紙張三維變形量檢測系統的製作方法
2023-08-13 18:33:31 2
專利名稱：紙張三維變形量檢測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及紙張檢測領域，尤其涉及一種檢測精度高的紙張三維變形量檢測 系統。
背景技術：
紙張印刷使用的膠印機除了印刷系統外，還配有紙張張力調節系統和防纏紙裝置 等輔助部件，在走紙過程中，膠印機的每部分都有張力控制單元，而且膠印機結構緊密，穩 定性強，目的是保證紙張走紙時的位置準確並減少變形。由此可見，紙張變形對套準的影響 非常大，套印準確是所有印刷品共同的質量要求，也是調好墨色的前提條件，對紙張生產廠 家而言，紙張變形小，確保套印準確是紙張非常需要重視的品質。基於對套印準確度的重視，在紙張檢測時，除了關心紙張變形過程中的張力變化 及測出相應的彈性模量等量化數據，也需要測量紙張在變形過程中的縱橫方向及紙張厚度 的變化，以提高檢測精度，進一步在紙張生產的過程中解決紙張變形過大的問題，降低印刷 的難度和成本。目前，工業上測量紙張張力與變形的主要設備採用立式紙張抗張強度試驗機，此 類試驗機一般為單絲立式結構，因其佔地面積較小容易放置而得到廣泛使用。但是，該種試 驗機只能測量紙張長度和寬度的變形，而對於厚度變形無法測量。現有技術中一般採用紙 張測厚儀測量紙張的厚度，但是，紙張測厚儀在測量時需要兩邊壓緊測量，而紙張在拉伸過 程中無法壓緊。因此，現有技術無法實現在紙張變形過程中對紙張的厚度變化進行測量，存 在紙張變形測量精度低，不能滿足套印要求的技術問題。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種紙張三維變形量檢測系統，以解決現有技術中紙 張變形過程中無法對紙張的厚度變化進行測量，紙張變形測量精度低，不能滿足套印要求 的技術問題。為達到上述目的，本實用新型提供一種紙張三維變形量檢測系統，用於測量紙張 變形過程中的三維變形量，包括拉伸裝置、寬度檢測裝置、厚度檢測裝置、控制器和顯示裝 置，其中，拉伸裝置用於對紙張進行拉伸，測量紙張在變形過程中的張力變化和相應的彈性 模量等量化數據；寬度檢測裝置設置在拉伸裝置上方，用於測量紙張在變形過程中的寬度和長度變 化量；厚度檢測裝置設置在拉伸裝置一側，用於測量紙張在變形過程中的厚度變化量；控制器分別與拉伸裝置、寬度檢測裝置和厚度檢測裝置連接，用於控制拉伸裝置、 寬度檢測裝置和厚度檢測裝置的運動，接收各裝置的測量結果，並將測量結果發送至顯示 裝置；[0011]顯示裝置與控制器連接，用於接收並顯示測量結果。依照本實用新型較佳實施例所述的紙張三維變形量檢測系統，其寬度檢測裝置進 一步包括機架、步進電機、聯軸器、寬度攝像頭、寬度顯微鏡和環形光源，機架上設置有步 進電機固定座、滾珠絲杆副和攝像頭固定座，步進電機固定座設置在機架上部，步進電機設 置在步進電機固定座上且連接至控制器；滾珠絲杆副設置在機架內側，攝像頭固定座一端 與滾珠絲杆副連接；聯軸器與步進電機連接，且其軸穿設於機架與攝像頭固定座通過螺杆 連接，寬度攝像頭、寬度顯微鏡和環形光源依次連接置於拉伸裝置上方，且寬度攝像頭與控 制器連接，寬度顯微鏡連接至攝像頭固定座另一端。依照本實用新型較佳實施例所述的紙張三維變形量檢測系統，其厚度檢測裝置進 一步包括機架、步進電機、聯軸器、厚度攝像頭、厚度顯微鏡和環形光源，機架上設置有步 進電機固定座、滾珠絲杆副和攝像頭固定座，步進電機固定座設置在機架上部，步進電機設 置在步進電機固定座上且連接至控制器；滾珠絲杆副設置在機架內側，攝像頭固定座一端 與滾珠絲杆副連接；聯軸器與步進電機連接，且其軸穿設於機架與攝像頭固定座通過螺杆 連接，厚度攝像頭、厚度顯微鏡和環形光源依次連接置於拉伸裝置一側，且厚度攝像頭與控 制器連接，厚度顯微鏡連接至攝像頭固定座另一端。依照本實用新型較佳實施例所述的紙張三維變形量檢測系統，其寬度顯微鏡採用 0.7倍-4. 5倍顯微鏡頭。依照本實用新型較佳實施例所述的紙張三維變形量檢測系統，其厚度顯微鏡採用 0. 63X3.5倍-5X3. 5倍連續變倍顯微鏡頭。依照本實用新型較佳實施例所述的紙張三維變形量檢測系統，其寬度攝像頭和厚 度攝像頭的像素值均為300萬像素。依照本實用新型較佳實施例所述的紙張三維變形量檢測系統，其步進電機為57 系列兩相混合式步進電機，且其最小步距為1. 8/16度。依照本實用新型較佳實施例所述的紙張三維變形量檢測系統，其顯示裝置為液晶
顯不器。依照本實用新型較佳實施例所述的紙張三維變形量檢測系統，其控制器與上位機 連接，接收來自上位機的控制信號。本實用新型的紙張三維變形量檢測系統結構簡單，安裝方便。該系統能夠同時檢 測紙張在拉伸過程中的長度變形、寬度變形和厚度變形。並且，其通過攝像頭來檢測紙張的 變形，只需改變顯微鏡頭的放大倍數就能實現測量精度的調整。裝置採用300萬像素的攝 像機和5X3. 5倍的放大鏡頭，檢測精度可達到0. 2um，測量精度高。因此，本實用新型實現了 紙張變形過程中對紙張的三維變形量的測量，並且測量精度高，提高了檢測精度，有助於在 紙張生產的過程中解決紙張變形過大的問題，有效保證紙張在印刷過程中的套印質量。另 外，該系統還能夠實現連續調焦，其設定好步進電機的控制信號，就可以通過步進電機驅動 滾珠絲杆副實現對顯微鏡頭的連續調焦，操作簡單，使用非常方便。
圖1為本實用新型紙張三維變形量檢測系統的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，具體說明本實用新型。請參閱圖1，一種紙張三維變形量檢測系統，用於測量紙張變形過程中的三維變形 量，包括拉伸裝置10、寬度檢測裝置20、厚度檢測裝置30、控制器40和顯示裝置50。拉伸裝置10用於對紙張60進行拉伸，測量紙張60在變形過程中的張力變化和相 應的彈性模量等量化數據。寬度檢測裝置20設置在拉伸裝置10上方，用於測量紙張60在變形過程中的寬度 和長度變化量。該寬度檢測裝置20包括機架201、步進電機202、聯軸器203、寬度攝像頭 204、寬度顯微鏡205和環形光源206，機架201上設置有步進電機固定座207、滾珠絲杆副 208和攝像頭固定座209，步進電機固定座207設置在機架201上部，步進電機202設置在 步進電機固定座207上且連接至控制器40。滾珠絲杆副208設置在機架201內側，攝像頭 固定座209 —端與滾珠絲杆副208連接。聯軸器203與步進電機202連接，且其軸穿設於 機架201與攝像頭固定座209通過螺杆210連接，寬度攝像頭204、寬度顯微鏡205和環形 光源206依次連接置於拉伸裝置10上方，且寬度攝像頭204與控制器40連接，寬度顯微鏡 205連接至攝像頭固定座209的另一端。厚度檢測裝置30設置在拉伸裝置10—側，用於測量紙張60在變形過程中的厚度 變化量。該厚度檢測裝置30包括機架301、步進電機302、聯軸器303、厚度攝像頭304、厚 度顯微鏡305和環形光源306，機架301上設置有步進電機固定座307、滾珠絲杆副308和 攝像頭固定座309，步進電機固定座307設置在機架301上部，步進電機302設置在步進電 機固定座307上且連接至控制器40。滾珠絲杆副308設置在機架301內側，攝像頭固定座 309 一端與滾珠絲杆副308連接。聯軸器303與步進電機302連接，且其軸穿設於機架301 與攝像頭固定座309通過螺杆310連接。厚度攝像頭304、厚度顯微鏡305和環形光源306 依次連接置於拉伸裝置10 —側，且厚度攝像頭304與控制器40連接，厚度顯微鏡305連接 至攝像頭固定座309的另一端。控制器40與上位機連接，用以接收上位機的控制信號並根據控制信號控制系統 內個裝置的運動。其還分別與拉伸裝置10、寬度檢測裝置20和厚度檢測裝置30連接，並具 體連接至寬度檢測裝置20的步進電機202和寬度攝像頭204以及厚度檢測裝置30的步進 電機302和厚度攝像頭304，用於控制拉伸裝置10、步進電機202和步進電機302的運動， 控制寬度攝像頭204和厚度攝像頭304進行拍攝，並接收拉伸裝置10、寬度攝像頭204和 厚度攝像頭304的測量結果，將測量結果發送至顯示裝置50。顯示裝置50與控制器40連 接，用於接收並顯示各裝置的測量結果。在本實例中，上述的顯示裝置50採用液晶顯示器。步進電機202和步進電機302 均為57系列兩相混合式步進電機，且最小步距為1.8/16度。同時，為了提高測量精度，達到 微米級變形量的檢測和獲得高清晰的測量結果，上述的寬度攝像頭204和厚度攝像頭304 的像素值均為300萬像素。另外，根據國標規定的15mm的標準式樣寬度，寬度顯微鏡205 採用0. 7倍-4. 5倍顯微鏡頭。並且，針對100微米薄紙的厚度變形量的測試，厚度顯微鏡 305採用0. 63X3.5倍-5X3. 5倍連續變倍顯微鏡頭。其中，寬度顯微鏡205和厚度顯微鏡 305的具體參數見表1、表2。
權利要求一種紙張三維變形量檢測系統，用於測量紙張變形過程中的三維變形量，其特徵在於，包括拉伸裝置、寬度檢測裝置、厚度檢測裝置、控制器和顯示裝置，其中，所述拉伸裝置用於對紙張進行拉伸，測量紙張在變形過程中的張力變化和相應的彈性模量等量化數據；所述寬度檢測裝置設置在所述拉伸裝置上方，用於測量紙張在變形過程中的寬度和長度變化量；所述厚度檢測裝置設置在所述拉伸裝置一側，用於測量紙張在變形過程中的厚度變化量；所述控制器分別與所述拉伸裝置、寬度檢測裝置和厚度檢測裝置連接，用於控制所述拉伸裝置、寬度檢測裝置和厚度檢測裝置的運動，接收各裝置的測量結果，並將所述測量結果發送至所述顯示裝置；所述顯示裝置與所述控制器連接，用於接收並顯示所述測量結果。
2.如權利要求1所述的紙張三維變形量檢測系統，其特徵在於，所述寬度檢測裝置進 一步包括機架、步進電機、聯軸器、寬度攝像頭、寬度顯微鏡和環形光源，所述機架上設置 有步進電機固定座、滾珠絲杆副和攝像頭固定座，所述步進電機固定座設置在所述機架上 部，所述步進電機設置在所述步進電機固定座上且連接至所述控制器；所述滾珠絲杆副設 置在所述機架內側，所述攝像頭固定座一端與所述滾珠絲杆副連接；所述聯軸器與所述步 進電機連接，且其軸穿設於所述機架與所述攝像頭固定座通過螺杆連接，所述寬度攝像頭、 寬度顯微鏡和環形光源依次連接置於所述拉伸裝置上方，且所述寬度攝像頭與所述控制器 連接，所述寬度顯微鏡連接至所述攝像頭固定座另一端。
3.如權利要求1所述的紙張三維變形量檢測系統，其特徵在於，所述厚度檢測裝置進 一步包括機架、步進電機、聯軸器、厚度攝像頭、厚度顯微鏡和環形光源，所述機架上設置 有步進電機固定座、滾珠絲杆副和攝像頭固定座，所述步進電機固定座設置在所述機架上 部，所述步進電機設置在所述步進電機固定座上且連接至所述控制器；所述滾珠絲杆副設 置在所述機架內側，所述攝像頭固定座一端與所述滾珠絲杆副連接；所述聯軸器與所述步 進電機連接，且其軸穿設於所述機架與所述攝像頭固定座通過螺杆連接，所述厚度攝像頭、 厚度顯微鏡和環形光源依次連接置於所述拉伸裝置一側，且所述厚度攝像頭與所述控制器 連接，所述厚度顯微鏡連接至所述攝像頭固定座另一端。
4.如權利要求2所述的紙張三維變形量檢測系統，其特徵在於，所述寬度顯微鏡採用 0.7倍-4. 5倍顯微鏡頭。
5.如權利要求3所述的紙張三維變形量檢測系統，其特徵在於，所述厚度顯微鏡採用 1 X 3. 5倍-5 X 3. 5倍連續變倍顯微鏡頭。
6.如權利要求2或3所述的紙張三維變形量檢測系統，其特徵在於，所述寬度攝像頭和 厚度攝像頭的像素值均為300萬像素。
7.如權利要求2或3所述的紙張三維變形量檢測系統，其特徵在於，所述步進電機為 57系列兩相混合式步進電機，且其最小步距為1. 8/16度。
8.如權利要求1所述的紙張三維變形量檢測系統，其特徵在於，所述顯示裝置為液晶 顯不器。
9.如權利要求1所述的紙張三維變形量檢測系統，其特徵在於，所述控制器與上位機連接，接收來自上位機的控制信號。
專利摘要一種紙張三維變形量檢測系統，包括用於對紙張進行拉伸，測量紙張在變形過程中的張力變化和相應的彈性模量等量化數據的拉伸裝置；設置在拉伸裝置上方，用於測量紙張在變形過程中的寬度和長度變化量的寬度檢測裝置；設置在拉伸裝置一側，用於測量紙張在變形過程中的厚度變化量的厚度檢測裝置；以及，用於控制拉伸裝置、寬度檢測裝置和厚度檢測裝置的運動，接收各裝置的測量結果，並將測量結果發送至顯示裝置的控制器和用於接收並顯示測量結果的顯示裝置。本實用新型的紙張三維變形量檢測系統實現了紙張三維變形量的測量，且測量精度高，有助於提高紙張質量保證套印質量。另外，本實用新型還具有結構簡單、安裝使用方便的優點。
文檔編號G01B11/02GK201707035SQ20102019515
公開日2011年1月12日 申請日期2010年5月14日 優先權日2010年5月14日
發明者朱金輝, 李自明 申請人:上海倫恩通用技術有限公司