[发明专利]一种面向变截面柔性电子的恒应力收卷控制系统及其方法

说明书

本发明属于柔性电子收卷控制相关技术领域，并公开了一种面向变截面柔性电子的恒应力收卷控制系统，其包括张力传感器、张力控制器、卷径传感器、内应力测量装置、内应力控制器和执行件等；其中卷径传感器用于实现料卷外径的测量；张力传感器用于检测薄膜张力并反馈给张力控制器实现张力的闭环控制；内应力测量装置包括一组压力传感器、导电滑环以及若干固定零件，并用于实现料卷内部应力分布状态的测量并将其馈给张力控制器，实现料卷内部应力的闭环控制。本发明还公开了相应的收卷控制工艺。通过本发明，能够以更为高效和高精度的方式实现料卷内部应力分布状态的检测，并实现料卷内部应力均匀分布，提高料卷的质量。

技术领域

本发明属于柔性电子收卷控制相关技术领域，更具体地，涉及一种面向变截面柔性电子的恒应力收卷控制系统及其方法。

背景技术

目前的各类柔性材料一般是采用绕成料卷的方式进行运输与存储的，并且料卷的收卷质量影响着运输、存储以及下一道工序的加工。实践应用中发现，料卷内部应力的分布会直接决定料卷质量，当料卷内部的应力分布不均匀时，容易导致在存放的过程中造成薄膜内部厚度不均匀，严重的话甚至会引起内部断裂。

尤其是，对于譬如柔性电子显示器、OLED、RFID标签、薄膜太阳能电池板之类的柔性电子而言，由于它们需实现相应的各项功能，因此需要在柔性基板上还制作有复杂的电器与器件。在此情况下，柔性电子除了具备其他柔性材料的共性之外，还具备一共同特点就是薄膜的截面在进给方向上往往是变化的，这种情况导致此类料卷的内部应力分布更为复杂和难于控制化。

现有技术中对此问题一般采用锥度张力控制，收卷张力的锥度系数多是根据生产经验来经验选取，然而在卷径较大的情况下，通过锥度系数的调整往往难以得到比较理想的料卷量。相应地，本领域亟需对此作出进一步的完善的改进，以满足目前日益提高的工艺要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向变截面柔性电子的恒应力收卷控制系统及其方法，其中通过对该控制系统的整体构造组成和布局进行重新设计，特别是内应力测量单元的具体结构组成和设置方式、以及与控制过程密切相关的变截面表征参数选择和双闭环控制算法构建等多个方面作出进一步的优化，相应能够更为全面地考虑柔性电子收卷张力的多种影响因素，与现有技术相比可显著提高收卷张力的控制精度，更好地实现了柔性电子料卷内部应力的均匀分布，并获得明显提升的料卷品质。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种面向变截面柔性电子的恒应力收卷控制系统，该系统包括张力传感器、张力控制器、卷径传感器、内应力测量装置、内应力控制器和执行件，其特征在于：

所述张力传感器用于对绕成料卷形式的变截面柔性电子实时检测其薄膜张力，并反馈给所述张力控制器；该张力控制器接收来自所述张力传感器的张力信号，并与参考信号进行比较后输出相应的驱动信号，由此驱动所述执行件对所述料卷的薄膜张力执行闭环控制；

所述卷径传感器用于对所述料卷的半径执行实时检测，同时判断收卷是否完成；

所述内应力测量装置包括压力传感器、连接件、导电滑环和信号采集卡，其中该压力传感器呈柔性薄膜传感器的形式，它插入至缠绕在气涨轴上的所述料卷内部与其紧密贴合，并且随着料卷内部压力的改变而相应实时改变电阻值，由此通过向所述导电滑环输出电阻信号的方式来实时反映此料卷内部应力变化情况；该连接件的大端与所述气涨轴相连，它的小端与所述导电滑环的内圈相连，由此当所述气涨轴旋转时，带动此连接件与所述导电滑环内圈同步转动；该导电滑环的外圈被固定件所固定同时连接有信号输出线，由此将接收到的电阻信号继续输出至所述信号采集卡；该信号采集卡则用于将电阻信号转化为电压信号，并将其反馈至所述内应力控制器；

所述内应力控制器基于所接收的电压信号输出相应的控制信号，并相应驱动所述执行件对所述料卷的内应力执行闭环控制。