一种实时监测封边机传送速度来调整激光功率的封边系统

技术领域

本发明涉及激光封边技术领域，特别涉及一种实时监测封边机传送速度来调整激光功率的封边系统。

背景技术

目前，在封边技术领域有三种工艺：

(1)第一热熔胶封边，将热熔胶加热后涂抹在胶条上进行粘合，但是热熔时间长；

(2)第二利用热风或方形光斑照射预涂于胶条上的胶层进行，减少了热熔时间；

(3)第三种是采用摆动式激光头扫描封边条，使其融化，实现封边粘合。

封边机的传送速度，因为各种阻力因素，会有快慢，导致封边条接受的能量不一致，而影响封边效果。因此，需要一种封边机的速度反馈调节的方式，通过速度调节的方式，调整激光功率，使得温度稳定融化封边条。

发明内容

本发明提供一种实时监测封边机传送速度来调整激光功率的封边系统，用以解决封边机的传送速度，因为各种阻力因素，会有快慢，导致封边条接受的能量不一致，而影响封边效果的情况。

本发明提出了一种实时监测封边机传送速度来调整激光功率的封边系统，包括封边机、激光加热装置、封边机传送带、热传感器和高精度旋转编码器，所述系统包括：

速度采集模块：用于通过高精度旋转编码器实时确定封边机传送带的实时传送速度；

第一计算模块：用于通过热传感器获取封边机传送带实时传送速度下的初始温度，并获取激光加热装置的初始功率，计算初始温度和初始功率的转换比例；

第二计算模块：用于在实时传送速度变化时，根据转换比例计算激光加热装置的需求功率；

功率调整模块：根据需求功率和初始功率的差值，对激光加热装置的输入功率进行实时调整。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

转动检测模块：用于实时获取高精度旋转编码器的检测信号，并通过检测信号确定封边机传送带的转动信息；

速度计算模块：用于根据转动信息和高精度旋转编码器的速度计算模式，确定高精度旋转编码器的转动速度；其中，

速度计算模式包括：加速度计算模式和传送运行速度计算模式；

转动速度包括：预测传送速度和实时监测速度；

根据加速度计算模式，实时传输封边机传送带的预测传送速度；

根据运行速度计算模式，实时传输封边机传送带的实时监测速度；

速度校验模块：用于根据预测传送速度和实时监测传送速度，对封边机传送带的速度进行交互验证，并在验证成功时，输出封边机传送带的实时传送速度。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

定时模块：用于高精度旋转编码器检测到速度信息时，进行实时定时，并在速度信息变化时，计算同一速度的持续运行时间；

线程设置模块：用于对每一种速度信息，设置对应的速度计算线程；其中，

每一个速度计算线程计算一个相同速度信息；

数据分割模块：用于根据高精度旋转编码器检测的速度信息，对不同速度信息和对应的速度持续运行时间，进行数据分割，在检测到不同速度信息时，进行对应时间段的数据存储。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

电压采集模块，用于从激光加热装置的电压采集电路处获取当前PWM周期内的输入电流，根据输入电流获取所需求的参考电压矢量；

输入采集模块：用于从激光加热装置的供电母线采集电路处获取当前PWM周期内的母线电压；

时间计算模块：用于根据参考电压矢量得到参考电压矢量持续时间；

初始功率计算模块：用于根据母线电流和母线电压计算得到激光加热装置的初始功率；其中，

初始功率为当前激光加热装置实时功率的前一段功率。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

温度传感配置模块：用于实时设置封边条的环境信息；其中，

环境信息包括：环境温度和环境湿度；

温度记录模块：用于在激光加热装置的实时功率下，记录封边条从开始加热至达到软化封边状态的这一时间段内的感应温度，生成时间-温度曲线；

能量计算模块：用于根据时间-温度曲线和加热功率P，计算在封边条在相变时间段内的吸收能量Q、传导能量Qc和自身储存能量Qh；

热容量计算模块：测定封边条的热容量H，所述热容量H＝Q－Qc－Qh；

区间设置单元：用于根据热容量，设定激光加热装置的输入功率区间。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

温度采集获取模块：获取封边条的实时温度和实时需求温度；其中，

实时需求温度根据封边机传送带的实时传送速度确定；

参考设定模块：用于根据实时温度，构建实时温度曲线，设定实时温度曲线和实时需求温度的温度参考线；

区间设定模块：用于根据激光加热装置的输入功率区间和激光加热装置与封边条的距离，确定封边条的温度区间；

预警判定模块：用于根据温度参考曲线和温度区间，设定封边条的预警温度。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

信号检测单元：用于实时获取高精度旋转编码器的信号周期；

模式设置单元：用于在预设封边机传送速度内获取到的有效信号周期数大于预设周期数时，进入惯性识别模式；

自动调节单元：用于惯性识别模式中，基于每个封边机传送带的速度值获取到的有效信号周期数，自适应调节旋转编码器的步长。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

信号采集模块：用于获取高精度旋转编码器在在对封边机传送带速度监督时的稳定转速速度，该并获取速度回授讯号；

误差剔除模块：用于通过傅立叶变换对该速度回授讯号的数据进行拟合，并剔除其非编码器精度误差特征频率；

误差计算模块：用于与误差计算模型，以得到该旋转编码器精度造成的速度误差；

补偿模块：用于高精度旋转编码器造成的速度误差经单位转换成旋转编码器精度造成的速度补偿值，并对实时输出速度值进行补偿计算。

作为本发明的一种实施例：所述激光加热装置上还设置有热成像设备；其中，

热成像设备包括：

热检测器设备，热检测器设备包括热感测像素阵列；

信号处理电路，信号处理电路可操作地耦合到热检测器设备；

图像生成器，用于接收信号处理电路处理后的热感信号，生成封边机传送带上封边条的实时热力图。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

样本设定模块：用于预先设置训练目标检测网络的封边条样本；

标注模块：用于对封边条样本训练样本中不同三维坐标处进行坐标标注，其中，

标注信息中包括封边条的三维坐标信息、尺寸信息和朝向信息；

热力图生成模块：用于根据三维坐标信息、尺寸信息和朝向信息将各个封边条的不同区域温度输入至热力图中。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种实时监测封边机传送速度来调整激光功率的封边系统的系统组成图；

图2为本发明实施例中系统自动调节和热力标注示意图；

图3为本发明实施例中热成像设备组成图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提出了一种实时监测封边机传送速度来调整激光功率的封边系统，包括封边机、激光加热装置、封边机传送带、热传感器和高精度旋转编码器，所述系统包括：

速度采集模块：用于通过高精度旋转编码器实时确定封边机传送带的实时传送速度；

速度采集模块是有高精度旋转编码器和封边机的传送带的传动机构连接，传动机构存在齿轮和电机，本发明主要是和齿轮连接。从而实现对传动速度的计算，确定实施传送速度。

第一计算模块：用于通过热传感器获取封边机传送带实时传送速度下的初始温度，并获取激光加热装置的初始功率，计算初始温度和初始功率的转换比例；

在本发明中，第一计算模块是由封边机传送带下的热传感器和微处理装置构成，微处理装置是具备计算功能，会通过其内部的时钟芯片去计算时间，会通过和激光加热装置确定，在初始加热的时候，初始功率是多大，初始功率的转换比例，就是判断初始功率下，产热的量是多少，功率和温度之间的转换关系，生成对应的转换关系公式，也就是对应的转换比例。这个转换关系公式只是基于速度变化，进而功率变化的转化，通过速度一个变量，可以忽略封边条加热时间、加热温度两个变量和封边条散热一个，对应功率的变化。

第二计算模块：用于在实时传送速度变化时，根据转换比例计算激光加热装置的需求功率；

实时传送速度变化的情况下，封装条的受热时间发生了变化，变短了，其次，因为速度的变化，封装条的散热速度加快了；这时候，可以根据高精度旋转编码器带来的转换比例的计算，去判断，激光加热装置在现有的速度之下，需要达到同等的加热效果，激光加热装置需要的运行功率。

功率调整模块：根据需求功率和初始功率的差值，对激光加热装置的输入功率进行实时调整。

上述技术方案的工作原理为：如附图1所示，本发明通过封边机、激光加热装置、封边机传送带、热传感器和高精度旋转编码器组成整个封边设备，高精度旋转编码器用于对封边设备的封边机传送带进行编码，在整个编码过程中，通过计算传送带的速度，判断在不同速度之下，封边条的热量，从而判断封边条的温度是不是达到了融化封边条的程度，并且可以计算封边条的初始温度和初始功率的转换比例，进而根据功率信息，判断需要进行功率调节的插值，实现激光加热装置的功率调节。本发明在封边机传送带上安装高精度旋转编码器实时采集速度，根据速度反馈给系统，系统根据速度来实时调整激光器功率，使封边条得到恒定的能量。

上述技术方案的有益效果为：

(1)本发明的封边系统，具备高精度旋转编码器，所以将：“封边条的加热时间、封边条的加热温度、封边条的散热，全部转化为封边条的速度这一个参数，”通过这一个参数实现统一的温度调节；本发明实现的基础是高精度旋转编码器，如果是一般的速度采集装置，虽然也能检测速度，但是在具体实施的时候，误差较大；因此，高精度旋转编码器和激光功率调整装置的统一系统是实现封边条恒温的基础。

进而，通过对封边机上在不同速度之下封边条温度的恒温计算，从而调节封边条的实时温度，控制封边条的温度达到一个恒定的热量温度，控制封边条具有恒定的融化效率。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

转动检测模块：用于实时获取高精度旋转编码器的检测信号，并通过检测信号确定封边机传送带的转动信息；

速度计算模块：用于根据转动信息和高精度旋转编码器的速度计算模式，确定高精度旋转编码器的转动速度；其中，

速度计算模式包括：加速度计算模式和传送运行速度计算模式；

转动速度包括：预测传送速度和实时监测速度；

根据加速度计算模式，实时传输封边机传送带的预测传送速度；

根据运行速度计算模式，实时传输封边机传送带的实时监测速度；

速度校验模块：用于根据预测传送速度和实时监测传送速度，对封边机传送带的速度进行交互验证，并在验证成功时，输出封边机传送带的实时传送速度。

上述技术方案的工作原理为：本发明可以通过高精度旋转编码器，确定封边机传送带的速度信息，计算转动速度，通过速度的监测，输出封边机传送带的实时运行速度。本发明的检测信号就是旋转圈数的编码信号，从而确定传送带的实时速度。速度计算的时候通过圈速的变化，每一圈的时间变化，可以计算出加速度和实时运行速度，也就可以实现了速度的预测，预测的速度和实时的速度通过交互验证，也能实现速度变化监测的统一性，保证速度计算的正确性。

本发明的有益效果在于：可以实现速度的高精度计算，通过交互验证的方式，保证高精度编码器对速度进行预测和监测的准确性。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

定时模块：用于高精度旋转编码器检测到速度信息时，进行实时定时，并在速度信息变化时，计算同一速度的持续运行时间；

定时模块就是用于进行加速度计算和非变动速度的持续监测。

线程设置模块：用于对每一种速度信息，设置对应的速度计算线程；其中，

每一个速度计算线程计算一个相同速度信息；

速度计算线程的作用是速度的单独处理，例如速度为1000米每小时，1200米每小时的时候，每一个速度对应一个统计线程，从而系统可以更快速的进行反应，实现激光加热装置的控制。

数据分割模块：用于根据高精度旋转编码器检测的速度信息，对不同速度信息和对应的速度持续运行时间，进行数据分割，在检测到不同速度信息时，进行对应时间段的数据存储。

数据分割的实质是速度计算的线程的分割，便于进行速度数据的记录。

上述技术方案的工作原理为：本发明可以通过高精度旋转编码器在一段时间内的速度变化信息，根据持续运行时间，对每一种速度信息生成一种速度计算的进程，进而通过不同速度下的数据分割，进行不同速度的数据存储。

上述技术方案的有益效果为：

本发明可以实现不同时间段的数据存储，从而实现单进程计算同意速度的实时温度，保证温度的稳定。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

电压采集模块，用于从激光加热装置的电压采集电路处获取当前PWM周期内的输入电流，根据输入电流获取所需求的参考电压矢量；

输入采集模块：用于从激光加热装置的供电母线采集电路处获取当前PWM周期内的母线电压；

时间计算模块：用于根据参考电压矢量得到参考电压矢量持续时间；

初始功率计算模块：用于根据母线电流和母线电压计算得到激光加热装置的初始功率；其中，

初始功率为当前激光加热装置实时功率的前一段功率。

上述技术方案的工作原理为：本发明可以通过电压矢量和PWM信号计算激光加热装置的功率，通过功率的计算，防止激光加热装置出现电压失常的状态。本发明的电压采集电路时用于采集激光加热装置的运行电压、输入电压等数据，从而实现激光加热装置的功率快速计算，确定电压矢量的控制方式可以实现快速的频率补偿。进而母线电压就可以进行快速的调节和检测，进而确定激光加热装置的初始功率，实时功率，也可以实现功率的快速调节。

上述技术方案的有益效果在于：本发明可以实现激光加热装置的功率检测，也可以实现其功率的快速调节。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

温度传感配置模块：用于实时设置封边条的环境信息；其中，

环境信息包括：环境温度和环境湿度；

温度记录模块：用于在激光加热装置的实时功率下，记录封边条从开始加热至达到软化封边状态的这一时间段内的感应温度，生成时间-温度曲线；

能量计算模块：用于根据时间-温度曲线和加热功率P，计算在封边条在相变时间段内的吸收能量Q、传导能量Qc和自身储存能量Qh；

热容量计算模块：测定封边条的热容量H，所述热容量H＝Q－Qc－Qh；

区间设置单元：用于根据热容量，设定激光加热装置的输入功率区间。

上述技术方案的工作原理为：上述方案参考了一种热容量的计算方式，在本发明在进行封边条软化状态的体现上，进行了数值化的计算，本发明将其和本发明中封边条的环境信息进行结合，从在确定封边条的热融状态的时候，更加便于进行数值化的体现，便于进行封边条软化状态的监督，保证激光热熔的效果。

本发明可以通过封边条的软化状态，以及环境信息信息，计算一段时间内的封边感应温度，计算封边条在加热阶段的所有热容量，通过热容量计算激光加热装置的输入功率区间。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

温度采集获取模块：获取封边条的实时温度和实时需求温度；其中，

实时需求温度根据封边机传送带的实时传送速度确定；

参考设定模块：用于根据实时温度，构建实时温度曲线，设定实时温度曲线和实时需求温度的温度参考线；

区间设定模块：用于根据激光加热装置的输入功率区间和激光加热装置与封边条的距离，确定封边条的温度区间；

预警判定模块：用于根据温度参考曲线和温度区间，设定封边条的预警温度。

上述技术方案的工作原理为：本发明可以通过对封边条实时的温度和实时需求温度的计算，确定实时温度的温度曲线，通过温度曲线设定温度参考线，进而计算封边条实时温度的温度区间，通过温度区间设定封边条的预警温度。温度采集获取模块的实时温度是通过温度检测装置确定，但是实时需求温度，是高精度编码器的速度和激光加热装置的功率的转化比例确定，通过激光加热装置的需求功率能够达到的温度，通过能够达到的温度和实时温度的差值，确定需求温度，进而构建温度曲线，通过温度曲线，确定封边条的热熔区间，进而指定封边条的预警温度。预警温度包括低温预警和高温预警，温度特别高也会导致封边条热熔的太化，而不太好进行封装。

上述技术方案的有益效果为：本发明可以实现对封边条融化温度的实时预警，确定封边条融化的预警温度。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

信号检测单元：用于实时获取高精度旋转编码器的信号周期；

模式设置单元：用于在预设封边机传送速度内获取到的有效信号周期数大于预设周期数时，进入惯性识别模式；

自动调节单元：用于惯性识别模式中，基于每个封边机传送带的速度值获取到的有效信号周期数，自适应调节旋转编码器的步长。

上述技术方案的工作原理为：上述技术方案还进行引入了一种惯性识别模式，惯性识别模式的作用是，可以通过封边机传送速度的有效信号，也就是正常工作的数据，可以实现高精度旋转编码器的步长，也就是计数的优化，防止因为传送带故障，齿轮还在旋转，而导致的误差计算。

本发明可以在高精度旋转编码器的信号周期内，通过有效信号的方式，对封边机传送带进行有效的惯性识别，通过惯性识别的方式计算高精度旋转编码器的步长。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

信号采集模块：用于获取高精度旋转编码器在在对封边机传送带速度监督时的稳定转速速度，该并获取速度回授讯号；

误差剔除模块：用于通过傅立叶变换对该速度回授讯号的数据进行拟合，并剔除其非编码器精度误差特征频率；

误差计算模块：用于与误差计算模型，以得到该旋转编码器精度造成的速度误差；

补偿模块：用于高精度旋转编码器造成的速度误差经单位转换成旋转编码器精度造成的速度补偿值，并对实时输出速度值进行补偿计算。

上述技术方案的工作原理为：

上述技术方案还引入了一种基于误差剔除的速度补偿机制，速度回授讯号也就是预期速度和实际速度的反馈信号，进而可以实现误差的剔除，进而确定速度误差，实现速度补偿。

即，可以通过高精度旋转编码器的稳定转速监督，对封边机传送到的速度进行实时的速度信息拟合，确定高精度旋转编码器的温度误差特征，从而实现温度的补偿计算。

上述技术方案的有益效果为：本发明可以通过速度的监督转换为温度稳定状态的实时监督，判断温度的误差方式，对温度进行误差补偿计算。

作为本发明的一种实施例：所述激光加热装置上还设置有热成像设备；其中，

热成像设备包括：

热检测器设备，热检测器设备包括热感测像素阵列；

信号处理电路，信号处理电路可操作地耦合到热检测器设备；

图像生成器，用于接收信号处理电路处理后的热感信号，生成封边机传送带上封边条的实时热力图。

上述技术方案的工作原理为：

上述技术方案还设置了热成像设备，热成像设备可以对封边条的实时温度热力显示，也是对传送带总体的实时热力图生成，进而实现封边条的热力监督。

即，可以通过热成像设备对监测到的封边条进行实时热力图转化。通过耦合的方式，对热检测器设备实时进行温度数据的输入，生成温度感应的热感信号。

上述技术方案的有益效果为：本发明可以通过热力图对封边条进行实时的温度监督。

作为本发明的一种实施例：所述系统还包括：

样本设定模块：用于预先设置训练目标检测网络的封边条样本；

标注模块：用于对封边条样本训练样本中不同三维坐标处进行坐标标注，其中，

标注信息中包括封边条的三维坐标信息、尺寸信息和朝向信息；

热力图生成模块：用于根据三维坐标信息、尺寸信息和朝向信息将各个封边条的不同区域温度输入至热力图中。

上述技术方案的工作原理为：

上述技术方案还引入了目标检测网络，目标检测网路的作用是对传送带上的封边条进行识别，然后在配合热力图的情况下，如果封边条的放置不准确，可能导致加热不均匀，或者，封边条的实时受热不均匀的时候，可以实现对封边条温度不均匀的地方进行标注。

即，可以通过目标检测网络，生成封边条的三维标注信息，对封边条进行三维标注，进而生成热力图可以显示封边条不同区块的实时温度。

上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，可以判断封边条的温度是不是均衡，封边条整体是不是均衡融化封边。

在本发明通过热力图进行温度不均匀标注，还包括如下过程：

步骤1：获取热力图，构建热力图的任意像素点的温度判定模型：

其中：Q(i)表示热力图的第i个像素点的温度判定模型；w

步骤2：通过温度判定模型与标准判定融合，进行温度不均匀标注：

其中，D

进行通过步骤2实现温度不均匀的具体标注。

上述方式中，步骤1可以判断每个像素点是不是温度值符合需求温度。步骤2可以判断每个像素点在温度判断之后，具体在那个封边条上，确定对应的位置，从而对具体的像素点进行温度标注。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。