CN203525991U - 一种带触摸屏的平板式刮膜机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带触摸屏的平板式刮膜机，包括导热板，导热板是平板式的，导热板下面依次固定着电热板和隔热板，并与右侧面板和左侧面板固定，导热板上设有温度传感器，温度传感器与微处理器连接，导热板的上方设有用于推动刮刀的推杆，推杆与推杆架固定连接，推杆架由步进电机及与其相连的齿轮带驱动，步进电机受微处理器控制，导热板的上方还设置有单色光源和高速摄像头，单色光源和高速摄像头均受微处理器控制，单色光源射向导热板，高速摄像头的镜头朝向导热板采集单色光源的反射光。该设备可应用于小型刮膜法制备大面积薄膜及刮膜法成膜过程监测，具有很好的发展和应用前景。

Description

一种带触摸屏的平板式刮膜机

技术领域

本发明涉及薄膜制备领域，具体是带触摸屏的平板式刮膜机。 

背景技术

申请号为CN201110150780.4的中国发明公布了一种基于单片机控制的自动平板刮膜机，能够实现平板膜的自动生产，该装置包括参数设置和显示电路、温度测量与控制电路、步进电机控制与传动电路以及机械传动部分组成。其中参数设置和显示电路是由触摸屏完成的，能实现生产平板膜规格的大小和加热板的温度设置，温度测量与控制电路是由数字温度传感器和低电压加热器组成，温度的控制是由单片机实现PID调节，步进电机控制与传动电路是由单片机控制步进电机带动刮刀在滑轨上移动来实现的，刮刀的来回移动由步进电机和位置传感器共同完成的，所印膜的厚度是由刮刀的高度所决定的，而刮刀的高度可以用测微头实现精确调节。该发明适用于工业生产及科研院所平板膜的自动印制。 

申请号为CN201220571551.X的中国实用新型公开了一种自动平板刮膜机，特点是：刮刀单元还包括膜厚调节装置，膜厚调节装置包括第一调节装置和第二调节装置，第一调节装置包括垂设于横梁的两个调位机构，两个调位机构对称设置在刮刀固定横杆的顶部；第二调节装置包括两个螺旋测微组件，两个螺旋测微组件穿设在刮刀固定横杆上，每个螺旋测微组件的底部为测砧；优点是：该刮膜机能够精确控制膜厚以及制膜工艺条件，制得的成品膜的厚度均匀、误差小、精度高，膜厚不受成膜基台或成膜基底表面不平整的影响，同时，保证了制膜的重复性，减小了刮膜工艺对膜结构和性能的影响，满足科研及实际应用需要。 

申请号为CN200510049569.8的中国发明涉及一种平板式刮膜机，其包括机架、基板、刮刀和下部带注料口的铸膜液槽，其特征在于：所述的刮刀固定在一升降机构上，而基板为一板状的膜板，该膜板通过弹性体位于主框架之上，而主框架又通过其两侧的滑轮沿固定在机架上的轨道移动，同时在膜板之上还设置有上端作用于所述的升降机构，下端作用于膜板、能调节刮刀与膜板之间空隙的膜厚调节机构。由于基板为一沿轨道滑动的板状膜板，因此所制得的膜可单独成型，也可按需在基材上成型，且在弹性体和膜厚调节装置的共同作用下可控制膜板的水平位置，以消除膜板因沿轨道运动而上下起伏所产生的膜厚误差，使制得的成品膜厚度均匀，误差小，精度高，同时可按需精确地控制制膜工艺。因此该发明值得在小批量工业及研究过程中推广应用。 

申请号为CN201120518929.5的中国实用新型涉及薄膜制备领域，公开了一种平板式刮膜机，包括机架、前面板以及侧面板，机架包括底座和支柱，其特征在于：在底座上固定着一个丝杆座和第一步进电机，丝杆安装于丝杆座内，第一步进电机通过联轴器与丝杆连接，丝杆外套接着行程块，行程块上固定着推杆架，隔热板固定在支柱上，隔热板上依次设置电热板和导热板，导热板的上方设置有固定于推杆架上的推杆，推杆架上还设置有刮刀压紧装置。该实用新型操作简单，能够制备厚度均匀、误差小、精度高，形状规则的大面积薄膜，可根据需求调节成膜温度，基片表面温度均匀，成膜后可直接置于刮膜机上热处理，避免以往刮膜后移动薄膜基片进行热处理带来的损坏。 

现有的平板式刮膜机中，绝大部分使用单片机处理器和矩阵键盘作为操作控制台，操作繁琐，也无法监测刮膜过程中的薄膜微观动力学过程变化，因而不能对成膜过程及优化进行理论和实验指导。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种成膜温度均匀、振动小、易操作的带触摸屏的平板式刮膜机。 

本发明的技术方案如下： 

   一种带触摸屏的平板式刮膜机，包括导热板，导热板是平板式的，导热板下面依次固定着电热板和隔热板，并与右侧面板和左侧面板固定，导热板上设有温度传感器，温度传感器与微处理器连接，导热板的上方设有用于推动刮刀的推杆，推杆与推杆架固定连接，推杆架由步进电机及与其相连的齿轮带（14）驱动，步进电机受微处理器控制，导热板的上方还设置有单色光源和高速摄像头，单色光源和高速摄像头均受微处理器控制，单色光源射向导热板，高速摄像头的镜头朝向导热板采集单色光源的反射光。

进一步的，高速摄像头每秒能拍摄50张图片以上。 

进一步的，包括与微处理器连接的网络模块。 

进一步的，所述微处理器为Linux操作系统下的ARM处理器。 

进一步的，包括触摸屏模块，触摸屏模块与ARM处理器连接。 

本发明中，刮膜机刮膜方式采用步进电机带动齿轮带实现，这种方式使得成膜效果更加均匀。另外，采用实时温度检测的加热方式使得成膜温度更加均匀。温度检测、加热控制、步进电机控制、限位开关控制都由ARM处理器控制。操作面板采用液晶触摸屏实现刮膜机的可视化显示与控制。利用网络摄像传输技术实现刮膜机的远程摄像采集图片功能，电脑终端对采集图片进行数据处理，获取刮膜法制备薄膜的表面微观变化和溶剂蒸发率。系统结构示意如图1所示，其核心是Linux操作系统下的ARM处理器。 

本发明采用网络摄像传输技术：采用嵌入式ARM作为处理器，在ARM上加载TCP/IP的网络协议，实现电脑终端与ARM处理器通信；在ARM板上，实现摄像头驱动以及图片数据的压缩编码传输。 

分析溶剂蒸发率的过程为：在刮膜机上面设置有单色光源和高速摄像头，单色光源大概以15度入射角照射薄膜，高速摄像头对单色光照射到薄膜后的反射图像进行高频率的图片采集，采集后的图片远程传输到电脑终端。采集的图片是不同时刻薄膜的上下表面的干涉图像，当薄膜从湿溶液变为干薄膜的过程中，厚度不断缩小。当上表面反射光与下表面反射光两束相干光满足干涉加强时，出现亮条纹；反之，当两束光出现干涉减弱时，则出现暗条纹。通过电脑终端对干涉图像进行灰度值提取分析，获得不同时刻、不同位置薄膜的溶剂蒸发率，获得溶剂、刮膜速度和加热温度对薄膜形成过程的影响。改变薄膜的蒸发干燥时间，这对实现器件光电性能的提高、大面积器件的均匀度的改善以及卷对卷技术中放卷和收卷速度的优化有着极其重要的作用。 

本发明与现有技术相比，具有如下优点：刮膜方式采用步进电机带动齿轮带实现，这种方式使得振动小，从而使成膜效果更加均匀；另外，采用实时温度检测方法使得成膜温度更加均匀；该设备可应用于大面积刮膜法制备薄膜，可探测薄膜干燥物理过程变化，具有很好的发展和应用前景。 

附图说明

图1为系统结构图； 

图2为刮膜机结构图之一；

图3为刮膜机结构图之二；

图4为刮膜机结构图之三；

图5为刮膜机结构图之四；

图6、图7、图8、图9为微处理器界面应用软件程序流程图；

图中示出：1：导热板；2：电热板；3：隔热板；4：右侧面板；5：左侧面板；6：光杆；7：滑动块；8：推杆架底板；9：推杆架侧板；10：推杆；11：步进电机；12：步进电机固定装置；13：主动齿轮；14：齿轮带；15：从动齿轮；16：齿轮带松紧调节装置上板；17：齿轮带夹紧装置左侧板；18齿轮带夹紧装置右侧板；19：齿轮带松紧调节装置下板；20：从动齿轮固定轴；21：调节螺丝孔；22：单色光源；23：高速摄像头。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 

如图2、3、4、5所示，步进电机11通过主动齿轮13与齿轮带14连接，齿轮带夹紧装置左侧板17及齿轮带加紧装置右侧板18与齿轮带14夹紧，齿轮带夹紧装置左侧板17及齿轮带加紧装置右侧板18和滑动块7固定在推杆架底板8下方，隔热板3固定在左侧面板5和右侧面板4上，隔热板3上依次设置电热板2和导热板1，导热板1的上方设置有固定于推杆架侧板9上的推杆10。步进电机11可以正转和反转，从而带动齿轮带14上的滑动块7、推杆架底板8和推杆架侧板9、推杆10、刮刀等部件前进实现刮膜或回程退刀。通过更换刮刀来制备不同厚度的膜。通过调节齿轮带松紧调节装置上板16和齿轮带松紧调节装置下板19中调节螺丝孔21里的螺丝，可以调节齿轮带14的松紧。步进电机的正转和反转、速度调节通过步进电机控制器与ARM处理器连接。步进电机通过步进电机固定装置12与右侧面板4连接固定。在光杆6的两端设置第一限位开关和第二限位开关，第一限位开关和第二限位开关并联后与ARM处理器连接，当滑动块7触碰到第一限位开关或第二限位开关时，ARM处理器会立刻使步进电机改变运行方向并运行一小段时间后停止步进电机运行。 

加热热源电热板采用不锈钢云母加热器。电热板通过继电器与220V交流电压源相连，继电器与ARM处理器相连。ARM处理器通过控制继电器开或闭来控制电热板的通或断电。本系统采用ARM的I/O引脚控制继电器通断。刮膜机上设置有温度传感器，可以测量导热板的温度。温度传感器与ARM处理器连接，并将导热板温度传送给ARM处理器。ARM处理器通过对比温度设定值与测量值来控制电热板加热与否，使刮膜时温度能够稳定在所设定的温度。 

所述液晶触摸屏实现刮膜机的可视化显示与控制。本系统选用S3C2440为处理器，S3C2440A内置LCD控制器和模数转换器，可以方便实现LCD的显示和触摸控制。使用Qt设计控制界面，程序流程图如图6、图7、图8、图9所示。 

所述温度检测采用DS18B20温度传感器，DS18B20具有独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围：-55～125℃，在-10～85℃时精度为±0.5℃。ARM处理器只要用一个I/O口连接DS18B20的I/O引脚即可实现测温。 

所述步进电机采用型号为42BYGHW609的混合式步进电机，采用DQ420MA细分型两相混合式步进电机驱动器。只要给驱动器控制信号端相应的信号，就可以实现对步进电机的各种控制。本系统使用ARM的I/O引脚与驱动器控制信号端PUL、DIR、ENA相连接，实现对步进电机速度、方向、脱机使能的控制。 

在光杆6的两端分别安装一个限位开关。ARM处理器只要用一个I/O口即可实现对限位开关状态的检测。两开关并联在电路I/O和GND端。系统通过循环检测ARM的I/O引脚状态来判断刮刀是否运行到最右边或最左边，左右两边限位开关只要其中一个被按下，I/O引脚将检测到低电平，从而做出让步进电机向相反方向运行一小段距离后停止的动作。之所以要先向相反方向运行一小段距离而不是立刻停止运行是为了防止限位开关一直处于闭合状态，这样会导致I/O引脚将一直检测到低电平而使系统处于永远停止状态。 

网络摄像服务程序的实现采用最简单的客户—服务器架构模型，以实现网络摄像的实时化传输。ARM处理器作为服务器，启动USB摄像设备后，处于接收电脑终端的视频请求等待状态。直至有电脑终端进行访问时，才通过摄像头进行图像采集，并通过网络传输到电脑终端。 

远程主机对视频图像进行数字处理，根据定点位置的图片灰度值变化，计算出该位置的溶剂蒸发率大小，进行对比研究。 

Claims (5)

1.一种带触摸屏的平板式刮膜机，包括导热板（1），导热板（1）是平板式的，导热板（1）下面依次固定着电热板（2）和隔热板（3），并与右侧面板（4）和左侧面板（5）固定，导热板（1）上设有温度传感器，温度传感器与微处理器连接，其特征在于：导热板（1）的上方设有用于推动刮刀的推杆（10），推杆（10）与推杆架固定连接，推杆架由步进电机（11）及与其相连的齿轮带（14）驱动，步进电机（11）受微处理器控制，导热板（1）的上方还设置有单色光源（22）和高速摄像头（23），单色光源（22）和高速摄像头（23）均受微处理器控制，单色光源（22）射向导热板（1），高速摄像头（23）的镜头朝向导热板（1）采集单色光源（22）的反射光。

2.根据权利要求1所述的平板式刮膜机，其特征在于：高速摄像头每秒能拍摄50张图片以上。

3.根据权利要求1所述的平板式刮膜机，其特征在于：包括与微处理器连接的网络模块。

4.根据权利要求1所述的平板式刮膜机，其特征在于：所述微处理器为Linux操作系统下的ARM处理器。

5.根据权利要求4所述的平板式刮膜机，其特征在于：包括触摸屏模块，触摸屏模块与ARM处理器连接。

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