專利名稱：數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀，它主要用于光學(xué)鍍膜領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光學(xué)薄膜廣泛應(yīng)用于光譜分析、激光技術(shù)、化學(xué)工業(yè)、航天、大型精密儀器等科技領(lǐng)域，光學(xué)薄膜厚度的準(zhǔn)確控制是制備光學(xué)薄膜的關(guān)鍵技術(shù)。人們通常使用的監(jiān)控方法主要有光學(xué)監(jiān)控法和石英晶體振蕩監(jiān)控法。光學(xué)監(jiān)控法是目前在光學(xué)薄膜厚度控制方法中，應(yīng)用較為廣泛的一種，它采用光電測(cè)光，直接測(cè)量薄膜透射率或反射率極值來實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)薄膜厚度的控制。典型的光學(xué)薄膜儀如圖1所示。
現(xiàn)有光學(xué)監(jiān)控法的膜厚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)抗干擾能力、穩(wěn)定性較差的主要原因有1.現(xiàn)有系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)光直接照射到單色儀入射狹縫上的這種結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)的抗震動(dòng)能力、排除雜散光能力比較弱，而光源、光電倍增管及其供電源的工作穩(wěn)定性也影響監(jiān)測(cè)信號(hào)的穩(wěn)定性。因此在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，要求膜厚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的要有很高的抗擾動(dòng)能力，而現(xiàn)有的模擬電路光學(xué)薄膜儀是無法達(dá)到。
2.現(xiàn)有的模擬電路光學(xué)薄膜儀的模擬電路濾波處理的可靠性和穩(wěn)定性較低，改變?yōu)V波參數(shù)困難；而模擬鎖相環(huán)存在直流零點(diǎn)漂移、部件飽和、必須進(jìn)行初始校準(zhǔn)等問題。
3.對(duì)于復(fù)雜的模擬電路，電子元?dú)饧馁|(zhì)量優(yōu)劣和線路之間相互干擾都影響著信號(hào)的處理；另外僅僅采用模擬電路的設(shè)計(jì)，也無法對(duì)各種信號(hào)誤差進(jìn)行針對(duì)性各種算法處理，影響著監(jiān)測(cè)信號(hào)的精度和穩(wěn)定性。
4.現(xiàn)有的鍍膜生產(chǎn)過程主要依靠人眼觀察和手工操作。由于操作者工作時(shí)帶有人為的主觀性和經(jīng)驗(yàn)性，尤其是在極值點(diǎn)附近，光強(qiáng)信號(hào)的變化十分緩慢，要及時(shí)準(zhǔn)確判斷，很難保證鍍膜的質(zhì)量和重復(fù)性。
5.部分配有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)大多數(shù)采用工控機(jī)或可編程控制器等組成系統(tǒng)，硬件成本高；且一般僅用于最終數(shù)據(jù)處理分析，而不是信號(hào)處理。
6.有采用單片機(jī)的，整機(jī)主要還是采用模擬電路設(shè)計(jì)，因功能限制，也僅僅進(jìn)行數(shù)字采樣、轉(zhuǎn)換和傳送作用，未實(shí)現(xiàn)通過算法實(shí)現(xiàn)極值法和定值法控制，達(dá)到真正自動(dòng)判斷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、自動(dòng)操作且精度高、穩(wěn)定性高、可靠性高、通用性強(qiáng)的數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀。
在光學(xué)真空鍍膜過程中，光學(xué)薄膜厚度監(jiān)控信號(hào)的穩(wěn)定、壓躁以及準(zhǔn)確控制是制備光學(xué)薄膜的關(guān)鍵技術(shù)，它直接影響著光學(xué)薄膜元器件性能參數(shù)。在監(jiān)控薄膜厚度過程中，對(duì)薄膜的反射率(或透射率)進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果用于對(duì)薄膜膜層厚度的控制，一旦測(cè)量數(shù)值達(dá)到與所要求的膜厚時(shí)，就立即停止淀積，關(guān)閉擋板和切斷蒸發(fā)源電源以停止膜層蒸鍍，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜厚度的控制。
根據(jù)薄膜光學(xué)的原理，采用極值監(jiān)控時(shí)，光學(xué)薄膜厚度的準(zhǔn)確控制，依賴于對(duì)極值點(diǎn)的準(zhǔn)確判斷，由于光強(qiáng)信號(hào)在極值處變化緩慢，所以對(duì)噪聲特別敏感。本發(fā)明在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用軟件技術(shù)解決這一問題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀，包括放大器、濾波器、A/D模塊、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、鍵盤、顯示器、開關(guān)、存儲(chǔ)器和通訊接口，放大器與參考信號(hào)、測(cè)試信號(hào)以及濾波器連接，濾波器與A/D模塊連接，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與A/D模塊、鍵盤、顯示器、開關(guān)、存儲(chǔ)器和通訊接口連接，其特征在于所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置有軟件程序，根據(jù)初始設(shè)定值和鍵盤輸入進(jìn)行控制、跟蹤顯示、參數(shù)設(shè)置和通訊。
本發(fā)明所述控制設(shè)置有控制初始化、掃描鍵盤、信號(hào)處理、曲線擬合、開關(guān)控制、顯示數(shù)據(jù)、顯示波形以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，它運(yùn)用計(jì)算機(jī)優(yōu)化技術(shù)對(duì)參考信號(hào)和測(cè)量信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到信號(hào)的整體變化趨勢(shì)，并通過對(duì)該趨勢(shì)的分析，預(yù)先判斷極值的大小以及出現(xiàn)極值的時(shí)刻，從而控制開關(guān)及時(shí)關(guān)閉檔板，停止膜層蒸鍍，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)膜層的極值監(jiān)控和過極值監(jiān)控。
本發(fā)明所述信號(hào)處理設(shè)置有信號(hào)處理初始化、讀參考信號(hào)、數(shù)字鎖相、參考信號(hào)除法、讀測(cè)量信號(hào)、減法處理、傅立葉變換、數(shù)字濾波、傅立葉反變換和中值濾波，其中參考信號(hào)經(jīng)過參考信號(hào)除法取得與測(cè)量信號(hào)平衡的參考信號(hào)數(shù)據(jù)，自動(dòng)根據(jù)測(cè)量信號(hào)源的大小狀態(tài)修正參考信號(hào)系數(shù)，讀測(cè)量信號(hào)采集與參考信號(hào)有同頻率鎖相關(guān)系的測(cè)量信號(hào)數(shù)據(jù)，減法處理將測(cè)量信號(hào)數(shù)據(jù)與參考信號(hào)數(shù)據(jù)相減得到減法數(shù)據(jù)，所述數(shù)字鎖相、參考信號(hào)除法和減法處理的組合用來進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償，消除共摸干擾的影響，大幅度地抑制噪聲，提高探測(cè)靈敏度和信噪比，所述傅立葉變換、數(shù)字濾波、傅立葉反變換和中值濾波用于消除差模及隨機(jī)干擾的影響。
本發(fā)明所述跟蹤顯示設(shè)置有跟蹤顯示初始化、掃描鍵盤、信號(hào)處理、移動(dòng)平均計(jì)算、顯示線性化以及LED數(shù)碼管顯示、LCD液晶顯示數(shù)據(jù)和LCD液晶顯示波形。
本發(fā)明所述參數(shù)設(shè)置是用鍵盤輸入初始光量值、控制方式、鍍膜工藝參數(shù)，調(diào)整工作參數(shù)。
本發(fā)明所述顯示器設(shè)置有LCD液晶顯示器和LED數(shù)碼管顯示器。
本發(fā)明所述鍵盤是觸摸鍵盤。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1.整個(gè)檢測(cè)控制過程用嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制執(zhí)行，安全可靠，利用軟件技術(shù)自動(dòng)進(jìn)行極值或定值判斷并控制，可以克服人為操作的不足，提高鍍膜生產(chǎn)的成品率和重復(fù)性。
2.包括嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在內(nèi)的硬件設(shè)計(jì)簡單、成本低廉，可靠性高，部分硬件電路功能在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用軟件實(shí)現(xiàn)，包括信號(hào)變換、數(shù)字濾波、數(shù)字鎖相和數(shù)字運(yùn)算，克服模擬設(shè)計(jì)存在問題，并減少了電子線路的相互干擾，提高了整機(jī)的抗干擾能力。
3.在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，根據(jù)光學(xué)鍍膜原理，采用軟件技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)光學(xué)補(bǔ)償，即利用測(cè)得的兩光強(qiáng)信號(hào)之差值來代替透(反)射率值，并自動(dòng)根據(jù)信號(hào)源的大小狀態(tài)修正參考信號(hào)系數(shù)，以達(dá)到最佳的消除干擾效果；并利用信號(hào)處理優(yōu)化技術(shù)軟件消除差模及隨機(jī)干擾的影響。
4.面板采用LCD液晶顯示、LED數(shù)碼管顯示和觸摸鍵盤操作，使用簡單。
5.提供本機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查閱，并且為上位機(jī)提供通訊接口，以便對(duì)工藝數(shù)據(jù)管理分析。


圖1是現(xiàn)有的光學(xué)膜厚儀與其它設(shè)備組成應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明與相關(guān)裝置組成應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的主程序流程圖。
圖4是本發(fā)明的控制流程圖。
圖5是本發(fā)明的跟蹤顯示流程圖。
圖6是本發(fā)明的參數(shù)設(shè)置流程圖。
圖7是本發(fā)明的信號(hào)處理流程圖。
具體實(shí)施例方式參見圖2、圖3，本發(fā)明實(shí)施例數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀設(shè)置有測(cè)量放大器1、參考放大器2、測(cè)量濾波器3、參考濾波器4、A/D模塊5、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6、觸摸鍵盤7、LCD液晶顯示器8、LED數(shù)碼管顯示器9、開關(guān)10、存儲(chǔ)器11和通訊接口12，測(cè)量放大器1與測(cè)量信號(hào)和測(cè)量濾波器3連接，參考放大器2與參考信號(hào)和參考濾波器4連接，測(cè)量濾波器3、參考濾波器4均與A/D模塊5連接，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6與A/D模塊5、觸摸鍵盤7、LCD液晶顯示器8、LED數(shù)碼管顯示器9、開關(guān)10、存儲(chǔ)器11和通訊接口12連接，LED數(shù)碼管顯示器9用于顯示光量值，LCD液晶顯示器8用于顯示初始光量值、實(shí)際光量值、反(透)射率、鍍膜時(shí)間、材料折射率和鍍膜曲線等，所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6中設(shè)置有軟件程序，根據(jù)初始設(shè)定值和觸摸鍵盤7輸入進(jìn)行控制、跟蹤顯示、參數(shù)設(shè)置和通訊。本發(fā)明還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，經(jīng)觸摸鍵盤7將歷史數(shù)據(jù)送LCD液晶顯示器8顯示，提供本發(fā)明的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查閱，或者通過通訊接口12來和上位機(jī)進(jìn)行通訊，以便對(duì)工藝數(shù)據(jù)管理分析。
參見圖4，本發(fā)明所述控制是運(yùn)用計(jì)算機(jī)優(yōu)化技術(shù)對(duì)參考信號(hào)和測(cè)量信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到信號(hào)的整體變化趨勢(shì)，并通過對(duì)該趨勢(shì)的分析，預(yù)先判斷極值的大小以及出現(xiàn)極值的時(shí)刻，從而控制開關(guān)10及時(shí)關(guān)閉檔板，停止膜層蒸鍍，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)膜層的極值監(jiān)控和過極值監(jiān)控。其中的主要步驟包括控制初始化、掃描鍵盤、信號(hào)處理、曲線擬合、開關(guān)控制、顯示數(shù)據(jù)、顯示波形以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。當(dāng)采用過極值控制時(shí)，則根據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)以及膜厚儀及時(shí)判斷的極值，實(shí)時(shí)修正中止位置，以達(dá)到準(zhǔn)確控制的目的。
本發(fā)明的曲線擬合采用最小二乘法算法，即用j(x)擬合n對(duì)數(shù)據(jù)(xk，yk)(k＝1，2，…，n)，使得誤差平方和 最小，以求j(x)。這里用直線擬合，若y＝(x)＝a0+a1x滿足方程組na0+(Σk=1nxk)a1=Σk=1nyk(Σk=1nxk)a0+(Σk=1nxk2)a1=Σk=1nxkyk]]>即a0，a1是方程組的解。用最小二乘原理找到線性方程組的系數(shù)和常數(shù)，然后解線性方程組，以此得到相應(yīng)的擬合曲線。
參見圖7，本發(fā)明所述信號(hào)處理包括信號(hào)處理初始化、讀參考信號(hào)、數(shù)字鎖相、參考信號(hào)除法、讀測(cè)量信號(hào)、減法處理、傅立葉變換、數(shù)字濾波、傅立葉反變換和中值濾波，其中參考信號(hào)經(jīng)過參考信號(hào)除法取得與測(cè)量信號(hào)平衡的參考信號(hào)數(shù)據(jù)，自動(dòng)根據(jù)測(cè)量信號(hào)源的大小狀態(tài)修正參考信號(hào)系數(shù)，讀測(cè)量信號(hào)采集與參考信號(hào)有同頻率鎖相關(guān)系的測(cè)量信號(hào)數(shù)據(jù)，減法處理將測(cè)量信號(hào)數(shù)據(jù)與參考信號(hào)數(shù)據(jù)相減得到減法數(shù)據(jù)，所述數(shù)字鎖相、參考信號(hào)除法和減法處理的組合用來進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償，消除共摸干擾的影響，大幅度地抑制噪聲，提高探測(cè)靈敏度和信噪比，所述傅立葉變換、數(shù)字濾波、傅立葉反變換和中值濾波用于消除差模及隨機(jī)干擾的影響。
測(cè)量信號(hào)處理中用到的數(shù)字信號(hào)變換技術(shù)是將一個(gè)域內(nèi)的信號(hào)變換映射到另一個(gè)域內(nèi)的信號(hào)的方法。而離散傅立葉變換廣泛的應(yīng)用在光譜分析和信號(hào)處理上，其變換公式為X(k)=Σn=0N-1x(n)ejk2πn/Nfor k=0..N-1]]>X(n)=1NΣk=0N-1x(k)e-jk2πn/Nfor k=0..N-1]]>而本發(fā)明采用了快速離散傅立葉變換(FFT)在不損害變換效果的同時(shí)，加速了計(jì)算速度，將以時(shí)間為自變量的信號(hào)變換成與頻率為自變量的頻譜。
這里減法數(shù)據(jù)X1送入傅立葉變換，利用FFT快速運(yùn)算辦法對(duì)減法數(shù)據(jù)X1進(jìn)行離散傅立葉變換，將其變換成頻譜信號(hào)數(shù)據(jù)X2；然后在數(shù)字濾波中分析頻譜信號(hào)數(shù)據(jù)X2的頻譜，根據(jù)所希望的頻率特性通過調(diào)整截止頻率fc和帶寬b進(jìn)行濾波；數(shù)字濾波產(chǎn)生的信號(hào)數(shù)據(jù)X3送入傅立葉反變換，恢復(fù)出時(shí)域信號(hào)X4，時(shí)域信號(hào)X4送入中值濾波以剔除曲線中較大的毛刺，產(chǎn)生信號(hào)變換數(shù)據(jù)X5。這種方法具有較好的頻域選擇特性和靈活性，并且計(jì)算速度快，消除了數(shù)據(jù)中差模及隨機(jī)干擾的影響。
參見圖5，本發(fā)明所述跟蹤顯示包括跟蹤顯示初始化、掃描鍵盤、信號(hào)處理、移動(dòng)平均計(jì)算、顯示線性化以及LED數(shù)碼管顯示、LCD液晶顯示數(shù)據(jù)和LCD液晶顯示波形，它是本發(fā)明裝置處于跟蹤顯示狀態(tài)時(shí)的處理流程。
參見圖6，本發(fā)明所述參數(shù)設(shè)置是用觸摸鍵盤7輸入初始光量值、控制方式、鍍膜工藝參數(shù)，對(duì)觸摸鍵盤的功能鍵和數(shù)字鍵操作進(jìn)行處理，調(diào)整工作參數(shù)。
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明與相關(guān)裝置組成應(yīng)用系統(tǒng)來完成鍍膜工作，主要過程如下被監(jiān)控的信號(hào)光通過光電倍增管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后，轉(zhuǎn)變成交流電信號(hào)進(jìn)入信號(hào)通道，同時(shí)參考光經(jīng)過光電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)進(jìn)入?yún)⒖纪ǖ馈Ｓ捎谑菍⑼活l率調(diào)制的信號(hào)源分束后成為參考信號(hào)和測(cè)量信號(hào)，所以進(jìn)入信號(hào)通道和參考通道的信號(hào)頻率同步。測(cè)量信號(hào)通過測(cè)量放大器1和測(cè)量濾波器3進(jìn)行放大，參考信號(hào)通過參考放大器2和參考濾波器4進(jìn)行放大，抑制和濾除信號(hào)中的干擾和噪聲，并在擴(kuò)大信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍后分別輸送到雙通道高分辨率A/D模塊5中。測(cè)量信號(hào)和參考信號(hào)經(jīng)雙通道高分辨率A/D模塊5轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6讀取該信號(hào)數(shù)據(jù)后用軟件進(jìn)行信號(hào)處理，以數(shù)值計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、綜合、估計(jì)與識(shí)別等加工處理，借以達(dá)到提取信息和便于應(yīng)用的目的，并將處理結(jié)果傳送給LCD液晶顯示器8、LED數(shù)碼管顯示器9以及進(jìn)行相應(yīng)的控制動(dòng)作，完成鍍膜工作。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1)采用信號(hào)放大器和模擬濾波器在測(cè)量過程中很難避免如雜散光線、暗電流等影響，光電倍增管所接收的光信號(hào)十分微弱，其輸出的信號(hào)往往也被深埋在噪聲之中，需要對(duì)其進(jìn)行放大。本發(fā)明根據(jù)輸入信號(hào)和A/D模塊輸入范圍的要求選用高增益、高輸入阻抗、高穩(wěn)定性、寬頻帶、低輸出阻抗、低漂移、低噪聲的運(yùn)算放大器。
本發(fā)明的模擬濾波器采用隔離、增益性能方面比較好的有源濾波電路，以抑制不需要的噪聲，提高系統(tǒng)的信噪比。
2)采用高分辨A/D模塊本發(fā)明采用雙通道高分辨率A/D模塊，芯片A/D轉(zhuǎn)換采用逐次逼近轉(zhuǎn)換方式，可以將模擬信號(hào)精密地轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。它能保證速度快、精度高、同步采樣，以保證測(cè)試和參考兩路的A/D轉(zhuǎn)換精度一致，以利于消除共模干擾。
3)信號(hào)處理采用數(shù)字鎖相、自動(dòng)光學(xué)補(bǔ)償和數(shù)字運(yùn)算本系統(tǒng)中采用頻率調(diào)制測(cè)試光路和調(diào)制參考光路的結(jié)構(gòu)使得測(cè)試信號(hào)的穩(wěn)定性顯著依賴著光源、光電倍增管及其供電源的工作穩(wěn)定性。
本發(fā)明這種數(shù)字鎖相和數(shù)字相減(測(cè)得的兩光強(qiáng)信號(hào)之差)組合，能用來消除共摸干擾的影響，大大降低了光源這些關(guān)鍵設(shè)備的工作穩(wěn)定性要求，而且會(huì)顯著提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性和鍍膜重復(fù)性能，大幅度地抑制噪聲，提高探測(cè)靈敏度和信噪比。
本發(fā)明通過軟件自動(dòng)跟蹤測(cè)量信號(hào)來調(diào)整參考信號(hào)，調(diào)整參考信號(hào)和測(cè)量信號(hào)的平衡，使得由于電壓、電源等因素引起的參考信號(hào)變化同步，但它們的差值不變。與原來的系統(tǒng)相比，采用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字鎖相，也解決了若干模擬環(huán)的問題，如直流零點(diǎn)漂移、部件飽和、必須進(jìn)行初始校準(zhǔn)等，此外還具有對(duì)離散樣值的實(shí)時(shí)處理能力。
另外，本發(fā)明取消了該部分硬件電路，采用軟件實(shí)現(xiàn)，減少了電路系統(tǒng)的相互干擾，提高了整機(jī)的抗干擾能力。
4)信號(hào)處理采用信號(hào)變換、數(shù)字濾波和數(shù)字運(yùn)算等因采樣數(shù)據(jù)源中含有各種誤差，而且信號(hào)數(shù)字化過程包含時(shí)域采樣、截?cái)?、頻域采樣等步驟，每一步驟都可能引起信號(hào)和其蘊(yùn)含信息的失真。通過對(duì)數(shù)字化信號(hào)出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行分析，可以采用針對(duì)性軟件技術(shù)以解決這些問題。
本發(fā)明采用組合軟件技術(shù)包括快速FFT變換+數(shù)字濾波+快速FFT反變換+中值濾波。具有穩(wěn)定性高、精度高、靈活性大，不會(huì)因溫度、濕度的影響產(chǎn)生誤差，不需要高精度元件等突出優(yōu)點(diǎn)。通過這些信號(hào)處理技術(shù)，可以大大減少各種隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差，降低鍍膜機(jī)振動(dòng)和在光線傳輸時(shí)雜散光線對(duì)測(cè)量光信號(hào)的干擾，提高信號(hào)處理的精度和穩(wěn)定性。
5)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)控制等本發(fā)明在數(shù)據(jù)處理中，經(jīng)過移動(dòng)平均計(jì)算得到數(shù)據(jù)平滑處理，經(jīng)顯示線性化計(jì)算后的數(shù)據(jù)送往LCD液晶顯示器和LED數(shù)碼管顯示器；同時(shí)對(duì)一段時(shí)間內(nèi)采集到的數(shù)據(jù)采用最小二乘法算法進(jìn)行局部數(shù)據(jù)擬合，得到信號(hào)的整體變化趨勢(shì)，通過對(duì)趨勢(shì)的分析預(yù)先判斷極值的大小以及出現(xiàn)極值的時(shí)刻，就可以輸出信號(hào)控制開關(guān)。
另外本發(fā)明還提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查閱，并且可以給上位機(jī)提供通訊接口，以便對(duì)工藝數(shù)據(jù)管理分析。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀，包括放大器、濾波器、A/D模塊、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、鍵盤、顯示器、開關(guān)、存儲(chǔ)器和通訊接口，放大器與參考信號(hào)、測(cè)試信號(hào)以及濾波器連接，濾波器與A/D模塊連接，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與A/D模塊、鍵盤、顯示器、開關(guān)、存儲(chǔ)器和通訊接口連接，其特征在于所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置有軟件程序，根據(jù)初始設(shè)定值和鍵盤輸入進(jìn)行控制、跟蹤顯示、參數(shù)設(shè)置和通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀，其特征在于所述控制設(shè)置有控制初始化、掃描鍵盤、信號(hào)處理、曲線擬合、開關(guān)控制、顯示數(shù)據(jù)、顯示波形以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，它運(yùn)用計(jì)算機(jī)優(yōu)化技術(shù)對(duì)參考信號(hào)和測(cè)量信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，對(duì)一段時(shí)間內(nèi)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，得到信號(hào)的整體變化趨勢(shì)，并通過對(duì)該趨勢(shì)的分析，預(yù)先判斷極值的大小以及出現(xiàn)極值的時(shí)刻，從而控制開關(guān)及時(shí)關(guān)閉檔板，停止膜層蒸鍍，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)對(duì)膜層的極值監(jiān)控和過極值監(jiān)控。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀，其特征在于所述信號(hào)處理設(shè)置有信號(hào)處理初始化、讀參考信號(hào)、數(shù)字鎖相、參考信號(hào)除法、讀測(cè)量信號(hào)、減法處理、傅立葉變換、數(shù)字濾波、傅立葉反變換和中值濾波，其中參考信號(hào)經(jīng)過參考信號(hào)除法取得與測(cè)量信號(hào)平衡的參考信號(hào)數(shù)據(jù)，自動(dòng)根據(jù)測(cè)量信號(hào)源的大小狀態(tài)修正參考信號(hào)系數(shù)，讀測(cè)量信號(hào)采集與參考信號(hào)有同頻率鎖相關(guān)系的測(cè)量信號(hào)數(shù)據(jù)，減法處理將測(cè)量信號(hào)數(shù)據(jù)與參考信號(hào)數(shù)據(jù)相減得到減法數(shù)據(jù)，所述數(shù)字鎖相、參考信號(hào)除法和減法處理的組合用來進(jìn)行光學(xué)補(bǔ)償，消除共摸干擾的影響，大幅度地抑制噪聲，提高探測(cè)靈敏度和信噪比，所述傅立葉變換、數(shù)字濾波、傅立葉反變換和中值濾波用于消除差模及隨機(jī)干擾的影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀，其特征在于所述跟蹤顯示設(shè)置有跟蹤顯示初始化、掃描鍵盤、信號(hào)處理、移動(dòng)平均計(jì)算、顯示線性化以及LED數(shù)碼管顯示、LCD液晶顯示數(shù)據(jù)和LCD液晶顯示波形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀，其特征在于所述參數(shù)設(shè)置是用鍵盤輸入初始光量值、控制方式、鍍膜工藝參數(shù)，調(diào)整工作參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀，其特征在于所述顯示器設(shè)置有LCD液晶顯示器和LED數(shù)碼管顯示器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀，其特征在于所述鍵盤是觸摸鍵盤。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種數(shù)字式光學(xué)膜厚控制儀，包括放大器、濾波器、A/D模塊、嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、鍵盤、顯示器、開關(guān)、存儲(chǔ)器和通訊接口，放大器與參考信號(hào)、測(cè)試信號(hào)以及濾波器連接，濾波器與A/D模塊連接，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與A/D模塊、鍵盤、顯示器、開關(guān)、存儲(chǔ)器和通訊接口連接，其特征在于所述嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置有軟件程序，根據(jù)初始設(shè)定值和鍵盤輸入進(jìn)行控制、跟蹤顯示、參數(shù)設(shè)置和通訊。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，用軟件實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換、數(shù)字濾波、數(shù)字鎖相和數(shù)字運(yùn)算，克服模擬設(shè)計(jì)存在的問題，減少了電子線路的相互干擾，提高了整機(jī)的抗干擾能力和鍍膜產(chǎn)品的合格率。
文檔編號(hào)G05B15/00GK1786740SQ20051006156
公開日2006年6月14日 申請(qǐng)日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月15日
發(fā)明者鄭睿敏, 鄭睿韜, 趙志躍 申請(qǐng)人:鄭睿敏, 鄭睿韜