真空镀膜在线测厚仪相关知识点

真空镀膜在线测厚仪相关知识点（一）肯定有人会问，何为机械泵？不管是机械泵还是扩散泵都属于真空泵，一般机械泵达到的真空泵较低，在10-4乇左右，而扩散泵的真空度较高，在10-8乇左右，扩散泵需要机械泵作为前级泵，以达到更高的真空度，就像水环真空泵配罗茨真空泵组成罗茨水环真空机组一样，只是真空度的不同而已，一般抽取储存液氧的氧气瓶里面夹层的真空需要这种很高的真空机组。关于真空度的测量，用热偶计(或高压强电离计)测中真空，用电离计测高真空。有一种玻璃高真空系统。其特点是玻璃系统制造方便、内部清洁，适合于小型科研实脸。为避免机械泵振动的影响，机械泵与双通活栓之间采用橡皮管连接。被排容器接在台面上部，并用烘箱盖住烘烤。双通活栓的接法，应使机械泵或通扩散泵、或通大气。这样，当系统使用完毕时，将活栓通向大气，防止机械泵返油;同时扩散泵得以保持真空。有些系统需要真空度较高，可在扩散泵上加液氮冷阱。抽气泵用机械泵和金属扩散泵，真空度测量用热偶计和电离计。与玻璃系统不同之处在于：1)由于真空室较大，如预抽时气体也要通过扩散泵再到机械泵，将因路程长而需要较多时间,需设置一预抽阀，使真空室可由此阀直接通机械泵。预抽时，开启此阀将真空室抽气，达到预抽要求后，将此阀关闭;2)扩散泵较大，返油较严重，通常需要加挡板，如要求更高真空，则可加液氮冷阱;3)有前置真空容器起前级压强稳定作用;4)采用电磁阀，遇到突然停电时自动将真空系统封闭。（二）人机界面采用MCGS嵌入式组态软件，主要实现①工艺画面显示：本系统组态出真空系统工作状态、真空系统PLCI/O口状态、蒸发系统工作状态及数据显示、送丝系统数据显示、传动系统工作状态、传动数据显示、历史报表、报警信息等多个窗口，可以图形化实时显示各种信息，也可以触摸控制各个系统。②数据检测记录：人机界面和PLC、真空计通过RS232口进行通讯，同步存储各种数据并生成包含时间、真空度、各个蒸发电源的电流、电压、各个送丝电机速度、镀膜长度、卷绕速度、张力等数据的报表和曲线。（三）本系统通过对水冷辊转速的调节来实现整个传动过程的速度控制。以水冷辊的速度为基准，当此速度变化时，引起收、放侧张力变化，由张力传感器检测出张力信号的变化，通过张力控制器的PID运算，分别控制收卷变频器调节收卷电机的转矩或放卷制动器调节放卷制动力矩，使收、放卷张力分别维持在各自张力设定值的大小。实现恒张力卷绕控制。水冷辊电机工作在速度控制模式，而收卷辊电机工作在转矩控制模式。张力控制器设定了克服卷绕开始时静摩擦力的惯性补偿、卷绕急停时张力急剧减少的防松卷补偿、张力线性变化的锥度控制以及卷材断裂保护等功能，整个卷绕系统张力控制稳定且调试简单。（3）真空系统如图２所示，由１０台真空泵，１０只真空阀门组成。在开始抽空前，必须先对油增压泵、油增扩泵进行２ｈ左右的预热，使泵内油温升到２２０℃以上，该泵才可工作，进行真空室的抽空。真空系统启动的顺序是，当镀材在收、放辊之间放置好后，关闭左右小车，首先启动粗抽泵，打开旁通阀，粗抽阀，真空室压力小于２０００Ｐａ时关闭旁通阀，开启罗茨泵，当真空室气压小于１０Ｐａ时，关闭粗抽阀，开前级阀，开高真空阀，室体真空度压达到０．０１Ｐａ时可对镀材进行加工。当镀材加工完毕后，又必须按工艺要求关闭各泵、阀。泵、阀的控制之间有严格的联锁、互锁条件。若泵、阀的开关顺序有误，将造成真空泵的损坏。由于篇幅有限，对很多联锁条件并未涉及。在此只简单进行真空系统开启的顺序说明，其余过程不再说明。（4）１．２．３送铝丝，蒸镀系统送铝丝系统由步进电动机驱动。将被蒸发材料铝丝送到蒸发舟上，蒸发舟由晶闸管交流调压器控制，蒸发舟温度在８００￣１０００℃左右，在真空环境下，铝丝到达蒸发舟后迅速融化、蒸发，溅射到被冷却辊冷却的镀材上形成薄膜。在设备工作的过程中根据镀材的速度及膜层厚度要求调节送铝丝的速度，根据送铝丝的速度调节蒸发舟的电压、温度，以保证铝丝迅速蒸发。该部分根据镀材的宽度一般有１１～１３只蒸发舟及送铝丝机构构成。（5）感应加热镀膜机感应加热式蒸发源用于卷绕式真空蒸发镀膜机蒸镀铝膜。将装有铝锭的坩埚放在螺旋线圈的中央（非接触），在线圈中通以高频电流，使铝锭产生电流将自身加热升温，直至蒸发。感应线圈常采用铜管制成并通以冷却水。为了使真空镀膜的膜层均匀，各坩埚线圈功率均可单独调节。此设备蒸发速率大，比蒸发舟电阻热源大10倍左右；与电阻加热式镀膜相比较，最突出的优点是铝块可在坩埚中充分溶解与脱气，可形成稳定的熔池，消除了大熔滴的突然飞溅，而且蒸发速度高，膜厚均匀，不会烫伤塑料，因而镀膜质量高，可避免薄膜上产生针孔现象。无需送丝机构，不存在送丝跑偏、卡丝、堵丝等故障，工作可靠，所以感应加热生产的金银丝的成品率也相应提高；蒸发源一次装料，操作简单温度容易控制；铝锭纯度要求略宽一些，如感应加热用99.9%纯度的铝即可，而电阻加热要求铝纯度99.99%，因此成本可以降低。性能特点：◎真空室：方形或圆形。◎用途：金银线镀膜。◎性能：高速、高效、稳定。◎优点：均匀度好，无溅射，无针孔，镀铝层牢固度好。◎蒸发源：IGBT高频感应加热，石墨坩埚蒸发源，消除了传统蒸发工艺的弊端，保证了极少的针孔率，卷绕速度可达8-10米/秒，完全满足金银线膜镀膜机的市场要求。开出式蒸发结构，科技独创，世界领先◎控制系统：西门子总线结构，人机界面，PLC控制，高精度交流矢量变频恒张力卷绕系统。◎真空系统：配大抽气量泵组，冷阱，抽气速度快，抽气时间8分钟，适用于任何气候环境直接张力闭环控制一般采取AC伺服电机!矢量变频器驱动电机1.性能:张力控制平稳,电气调速单元要求响应快,张力可视,系统容易振荡电气设备复杂,需要张力控制仪及张力传感器不适用于大张力控制场合目前,张力控制系统的电机驱动形式主要有:直流调速驱动!交流调速驱动!上海大学工学博士学位论文交流变频驱动和力矩电机驱动直流电动机主要优点是调速和启动特性好,堵转转矩大,但电机都有电刷和换向器,其间形成的滑动机械接触严重地影响了电机的精度!性能和可靠性,换向器电刷装置又使直流电机结构复杂!噪音大!维护困难而交流调速电机具有结构简单!运行可靠!维护方便等优点,故现在广泛采用交流变频调速驱动卷绕机工作时,薄膜的卷绕速度一般为8耐s一10耐S交流数字伺服电机既要能够输出一定的电磁转矩维持薄膜张力,也必须有相应的空载转速,根据要求,以放卷为例,选取了Mitsubishi公司生产的HA一LHllK3型交流伺服电机,输出功率为llKW,3000rpm的AC伺服电机,额定转矩52.5Nm这种电机有六种控制方式,¹模拟速度控制º位置控制»转矩控制¼位置!速度控制½位置!转矩控制¾速度!转矩控制本方案采用速度!转矩控制方式而交流调速电机具有结构简单!运行可靠!维护方便等优点,故现在广泛采用交流变频调速驱动一：真空镀膜在线测厚仪的组成设备分为三部分：探测系统、人机交互设备、电脑实时监控系统。探测系统:主要包括光源，接收器，控制器和铝支架人机界面：7寸LCD人机交互界面，显示各个测试点的透过率和光密度数据。电脑实时监控系统（选配）：数据记录，分析，报表等功能。此仪器提供双路的RS485通讯接口，标准的MODBUS通讯协议，方便和PLC，单片机，人机界面，组态王，电脑等通讯。镀膜机可以直接读取此设备的光密度数据，实现控制自动化（闭环控制）。二：真空镀膜在线测厚仪的参数1.测试波长：根据客户需要选择，目前有如下的选择：红外线：850nm（默认选项，抗干扰能力强）可见光：白光380nm-760nm绿光：530nm2.透过率测量精度：优于±1%3.透过率分辨率：0.005%；4.光密度测量范围：0.00OD---5.00OD5.光密度的分辨率：0.01for0.00-3.00OD0.05for3.00-5.00OD6.最大测量点数：36点7.相邻探测头之间距离：最小70mm8.发送接收探头之间距离：20mm9.温度范围：-20°C---+70°C10.数据刷新周期：300ms11.仪器整体尺寸：100mm（宽）*230mm（高）*长度(根据客户要求定制)12.需真空法兰电极芯数：6根（不配电脑监控），9根（配电脑监控）13.电源：220VAC/50Hz14.通讯：双路RS485