本文中相对于图9至图10进一步详细描述表面表征模块104。
表面表征模块104可包括多个模块化传感器以评估各种表面标准，并且模块化传感器可作为即插即用模块被添加到表面表征模块。这些传感器可包括测量值诸如表面粗糙度、环境温度和湿度、表面温度、表面液体或残余污染物的存在、衬底的光谱、通过接触角估计的表面可润湿性或由已知流体润湿的百分比表面积(作为表面能的估计或代表)等。其他模块可包括用于可见缺陷(诸如灰尘和碎屑、刮痕或其他物理缺陷)的视觉系统，以及针对预期污染物定制的系统。
系统100还可包括带进入系统106。带进入系统106可包括带拼接模块108。带拼接模块108可向扩展衬垫模块110提供带。带拼接模块108旨在帮助解决其中太频繁地需要带卷更换，从而减慢其他操作(诸如组装线系统或带施加操作下游的其他系统和模块)的生产量的挑战。带拼接模块108可提供用于连续地或几乎连续地将行星式带卷拼接在一起的方式。与其他类型的卷(诸如水平卷绕卷和与水平卷绕卷相关联的退绕站)相比，行星式带卷更便宜并且占用更少的制造占地面积。然而，短码距行星式带卷(例如典型地约36至72码卷)遭受在大量带施加中需要频繁更换的缺陷。因此，示例性实施方案提供了带拼接模块108，其可将新带卷拼接到用尽或几乎用尽的带卷。下面相对于图11至图12更详细地描述了带拼接模块108。
带拼接模块108可向扩展衬垫模块110提供输入。扩展衬垫模块110旨在帮助解决与操作者在从所施加的带移除衬垫所花费的时间量有关的挑战。对于大多数应用来说，衬垫移除通常是手动过程，并且发起衬垫移除可为此过程中的特别耗时的操作。用于衬垫移除的一些手动工具可包括锉刷或类似器械，但这些可损坏或污染带并且此外在一些应用中使用起来仍可为耗时的。扩展衬垫模块110包括用于在没有操作者参与或只有最少操作者参与的情况下从带移除一个衬垫并且添加附加的、更容易移除的扩展衬垫的机构。扩展衬垫(诸如由扩展衬垫模块110施加的扩展衬垫)可提供更简单且更容易实施的方式来移除衬垫，而与所施加的带长度无关。由扩展衬垫模块110施加的类型的扩展衬垫还可导致产品的节省，尤其是在针对其添加专用突片可能浪费产品且需要使用专用带突片施加器的短带片的情况下。在扩展衬垫模块110的下游，具有其附加的、更宽的扩展衬垫的带衬底被施加到制品的衬底。随后可容易地移除更宽的扩展衬垫。本文参考图7至图8提供了扩展衬垫模块110的进一步细节。
表面表征模块104可向表面准备模块112提供输入。表面准备模块112可包括底漆站114，该底漆站包括用于向衬底表面提供底漆以改进带的粘附力的电路和机构。表面表征模块104还可将输入提供给其他表面准备模块，诸如溶剂清洁和擦拭、火焰处理、等离子体处理、研磨处理、超声处理、激光处理、电晕处理、UV处理以及用于改进粘附力的其他表面处理系统。
表面准备模块112和扩展衬垫模块110可向带施加站116和力施加站118提供输入。带施加站116和力施加站118可包括带施加器模块120。带施加器模块120包括旨在减轻在施加期间对准带的过程所带来的操作者挑战的装置和电路。带对准提出了有关维持手动系统中的生产量的挑战。此外，当在站118处向带施加力时，可能重要的是跨带的宽度均匀地施加足够的力以提供带与衬底表面之间的结合。带施加器模块120可任选地与用于自动化带施加的机器人或其他电路或装置一起使用。
力施加站118可向衬垫移除站122提供输入。在一些实施方案中，扩展衬垫将保持在带上以用于在更下游或在最终消费者处移除。
图6是根据一些实施方案的用于控制和协调带施加的系统200的框图。图6中描绘的任何模块的处理和控制电路可部分地或完全地在边缘计算设备内、在本地或远离带施加操作、在云内等实现。表面表征模块104、带拼接模块108、表面准备模块112(其可包括底漆站114)、扩展衬垫模块110和带施加器模块120的装置和电路可在带自动化过程202内在按需模块化基础上提供。衬垫可在模块124处剥离或突出。
带自动化过程202可获取输入带204和衬底206，包括加强件或将与双面涂覆带结合的任何结构或材料。系统200还可包括数据获取设备208。数据获取设备208可包括用于检测操作者设施内的状况或涵盖操作者设施的地理区域内或制造线上的状况的电路，诸如传感器、处理器、相机等。示例性数据获取设备208可包括温度和湿度传感器210、结合表面准备程度评估系统212、以及用于检测可在带施加过程中使用的任何底漆的状态的传感器214。数据获取设备208还可包括生产日代码设备216或对于部件的数据可追溯性的特定的制品标识符，例如用于确定与操作者产品的特定“运行”相关的生产代码的设备、用于确定一天中的时间的时钟218、用于确定带施加力的力传感器220、用于确定制品的带或衬底的状况的传感器222、用于检测带放置和缺陷的视觉系统224、以及用于确定其中正在执行带施加的过程的过程速度的传感器226。
本文所提供的示例仅为可使用的传感器、处理器等的一些示例，并且其他传感器、处理器、检测器等可被包括在数据获取设备208中。本文所述的任何或所有模块或其子集可在模块化即插即用的基础上被包括在带施加过程中。可提供反馈回路228，其利用本地或远程计算电路230以基于提供给带自动化过程202或由其生成的输入、控制信号和数据来适配带施加过程。在本文中将参考图19至图20来更详细描述计算电路230。
扩展衬垫模块
图7示出了根据一些实施方案的衬垫交换装置300。衬垫交换装置300可包括退绕站302，其中带卷304被退绕并且作为输入提供给扩展衬垫交换装置306。装置300还可包括图7中未详细示出的张力控件和引导件。带卷304可包括带“卡盘”或带芯308，并且在一些实施方案中，可控制电或机械张力控制机构以退绕带卷304和扩展衬垫卷322。
设置在带卷304上的带可包括在第一(例如，顶)表面上具有粘合剂带310并且在第二(例如，底)表面上具有初始衬垫312的带衬底。粘合剂带310可包括丙烯酸泡沫带、双面涂覆聚乙烯泡沫、双面涂覆聚氨酯泡沫、双面涂覆膜带、双面涂覆薄纸带、双面涂覆金属化背衬带、粘合剂转移带和其他示例。初始衬垫312可包含聚丙烯、聚酯、纸、其他聚合物膜、或其他可接受的衬垫材料等。
带卷304可包括行星式带卷。相比之下，可用于高容量、高水平贴带应用的其他带卷包括水平卷绕卷。水平卷绕卷提供长运行时间，很少更换卷。水平卷绕带可包括两个衬垫以实现卷稳定性。然而，水平卷绕带卷是昂贵的，需要专门的转换设备和专门的张力控制的退绕设备，并且对于一些贴带操作而言可能不是有效的解决方案。此外，目前，只有粘合剂转移带可被容易地制造成具有扩展衬垫，尽管其增加了制造成本。如今，制造扩展衬垫双面涂覆带将是非常困难的。目前，双面涂覆扩展衬垫带可在转换过程中通过如下方式来制造：对衬垫进行吻切并且从宽带卷移除呈条的带部分以及然后沿条的中间划开。这目前是昂贵的方法。一些带可在附加水平卷绕卷转换过程中被制造成具有扩展衬垫，该过程添加柔性扩展衬垫以防止粘合剂粘在侧面上。该附加转换过程增加了最终用户的总带成本。具有使用扩展衬垫交换装置306来施加的添加扩展衬垫的行星式带卷可提供用于贴带的成本有效的解决方案。
衬垫交换装置306可包括具有多个辊316、318的轧辊组件314。辊316、318可包含金属(例如，钢、铬涂覆钢、或剥离涂覆金属辊、和相关材料)、橡胶(例如，硅树脂橡胶、或类似橡胶)、或它们的组合。在示例中，一个辊316、318可包含金属，而另一辊316、318可包含橡胶。轧辊组件被设计成以基本上100％的接触并且在没有气泡或最少气泡下将扩展衬垫层合到无衬垫侧面或暴露粘合剂带表面。在示例中，轧辊组件314可包括张力控制器和引导件(在图7中未示出)。在实施方案中，张力控制器可以是手动或自动调整的弹簧加载的毡垫拖动系统。在实施方案中，张力控制器可包括电子磁性颗粒离合器，其中磁性颗粒离合器包括由远离衬垫更换装置306或在其本地的控制系统控制的电磁离合器。也可使用其他卷张力控制设备。
轧辊组件314可在输入侧处接纳具有衬底宽度的带衬底。带衬底可包括粘合剂带310以及宽度与粘合剂带相同或基本上相同的初始衬垫312。初始衬垫312可为非粘合剂衬垫，其包括剥离涂层诸如硅树脂剥离涂层或非硅树脂、低粘附力背侧涂层或聚合物膜，其中粘合剂具有低粘附力，但实施方案不限于此。轧辊组件314还可在输入侧处接纳扩展衬垫320，其具有大于粘合剂带宽度的扩展宽度。扩展衬垫可使得能够形成边缘以发起衬垫移除。可使用扩展衬垫卷322来提供扩展衬垫320。扩展衬垫320可包括非粘合剂衬垫。在示例中，带衬底宽度可大于5毫米、或大于16毫米、或大于25毫米、或大于50毫米。粘合剂带310可厚达约25.4毫米。在示例中，粘合剂带310可大于约1.6毫米厚。衬垫厚度通常为约0.3毫米，并且包括1.6毫米厚的带，总厚度将为约1.9毫米。然而，衬垫厚度可厚达1毫米。
轧辊组件314可输出带衬底，该带衬底在与初始衬垫312相对的表面上具有层合到带衬底的扩展衬垫320。在实施方案中，轧辊组件314可使扩展衬垫320居中或几乎居中到带衬底上，并且在其他实施方案中，扩展衬垫可沿着带衬底的一个长边缘对准。扩展衬垫320可包含非弹性材料，包含聚烯烃聚合物、聚丙烯材料、聚酯、纸等。扩展衬垫可由聚烯烃材料制成。衬垫交换装置300可提供分离器或切片机(在图7中未示出)以用于在扩展衬垫320被层合到带衬底之后分离带衬底。在示例中，带衬底在中间或大约在中间沿宽度方向分离以提供两个相等或几乎相等宽度的带衬底，这产生具有一侧扩展衬垫的两个带卷。可以将这些分离的带衬底卷绕成两个行星式辊。衬垫交换装置300可包括打印机(在图7中未示出)以用于在扩展衬垫、初始衬垫或带中的一者或多者上打印。打印机可包括激光打印机、激光划线器、喷墨打印机等。打印可在层合之前、层合之后或层合期间进行。在实施方案中，打印机可在一个过程中实现或者在一个过程中使用以创建可用于标准跟踪或数据记录跟踪的每个带区段的序列号。
衬垫交换装置300还可包括位于轧辊组件314的输出侧处的衬垫剥离组件324，该衬垫剥离组件324被构造为移除初始衬垫312。在通过衬垫剥离组件324剥离之后，初始衬垫312可卷绕在产品衬垫卷起卷326上。
图7的部件中的至少一些可由计算系统(例如，图6的计算电路230)控制。例如，可控制辊隙控制组件314的移动速度以维持速度或调整由扩展衬垫交换装置300的轧辊施加的力以便匹配操作者的组装线的速度。因此，可控制扩展衬垫卷322和带退绕站302的速度以便以适当的速度提供带衬底、扩展衬垫320等。辊隙控制组件314或相关输入带卷304或扩展衬垫卷322上的张力可基于来自数据获取设备208的输入来控制。视觉系统224(图6)可提供输入以帮助使扩展衬垫320居中。
图8示出了根据一些实施方案的在扩展衬垫过程的各个点处的带横截面。在描述带横截面时参考图7的元件，并且相应地，图8中的类似参考标号指代图7的对应元件。
在输入阶段400处，带包括粘合剂402，例如丙烯酸泡沫。包括具有与粘合剂402相同的宽度的产品衬垫404。当输入带被提供给轧辊组件314时，扩展衬垫408被层合并居中到粘合剂402上。扩展衬垫408可具有比粘合剂402更大的宽度，从而在粘合剂已被施加到相关表面之后，使得易于移除扩展衬垫408。扩展衬垫408的宽度优选比输入带宽至少3毫米，并且优选比输入带宽至少约6毫米，并且更优选比输入带宽约12毫米。典型输入带衬底的宽度小于约150毫米并且更典型地在约12毫米至50毫米的范围内。在输出级410处，示出了在衬垫剥离组件324处移除产品衬垫404之后的带的底视图。如可看出的，扩展衬垫408的宽度大于粘合剂402的宽度。在一些实施方案中，粘合剂402可在中心或几乎在中心分离以提供两片带，每片带附接有部分扩展衬垫408。然后可将在一侧上具有扩展衬垫408的这两片带卷成两个行星式卷。
表面表征模块
图9示出了根据一些实施方案的表面表征模块或装置500。表面表征模块500可与模块化带施加系统100一起用作多功能表面表征模块104。表面表征模块500可评估衬底、衬底表面或结合过程中使用的粘合剂(包括压敏粘合剂带和液体结构粘合剂)中的至少一者。在一个或多个实施方案中，表面表征模块500可基于表面可润湿性或接触角的测量来提供表面的表面能的表征或估计。此外，模块500可旨在帮助操作者解决有关表面清洁和表面改性过程的挑战并且减小关于表面是否被充分清洁或准备的不确定性。模块500可提供数据以确认表面(包括带表面、包括产品衬垫或扩展衬垫的任何衬垫表面、带要粘附到的衬底的表面或其他相关表面)对于粘合剂和带结合而言是可接受的。表面可布置在衬底、带或其他粘合剂、带衬垫或任何其他表面或表面的组合上。衬底表面可包含金属(诸如铝)、聚合物衬底(诸如由尼龙、聚丙烯或另一种聚合物制成的制品)、环氧涂层、瓷漆、油漆、涂层、或操作者期望将带附接到或将液体结构粘合剂施加到的任何其他物质。
表面表征模块500可测量或表征属性或参数，包括衬底组成、表面组成、表面粗糙度、底漆属性以及底漆覆盖范围和量、表面温度、表面能、可润湿性、环境温度、露点、相对湿度等。所表征的属性或参数对于结合(包括粘合剂结合)而言可以是重要的。
一般来说，表面表征模块500可被构造为表征衬底503的表面505针对粘附力的表面质量。模块500可包括一个或多个传感器502，该一个或多个传感器被构造为检测衬底503的表面505或周围环境的至少一个性质并且提供表示该至少一个性质的值。模块500还可包括处理器501，该处理器可被构造为基于由传感器502提供的值来确定表面505的至少一个表面质量参数，并且基于该至少一个表面质量参数来确定用于表面结合应用(例如，图5的系统100的带施加116或液体粘合剂应用)的至少一个处理参数。
表面表征模块500包括一个或多个传感器(即，衬底传感器)502以检测衬底503的性质、状况和参数。衬底503可包含任何合适的材料，例如金属、聚合物、陶瓷或玻璃材料中的至少一者，或包含一种或多种合适的材料的涂层。
在一个或多个实施方案中，衬底传感器模块502的至少两个传感器将在带施加期间的任何给定时间使用。衬底传感器模块502可包括任何合适的传感器，例如，光吸收带传感器、温度传感器、表面能接触角传感器、机械传感器、成像传感器等。例如，图21是反射模式传感器1700的一个实施方案的示意性侧视图。反射模式传感器1700可包括发射器1702和检测器1704。发射器1702可包括一个或多个任何合适的发射器，例如，发光二极管(LED)、激光器、竖直腔激光器或激光二极管中的至少一者。虽然被示为包括一个发射器1702，但传感器1700可包括任何合适数量的发射器。此外，发射器1702可被构造为发射具有任何合适波长或波长带的电磁辐射1708(例如，紫外光、可见光、近红外光、红外光等)。在一个或多个实施方案中，发射器1702被构造为发射波长为3450nm且半高全宽值为+/-150nm的电磁辐射以测量金属表面上的污染物的碳-氢(C-H)键。该波长区域可用于检测金属表面上的油或其他有机表面污染物。在一个或多个实施方案中，发射器1702适于发射具有第一波长和第二波长的电磁辐射，其中第一波长不同于第二波长。发射器可被构造为发射任何合适数量的波长的电磁辐射。在一个或多个实施方案中，发射器1702可发射带宽为至少4300nm且半高全宽值为+/-250nm的电磁辐射。在一个或多个实施方案中，发射器1702可以是宽带发射器。
在一个或多个实施方案中，传感器1700包括不同波长的至少一个信号和一个参考发射器。在此类实施方案中，参考波长范围被选择为使得污染物不会由于化学键而示出显著吸收率。该参考可用于减去影响基础衬底的反射率的基线。在一个或多个实施方案中，衬底1706在该波长下不显著吸收。
检测器1704被布置成检测由发射器1702发射并由衬底1706反射的电磁辐射1708的至少一部分。检测器1704可包括一个或多个任何合适的检测器，例如，光电检测器、光电二极管、光敏电阻或可检测电磁场强度变化的任何部件中的至少一者。虽然被示为包括一个检测器1704，但传感器1700可包括任何合适数量的检测器。检测器1704可被构造为检测电磁辐射的一个或多个离散波长带。在一个或多个实施方案中，检测器1704可具有3450nm的检测目标波长和+/-150nm的半高全宽值。在一个或多个实施方案中，检测器1704可以是宽带检测器。传感器1700还可包括可布置在发射器1702和检测器1704之间的光屏蔽件1708。光屏蔽件1708可被构造为阻挡由发射器1702发射的电磁辐射，该电磁辐射被引导朝向检测器1704而未首先被衬底1706反射。
返回到图9，衬底传感器模块502可包括视觉污染传感器504。视觉污染传感器504可包括相机、放大器或能够获取或检查视觉数据的任何其他设备，并且可检测诸如清洁或其缺乏、衬底表面上的过量碎屑或灰尘、过量油质等的状况，并且可使用图像识别方法、统计方法或机器方法来促进此检测。
在一个或多个实施方案中，视觉污染传感器504可利用FTIR以通过将提供不同的吸收率或透射率光谱的宽光谱区域的波长扫描到衬底上而识别衬底503的块体材料、衬底的表面材料、或衬底的表面505上的污染物。不仅FTIR可用于检测污染，而且关键光谱信号的强度可被直接校准至表面上的污染量。
FTIR是非常有用的技术，但为昂贵的并且对于在与完成表面扫描所需的时间相关的处理线上实现而言是一个挑战。它对于测量静止衬底和监察是有用的，但对于移动衬底不是非常好。
例如，图22是针对衬底表面的不同污染水平的FTIR光谱的吸收率对比波长的曲线图1800。通常，可识别FTIR光谱的光谱带，其中特定污染物吸收不被特定衬底材料吸收的特定的波长或波长带。可识别包括在所识别的光谱带中发射的发射器和检测反射的光谱带的检测器的传感器。还可利用单独的参考发射器，其发射不被污染物吸收的特定波长或波长带的电磁辐射。
在一个或多个实施方案中，可将带施加到金属衬底诸如铝。有机油通常用于处理这种金属衬底并且可能是衬底上的表面污染的主要来源。有机污染物可表现出在约3000nm至3800nm范围内的碳-氢吸收带。相比之下，金属衬底诸如铝通常在该范围内不吸收。因此，由FTIR传感器检测的大部分吸收将来自污染物而不是衬底。
如图22所示，使用运行OMNIC 9测量和分析软件(美国伊利诺伊州芝加哥的赛默飞世尔科技公司(ThermoFisher Scientific,Chicago,Illinois,US))的赛默飞科技NicoletiS10 FTIR光谱仪来测量Tri-Cool MD-1微滴植物性润滑剂(购自美国威斯康星州皮沃基的Trico公司(Trico Corporation,Pewaukee,WI,US))的FTIR光谱。图22中包括的单位是Log(1/R)对比波数(1/cm)。在(1/cm)3050至2700的波数范围内可看到峰值。这些对应于有机化合物的各种类型的碳-氢键特性，如以下表1中详述的。参见特性IR带位置。伯克利国家实验室，先进光源[在线]，[检索2022/03/30]。检索自互联网<https://www2.lbl.gov/mmartin/bl1.4/IRbands.html>(其示出了3340至2780波数(1/cm)的碳-氢键吸收率的跨度)。
表1
将Tri-Cool MD-1微滴植物性润滑剂以六个不同污染水平(状况1-6)布置在尺寸为2英寸乘5英寸的铝测试面板上。首先使用本领域已知的清洁方法清洁测试面板，并且然后用3滴至4滴的Tri-Cool MD-1微滴植物性润滑油来污染该测试面板。以下是被测量以产生图23的光谱1800的六个状况。图23中的单位是如器械软件使用％透射率计算来计算的百分比反射率(％R)。因为测量是反射率测量，所以透射率计算对应于反射率。再次使用器械软件将x轴上的单位从波数(1/cm)转换为波长(nm)。波数(1/cm)和波长(nm)之间的转换为波长＝1E7/波数。所观察到的％R的减小对应于污染物(Tri-Cool MD-1)在那些波长下对电磁辐射的更大吸收率：
·状况1(对照)：从铝测试面板移除油涂层。用甲基乙基酮(MEK)溶剂CAS号：78-93-3(购自美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,Inc.,St.Louis,MO,USA))进一步清洁面板，用50/50IPA/水溶液擦拭两次，以及用丙酮溶剂擦拭三次。状况1的曲线图未示出，但类似于图23D的状况6的曲线图。
·状况2：将三滴至四滴的Tri-Cool MD-1微滴植物性润滑油布置在每个测试面板的表面上并且用小Kimwipe薄纸来均匀地铺展。测试面板的表面具有油性光泽外观。未示出状况2的曲线图。
·状况3：用大Kimwipe擦拭来自状况2的测试面板一次。图23A是在状况3下的测试面板的光谱的曲线图。
·状况4：用大Kimwipe第二次擦拭来自状况3的面板。油在测试面板的表面上不再可见。图23B是在状况4下的测试面板的光谱的曲线图。
·状况5：用薄纸向来自状况4的面板给予一次IPA溶剂擦拭(即喷涂IPA，用Kimwipe擦拭)。图23C是在状况5下的测试面板的光谱的曲线图。
·状况6：用薄纸向来自状况5的面板给予一次丙酮溶剂擦拭(喷涂丙酮，用Kimwipe擦拭)。图23D是在状况6下的测试面板的光谱的曲线图。
在每次清洁后，在Nicolet iS10 FTIR光谱仪上扫描面板以产生图23A至图23D的曲线图。
如可在图23A至图23D中观察到的，特定的波长峰值高度随每个特定状况而变化。Tri-Cool MD-1油是类似于矿物油的有机油并且由于碳-氢键而在约3450+/-150nm处具有强峰值。该峰值对于全部有机污染物将是可见的。此外，大多数裸金属衬底在该波长下不具有显著吸收率。如果这种类型的污染物存在于表面上，则污染物的量应当与如FTIR光谱所示的吸收率的量成比例。
离散波长LED发射器灯和相关光电二极管检测器可用于在窄波长带上提供类似的光谱输出。为了监测衬底503的表面505，安装LED发射器和相关的光电二极管检测器以使得LED发射器用电磁辐射照射表面。这种辐射以精确的角度直接反射到光电二极管检测器，该光电二极管检测器检测特定的吸收率带，如图21所示。可使用集中器透镜、反射镜和滤波器来增强信号。对于表面505上的污染物，选择LED发射的电磁辐射以发射已知被主要污染物吸收而不被衬底503吸收的波长。例如，烃油污染物在3450nm+/-150nm的波长带内具有强碳-氢键吸收率。典型金属诸如铝和钢在该波长下不吸收。该范围内的光吸收率将指示表面上的烃油或表面活性剂。LED通常发射窄波长带中的电磁辐射。甲烷检测器LED光发射器和相关的光电二极管检测器可测量该波长范围内的吸收率并且可被布置成检测表面505上的烃油。为了说明可影响反射率信号的衬底表面505的变化，还可测量参考基线波长。相对于基线的峰值高度或峰值面积用于确定信号强度。例如，在4300nm范围内进行发射的LED可为基线提供合适的参考波长。此类LED对应于用于检测二氧化碳(CO2)的LED。该系统提供了与FTIR相比相对便宜和快速并且能够测量移动的制品或幅材的优点。LED发射器和相关的光电二极管检测器可在一分钟内进行多于1000次的测量并且对10次测量进行平均以给出每分钟约100个平均测量。对于该技术，还可根据表面上的污染物的量来校准吸收率强度。
应当注意，该离散波长系统将不会检测到污染物，除非它具有在离散波长范围内进行吸收的化学功能性。表现出少量烃官能度的一些污染物(诸如硅油)将具有碳-氢键的少量存在并且将面临使用3450nn+/-150nm波段区域中的离散波长来进行检测的挑战。少量硅油污染可对降低粘附力具有显著影响。可为特定的硅油污染物选择另一个离散波长带。例如，硅油污染物可在7900nm+/-100nm的波长下具有强吸收率。
返回到图9，衬底传感器502还可包括表面能或表面可润湿性传感器506。在本文中参考图10更详细地讨论表面能或可润湿性传感器506。
衬底的表面粗糙度可显著影响大多数带和粘合剂的粘附力。衬底传感器502还可包括表面粗糙度传感器508。表面粗糙度传感器508可包括机械传感器、光学传感器或图像捕获设备诸如相机。还可基于来自图像捕获设备的图像来测量或估计表面粗糙度。例如，可将所捕获的表面505或衬底503的图像与已知粗糙度的参考图像进行比较以估计或测量对象表面粗糙度。可使用其他传感器来评估表面粗糙度。
衬底传感器502还可包括表面组成传感器510。可利用一个或多个任何合适的表面组成传感器，例如近红外光谱(NIRS)传感器、UV-VIS传感器、傅里叶变换红外光谱(FTIR)传感器、X射线荧光(XRF)传感器、光激发电子发射(OSEE)传感器、或激光诱导击穿光谱(LIBS)传感器、或任何其他光学或物理光谱传感器中的至少一者。可在器械的全范围、此类范围的一个或多个部分、或光谱的离散区段上进行测量。示例性物理光谱传感器包括声谱传感器，诸如超声探头和振动拾取器、机械触针和湿度传感器。
衬底传感器502还可包括可帮助确定衬底503是否处于最有利于与带或粘合剂(例如，液体粘合剂)结合的温度的表面温度传感器512(其可包括非接触式红外温度传感器)。该温度可取决于环境状况和先前的存储温度以及其他因子而变化。在一个或多个实施方案中，表面温度传感器512可以是非接触式传感器以避免表面污染或变形。
本专利中的液体粘合剂是指在组装过程中使用的液体或糊状结构粘合剂或半结构粘合剂，例如，一部分或两部分环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸、硅和类似的粘合剂。
其他表面传感器502可使用选定光谱区域的单色光、激光或LED来对电磁光谱的子集(例如，优选地在UV-VIS-NIR-IR区域中的特定的波长或波长带)进行采样以基于所采样的光谱区域的子集中的污染物光谱特征来找到或识别特定的污染物。
衬底传感器502还可包括由照射在表面上的适当UV光触发的UV荧光传感器514。此类传感器514可通过使用紫外(UV)传感器检测和测量底漆内的UV添加剂来检测底漆的存在或量或足够底漆的存在。
表面表征模块500还可包括带传感器516以检测带518的性质、状况或参数。带传感器516可包括视觉污染传感器520和表面温度传感器522。视觉污染传感器520和表面温度传感器522可与视觉污染传感器504和表面温度传感器512类似、相同或并置，其测量带在带施加操作524期间将粘附到的衬底503的类似性质。
由传感器502检测的衬底503的表面505的至少一个性质可包括一个或多个任何合适的性质，例如，衬底503的表面505上的底漆的存在、表面温度、灰尘、碎屑、表面污染、表面润湿和其他传感器。
传感器(诸如衬底传感器502)可向补救设备528提供输出信号526，该补救设备被构造为在衬底503上提供补救处理或执行其他补救功能。补救功能可包括表面处理过程，包括溶剂清洁模块、擦拭、擦洗、灰尘和碎屑移除、磨损模块、等离子体处理器、火焰处理器、激光处理器、电晕处理器、超声处理器、或其他处理过程诸如加热衬底等。这些补救过程被设计成清洁表面和/或增加衬底503的表面能或可润湿性以改进带或粘合剂与衬底的粘附力。类似地，带传感器516可向补救设备528提供输出信号530。信号526和530可包括视觉或音频指示，其警告操作者使用补救设备528来提供对衬底503或带518的处理。表面表征模块500可记录这些和其他数据以用于故障排除目的或用于确定将在未来结合过程中设置的环境参数。
表面表征模块500还可包括与带传感器516或衬底传感器502中的至少一个传感器耦接的处理器501。在一些示例中，处理器501可与带传感器516或衬底传感器502中的两个或更多个传感器耦接。处理器501可基于传感器502的测量值(例如，由传感器提供的值)来确定表面505的至少一个表面质量参数，并且基于该至少一个表面质量参数来确定用于表面结合应用的至少一个下游或上游处理参数。至少表面质量参数可包括任何合适的参数，例如，温度、粗糙度、表面能、碎屑、污染物等。
此外，处理参数可包括任何合适的参数，例如，环境温度、力的量、处理速度、底漆施加、表面加热、磨损调整、清洁过程等。处理器501可对检测到不利的表面质量状况作出响应而提供要执行的补救动作的指示。如本文所用，短语“不利的表面质量状况”是指可不利地影响带或粘合剂与衬底表面的粘附力的任何状况。指示可包括调整表面研磨过程或者在带、衬底或衬垫或它们的某种组合的表面上执行任何其他过程的推荐。指示可包括向底漆施加器系统提供服务的推荐。指示可包括对潜在校正动作或者清洁或处理正向其施加带的衬底的推荐。指示可包括调整带或正向其施加带的衬底中的至少一者的表面处理过程的推荐。也可提供其他推荐，例如，清洁衬底、为衬底涂底漆、对衬底进行表面处理、对衬底进行等离子体或电晕处理、研磨衬底、加热衬底、或干燥衬底中的至少一者。以上示例不限制由处理器501提供的补救动作的推荐的数量或性质。在一个或多个实施方案中，处理器501还被构造为控制机器或模块(例如，图5的系统100的表面清洁模块102)，该机器或模块被构造为使用任何合适的技术来执行选定补救动作。
处理器501还可被构造为使用任何合适技术基于由传感器502提供的值来识别衬底503的表面505的表面组成。例如，可基于由光吸收带传感器提供的值来识别衬底503的表面505的表面组成。如果检测到非预期表面组成，则处理器501还被构造为提供对检测到非预期表面组成作出响应的通知或反馈。如本文所用，短语“非预期表面组成”是指不是预期的表面材料或表面被污染，诸如与带被选择为与其匹配的表面不同的表面。
处理器501还可被构造为基于表面的至少一个表面质量参数来生成成功进行表面结合应用的概率的预测。这种成功率的预测可使用任何合适的技术来确定，例如，本文关于粘合剂预测系统描述的技术中的一者或多者。成功进行表面结合应用的预测还可基于特定的带或粘合剂、衬底组成、或表面的至少一个性质中的至少一者。
图10是根据一些实施方案的用于检测接触角610(通常为水接触角)并且计算衬底503的表面可润湿性或表面能和表面粗糙度604的传感器600的框图。传感器600可执行可润湿性传感器506和表面粗糙度传感器508(图9)中的一者或两者的操作。
表面能是固体的表面张力并且通常以每单位长度的能量为单位进行测量。表面能确定固体在与其他材料接触时如何表现，并且在衬底503的特定的应用中，可确定衬底在与粘附到衬底的带接触时如何表现。表面能通常通过表面测试的可润湿性(例如，接触角、润湿张力、润湿面积百分比)来间接估计，已知该可润湿性与表面能和粘附力相关。测试和检测可连续地、或在抽查期间、或周期性地进行。
传感器600将参考液滴606作为输入。液滴606可包含UV荧光材料(考虑到避免污染的需要和从制品表面移除液滴的能力)以在暴露于UV光时发荧光，从而使液滴更可见。液滴606可具有一种或多种不同的类型并且具有已知的表面张力。在示例中，液滴606可包括极性液体(通常为水)。
液滴606被施加到正进行测试的衬底503。相机608可用于视觉检验或基于计算机的检验以观察或测量或估计与衬底503的接触角。在示例性实施方案中，接触角是在固-液和液-气界面相遇的三相接触点处在液滴606和衬底503之间形成的角度。较高能量表面被具有较低接触角的给定液体更易润湿，并且较低能量表面被具有较高接触角的给定液体较不易润湿。因此，可润湿性测量(例如，接触角测量)可与表面能和粘附力值相关联。在另一个示例中，可通过控制已知数量的液滴在表面上的沉积并且随后捕获该表面的图像以及确定由这些液滴覆盖的表面区域的量来估计可润湿性。
水接触角测量是用于检测和测定表面上的硅油污染的非常有效的技术。水接触角的变化可用于确定表面上的污染量。
表面粗糙度604可通过操作者使用由相机608拍摄的相机图像进行的主观观察来测量。也可使用用于估计接触角、表面粗糙度、表面能或可润湿性的其他方法。
带卷拼接站
图11示出了根据一些实施方案的带卷拼接装置700。带卷拼接装置700可包括：卷轴(例如，至少两个带芯保持器)，该卷轴用于保持至少两卷双面涂覆带；和机构，该机构用于退绕多个带卷并用于将新(或完整)带卷702拼接到耗尽的(或几乎耗尽的)带卷704以用于连续操作和减小的带卷更换时间。多个带卷可包括双面涂覆带，例如双面涂覆泡沫带。
带卷拼接装置700旨在帮助操作者解决有关以下的挑战：太频繁地需要带卷更换以至于生产线或组装线被停止或减慢的程度，从而减少生产量并减小操作者利润。典型的双面涂覆带和泡沫带卷的长度为约36至72直线码。在手动带拼接系统中，操作者通常检测更换耗尽或几乎耗尽的带卷的需要。对于带施加系统外部的其他过程或带施加下游的其他过程(例如，在将带施加到表面的点处)，操作者通常将停止或减慢线速度。然后，操作者将切割耗尽或几乎耗尽的带卷和新带卷中的一者或两者，并且在新带卷中手动产生拼接(例如，“对接拼接”)。手动带拼接系统可能容易出错。例如，新带卷702可能在拼接期间与拼接后的耗尽带卷704不对准。手动带拼接也相对较慢并且在线被停止的情况下可能需要数分钟来拼接在一起。
一个或多个实施方案的带卷拼接装置700可解决这些问题和其他问题以减小用于装载新带卷的时间并且执行将带卷自动穿入将在带施加过程中的下游使用的机构中。带卷拼接装置700可在各种宽度和厚度的带上执行操作，这与可限于特定宽度、厚度、长度和衬垫类型且需要特定制造过程的水平卷绕带卷形成对比。另外，带可作为盒来供应，该盒有利于穿入操作或将带预先穿入机构中。
根据实施方案的带卷拼接装置700可包括被构造为检测带的至少第一卷(例如，耗尽的带卷704)的耗尽状况的卷传感器706。尽管未示出，但装置700可包括第二卷传感器以检测新带卷的耗尽。在一些实施方案中，作为卷传感器706的替代或补充，远离带卷拼接装置700或在其本地的软件、硬件或其他控制系统可基于先前处理的材料量来确定保持在卷上的近似带。在一些示例中，该近似可作为退绕单元的控制逻辑的一部分来进行。卷传感器706可包括光学传感器。另外，或在另选方案中，卷传感器706可包括机械臂，该机械臂被构造为在耗尽带卷704的直径下降到阈值以下时检测空卷。另外，或在另选方案中，卷传感器706可包括重量检测器以检测耗尽带卷704的重量。卷传感器706或单独的卷传感器(在图11中未示出)可检测其他带卷的状况，例如新带卷702或具有多于两个带卷的系统中的其他带卷。卷传感器706或与卷传感器706接触的控制电路或带卷拼接装置700的其他部分可检测或确定拼接应当在其内进行的时间量或距离708。耗尽带卷704的带的端部可使用传感器来估计，该传感器分配了多少带已被分配，例如36码卷在36码处用完。
对卷传感器706检测到带卷(例如耗尽带卷704)的空状况作出响应，切割机构710可在耗尽带卷704的后缘处切割耗尽带卷704。切割机构710可相对于带的长度和宽度以一定角度切割耗尽带卷704。例如，切割机构710可平行于每个耗尽带卷704的后缘或前缘或垂直于纵向边缘切割耗尽带卷704。新带卷702将在制造中被预先切割。在示例中，每次切割的角度应当基本上相同以最小化拼接后的每片带之间的间隙。带拼接过程被设计成使得以带片的最小间隙或在没有带片的重叠下进行拼接。
拼接机构可将新带卷702(或系统中的其他带卷，未示出)的前缘拼接到耗尽带卷704的后缘。
可在新带卷702中产生带突片712。带突片712用于将新带卷702衬垫对接拼接到耗尽带卷704。在将新带卷702安装到带卷拼接装置700中或上之前，可提前手动地或自动地制造带突片712。
在一个或多个实施方案中，带卷702、704或其他带卷(在图11中未示出)中的一者或多者可包括如图7所示的粘合剂和衬垫。在示例中，拼接的耗尽卷704和新卷702被进给到具有至少两个轧辊714、716的轧辊机构中，用于如本文之前相对于图7和图8所述的衬垫拼接。
图12A是示出根据一些实施方案的一种类型的衬垫对接拼接的图示。图12B是示出根据一些实施方案的被识别为功能性拼接的另一种类型的对接拼接的图示。这两种类型的拼接可被称为对接拼接。图12C是示出根据一些实施方案的对于对接拼接的准备的图示。
在图12A中，带可包括例如双面涂覆丙烯酸泡沫800，并且带衬垫802可包括一片带804，其将被拼接到另一片带806(例如丙烯酸泡沫808和带衬垫810)。双面涂覆丙烯酸泡沫800、808通常可具有多至约6.0毫米厚的厚度。在示例中，双面涂覆丙烯酸泡沫800、808可具有大于1.6毫米的厚度。带衬垫802、810的厚度可小于约0.25毫米，但在一些实施方案中，带衬垫802、810的厚度可多至约0.5毫米。取决于带类型和应用，带片804和806可具有小于约3.2毫米(1/8英寸)或小于约1.6毫米(1/16英寸)的间隙811。间隙811有助于防止或消除拼接带中的重叠凸起，这可减小或消除在带卷拼接装置700(图11)的更下游处的堵塞和其他问题。然而，间隙811应被最小化以维持带片804和带片806之间的水密性以及结合一致性和完整性。
包括用于结合到带衬垫802、810和带膜背衬816的粘合剂部分814的突片812可被施加在间隙811上。在实施方案中，突片812可在间隙811上方居中，但实施方案不限于此。在实施方案中，部分814可包括基于硅树脂的压敏粘合剂(PSA)并且带膜背衬可包括聚酯(PET)。根据图12A的拼接可被称为衬垫对接拼接，因为只有衬垫被拼接，而不是带本身。
图12B示出了其中衬垫和带两者被单独地拼接在一起的拼接。拼接衬垫可被移除并且带仍然被拼接在一起并且是连续的。在图12B中，包括双面涂覆泡沫800(例如丙烯酸泡沫带，但实施方案不限于此)和带衬垫802的带可包括一片带804，其将被拼接到包括丙烯酸泡沫808和带衬垫810的另一片带806。包括用于结合到带衬垫802、810和带膜背衬816的粘合剂部分814的拼接带突片812可被施加在间隙811上。在实施方案中，拼接带突片812可在间隙811上方居中，但实施方案不限于此。在实施方案中，部分814可包括基于硅树脂的或相容的压敏粘合剂(PSA)并且带膜背衬可包括聚酯(PET)。根据图12A的拼接可被称为衬垫对接拼接等。
如图12B所示，取决于带类型和应用，带片804和806可具有小于约3.25毫米、或小于约1.63毫米、或约1/16英寸的间隙811。间隙811有助于防止或消除拼接带中的凸起，这可减小或消除在带卷拼接装置700(图11)的更下游处的堵塞或其他问题。然而，包括丙烯酸(或在双面涂覆泡沫800和808上使用的相同或类似的粘合剂)PSA 822和相容的背衬材料(在一些示例中为聚酯或聚合物膜和粘合剂)824的第二突片820可被施加以在带片804、806的相对侧处拼接泡沫部分。根据图12B的拼接可被称为功能拼接或功能对接拼接。
在图12C中，示出了在进行拼接之前的两片带804和806。图12C中的相同元件编号指代图12B的对应元件。在824处，在朝向拼接台826的方向上向突片812施加力。拼接台826也可以是可移动的滑板或滑架。在突片812的施加期间，拼接台826提供在824处提供的自动力的反作用力。拼接台826包括用于将带片804、806保持在拼接位置和对准的引导件。拼接台可被涂覆有剥离涂层或类似表面以最小化突片820的粘附力。因此，突片812将接触带片806的带衬垫810，由此形成衬垫对接拼接并且将带片806拼接到带片804以提供连续带卷。类似地，突片820接触丙烯酸泡沫800和808并将其结合在一起，从而形成功能性拼接。
再次参照图11，带卷拼接装置700还可包括用于与其他系统通信或用于提供指示符的其他电路718。在本文中相对于图19和图20更详细地描述电路718。例如，电路718可包括用于指示耗尽带卷704或其他带卷的空状况的指示符机构。作为另一示例，电路718可包括通信接口和与通信接口耦接的处理器以向系统100(图5)的其他元件提供信号，包括表示与带卷拼接装置700相关联的生产线的期望速度的信号。该过程可记录拼接时间、带识别信息、两个输入带卷的日代码和其他适用信息。
类似地，改进的卷更换和拼接系统也可有益于通常被称为通过直线层合机(SLL)的半自动化推动的各种带自动化过程。这些自动化工具和过程(如SLL)是有效的并且用于改进手动带施加操作，并且提供改进的质量、处理速率以及总体生产率和成本的益处。直线层合机通常用于将丙烯酸泡沫带和3MTM VHBTM带施加到加强件和相关线性部件。
图24是带进入系统1900的一个实施方案的示意性侧透视图。本文关于图5的带进入系统106所述的所有设计考虑和可能性同样适用于图24的带进入系统1900。系统包括基部1902和/或框架1904。框架1904包括臂1906以及与臂连接的第一心轴1908和第二心轴1910。第一带卷1912与第一心轴1908连接，并且第二带卷1914与第二心轴1910连接。系统1900还包括被构造为与基部1902可滑动地拼接的带拼接模块1916。带拼接模块1916可被构造为连续地或几乎连续地将行星式带卷拼接在一起。带拼接模块1916包括在其上可形成拼接的工作台1918。
心轴1908、1910可使用任何合适的技术来可滑动地与臂1906连接，使得带卷1912、1914可沿着臂独立地重新定位。在一个或多个实施方案中，心轴1908、1910可通过与每个心轴连接的滑动件来与布置在臂1906中的轨道连接。在一个或多个实施方案中，心轴1908、1910可沿着臂1906重新定位地锁定在适当位置。尽管系统1900被示为包括两个心轴1908、1910和两个带卷1912、1914，但系统可包括可支撑任何合适数量的带卷的任何合适数量的心轴。
通常，典型的直线带进入系统成本相对较低且操作简单。此类系统还可通过能够一致地和均匀地处理大量带来改进质量。然而，手动卷更换可能是具有挑战性的并且需要系统的显著停机时间，因为这些辊更换需要多个步骤。例如，卷更换过程要求操作者停止生产线，切断带卷，并且然后移除耗尽卷。然后，操作者安装新带卷并且将带突片添加到端部以进行拼接。一旦已经准备好新卷，操作者拿取耗尽卷的端部并且用手并在没有对准辅助件的情况下通过带突片将其附接到新卷的端部。
将心轴1910上的第二带卷1914添加到系统1900的臂1906和内联带拼接模块1916可辅助将来自耗尽卷(第一带卷1912)的带的端部与新卷(第二带卷1914)的带的端部对准。新带卷1914可在过程中的方便时间被预加载或装载。如图25所示，一旦第一带卷1912被耗尽，内联拼接模块1916就可滑动到用于拼接的位置中，并且第一带卷的耗尽端部1920可抵靠边缘引导件1922对准并且被施加/按压到模块1900的台1918。第二带卷1914可通过将卷滑入适当位置并且将其锁定在适当位置而准备运行系统1900。第二带卷1914的新带端部1924可类似地在拼接台1918上直接施加在耗尽端部1920上方。在一个或多个实施方案中，安全保护的剃刀刀片或其他切割设备可沿着轨道直接在两个重叠端部1920、1924上方滑动，由此切穿两个层。带的粘附力将带保持到拼接模块1916的台1918。两个切断端部被移除，并且两个剩余端部被压入拼接台1918上的位置中。因为刀同时切穿两个端部，所以它们处于用于拼接和对准的位置。然后，操作者在拼接线上将一片拼接带1926直接施加到衬垫上，从而产生衬垫对接拼接。将带从拼接台1918移除并且使台滑出。
在一个或多个实施方案中，当通过新带卷1914替换耗尽带卷1912时，系统1900维持相同带路径，这是因为新带卷可滑动到适当位置中而不必移动耗尽带卷。此外，拼接台1918可被构造为进行其中几乎没有间隙的清洁且对准的拼接，其可被施加到衬底而不产生缺陷。
手动带施加器
图13示出了手动带施加器900的一个实施方案。手动带施加器900包括用于测量至少一个带施加力或位置的装置和电路。施加器900旨在帮助操作者在手动施加期间解决在期望(例如，线性)施加中施加带以满足下游过程的需要的挑战。尽管关于将带手动施加到衬底进行描述，但带施加器900可用于自动化操作中，如本文进一步描述的。在一个或多个实施方案中，带施加器900可由操作者使用以沿朝向操作者的方向902将带施加到衬底。
施加器900可包括用于在向前方向上围绕带芯进给带的带进给系统910和当从带移除衬垫时的衬垫卷起卷908。
示例性装置和电路可包括引导件(例如，激光引导件或基于视觉的传感器或机械引导件)以便以线性方式或沿着特定位置引导带施加，如本文进一步描述的。例如，引导件可指示带施加器900正在施加带的方向902以及带应当在衬底上开始和结束的位置。基于视觉的传感器可帮助检测油、锈、碎屑或其他污染物，或检测带将被施加在的表面处的底漆或其他材料。此外，图5的多功能表面表征模块104的一个或多个传感器可连接(有线或无线地)到带施加器900。在一个或多个实施方案中，施加器900可接收来自表面表征模块104的输入。
示例性装置还可包括通知系统以提供与带施加力、对准、衬底表面温度和其他信息有关的反馈。例如，如果层合力低于阈值，如果层合力不均匀，如果应当针对气泡夹带检查带以及其他状况，并且如果需要采取补救动作，则可使用音频或视觉警报来提供反馈。力传感器905(图14)可包括传感器以检测跨带长度的、平行于或基本上平行于带施加的力，由此测量沿着分配路径的力。此外或另选地，力传感器905可测量跨施加器900的宽度的垂直于或基本上垂直于带施加方向902的力，由此测量跨分配路径的宽度的力。力可沿着制品上的分配路径以图形格式显示，并且可针对每个特定的已识别制品进行记录和记载以用于以后的生产质量控制过程。如果力不符合规格，则可发起光或信号，使得操作者和管理者知道问题。任选地，操作者可采取补救动作来校正问题。
如果对准与期望对准相差阈值，则可提供音频或视觉反馈。类似地，可记录和显示带对准。施加器900可包括带辊904。带施加器900还可包括边缘引导件或用于平行于期望的边缘或路径或沿着其施加带的其他机构。示例性装置还可包括处理电路和存储器以用于数据收集，以及用于与远离带施加器或下游或在其本地的其他边缘设备、云或其他处理系统通信。数据收集可应用于质量控制过程。
带施加器900可被安装成以各种运动程度或运动平面旋转，例如以将带施加在不平坦表面上或拐角周围。带施加器900可被设计有安装机构906以用于安装到各种处理系统。带施加器900可被构造为在操作者的前方或相反方向上运行。
对于完全手动的操作，带施加器900可被设计成具有一个或多个人体工程学手柄1012以便于操作和引导，以及向带施加力。带施加器900可用两个分开的手柄来操作以用于双手操作，例如一个手柄用于带引导并且另一手柄用于施力，如本文中进一步描述的。此外，人体工程学手柄中的一者或两者可以是可重新定位的或可调整的，以便为操作者或应用进行定制。
在典型操作中，第一步骤是将双面涂覆结合带施加到制品。一旦被施加，就移除带的衬垫以附接第二制品。在一个或多个实施方案中，该第二操作可要求第二制品通过类似的力和粘合剂接触来附接/结合到带。通常，操作者利用第二辊工具来向第二制品施加力以进行结合。对于另一个改进和优点，该相同的带施加器900可被设计成具有辊和可缩回的带施加器卷，其允许带施加器在带结合操作中用作第二步骤的力施加器卷。操作者将不仅体验到一个工具的便利，而且还将获得两个手柄和力监测传感器的相同人体工程学益处。
在一些示例性实施方案中，带施加器900可包括用于手动施加带的机构，诸如手柄1012。在至少这些实施方案中，在带施加期间可提供用于带对准的引导件。
图14示出了根据一些实施方案的带施加器900的进一步细节。虽然关于图13的手动带施加器900进行描述，但关于图14描述的各种元件和部件同样适用于图26至图27的手动带施加器2000和图28的手动带施加器2100。如图所示，手动带施加器900可包括电子工具部件1000和机械工具部件1002。
机械工具部件1002可包括安装机构906。安装机构906可包括可被设计成安装到机器人系统或X-Y-Z-R台或平台的通用接收器。X-Y-Z-R台可保持待贴带的表面并且围绕多个轴线旋转以用于以变化角度进行带施加(并且在另选实施方案中，带施加器可围绕制品平移和旋转)。带施加器900可包括调整机构1004以针对不同的带宽度和长度进行调整。机械工具部件1002可包括：致动器诸如切割机构1008，其用于将带的一部分与带卷分离；衬垫移除机构1010，其用于提升带衬垫的拐角以用于衬垫移除；力调节器诸如致动气缸，其用于平衡力；以及其他元件诸如超声变幅杆、加热器和被设计成补救带施加可变性的其他机构。另外，可添加人体工程学手柄1012。机械工具部件1002还可包括用于将衬垫或其他材料层合到带的层合机1014。
电子工具部件1000可包括用于检测带的存在或用于检测振动、热、超声源、湿气的存在或其他环境因子和状况的传感器1006。在一个或多个实施方案中，传感器1006可包括带辊传感器，该带辊传感器被构造为当手动带施加器900将带施加到衬底时检测带辊的转数。基于由带辊传感器(或其他合适的技术，诸如激光距离测量系统的电容或使用)检测到的转数，处理器1016可确定已施加到衬底的带的长度(即，所施加的带长度)。另选地，可监测施加器中的其他辊的旋转以测量所施加的带的长度。
电子工具部件1000还可包括计算电路1016，其可包括诸如处理器、存储器、通信电路、音频/视频指示电路的部件，如本文相对于图19至图20更详细描述的。计算电路1016可控制手动带施加器900的各个方面和操作，并且提供与参考图5至图6描述的其他系统和模块的通信。电子工具部件1000还可包括成像电路1018(诸如相机)和用于实现表面表征的部件1020，其中部件1020可包括多功能表面表征模块104(图5)的部件或与其通信。电子工具部件1000可安装到手动带施加器900或机械工具部件1002的其他部件上并且与其集成。
图26至图27是手动带施加器2000的另一个实施方案的示意性透视图和横截面图。本文关于图13至图14的手动带施加器900所述的所有设计考虑和可能性同样适用于图24至图25的手动带施加器2000。例如，带施加器2000可包括如本文关于图14所述的机械工具部件1002和电子工具部件1000的一个或多个元件。
手动带施加器2000包括主体2002、与主体连接并被构造为接纳包括带2008的带卷2006的心轴2004、以及与主体连接的人体工程学手柄2036。施加器2000还包括与主体2002连接并且被构造为将带2008施加到衬底2010的辊机构2012。辊机构2012包括机头2014，以及沿着辊轴线2001在带辊的第一端部2018和第二端部2020之间延伸的带辊2016。带辊2016在第一端部2018和第二端部2020中的每一者处与机头2014连接。施加器2000还包括与带辊2016和机头2014连接的力传感器2022，其中力传感器被构造为检测带辊和机头之间的力并且提供表示该力的信号。手动带施加器2000可被构造为沿着任何合适的方向将带2008施加到衬底2010。在一个或多个实施方案中，施加器2000被构造为沿着远离操作者的方向2003施加带。
施加器2000的主体2002可包含任何合适的材料并且采取任何合适的形状。此外，心轴2004可使用任何合适的技术来与主体2002连接，使得心轴被构造为相对于主体旋转。心轴2004可被构造为使用任何合适的技术来接纳带卷2006。例如，带卷2006可摩擦配合到心轴上或机械与心轴连接。任何合适的带卷2006和带2008可与施加器2000一起使用，例如图1的带2。另外，带2008可以具有任何合适的尺寸。在一个或多个实施方案中，带2008可具有至少0.25英寸且不大于6英寸、但通常小于2英寸的宽度。
人体工程学手柄2036也与主体2002连接。如本文所用，短语“人体工程学手柄”是指手柄被操作者感知为舒适地抓握、保持、引导或携带。在一个或多个实施方案中，施加器可包括也与主体2002连接的第二手柄2037。尽管被描绘为包括两个手柄2036、2037，但施加器2000可包括与主体2002的任何合适部分连接的任何合适数量的手柄。此外，手柄2036、2037可包括任何合适的手柄，例如，手枪式握把、铲等。在一个或多个实施方案中，手柄2036或第二手柄2037中的至少一者可被重新构造以适应不同用户，例如，手柄可重新定位在施加器2000的主体2002上。此外，在一个或多个实施方案中，手柄2036或第二手柄2037中的至少一者还被构造为将施加器2000与自动化带施加系统，例如，图5的模块化带施加系统100连接。在一个或多个实施方案中，手柄2036(和/或第二手柄2037)可包括用于致动可与主体2002连接的切割机构2038的致动器2026，如本文进一步所述。在一个或多个实施方案中，致动器2026可以是被构造为致动切割机构2038的电致动器，或者另选地是机械操作的。在一个或多个实施方案中，手柄2036、2037中的至少一者被可调整地被构造为允许操作者通过带施加器2000向衬底2010施加力。在一个或多个实施方案中，手柄2036、2037中的至少一者可为可移除的、可调整的或可枢转的，使得手柄可处于如图26所示的存储位置，其中第二手柄处于存储位置。
也与主体2002连接的辊机构2012被构造为将带2008施加到衬底2010上，如图27中可见的。辊机构2012的机头2014可采用任何合适的形状并且使用任何合适的技术来与主体2002连接。另外，机头2014可使用任何合适的技术来与带辊2016连接。如图27所示，带辊2016的第一端部2018通过第一连接器2028与机头2014连接，并且带辊的第二端部2020通过第二连接器2030与机头连接。第一连接器2028和第二连接器2030可与辊2016连接，使得当带2008被施加到衬底2010时，辊可围绕辊轴线2001旋转。
第一连接器2028和第二连接器2030可包括任何合适类型的连接器。在一个或多个实施方案中，第一连接器2028或第二连接器2030中的至少一者可包括弹簧、铰链、减震器或支柱中的至少一者，使得当带2008被施加到衬底2010时，机头2014与带辊2016之间的力可保持基本上恒定，即维持基本上恒定的力。如本文所用，短语“基本上恒定的力”是指机头和带辊之间的力不大于目标力的约+/-50％，或更优选地不大于目标力的+/-30％。在一个或多个实施方案中，第一连接器2028和第二连接器2030可被构造为使带辊2016与衬底2010自平衡或齐平以在将带施加到衬底时跨带2008的宽度维持相对均匀的力。如本文所用，短语“相对均匀的力”是指施加到带和衬底上的差动力跨所施加的带2008的宽度不大于约+/-30％，并且更优选地不大于约+/-15％。目标力可由操作者输入到处理器2024中。在一个或多个实施方案中，处理器可被构造为基于带宽度、带类型、带厚度、衬底表面状况、表面纹理或表面温度中的至少一者来确定目标力，目标是实现与衬底表面的至少75％的粘合剂接触，或者更优选地接近85％，并且最优选地100％接触的目标。
在一个或多个实施方案中，第一连接器2028可包括第一致动器并且第二连接器2030可包括第二致动器。在一个或多个实施方案中，第一连接器2028或第二连接器2030中的至少一者可包括与铰链、减震器或支柱中的至少一者组合的致动器。第一致动器和第二致动器中的每一者可包括适于调整带辊2016的相应的第一端部2018和第二端部2020与机头2014之间的力的任何合适的致动器，例如线性致动器。在一个或多个实施方案中，手动带施加器2000的处理器2024可被构造为独立地致动第一致动器和第二致动器以调整机头2014与带辊2016的第一端部2018和第二端部2020中的每一者之间的力，即处理器可控制致动器(独立于另一控制器)。处理器2024还可被构造为引导第一致动器和第二致动器进行振荡运动，使得带辊2016在将带2008施加到衬底2010的同时振荡或抖动。当带2008被施加到衬底2010上时，此类振荡可改进该带的浸湿。此外，此类振荡还可向带2008的后表面赋予结构，这可有助于放气以用于在带上执行的二次结合应用。
带辊2016可包括一个或多个任何合适的辊。在一个或多个实施方案中，带辊2016包括轴2032和布置在该轴上的辊垫2034。在一个或多个实施方案中，辊垫2034与轴2032一体，即制造为单个部件。轴2032被构造为可旋转地与第一连接器2028和第二连接器2030连接。此外，辊垫2034可包含任何合适的材料，优选为弹性体材料，例如，橡胶、聚合物(例如，弹性体材料)、泡沫等。在一个或多个实施方案中，辊垫2034的外表面可为适形的或包括泡沫或泡沫状性质以改进带辊2016与衬底2010的适形性。此外，辊垫2034可采用任何合适的形状，例如圆柱形。在一个或多个实施方案中，辊垫2034可在与辊轴线2001正交的平面中采取矩形形状。在一个或多个实施方案中，辊垫2034是可压缩的，并且可在平行于辊轴线且正交的平面中采取弯曲形状以便适形于衬底2010的表面2011。
辊机构2012可包括任何合适数量的辊。例如，图28是手动带施加器2100的另一个实施方案的示意性侧视图。本文关于图26至图27的手动带施加器2000所述的所有设计考虑和可能性同样适用于图28的手动带施加器2100。图28的手动带施加器2100与图26至图27的手动带施加器2000之间的一个区别在于施加器2100包括辊机构2112，该辊机构2112具有第一带辊2116和第二带辊2134，其中每个辊与机头2114连接。在图28所示的实施方案中，第一带辊2116被构造为将带2108施加到衬底2110，并且第二带辊2134被构造为在带已被施加到衬底之后将力施加到带。在一个或多个实施方案中，第一带辊2116可被构造为在带已被施加到衬底2110之后将力施加到带2108，并且第二带辊2134可被构造为将带施加到衬底。此外，在一个或多个实施方案中，第一带辊2116或第二带辊2134中的至少一者可为可移除的或可枢转的，使得相应带辊不接触衬底2110或施加到衬底的带2108。
此外，手动带施加器2100和手动带施加器2000之间的另一个区别在于施加器2100包括激光引导件2150，该激光引导件被构造为提供将带2108施加到衬底2110的方向。尽管未在图26至图27中示出，手动带施加器2000还可包括一个或多个激光引导件。激光引导件2150可包括一个或多个任何合适的激光器。此外，激光引导件2150可布置在主体2012或辊机构2112中的至少一者上的一个或多个任何合适的位置中。在一个或多个实施方案中，激光引导件2150的激光器可布置在第一辊2116的前面，使得第一辊处于激光引导件与手柄2136之间。在一个或多个实施方案中，激光引导件2150可包括一个或多个附加的激光器，这些激光器可布置在主体2102或辊机构2112中的至少一者的侧面上以提供车道标记或线。
例如，在一个或多个实施方案中，激光引导件2150可提供投射到衬底2110上的车道标记2117，其帮助操作者在衬底2110上以期望位置或取向中的至少一者施加带2108。在一个或多个实施方案中，激光引导件2150可将两个车道标记2117投射到第一辊2116前方的衬底2110上以指示将施加带2108的期望方向。在一个或多个实施方案中，电路(即图14的电路1016)可向操作者提供带2108是否正被施加在车道内的反馈。此外，在一个或多个实施方案中，激光引导件2150可指示所施加的带的起始点和停止点。在一个或多个实施方案中，电路1016可控制激光引导件2150将起始点和停止点投射到衬底2110上的位置。
返回到图26至图27，施加器2000还包括与机头2014连接的力传感器2022。力传感器2022被构造为检测带辊2016与机头2014之间的力并且提供表示该力的信号。力传感器2022可包括一个或多个任何合适的力传感器，例如，力传感器、基于挠曲梁的传感器、压电传感器等。在一个或多个实施方案中，力传感器2022包括与带辊2016的第一端部2018连接的第一传感器和与带辊的第二端部2020连接的第二传感器。第一传感器可被构造为检测带辊2016的第一端部2018与机头2014之间的第一力，并且第二传感器可被构造为检测带辊的第二端部2020与机头之间的力。在一个或多个实施方案中，力传感器2022可被构造为基于第一力和第二力来确定带辊2016与机头2014之间的复合力。
在一个或多个实施方案中，手动带施加器2000还可包括处理器2024，该处理器被构造为接收来自力传感器2022的信号并且向操作者提供与力有关的反馈。可向操作者提供任何合适的反馈，例如由图13至图14的带施加器900的力传感器905提供的本文所述的反馈。处理器2024还可被构造为调整带辊2016与机头2014之间的力以在带2008被布置到衬底2010上时提供施加到该带的选定力或每单位宽度的力。处理器2024可利用任何合适的技术来调整带辊2016和机头2014之间的力。此外，施加到衬底2010的带2008的宽度可由操作者输入到处理器2024中，或与处理器连接的传感器可被构造为检测施加到衬底2010的带2008的宽度。基于带2008的宽度和机头2014与带辊2016之间的力，每单位宽度的力可由处理器2024使用任何合适的技术来计算和调整，使得每单位宽度的力保持在选定范围内。在一个或多个实施方案中，每单位宽度的力可为至少约3lbs/in且不大于约50lbs/in。在一个或多个实施方案中，表面表征模块104(图5)和表面准备模块112与数据获取设备208连接。表面表征模块1020可被构造为表征在施加输入带2008之前衬底2011的表面2011的表面质量。带辊2016与手动带施加器2000的机头2014之间的力可基于衬底2010的表面2011的表面质量而调整。
此外，处理器2024可被构造为使用任何合适的技术来记录或测绘来自传感器2022的与沿着所施加的带长度的位置相关的力信号。如本文所用，术语“所施加的带长度”是指已施加到衬底2010的表面2011的带2008的长度。沿着所施加的带长度的力信号的测绘图可被提供给操作者，该测绘图指示当带已被布置在衬底2010的表面2011上时已施加到带2008的力的变化。例如，衬底2010的3D模型可连同带2008将被布置在的期望位置一起被输入到电路1016(图14)中。然后，手动带施加器2000可使用电路1016来感测位置并且利用如本文所述的带辊传感器来感测施加器所行进的距离。这种信息可由电路1016用来提供带施加的3D表示。切割机构2038也可由电路1016控制，以便一旦施加器2000已经开始向衬底2010施加2008，就自动分配已经提供给过程2024的指定长度的带。
如本文所述，辊机构2012可利用任何合适的技术来与主体2002连接。例如，图29是手动带施加器2200的另一个实施方案的示意性横截面图。本文关于图26至图27的带施加器2000和图28的带施加器2100所述的所有设计考虑和可能性同样适用于图29的带施加器2200。带施加器2200与带施加器2000和2100之间的一个区别在于施加器2200包括枢转机构2240，该枢转机构将辊机构2212的机头2214与施加器的主体2202连接。枢转机构2240被构造为使用任何合适的技术来使辊机构2212的带辊2216相对于主体2202枢转，优选地枢转5度或更少。
枢转机构2240可包括任何合适的枢转机构。如图29所示，枢转机构2240包括使用任何合适的技术来与主体2202连接的转环2242。枢转机构2240还可包括将枢转机构与机头2214连接的一个或多个连接器2244。连接器2244可包括任何合适的连接器(例如，弹簧或力气缸)，其允许机头2214相对于主体2202枢转并平衡带辊2216的每侧上的力，而不管辊轴线2201与衬底2210的表面2211之间的角度如何。尽管未示出，但带施加器2200可包括如本文关于图26至图27的施加器2000的力传感器2022所述的一个或多个力传感器。
返回到图26至图27，手动带施加器2000可与图5至图6的系统200通信并且可加载被施加到衬底2010的特定粘合剂或带的简档。该简档可与力传感器2022或与施加器2000连接的其他传感器交互以确定传感器数据如何与施加到带2008的力相关。与施加器2000连接的用户接口还可接收其他数据(诸如衬底和带尺寸)以计算在带2008上产生目标力所需的期望力。此外，与施加器2000连接的集中式数据库可提供施加过程的可追溯性。例如，图5的表面表征模块104可记录表面状况，并且手动带施加器2000可记录施加状况。这些日志可由处理器组合和分析并且提供产品和过程建议。
通常，如图9和图14所示的本申请中描述的带施加系统的各种部件和模块被设计成改进带施加过程中经历的常见痛点，而不管自动化水平如何。一些部件和模块诸如表面表征模块也可解决液体结构粘合剂过程中的痛点。这些部件和模块被设计成智能的，并且帮助操作者和管理者控制和改进那些过程。在最低形式中，用于每个部件和模块的处理器可向操作者给出信号，诸如视觉光、可听信号、触觉响应等，使得操作者知道过程正在漂移或者不符合规范并且采取校正动作。关于部件、模块和过程的这些警报可被记录和记载在计算机系统上以提供记录。它们还可以方便的方法发送给管理者，诸如具有过程相关信息并以任何细节级别的蜂窝电话应用程序上的警报。该信息可用于操作者训练以及对各种部件、模块和过程采取预防和校正动作。处理器可控制关键数据以及将关键数据制成表格并且通知操作者过程失控或漂移。基于机器学习和数据分析，处理器可基于过去的建模来自动地确定对于带或液体结构粘合剂结合而言状况是否为可接受的，并且然后确定需要做出什么状况/改变来确保可接受的结合状况。对于高级自动化系统，处理器可确定问题并且自动采取校正动作以保持产品和过程处于控制。在所有级别，处理器可记录与制品、带或液体粘合剂、日期/时间、批次、过程状况等有关的数据，并且为质量保证部以及客户归档和未来问题产生记录。
粘合剂预测系统
实施方案可提供预测建模工具，该预测建模工具使用合适的分析技术(诸如多变量统计方法和预测模型)来驱动迭代机器学习应用程序以预测带或粘合剂结合(例如，液体粘合剂)的性能或成功率。带或粘合剂结合的性能取决于带或粘合剂与制品的衬底之间的交互。粘合剂行为可基于粘合剂的化学成分和其他性质来表征；然而，衬底性质可基于因子诸如表面组成、光洁度、块体聚合物添加剂、表面处理(诸如电晕、底漆等)、老化、存储状况和其他因子而变化。这些其他因子中的一些因子可由表面表征模块500(图9)确定。本文所述的实施方案涉及基于所收集的与粘合剂、衬底、以及用于接合这两者的任何过程有关的数据来预测粘合剂性能。
该预测可用于确定要采取的补救动作以改进性能。在这些和其他示例中，所观察到的性能数据可被迭代地反馈到机器学习应用程序以用于改进未来预测、用于质量控制以及用于其他应用。
实施方案通过不依赖于数据的手动操作者输入和分析来提供对其他建模和质量控制应用的改进。实施方案还可提供表示带施加过程以及带、粘合剂和衬底的表面表征的方程的计算机化发展，以及提供操作者先前未考虑的新方面和附加方面的机器学习。
使用器械收集与衬底有关的数据。这些器械包括以上参考表面表征模块500(图9)描述的那些，例如用于检测流体接触角(诸如水接触角)以帮助确定或估计衬底、带或粘合剂的表面能、表面粗糙度和形貌性质的器械。表面的表面能是影响粘合剂/衬底的性能的参数。例如，图15示出了测量衬底1110的表面的表面自由能的手持设备1100。图15的设备使用固体表面上的液滴来测量流体接触角。
也可使用第二数据集诸如傅里叶变换红外(FTIR)光谱来测量示例性实施方案中的粘合剂或衬底中的至少一者的参数，因为FTIR光谱良好地适于确定聚合物材料的种类。FTIR光谱是用于通过测量样本在每个波长处吸收多少光来获得固体、液体或气体的吸收或发射的远红外光谱的技术。在一个或多个实施方案中，FTIR光谱仪通过将样本压向金刚石晶体以收集吸收数据来同时收集宽光谱范围内的高光谱分辨率数据。例如，图16示出了两个聚丙烯样本的FTIR光谱1200和1210。在FTIR光谱中，傅里叶变换用于将原始数据转换成图16所示类型的实际光谱。如多功能表征部分中所述，可采用许多其他技术来获得第二数据点(诸如电磁谱或声谱或其部分)，或使用直接接触或非接触方法来捕获包括多个数据点的阵列。
诸如多变量分析或机器学习的技术可用于理解不同的因子和变量可如何影响彼此，并且实施方案可用于理解与粘合剂、衬底和带施加过程相关的不同性质和变量可如何影响粘合剂结合的质量。在示例中，由于偏最小二乘法(PLS)对源自通常在粘合剂应用中使用的分析器械(例如，FTIR器械、NMR器械等)的数据的适合性，因此使用PLS技术来构建粘合剂性能的预测模型。然而，实施方案不限于用于多变量分析的PLS技术。
PLS回归是通过将预测变量和可观察变量投射到新空间来找到线性回归模型的统计方法。PLS用于找到两个矩阵(X和Y)之间的基本关系，即，对这两个空间中的协方差结构建模的潜变量方法。PLS模型试图找到X空间中的多维方向，该多维方向解释Y空间中的最大多维方差方向。当预测因子矩阵具有比观察结果更多的变量时，并且当X值之间存在多共线性时，PLS回归是特别合适的。
可在如本文参考图19和图20所述的任何系统(例如，边缘计算系统、中央处理器或其他系统)中执行多变量分析。因此，在示例中，非暂态计算机可读介质可包括指令，该指令当在处理器上实现时致使处理器执行衬底/带或衬底/粘合剂性能的多变量分析和预测。这种过程的概述可在图17中看到。
如图所示，使用多种测量技术诸如FTIR光谱或其他表面表征方法来收集表示衬底参数的X变量，从而产生数据库1300，该数据库包括相应衬底诸如聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、不锈钢、铝、红色油漆、尼龙、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、黑色丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)等以及相应的粘合剂产品诸如粘合剂带(例如，按照部件号)的参数。X变量还可包括由如本文较早描述的多功能表面表征模块104提供的数据或信息。可例如通过在1310处执行剥离测试(例如，基于ASTM D3330的90°剥离粘附力测试)以建立粘合剂带在相应衬底上的主要响应来收集Y变量。这种类型的分析可用于在1320处基于影响可测量的输出参数的变量集使用统计软件包来创建预测模型，该统计软件包诸如为购自美国新泽西州蒙特克莱尔的艾斯本技术有限公司(Aspen Technology Company of Montclair,NewJersey,USA)的购自德国哥廷根的赛多利斯(Sartorius of/>Germany)的/>以及可在https://cran.r-project.org处下载的用于统计计算和图形的免费软件环境R。例如，使用标准ASTM D3330 90°剥离粘附力测试来评估的带/衬底或粘合剂/衬底组合的性能可用作主要响应。所得的输出变量可包括粘合剂结合性能的预测。使用选择的技术(表面能和FTIR光谱)分析这两个感兴趣的表面，并且将这两个表面用作统计软件包中的变量以创建预测模型1320。然后在1330处通过测试衬底来测试预测模型1320，并且使用另外的样本迭代该过程以改进预测模型1320作为随时间推移的迭代过程。
可取决于特定应用而使用其他预测因子。例如，预测因子可包括故障模式的预测因子。通常，大多数将发现粘附力在层合时失效，其中取决于结合的强度，被结合的两种材料(例如，粘合剂和衬底)可能分离。任何测试的结果可在反馈回路中反馈以改进预测模型。
操作还可包括生成对特定的衬底带的带施加过程的补救动作的推荐。另外，操作可包括基于输入变量或测试系统或预测模型中的任一者输出预测模型、测试系统或贴带应用的模拟的输入变量或任何其他参数中的至少一者。
基于输入带、衬底以及测量的表面特性和输入参数，多变量分析预测粘合剂性能诸如剥离粘附力。基于模型，系统采取补救动作以最大化并维持粘合剂性能。例如，当剥离故障模式是泡沫开裂故障时，实现了双面涂覆泡沫带的最大粘合剂性能。系统采取校正动作和调整以将粘附力值维持在高于泡沫开裂故障模式所需的值。补救动作可包括激活溶剂清洁过程、研磨表面、对表面进行等离子体处理、向表面添加底漆等。
输入变量可指示衬底类型。例如，输入变量可包括聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、不锈钢、铝、油漆、尼龙和玻璃中的至少一者的指示符。输入变量还可指示带或粘合剂类型。带可包括压敏粘合剂(但实施方案不限于此)，其具有或不具有附加的粘合剂或非粘合剂层。数据库可用于存储与标准衬底和带类型有关的信息。输入变量可包括粘合剂物理特性、粘合剂热特性、粘合剂电特性、粘合剂固化特性、粘合剂性能特性、粘合剂耐久性特性、粘合剂耐化学品性特性、粘合剂流变学特性、粘合剂粘度、粘合剂凝固时间、粘合剂弹性模量、粘合剂耐溶剂性、粘合剂组成、粘合剂分配特性、粘合剂使用要求、标准化测试或认证、环境参数、背衬特性和衬垫特性中的至少一者。
图18为示出多种衬底/粘合剂组合的平均测量剥离力值对比平均预测剥离力值的图表。如图所示，使用所开发的数据集，预测模型相当准确。然而，Lexan样本1400示出了预测模型被具有较低表面能的薄层混淆，从而导致与预期的接触角非常不同的不同接触角。通过使用更多样本来构建预测模型，可随时间推移改善预测模型中的这种不准确性。
计算机设备
表面表征模块104、带拼接模块108、扩展衬垫模块110和带施加器模块120(图5和图6)的装置和电路以及计算电路230和数据获取设备208(图6)的部件可在计算系统(例如边缘计算节点)上执行或部分执行。图19描绘了根据一些实施方案的边缘计算节点。
在图19中描绘的简化示例中，边缘计算节点1500包括计算引擎(在本文中也被称为“计算电路”)1502、输入/输出(I/O)子系统1508、数据存储设备1510、通信电路子系统1512、以及任选的一个或多个外围设备1514。在其他示例中，相应计算设备可包括其他或附加部件，诸如通常在计算机中发现的那些部件(例如，显示器、外围设备等)。另外，在一些示例中，一个或多个例示性部件可被并入另一个部件中，或者以其他方式形成另一个部件的一部分。
计算节点1500可被体现为能够执行各种计算功能的任何类型的引擎、设备或设备集合。在一些示例中，计算节点1500可被体现为单个设备，诸如集成电路、嵌入式系统、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SOC)、或其他集成系统或设备。在例示性示例中，计算节点1500包括或被体现为处理器1504和存储器1506。处理器1504可被体现为能够执行本文所描述的功能(例如，执行应用程序)的任何类型的处理器。例如，处理器1504可被体现为多核处理器、微控制器、或其他处理器或处理/控制电路。在一些示例中，处理器1504可被体现为、包括、或与FPGA、专用集成电路(ASIC)、可重新构造的硬件或硬件电路、或其他专用硬件耦接以促进本文所描述的功能的执行。
存储器1506可被体现为能够执行本文所描述的功能的任何类型的易失性(例如，动态随机存取存储器(DRAM)等)或非易失性存储器或数据存储装置。易失性存储器可以是需要电力来维持由介质存储的数据的状态的存储介质。易失性存储器的非限制性示例可包括各种类型的随机存取存储器(RAM)，诸如DRAM或静态随机存取存储器(SRAM)。可在存储器模块中使用的一种特定类型的DRAM是同步动态随机存取存储器(SDRAM)。
在一个示例中，存储器设备为块可寻址存储器设备，诸如基于NAND或NOR技术的那些存储器设备。在一些示例中，存储器1506的全部或一部分可被集成到处理器1504中。存储器1506可存储在操作期间使用的各种软件和数据，诸如一个或多个应用程序、由应用程序操作的数据、库和驱动程序。
计算电路1502经由I/O子系统1508通信地与计算节点1500的其他部件耦接，其可被体现为用于促进与计算电路1502(例如，与处理器1504或主存储器1506)和计算电路1502的其他部件的输入/输出操作的电路或部件。例如，I/O子系统1508可被体现为或以其他方式包括存储器控制器集线器、输入/输出控制集线器、集成传感器集线器、固件设备、通信链路(例如，点对点链路、总线链路、电线、缆线、光导、打印电路板迹线等)、或其他部件和子系统以促进输入/输出操作。在一些示例中，I/O子系统1508可形成片上系统(SoC)的一部分，并且与处理器1504、存储器1506和计算电路1502的其他部件中的一者或多者一起并入计算电路1502中。
一个或多个例示性数据存储设备1510可被体现为被构造用于数据的短期或长期存储的任何类型的设备，例如存储器设备和电路、存储器卡、硬盘驱动器、固态驱动器或其他数据存储设备。单独数据存储设备1510可包括存储用于数据存储设备1510的数据和固件代码的系统分区。单独数据存储设备1510还可包括一个或多个操作系统分区，其取决于例如计算节点1500的类型来存储操作系统的数据文件和可执行文件。
通信电路1512可被体现为能够实现计算电路1502与另一个计算设备(例如，实现边缘计算系统的边缘网关)之间的通过网络的通信的任何通信电路、设备或它们的集合。通信电路1512可被构造为使用任何一种或多种通信技术(例如，有线或无线通信)和相关联的协议(例如，蜂窝联网协议诸如3GPP 4G或5G标准、无线局域网协议诸如IEEE 802.11/无线广域网协议、以太网、/>蓝牙低能耗、IoT协议诸如IEEE 802.15.4或/>低功率广域网(LPWAN)、超宽带或低功率广域(LPWA)协议等)来实现此类通信。
例示性通信电路1512包括网络接口控制器(NIC)1520。NIC 1520可被体现为一个或多个附加板、子卡、网络接口卡、控制器芯片、芯片组、或可由计算节点1500用来与另一个计算设备(例如，边缘网关节点)连接的其他设备。在一些示例中，NIC 1520可被体现为包括一个或多个处理器的片上系统(SoC)的一部分或者被包括在也包含一个或多个处理器的多芯片封装上。在一些示例中，NIC 1520可包括均在NIC 1520本地的本地处理器(未示出)或本地存储器(未示出)。在此类示例中，NIC 1520的本地处理器可以能够执行本文描述的计算电路1502的一个或多个功能。另外或另选地，在此类示例中，NIC 1520的本地存储器可在板级、插座级、芯片级或其他级集成到客户端计算节点的一个或多个部件中。
另外，在一些示例中，相应计算节点1500可包括一个或多个外围设备1514。取决于计算节点1500的特定类型，此类外围设备1514可包括在计算设备或服务器中发现的任何类型的外围设备，诸如音频输入设备、显示器、其他输入/输出设备、接口设备、或其他外围设备。在另外示例中，计算节点1500可由边缘计算系统中的相应边缘计算节点(无论是客户端、网关还是聚集节点)或类似形式的器具、计算机、子系统、电路系统或其他部件体现。
在更详细的示例中，图20示出了可存在于边缘计算节点1650中的用于实现本文所描述的技术(例如，操作、过程、方法和方法体系)的部件的示例的框图。当被实现为计算设备(例如，作为计算机、移动设备、服务器、智能传感器、控制系统等)或被实现为其一部分时，该边缘计算节点1650提供节点1500的相应部件的更近视图。边缘计算节点1650可包括本文所引用的硬件或逻辑部件的任何组合，并且其可包括可与边缘通信网络或此类网络的组合一起使用的任何设备或与该设备耦接。部件可被实现为集成电路(IC)、其部分、分立电子设备、或其他模块、指令集、可编程逻辑或算法、硬件、硬件加速器、软件、固件、或在边缘计算节点1650中适配的它们的组合，或被实现为以其他方式合并在较大系统的底盘内的部件。
边缘计算节点1650可包括以处理器1652的形式的处理电路，其可以是微处理器、多核处理器、多线程处理器、超低电压处理器、嵌入式处理器或其他已知的处理元件。处理器1652可以是片上系统(SoC)的一部分，其中处理器1652和其他部件被形成到单个集成电路或单个封装中。处理器1652和伴随电路可以单插槽形状因子、多插槽形状因子、或各种其他格式(包括以有限硬件构造或包括比图20所示的所有元件更少的元件的构造)来设置。
处理器1652可通过互连件1656(例如，总线)与系统存储器1654通信。可使用任何数量的存储器设备来提供给定量的系统存储器。作为示例，存储器1654可为根据联合电子设备工程协会(JEDEC)设计的随机存取存储器(RAM)。在各种具体实施中，单独存储器设备可具有任何数量的不同封装类型，诸如单裸片封装(SDP)、双裸片封装(DDP)或四裸片封装(Q17P)。在一些示例中，这些设备可直接焊接到母板上以提供较低轮廓解决方案，而在其他示例中，设备被构造为一个或多个存储器模块，该一个或多个存储器模块继而通过给定连接器来与母板耦接。可使用任何数量的其他存储器具体实施，诸如其他类型的存储器模块，例如，不同种类的双列直插存储器模块(DIMM)，包括但不限于microDIMM或MiniDIMM。
为了提供诸如数据、应用程序、操作系统等的信息的持久存储，存储装置1658还可经由互连件1656与处理器1652耦接。在一个示例中，存储装置1658可经由固态盘驱动器(SSDD)来实现。可用于存储装置1658的其他设备包括闪存存储器卡，诸如安全数字(SD)卡、microSD卡、极端数字(XD)图片卡等，以及通用串行总线(USB)闪存驱动器。
部件可通过互连件1656进行通信。互连件1656可包括任何数量的技术，包括工业标准架构(ISA)、扩展ISA(EISA)、外围部件互连(PCI)、扩展外围部件互连(PCIx)、PCI快速(PCIe)或任何数量的其他技术。互连件1656可以是例如在基于SoC的系统中使用的专用总线。可包括其他总线系统，诸如内部集成电路(I2C)接口、串行外围接口(SPI)接口、点对点接口、专用总线和电源总线等。
互连件1656可将处理器1652与收发器1666耦接以用于与连接的边缘设备1662通信。连接的边缘设备1662可包括图20中描绘的其他元件或其他元件的部分，或由操作者使用的制造系统的其他元件(远离带自动化系统或在其本地)。收发器1666可使用任何数量的频率和协议，诸如IEEE 802.15.4标准下的2.4千兆赫(GHz)传输、使用如由特殊利益集团定义的/>低能量(BLE)标准、或/>标准等。被构造用于特定无线通信协议的任何数量的无线电可用于与连接的边缘设备1662的连接。例如，无线局域网(WLAN)单元可用于根据电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准来实现/>通信。此外，例如根据蜂窝或其他无线广域协议的无线广域通信可经由无线广域网(WWAN)单元来进行。
无线网络收发器1666(或多个收发器)可使用多个标准或无线电来通信以用于在不同范围处的通信。例如，边缘计算节点1650可使用基于蓝牙低能量(BLE)的本地收发器或另一个低功率无线电来与例如约10米内的邻近设备通信以节省功率。更远的连接的边缘设备1662(例如在约50米内)可通过或其他中间功率无线电来到达。这两种通信技术可在单个无线电上以不同功率电平进行，或者可在独立收发器(例如使用BLE的本地收发器和使用/>的独立网格收发器)上进行。
可包括无线网络收发器1666(例如，无线电收发器)以经由局域网或广域网协议与边缘云1695中的设备或服务通信。无线网络收发器1666可以是遵循IEEE 802.15.4或IEEE802.15.4g标准等的低功率广域(LPWA)收发器。边缘计算节点1650可使用由Semtech和LoRa联盟开发的LoRaWANTM(远程广域网)在广域上通信。本文所描述的技术不限于这些技术，而是可与实现远程、低带宽通信(诸如Sigfox)的任何数量的其他云收发器和其他技术一起使用。此外，可使用在IEEE 802.15.4e规范中描述的其他通信技术，诸如时隙信道跳变。
除了针对无线网络收发器1666提及的系统之外，可使用任何数量的其他无线电通信和协议，如本文所描述。例如，收发器1666可包括使用扩频(SPA/SAS)通信来实现高速通信的蜂窝收发器。此外，可使用任何数量的其他协议，诸如用于中速通信和提供网络通信的网络。收发器1666可包括与任何数量的3GPP(第三代合作伙伴计划)规范(诸如长期演进(LTE)和第5代(5G)通信系统)兼容的无线电。可包括网络接口控制器(NIC)1668以向边缘云1695的节点或向诸如连接的边缘设备1662(例如，在网格中操作)的其他设备提供有线通信。有线通信可提供以太网连接或者可基于其他类型的网络，诸如控制器局域网(CAN)、本地互连网络(LIN)、DeviceNet、ControlNet、数据高速公路+、PROFIBUS或PROFINET等。可包括附加NIC 1668以使得能够与第二网络连接，例如，第一NIC 1668通过以太网向云提供通信，并且第二NIC 1668通过另一种类型的网络向其他设备提供通信。超宽带传感器和发射器可用于促进带相对于定义的发射器信标的精确定位，以及诸如数据传输的通信。
在给定从设备到另一个部件或网络的各种类型的适用通信的情况下，由设备使用的适用通信电路可包括部件1664、1666、1668或1670中的任一者或多者或由其体现。因此，在各种示例中，用于通信(例如，接收、发射等)的适用装置可由此类通信电路体现。
边缘计算节点1650可包括或与加速电路1664耦接，该加速电路可由一个或多个人工智能(AI)加速器、神经计算棒、神经形态硬件、FPGA、GPU的布置、数据处理单元(DPU)或基础设施处理单元(IPU)的布置、一个或多个SoC、一个或多个CPU、一个或多个数字信号处理器、专用ASIC、或被设计成完成一个或多个专门任务的其他形式的专门处理器或电路来体现。这些任务可包括AI处理(包括机器学习、训练、推理和分类操作)、视觉数据处理、网络数据处理、对象检测、规则分析等。
互连件1656可将处理器1652与用于连接附加设备或子系统的传感器集线器或外部接口1670耦接。设备可包括传感器1672，诸如加速计、水平传感器、流量传感器、光学光传感器、相机传感器、温度传感器或仪表、全球导航系统(例如，GPS)传感器、力传感器、大气压力传感器、用于检测带或其他粘合剂、底漆、衬底等的状况的任何传感器。这些传感器可直接与计算设备连接或作为各种制造模块的一部分远程定位。集线器或接口1670还可用于将边缘计算节点1650与致动器1674，诸如电源开关、阀致动器、可听声音发生器、视觉警告设备等连接。这些致动器可直接与计算设备连接或作为各种制造模块的一部分远程定位。
在一些任选示例中，各种输入/输出(I/O)设备可存在于边缘计算节点1650内或与该边缘计算节点连接。例如，可包括显示器或其他输出设备1684以示出信息，诸如传感器读数或致动器位置。可包括诸如触摸屏或小键盘的输入设备1686以接受输入。输出设备1684可包括任何数量形式的音频或视觉显示，包括诸如二进制状态指示符(例如，发光二极管(LED))和多字符视觉输出的简单视觉输出，或诸如显示屏幕(例如，液晶显示器(LCD)屏幕)的更复杂输出，其中字符、图形、多媒体对象等的输出是从边缘计算节点1650的操作生成或产生的。在本系统的上下文中，显示器或控制台硬件可用于提供边缘计算系统的输出和接收边缘计算系统的输入；管理边缘计算系统的部件或服务；识别边缘计算部件或服务的状态；或者执行任何其他数量的管理或监管功能或服务用例。这些各种输入/输出设备可直接与计算设备连接或作为各种制造模块的一部分远程定位。在示例中，可同时向多于一个设备提供通知，例如，操作者可查看系统100的单独模块上的通知。同时地或几乎同时地，基于接近度或其他标准，可向操作者的智能电话或其他设备提供通知。
电池1676可为边缘计算节点1650供电，但在其中边缘计算节点1650被安装在固定位置的示例中，其可具有与电网耦接的电源，或者电池可被用作备用或用于临时能力。电池1676可以是锂离子电池、或金属-空气电池，诸如锌-空气电池、铝-空气电池、锂-空气电池等。
电池监测器/充电器1678可被包括在边缘计算节点1650中以跟踪电池1676(如果被包括的话)的充电状态(SoCh)。电池监测器/充电器1678可用于监测电池1676的其他参数以提供故障预测，诸如电池1676的健康状态(SoH)和功能状态(SoF)。电池监测器/充电器1678可经由互连件1656将关于电池1676的信息传送到处理器1652。电池监测器/充电器1678还可包括模数(ADC)转换器，其使得处理器1652能够直接监测电池1676的电压或来自电池1676的电流。
功率块1680或与电网耦接的其他电源可与电池监测器/充电器1678耦接以对电池1676进行充电。在一些示例中，功率块1680可被替换为无线功率接收器以例如通过边缘计算节点1650中的环形天线无线地获得功率。可基于电池1676的尺寸以及因此所需的电流来选择特定的充电电路。
存储装置1658可包括以软件、固件或硬件命令的形式的指令1682以实现本文描述的技术。尽管此类指令1682被示为包括在存储器1654和存储装置1658中的代码块，但可理解，代码块中的任一者可用硬连线电路(例如，内置到专用集成电路(ASIC)中)来替换。
在一个示例中，经由存储器1654、存储装置1658或处理器1652提供的指令1682可被体现为非暂态机器可读介质1660，其包括用于指导处理器1652执行边缘计算节点1650中的电子操作的代码。处理器1652可经由互连件1656存取非暂态机器可读介质1660。例如，非暂态机器可读介质1660可由针对存储装置1658描述的设备体现，或可包括特定的存储单元诸如光盘、闪存驱动器或任何数量的其他硬件设备。非暂态机器可读介质1660可包括用于指导处理器1652执行特定的动作序列或流程的指令，例如，如相对于上文所描绘的操作和功能性的流程图和框图所描述的。如本文所用，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”是可互换的。
而且，在特定的示例中，处理器1652上的指令1682(单独地或与机器可读介质1660的指令1682组合)可构造可信执行环境(TEE)1690的执行或操作。在一个示例中，TEE 1690作为处理器1652可访问的受保护区域来操作以用于安全执行指令和安全访问数据。这种访问可被提供给例如系统200的其他部件。
在另外的示例中，机器可读介质还包括能够存储、编码或携带用于由机器执行的指令并使得机器执行本公开的方法中的任何一者或多者的任何有形介质，或者能够存储、编码或携带由此类指令利用或与此类指令相关联的数据结构的任何有形介质。“机器可读介质”因此可包括但不限于固态存储器以及光学和磁性介质。机器可读介质的特定的示例包括非易失性存储器，包括但不限于例如：半导体存储器设备(例如，电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM))和闪存存储器设备；磁盘，诸如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；以及CD-ROM和DVD-ROM磁盘。还可利用多个传输协议中的任一者(例如，超文本传输协议(HTTP))，经由网络接口设备使用传输介质通过通信网络传输或接收由机器可读介质体现的指令。
机器可读介质可由能够以非暂态格式托管数据的存储设备或其他装置提供。在一个示例中，存储在或以其他方式设置在机器可读介质上的信息可表示指令，诸如指令本身或可从中导出指令的格式。可从中导出指令的该格式可包括源代码、编码指令(例如，呈压缩或加密的形式)、封装指令(例如，分成多个封装)等。机器可读介质中的表示指令的信息可由处理电路处理成用于实现本文中所讨论的操作中的任一者的指令。例如，从信息导出指令(例如，由处理电路处理)可包括：编译(例如，从源代码、目标代码等)、解释、加载、组织(例如，动态地或静态地链接)、编码、解码、加密、解除加密、封装、解除封装或以其他方式将信息操纵成指令。
在一个示例中，指令的导出可包括信息的汇编、编译或解释(例如由过处理电路)以从由机器可读介质提供的某个中间或预处理格式创建指令。当以多个部分提供时，信息可被组合、解包和修改以创建指令。例如，信息可在一个或若干远程服务器上的多个压缩源代码包(或目标代码、或二进制可执行代码等)中。源代码包可在通过网络传输时被加密，并且如果必要则被解密、解压缩、汇编(例如，链接)，并且在本地机器处被编译或解释(例如，到库、独立可执行文件等中)，并且由本地机器执行。
在本文中，术语“包括”及其变型形式在说明书和权利要求中出现这些术语的地方不具有限制的含义。此类术语将理解为暗示包括所陈述的步骤或要素或者步骤或要素的组，但不排除任何其他步骤或要素或者步骤或要素的组。所谓“由……组成”是指包括并且限于短语“由……组成”随后的内容。因此，短语“由……组成”指示列出的要素为所需的或强制性的，并且不可存在其他要素。“基本上由……组成”是指包括在该短语之后所列出的任何要素，并且限于不妨碍或有助于本公开中对所列要素规定的活性或作用的其他要素。因此，短语“基本上由……组成”指示所列要素为所需的或强制性的，但其他要素为任选的并且可存在或可不存在，取决于它们是否实质上影响所列要素的活性或作用。以开放式语言(例如，包括及其派生词)引用到本说明书中的任何要素或要素的组合被认为是以封闭式语言(例如，由……组成及其派生词)并且以部分封闭式语言(例如，基本上由……组成及其派生词)另外地引用。
词语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些有益效果的本公开的实施方案。然而，在相同的情况或其他情况下，其他实施方案也可以是优选的。此外，对一个或多个优选的实施方案的表述并不暗示其他权利要求是不可用的，并且并不旨在将其他实施方案排除在本公开的范围之外。
在本申请中，术语诸如“一个”、“一种”和“所述”并非仅旨在指单一实体，而是包括一般类别，其具体示例可用于例示。术语“一个”、“一种”、“该”和“所述”可与术语“至少一个(种)”互换使用。后接列表的短语“……中的至少一个(种)”和“包含……中的至少一个(种)”是指列表中项目中的任一项以及列表中两项或更多项的任何组合。
如本文所用，术语“或”一般按其通常的意义使用，包括“和/或”，除非该上下文另外清楚地指出。
术语“和/或”意指所列要素中的一个或全部，或者所列要素中的任何两个或更多个的组合。
另外在本文中，所有数值假定通过术语“约”修饰，并且在某些实施方案中优选地通过术语“精确地”修饰。如本文所用，关于所测量的量，术语“约”是指所测量的量方面的偏差，这个偏差为如一定程度地小心进行测量的技术人员应当能预期的那种与测量的目标和所用测量设备的精确度相称的偏差。在本文中，“至多”某数字(例如，至多50)包括该数字(例如，50)。
另外，在本文中，通过端点表述的数值范围包括该范围内包含的所有数字以及端值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)和任何子范围(例如，1至5包括1至4、1至3、2至4等)。
如本文所用，术语“室温”是指20℃至25℃的温度。
术语“在范围中”或“在范围内”(以及类似的表述)包括所述范围的端点。
贯穿本说明书的对“一个实施方案”、“实施方案”、“某些实施方案”或“一些实施方案”等的引用，意指结合实施方案描述的具体特征、构型、组合物或特性包括在本公开的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书在各处出现的此类短语不一定是指本公开中的相同实施方案。此外，特征、构型、组合物或特性可在一个或多个实施方案中以任何合适的方式进行组合。
带拼接模块、带施加器和扩展衬垫模块更专用于带。本文所述的其他实施方案可直接使用或以类似型式用于液体粘合剂和涂层。
实施例
这些实施例仅是为了例示性目的，且并非意在过度地限制所附权利要求书的范围。尽管示出本公开的广义范围的数值范围和参数为近似值，但尽可能精确地记录具体示例中示出的数值。然而，任何数值都固有地包含某些误差，其各自的测试测量中所存在的标准偏差必然会引起这种误差。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当考虑所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。
除非另有说明，否则实施例中使用的所有化学品均可得自所提到的供应商。
测试方法：
90°剥离粘附力测试：
通过基于ASTM D3330，测试方法F的90°剥离粘附力测试，在以下测试状况下对于各种衬底测量测试带的粘合剂性能：
通过将丙烯酸泡沫带的无衬垫侧面层合到5密耳(0.127mm)厚的阳极化铝箔背衬来制备测试带。从测试带分离16mm宽×约150mm长的测试条。用异丙醇擦拭至少两次来清洁测试面板衬底。
测试五个丙烯酸泡沫带：
3MTM VHBTM 4910
3MTM VHBTM 4941
3MTM VHBTM 4950
3MTM VHBTM GPH110
3MTM VHBTM LSE110
移除衬垫，并且用5kg橡胶涂覆辊将测试带向下滚动到测试面板衬底上，在每个方向上通过一次。在测试之前，允许结合样本在室温下停留72小时(23C+/-3C和50+/-5％相对湿度)。在30cm/分钟(12英寸/分钟)的剥离速率下确定并且在Instron或等效拉伸测试机上测量90°剥离粘附力。测量平均90°剥离粘附力并且将其转化成牛顿/米(N/m)。对每个状况测试三个测试样本。
本文引用的专利、专利文献和公布的全部公开内容均全文以引用方式并入，如同每个文件都单独引用一样。如果在所写的本说明书和以引用方式并入本文的任何文献中的公开内容之间存在任何冲突或矛盾，则将以所写的本说明书为准。在不脱离本公开的范围和实质的情况下，对本公开进行的各种变型和更改对于本领域的技术人员而言将变得显而易见。本公开并非旨在受本文中示出的例示性实施方案和实施例的不当限制，并且此类实施例和实施方案仅以举例的方式呈现，本公开的范围旨在仅受本文中如下示出的权利要求书的限制。
Claims (20)
1.一种用于表征衬底的表面的表面质量的装置，所述装置包括：
传感器，所述传感器被构造为检测所述衬底的所述表面或周围环境的至少一个性质并且提供表示所述至少一个性质的值；以及
处理器，所述处理器与所述传感器耦接，所述处理器被构造为：
基于由所述传感器提供的所述值来确定所述表面的至少一个表面质量参数；以及
基于所述至少一个表面质量参数来确定用于表面结合应用的至少一个处理参数。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述衬底的所述表面包含金属、聚合物、陶瓷或玻璃材料中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述衬底的所述表面的所述至少一个性质包括在所述表面上存在底漆。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器包括可润湿性传感器，所述可润湿性传感器被构造为估计流体与所述衬底的所述表面的润湿角。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器包括光吸收带传感器。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述处理器还被构造为：
基于由所述光吸收带传感器提供的所述值来识别所述衬底的所述表面的表面组成；以及
提供对检测到所述衬底的所述表面的非预期表面组成作出响应的通知。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器包括环境温度和湿度传感器、表面温度传感器、非接触式红外表面温度传感器、表面粗糙度传感器、表面碎屑传感器、UV底漆传感器、水接触角传感器、或表面组成传感器中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器还被构造为对基于由所述传感器提供的所述值检测到不利的表面质量状况作出响应而提供要执行的补救动作的指示。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述补救动作包括清洁所述衬底、为所述衬底涂底漆、对所述衬底进行表面处理、对所述衬底进行等离子体或电晕处理、研磨所述衬底、加热所述衬底、或干燥所述衬底中的至少一者。
10.根据权利要求8所述的装置，其中所述处理器还被构造为控制执行所述补救动作的机器。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述处理器还被构造为基于所述表面的所述至少一个表面质量参数来生成成功进行所述表面结合应用的预测。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述补救动作是基于成功进行所述表面结合应用的所述预测而采取的。
13.根据权利要求11所述的装置，其中成功进行所述表面结合应用的所述预测还基于特定的带或粘合剂、衬底组成、或所述表面的所述至少一个性质中的至少一者。
14.根据权利要求1所述的装置，其中所述表面结合应用包括丙烯酸泡沫带结合应用。
15.一种带施加系统，包括：
带进入模块，所述带进入模块包括输入带；
表面表征模块，所述表面表征模块被构造为表征衬底的表面的表面质量，所述模块包括：
传感器，所述传感器被构造为检测所述衬底的所述表面或周围环境的至少一个性质并且提供表示所述至少一个性质的值；以及
处理器，所述处理器与所述至少一个传感器耦接，所述处理器被构造为：
基于由所述传感器提供的所述值来确定所述表面的至少一个表面质量参数；以及
基于所述至少一个表面质量参数来确定用于表面结合应用的至少一个处理参数；
表面准备模块，所述表面准备模块被构造为基于所述至少一个处理参数来为施加所述输入带而将所述衬底的所述表面准备好；以及
数据获取设备，所述数据获取设备与所述带输入模块、所述表面表征模块和所述表面准备模块连接。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述表面表征模块的所述处理器还被构造为：
基于由所述传感器提供的所述值来识别所述衬底的所述表面的表面组成；以及
提供对检测到所述衬底的所述表面的非预期表面组成作出响应的通知。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述表面表征模块的所述处理器还被构造为控制所述表面准备模块。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述表面表征模块的所述处理器还被构造为基于所述表面的所述至少一个表面质量参数来生成成功进行所述表面结合应用的预测。
19.一种方法，包括：
检测衬底的表面或所述衬底的周围环境的至少一个性质；
生成表示所述至少一个性质的值；
基于所述值来确定所述表面的至少一个表面质量参数；以及
确定用于将带结合到所述衬底的所述表面的至少一个处理参数。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括基于所述表面的所述至少一个表面质量参数来处理所述衬底的所述表面。
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