Пристрій для контролю товщини полімерної плівки

Пристрій для контролю товщини полімерної плівки в процесі виробництва, що містить автоколіматор, який включає в себе джерело світла, конденсор, прозору пластину з відліковою рискою, світлоподільну пластину, об'єктив, лінзу та позиційно чутливий фотоприймач, який відрізняється тим, що додатково містить два вали, встановлені на відстані один від одного таким чином, що лінія, з'єднуюча осі їх обертання, складає з оптичною віссю автоколіматора кут близький до 90°, полімерна плівка протягнута по валах таким чином, що при русі огинає один вал за годинниковою стрілкою, а інший - проти годинникової стрілки. Винахід належить до обладнання контролю товщини плівки. Пристрій призначений для оптичного безконтактного вимірювання товщини полімерної плівки безпосередньо під час виробництва. Існуючі пристрої для вимірювання товщини плівки можна розділити на дві групи. До першої відносяться пристрої, де використовується інформація про фізичні властивості матеріалу плівки. Прикладами таких пристроїв є ємнісний і радіаційний датчики, а також інтерферометричні вимірювачі, в яких використовується зв'язок товщини з спектром відбиття випромінювання [1-4]. Для користування ними треба знати фізичні характеристик полімерних матеріалів, які характеризуються великим розкидом значень. Пристрої даного типу мають невисоку точність. До другої групи відносяться пристрої, які мають в своєму складі калібрований проміжок, крізь який вільно проходить плівка, і засоби для вимірювання відстаней від поверхонь, що утворюють цей проміжок до поверхонь плівки [5,6]. В такий спосіб досягається незалежність результатів вимірювання товщини від змін фізичних характе ристик полімерного матеріалу. В цих пристроях плівка рухається у вузькому зазорі, що призводить до того, що вона рветься. Найбільш близьким аналогом до пристрою, що заявляється, є оптиметр [7], призначений для вимірювання товщин нерухомих об'єктів. Оптична схема оптиметра є автоколімаційною і представляє собою важільно-оптичну систему. Оптиметр складається з джерела випромінювання, сітки з поділками, поворотної призми, об'єктиву, дзеркала, вимірювального стержня та об'єкту дослідження. Джерело світла розміщено в фокусі об'єктиву, а дзеркало нахилено на деякий кут. У відомому оптиметрі переміщення зображення шкали утворюється за рахунок того, що досліджуваний об'єкт розміщується під вимірювальним стержнем і підіймає за його допомогою один з країв дзеркала, змінюючи кут нахилу дзеркала. Для рухомої плівки контакт з стержнем є неможливим. В основу винаходу поставлено задачу безконтактного вимірювання товщини полімерної плівки шляхом введення в автоколімаційний оптиметр (19) UA (11) 77560 (13) C2 (21) a200500923 (22) 02.02.2005 (24) 15.12.2006 (46) 15.12.2006, Бюл. № 12, 2006 р. (72) Кравченко Вілен Йосипович, Галкін Олександр Олексійович, Мамілов Сергій Олександрович, Плаксій Юрій Степанович (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "УКРПЛАСТИК" (56) Лабораторные оптические приборы. - М. Машиностроение, - 1979, с. 65-67 US 3319515, 16.05.1967 RU2168151, G01B11/06, 27.05.2001 RU 2087860, G01B13/02, 20.08.1997 RU 2055307, G01B7/06, 27.02.1996 US 6318153, G01B13/04, G01L5/04, 20.11.2001 US 5159408, G01B11/02, 27.10.1992 US 5610716, G01B9/02, 11.03.1997 3 77560 4 двох валів, які знаходяться на заданій відстані Зміщення шкали на величину x в площині один від одного, при чому плівка рухається навкофотоприймача пов'язано з кутом нахилу поверхні ло одного з них за годинниковою стрілкою, навкоплівки наступним співвідношенням: ло іншого - проти годинникової стрілки, таким чиx 2fM , ном, щоб поверхня плівки була майже де f - фокусна відстань об'єктиву 5, M перпендикулярна падаючому світлу, при цьому в збільшення лінзи 8. Товщина плівки визначається залежності від товщини плівки змінюється кут наза формулою хилу її поверхні, що призводить до переміщення xL d зображення відлікової риски. 2fM Суть запропонованого винаходу пояснюється Оцінимо зсув риски на прикладі зміни товщини кресленням (Фіг.1) на якому зображена схема приплівки на 0.5 мкм, якщо L 50 см, f 500 мм, а строю. Пристрій включає в себе джерело світла 1, M 10 - переміщення зображення риски буде конденсор 2, прозору пластину з відліковою рисскладати 10 мкм, що легко реєструється сучасникою 3, світлоподільну пластинку 4, об'єктив 5, який ми позиційно-чутливими фотоприймачами. спрямовує паралельний світловий пучок на контрольовану плівку 6 і у відбитому світлі формує M f, L Вибором параметрів та зображення відлікової риски, два вали 7 та 8, забезпечується необхідний діапазон та чутливість встановлені на заданій відстані, таким чином, що вимірювань. плівка 6 огинає вал 7 за годинниковою стрілкою, Якщо вали не виставлені зазначеним вище вал 8 - проти годинникової стрілки, лінзу 9 та чином, система потребує елементарного позиційно-чутливий фотоприймач 10. калібрування за допомогою еталонної плівки і в Джерелом світла 1 може бути лазер або ламцьому випадку величина d буде дорівнювати почка, елементи 2, 3, 4, 5, 9 є стандартними, в різниці товщин контрольованої та еталонної якості позиційно-чутливого фотоприймача 10 може плівки. бути використана ПЗЗ-матриця або ПЗЗ-лінійка. Зазначимо, що в практичній реалізації можна Пристрій працює наступним чином. Світло від використовувати вали, які присутні в обладнанні джерела випромінювання 1 збирається конденсодля виробництва полімерної плівки, що спрощує ром 2 і освітлює пластину 3, яка містить відлікову технологічний моніторинг товщини в процесі вириску та знаходиться в фокальній площині робництва. об'єктиву 5, і попадає на пластину 4, яка повертає Джерела інформації: його на кут 90°. Далі світло проходить через 1. И. Г. Лукаш и др. Устройство для измерения об'єктив 5, який формує паралельний пучок, що толщины экструзионных диэлектрических пленок. падає на досліджувану плівку 6. Плівка проходить Патент России №2055307. навколо двох валів 7 та 8, рухаючись навколо валу 2. M. Dumberger et al. Non-contact film thickness 7 за годинниковою стрілкою, а навколо валу 8 gauging sensor. Патент США №6318153. проти годинникової стрілки. Зміна товщини плівки 3. М. Л. Белов и др. Дистанционный способ призводить до зміни кута нахилу поверхні плівки, измерения толщины пленок. Патент России як показано на Фіг.2. Кут нахилу залежить від №2168151. відстані L, на якій розташовані вали та товщини 4. P. A. Floumoy. Interferometric optical phase плівки. При зміні товщини плівки з d1 на d2 , кут discrimination apparatus. Патент США №3319515. 5. В. К. Битюков и др..Пневматическое устройзмінюється з 1 на 2 . Якщо вали встановлені ство для измерения толщины полимерной пленки. так, відстань між вісями валів в напрямку вісі Заявка России №94026869/28. автоколіматора дорівнює сумі їх радіусів тоді 6. H. E. Waidenmaier et al. Optical thickness proплівка 6, яка має товщину d , утворює з цією плоfiler using synthetic wavelengths. Патент США d №5159408. щиною кут (див. Фіг.1). Світло, відбившись 7. Лабораторные оптические приборы. - М. L Машиностроение, - 1979, с. 65-67 від поверхні плівки 6 формує за допомогою об'єктиву 5 та лінзи 8 зображення відлікової риски на позиційно-чутливий фотоприймач 9. 5 Комп’ютерна верстка М. Клюкін 77560 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601