(57)【要約】    フィルムサンプルの物理的特性を分析するための装置が、本明細書に記載される。装置は、フィルムサンプルを保持するように構成されたクランプシステムを含む。この装置は、フィルムサンプルの物理的特性を試験するように構成された槍プローブシステムをさらに含む。槍プローブシステムは、槍プローブと、槍プローブをクランプシステムに対して移動させるように構成された推進システムと、槍プローブの移動中に槍プローブが受ける力を測定するように構成された力センサを有する。力センサは、槍プローブがフィルムサンプルと接触したときにフィルムサンプルに付与される力を測定するように構成されている。  【選択図】図１１Ｂ
2020529588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムサンプルの物理的特性を分析するための装置であって、前記装置が、
前記フィルムサンプルを保持するように構成されたクランプシステムと、
前記フィルムサンプルの物理的特性を試験するように構成された槍プローブシステムであって、前記槍プローブシステムが、槍プローブ、前記槍プローブを前記クランプシステムに対して移動させるように構成された推進システム、および前記槍プローブの移動中に前記槍プローブが受ける力を測定するように構成された力センサを含む、槍プローブシステムと、を備え、
前記力センサは、前記槍プローブが前記フィルムサンプルと接触したときに前記フィルムサンプルに付与される力を測定するように構成されている、装置。
【請求項２】
前記推進システムが、前記槍プローブを前記クランプシステムに対して移動させるように構成されたリニアモータを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記リニアモータが、前記槍プローブを移動させて、実質的に一定の速度で前記フィルムサンプルに衝突させるように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記槍プローブの前記実質的に一定の速度が、穿刺抵抗試験に関連付けられている０．０４ｍ／ｓと、槍衝撃試験に関連付けられている４ｍ／ｓの間にある、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記槍プローブの前記実質的に一定の速度が、前記フィルムサンプルとの衝突時に３．３ｍ／ｓであり、衝突後の前記槍プローブの前記実質的に一定の速度は、前記フィルムサンプルが前記槍プローブによって穿刺されるまで、３．３ｍ／ｓの少なくとも８０％のままである、請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
前記リニアモータを制御するように構成されたコントローラと通信するコンピュータシステムをさらに備え、前記コンピュータシステムが、軌道を読み込ませるため、および前記読み込まれた軌道に従って前記槍プローブを移動させるためのコマンド信号を前記コントローラに送信するように構成されている、請求項２〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記力センサが、動的圧電式センサを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記槍プローブが、中空部分を有し、かつ前記フィルムサンプルと接触するように構成された半球形端部を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記半球形端部が、鋼を含み、前記中空部分が、アルミニウムを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記クランプシステムが、上顎および下顎を含み、前記上および下顎が、開放状態および閉鎖状態、ならびに中心に位置付けられている穴を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記上顎および前記下顎が、各々、溝および隆起部を含み、前記上および下顎のうちの一方の前記隆起部が、前記上および下顎のうちの他方の前記溝に嵌合するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記上顎および前記下顎のうちの一方が、前記上および下顎が前記開放状態にある間に、前記フィルムを適所に保持するように構成された保持機構を含む、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記保持機構が、複数の吸引カップを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記クランプシステムが、前記上顎および前記下顎を開放位置と閉鎖位置との間で移動させるように構成された空気圧式把持器を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記力センサと通信するコンピュータシステムをさらに備え、前記コンピュータシステムが、前記力センサから力データを取得するように構成されており、前記コンピュータシステムが、前記クランプシステムおよび前記槍プローブシステムとさらに通信して、前記クランプシステムの前記開放および閉鎖、ならびに前記槍プローブシステムの作動を制御して前記作動に関連付けられている力データを取得する、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料のフィルムまたはシートの衝撃および穿刺抵抗の分析に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の物理的特性を特徴付けることは、材料の製造に使用される化学組成を分析および改善すること、ならびに材料の製造プロセスを分析および改善することに役立つ。物理的特性を特徴付けることはまた、消費者が特定のユースケースに最適な製品を決定することにも役立つと共に、研究者が特定の用途向けの新しいソリューションを開発することにも役立ち得る。材料の有用な物理的特性の１つは、材料の穿刺特性を決定することである。槍試験は、科学者に材料の高速穿刺特性についての洞察を提供する。槍試験では、通常、特定の速度で進行する特定の寸法の丸い円筒形プローブで薄膜を穿孔し、プローブが薄膜に及ぼす力を測定する。
【０００３】
現在、フィルムの槍試験は、手動落槍システムおよび計装化槍システムの２つの方法で実施されている。どちらの場合も、システムは重力に依存して槍プローブを試験されるフィルムに向けて加速させる。フィルムは、クランプ機構によって適所にぴんと張られて保持される。落槍（ＤＤ）は、既知の質量／重量をフィルムに落下させることを含む。オペレータは、フィルムが穿刺されたかどうかの観察を行う。この試験は、フィルムの複数の複製物上で異なる質量／重量で何度も繰り返すことができる。結果として得られるフィルム特性（通常は全体のエネルギーのみ）が、結果から推定される。ただし、このシステムは使用が面倒で、自動化された動作には適さず、フィルムに印加される力曲線の性質の詳細な理解を提供しない。
【０００４】
計装化槍衝撃システム（ＩＤＩ）は、フィルムを穿刺するために使用される槍プローブに力センサを組み込むことによって、１回の試験からより豊富なデータを取得することにより適している。ＩＤＩシステムは、前負荷がかけられたばねを使用して、試験システムの力およびエネルギー容量を増加させる。これは、自動化された槍システムの最新技術である。ただし、上記のシステムは両方とも受動的に作動される。さらに、上記のシステムは、限られた量の収集されたデータを提供する。
【０００５】
したがって、既存の装置およびシステムの上記および他の問題を解決する、フィルムの衝撃および穿刺抵抗を分析するための装置の必要性が残っている。
【発明の概要】
【０００６】
本開示による衝撃および／または穿刺抵抗を分析するための装置は、例えば、材料のフィルムまたはシートの物理的特性の制御された試験、および試験中の増加したデータ収集を可能にする槍プローブの能動的または制御された作動を提供する。
【０００７】
本開示の一態様は、フィルムサンプルの物理的特性を分析するための装置を提供することである。装置は、フィルムサンプルを保持するように構成されたクランプシステムを含む。装置は、フィルムサンプルの物理的特性を試験するように構成された槍プローブシステムをさらに含む。槍プローブシステムは、槍プローブと、槍プローブをクランプシステムに対して移動させるように構成された推進システムと、槍プローブの移動中に槍プローブが受ける力を測定するように構成された力センサと、を有する。力センサは、槍プローブがフィルムサンプルと接触したときにフィルムサンプルに付与される力を測定するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示、ならびに構造の関連要素の動作方法および機能、ならびに部品および製造の経済性の組み合わせは、添付の図面を参照して以下の説明および添付の特許請求の範囲を考慮するとより明らかになり、これらの全ては本明細書の一部を形成し、同様の参照番号は様々な図における対応する部分を示す。しかしながら、図面は例示および説明のみを目的としており、本発明の制限の定義として意図されていないことを明確に理解されたい。
【図１】本開示の一実施形態によるシステムの概略図を示す。
【図２】本開示の一実施形態による、ロボットシステムの３次元斜視図を示す。
【図３】本開示の一実施形態による、材料保持システムの３次元斜視図を示す。
【図４】本開示の一実施形態による、厚さ測定システムの構成要素の３次元斜視図を示す。
【図５】本開示の一実施形態による、フィルムサンプルの欠陥を分析するための材料画像分析システムの３次元斜視図を示す。
【図６Ａ】本開示の一実施形態による、クランプシステムの３次元斜視図である。
【図６Ｂ】本開示の一実施形態による、クランプシステムの断面図を示す。
【図７Ａ】および
【図７Ｂ】本開示の一実施形態による、クランプシステムによってクランプされたフィルムのビデオの最初および最後のフレームを示す。
【図８Ａ】および
【図８Ｂ】本開示の一実施形態による、槍プローブがフィルムにちょうど突き当たったとき（図８Ａ）およびフィルムが最も伸張されたとき（穿刺直前）（図８Ｂ）のフィルムのフレームを示す。
【図９】本開示の一実施形態による、槍プローブシステムの３次元斜視図を示す。
【図１０】本開示の一実施形態による、槍プローブの３次元斜視図を示す。
【図１１Ａ】および
【図１１Ｂ】それぞれ、本開示の一実施形態による、槍プローブがフィルムに接触する直前、および槍プローブがフィルムに接触し、穿刺直前に最大までフィルムを伸張させた後の、クランプによってクランプされたフィルムサンプルの側面図をそれぞれ示す。
【図１２Ａ】本開示の一実施形態による、プローブの移動の開始からプローブの完全な停止までの時間（ｓ）に対するプローブに加えられる力（Ｎ）のプロットである。
【図１２Ｂ】本開示の一実施形態による、サンプルとの衝突点からサンプルの穿刺の完了までの時間（ｓ）に対するプローブに加えられる力（Ｎ）のプロットである。
【図１３Ａ】および
【図１３Ｂ】本開示の一実施形態による、変位（ｍ）に対する力（Ｎ）のプロットを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の実施形態によれば、材料の薄膜の衝撃および穿刺抵抗を試験するプロセスを自動化することができる。自動化された槍試験装置のアイデアは、様々な産業における高スループット（ＨＴＰ）試験の必要性から生じている。試験速度が高いほど、大量のデータを比較的迅速に収集して傾向を分析することができ、関心のある分野でより詳細な調査を行うことが可能になる。ＨＴＰ試験設定の開始に必要な機能の１つは、連続（またはほぼ連続）の動作である。システムをノンストップで実行することを可能にすることで、実施される試験の量が増加する。このシステムはまた、手動試験システムと比較して、１回の試験の速度を向上させることができる。これは、例えば、連続する試験間で中断することなく、材料の多くのフィルムの試験を可能にすることができる完全に自動化された槍試験装置を使用することによって実現することができる。これは、試験のスループットの向上、試験されたフィルムサンプルの数の増加、および試験されたフィルムに同じ試験条件を受けさせることを提供する。
【００１０】
さらに、本開示の槍試験装置を使用することによって、槍速度を設定することができ、複数のサンプルが同じ槍速度を受けることができる。例えば、これにより、サンプルが同じ材料であるか異なる材料であるかに関係なく、複数のサンプルの物理的特性を比較することが可能になる。さらに、槍試験装置の槍プローブの速度は、穿刺抵抗試験を実施するための比較的低い０．０４ｍ／ｓから高速槍衝撃試験を実施するための８ｍ／ｓまで調整することができる。さらに、以下の段落でさらに詳述するように、槍試験装置の槍プローブを自動的に取り出すことができ、これによりフィルム試験のスループットを向上させることができる。
【００１１】
さらに、本槍試験装置は、ポリマーフィルム（例えば、プラスチック）および非ポリマーフィルムの試験を含む材料の様々なフィルムの試験を可能にする。さらに、本槍試験装置は、厚さ１ｍｍ以上の基材を含む様々な厚さのフィルムまたは基材を試験するために使用することができる。基材は、例えば、ポリマープラーク、金属シート、紙シート、または他の複合材料であり得る。したがって、本明細書では、「フィルム」、「フィルムサンプル」、または「材料のフィルム」という用語は、様々な種類の材料（例えば、プラスチック、紙、金属、または複合材料）および様々な厚さの材料を包含するために使用される。一例では、本槍試験装置は、射出成形および他のプラスチック成形手段を通じて形成されたものなど、他の加工材料の試験を可能にする。
【００１２】
図１は、本開示の一実施形態によるシステムの概略図を示す。本開示の一実施形態では、衝撃および穿刺抵抗を分析するためのシステム１０は、ロボットシステム１２、材料保持システム１４、材料厚さ測定システム１６、材料画像分析システム１８、および槍試験装置２０のうちの１つ以上を含む。ロボットシステム１２、材料保持システム１４、材料厚さ測定システム１６、材料画像分析システム１８、および槍試験装置２０は、作業面２２または共通の枠組みに位置付けられ得る。ロボットシステム１２、材料保持システム１４、材料厚さ測定システム１６、材料画像分析システム１８、および槍試験装置２０は、コンピュータシステム２４を使用して制御され得る。送達システムも提供されてもよい。送達システムは、ロボットシステム１２および材料保持システム１４が１つ以上のトレイからフィルムサンプルを取り出すことができる作業面にサンプルを送達する１つ以上のトレイを含んでもよい。
【００１３】
図２は、本開示の一実施形態による、ロボットシステム１２の３次元斜視図を示す。一実施形態では、ロボットシステム１２は、エプソン社製のＥｐｓｏｎ  Ｃ４Ｌロボットなどの６軸ロボットアームシステムである。実施形態によれば、Ｅｐｓｏｎ  Ｃ４Ｌロボットシステムは、９００ｍｍ（約３５インチ）の最大リーチを有する。ロボットシステム１２は、分析または試験されるフィルムサンプルを、作業面２２に設けられたステーション間で移動するように構成されている。例えば、ロボットシステムは、図３に関連して以下に記載されるように、材料保持システムに接続され得る。図２に示されるロボットアームに加えて他の種類のロボットシステムを使用して、作業面２２に設けられたステーション間でフィルムサンプルを移動させることができる。
【００１４】
図３は、本開示の一実施形態による、材料保持システムの３次元斜視図を示す。材料保持システム１４は、図２に示されるロボットシステム１２の１つの端部に接続されている。例えば、一実施形態では、材料保持システム１４は、締結具を使用してロボットシステム１２のアームに取り付けられる。材料保持システム１４は、フィルムサンプルを保持および移動させるように構成さている。一実施形態では、材料保持システムは、真空吸引を通じてフィルムサンプルを保持するように適合された真空吸引システム３０を含む。一実施形態では、真空吸引システム３０は、フィルムの垂れ下がりを防止するために、フィルムサンプルの各角部で実質的に平坦な四角形の形状および厚さを有するフィルムサンプルを保持するように構成された２対の吸引カップ３２を含む。一実施形態では、対の吸引カップ３２は、吸引カップ３２がその周囲でフィルムサンプル３８を保持できるように配置および離間される。対の吸引カップ３２間に空間またはスロット３３が設けられて、試験のためにフィルムサンプル３８へのアクセスを提供する。一実施形態では、真空吸引システム１４は、フィルムが作業面の周りを移動する効率を高めるために、第３の対の吸引カップ３４をさらに含む。例えば、吸引カップ３４の第３の対を提供することによって、以前に試験されたフィルムサンプル３６を拾い上げると同時に、試験のための新しいフィルムサンプル３８を配置することができる。
【００１５】
本明細書では、吸引カップがフィルムサンプルを保持するために使用されるものとして記載されているが、他の機構またはシステムを使用して、材料の種類に応じてフィルムサンプルを保持することもできる。例えば、吸引カップは、様々なプラスチックおよびポリマー材料などの、非多孔質の比較的軽いサンプルを保持するのに適している場合がある。したがって、例えば、多孔質材料が使用される場合、吸引カップは、磁石、クリップ、または何らかの他の種類の把持機構などの他の保持機構に置き換えることができる。
【００１６】
図４は、本開示の一実施形態による、厚さ測定システムの構成要素の３次元斜視図を示す。厚さ測定システム１６は、例えば、０．５ｍｉｌから１０ｍｉｌの間の広範囲の厚さでフィルムサンプルの厚さを測定するように構成されている。厚さ測定システム１６は、接触板４０およびプローブ４１を使用してフィルムサンプルの厚さを測定するように構成さている。接触板４０およびプローブ４１は略平坦であり、その対向面でフィルムに接触し、フィルムの厚さは、接触板４０とプローブ４１との間の距離として測定される。接触板４０およびプローブ４１の両方の表面は、測定中にフィルムサンプルに穿刺することを回避するのに十分である。接触板４０およびプローブ４１は、厚さゲージの力を分散させ、測定中にフィルムサンプルが変形するのを防止するという利点を有する。例えば、接触板４０およびプローブ４１は、可撓性のかつ柔軟な材料またはより剛性のサンプルに使用されるように構成され得る。
【００１７】
厚さ測定システム１６はまた、高精度デジタル接触センサ４４（例えば、キーエンス社のＫｅｙｅｎｃｅ  ＧＴ２シリーズ）も含む。センサ４４は、フィルムサンプルの厚さを１ミクロンの精度で測定するために使用される。センサ４４は、その精度のために選択される。プローブ４１は、センサ４４に機械的にリンクされている。厚さ測定システム１６はまた、フィルムサンプル（図示せず）がセンサ４４の上部または下部接点のいずれにも引っ掛からないように配置されたランプ４２も含む。フィルムサンプルが接触板４０とプローブ４１との間の適所に置かれると、空気圧システム４６からの加圧空気がセンサ４４に加えられ、センサ４４は、センサ４４とプローブ４１とにリンクされたシャフト４５を延伸させ、プローブ４１を移動させてフィルムサンプルの厚さを測定する。
【００１８】
機械の種類の厚さ測定システム１６が記載および使用されているが、他の種類の厚さ測定システムも使用することができる。例えば、別の実施形態では、厚さ測定システム１６は、レーザビームを使用して厚さを決定するように適合されたレーザ距離測定センサを含む。例えば、デュアルレーザ厚さ分析器を使用して、フィルムサンプルの厚さを測定することができる。さらに別の実施形態では、容量測定システムを使用して、フィルムサンプルの厚さを測定することができる。静電容量（または一般にインピーダンス）測定システムは、材料全体の静電容量（またはインピーダンス）の測定に基づいている。測定されたインピーダンスは、材料の種類およびフィルムサンプルの厚さに直接関係している。
【００１９】
再び図１を参照すると、厚さ測定システム１６での厚さ測定の前または後に、フィルムサンプルは、ロボットシステム１２によって材料画像分析システム１８に移動される。図５は、本開示の一実施形態による、フィルムサンプルの欠陥を分析するための材料画像分析システムの３次元斜視図を示す。一実施形態では、材料画像分析システム１８は、偏光の原理に基づいている。材料画像分析システム１８は、試験されるフィルムサンプルの欠陥を検出するように構成されている。偏光源１８Ａを使用して、分析システム１８内のフィルムサンプルを照射し、あらゆる周囲光を実質的に除去する。光がフィルムサンプルを通過した後、フィルムは、偏光フィルタを取り付けたカメラ１８Ｂによって捕捉される。完全に形成されたフィルムは、光源からの偏光を散乱させず、したがって完全に鮮明な画像が得られる。ただし、フィルムに何らかの欠点／欠陥があると、カメラによって検出された光が散乱する。次いで、マシンビジョンアルゴリズムは、重大な欠陥を伴うフィルムサンプルを識別およびタグ付けする。したがって、材料画像分析システム１８は、フィルムサンプルを通過する偏光がサンプルに存在する特定の物理的欠陥の影響を受けるときに生じる欠陥の検出に基づいている。材料画像分析システムは偏光に依存しているため、試験される材料が変更されると、偏光も変化する可能性があり、これは何もない場合に存在する欠陥を示す可能性がある。ただし、分析の態様の一部として、欠陥または不規則性の分析は、データ解釈に移行し、フィルムからの結果の範囲を調べること、ならびに標準偏差および平均からの距離に基づいて外れ値を識別することによって行われる。したがって、欠陥を決定する本方法は、材料に依存せず、ＨＴＰ実施形態の問題に対するより普遍的なソリューションである。あるいは、一実施形態では、材料画像分析システム１８は、欠陥の種類を定量化および識別するように構成されたゲル試験器を含み得る。ゲル試験器の例として、光学制御システム（ＯＣＳ）試験器が挙げられる。上述されたもの以外の他の種類の材料画像分析システムが、代わりに使用されてもよい。例えば、光透過率分析システムまたは超音波欠陥検出システムを使用して、フィルムサンプルの欠陥を検出することができる。本明細書では、フィルムサンプルの任意の欠陥または不規則性を含めるために、「欠陥」という用語が使用される。
【００２０】
厚さ測定および画像分析に続いて、フィルムサンプルは、ロボットシステム１２によって槍試験装置２０に移動される。槍試験装置は、フィルムサンプルの物理的特性を試験するように構成されている。一実施形態では、物理的特性は、フィルムサンプルの弾性および強度を含む。図６Ａおよび６Ｂを参照すると、槍試験装置２０は、フィルムクランプシステム６０を含む。図６Ａは、本開示の一実施形態による、クランプシステム６０の３次元斜視図である。図６Ｂは、本開示の一実施形態による、クランプシステム６０の断面図を示す。フィルムクランプシステム６０は、試験の精度を確保する役割を果たす。クランプシステム６０は、２つの顎６２Ａおよび６２Ｂを含む。一実施形態では、顎６２Ａおよび６２Ｂは円形であり、すなわち、円形または環状の形状を有する。しかしながら、顎６２Ａおよび６２Ｂは、多角形などの異なる形状を有することもある。一実施形態では、２つの顎６２Ａおよび６２Ｂは、顎６２Ａ、６２Ｂが互いに閉鎖されたときに互いに完全または部分的に噛み合う対応する表面形状を含む。例えば、図６Ｂの切断図に示されるように、上顎６２Ａには、溝６４Ａおよび隆起部６５Ａのパターンが設けられている。下顎６２Ｂには、一致する溝６４Ｂおよび隆起部６５Ｂが設けられている。上顎６２Ａの隆起部６５Ａは、下顎６２Ｂの溝６４Ｂと噛み合うように構成されている。下顎６２Ｂの隆起部６５Ｂは、上顎６２Ａの溝６４Ａと噛み合うように構成されている。溝６４Ａ、６４Ｂおよび隆起部６５Ａ、６５Ｂは、２つの顎６２Ａ、６２Ｂが互いに閉鎖するときに、フィルムをぴんと引っ張るように構成されている。溝６４Ａ、６４Ｂおよび隆起部６５Ａ、６５Ｂは、プロセス中にフィルムに過度の応力が印加されないようにさらに構成されている。一実施形態では、溝および隆起部は円形である。一実施形態では、フィルムサンプルが対向する隆起部および溝の間に挟まれるために、ただしこの間で切断されないために十分な空間を提供するために、隆起部の幅は溝の幅よりもわずかに小さい。顎６２Ａおよび６２Ｂは、穴６６などの中央に位置付けられている孔を画定する。一実施形態では、中央穴６６の直径は３インチ（７．６２ｃｍ）である（ＡＳＴＭ試験規格によって指定されている）。２つの顎６２Ａおよび６２Ｂは、顎６２Ａ、６２Ｂを開放および閉鎖するように作動させることができる平行顎空気圧式把持器６８（Ｓｃｈｕｎｋから入手した）によって作動する。一実施形態では、底部顎６２Ｂは、フィルムクランプシステム６０が開放している間にフィルムサンプルを適所に保持する４つの吸引カップ６３（図６Ａに示される）を含む。図６Ａおよび６Ｂに示されているもの以外の他のクランプを使用して、槍試験中にフィルムサンプルを保持することができる。一実施形態では、１０ｐｓｉ（０．６９ｂａｒ）〜５０ｐｓｉ（３．４５ｂａｒ）、例えば１５ｐｓｉ（１．０３ｂａｒ）の圧力が平行顎空気圧式把持器６８によって印加され、２つの顎６２Ａおよび６２Ｂを閉鎖して、それらの間でフィルムサンプルを保持する。ただし、印加された圧力がフィルムサンプルをせん断しない限り、他の圧力も可能である。
【００２１】
クランプシステム６０の機能を試験して、（ａ）クランプが閉鎖したときにフィルムサンプルがぴんと引っ張られ、クランプに起因するフィルムサンプルの過度の応力／伸張がないこと、および（ｂ）フィルムサンプルが試験プロセス全体でクランプに滑り込まないことを確認することができる。高速カメラシステムを使用して、これらの研究の質的データを収集することができる。フィルムサンプルをぴんと引っ張るクランプシステム６０の有効性を試験するために、様々なレベルのしわおよび折り目を有する複数のフィルムを、異なる試験のためにクランプに配置することができる。高速ビデオは、フィルムサンプル上でクランプシステム６０が閉鎖するときにクランプシステム６０の上方から捕捉できるが、他の視点も可能である。
【００２２】
図７Ａおよび図７Ｂは、本開示の一実施形態による、クランプシステム６０によってクランプされたフィルムサンプルのビデオの最初および最後のフレームを示す。図７Ａの最初のフレームは、クランプシステム６０の閉鎖前のフィルムサンプルのいくつかのしわを示している。しかしながら、クランプシステム６０を閉鎖すると、図７Ｂの最後のフレームは、フィルムサンプルがクランプシステム６０の動作によってぴんと引っ張られたことを示している。フィルムサンプルがクランプシステム６０に配置される前のフィルムサンプル上に、同心円が示された。フレームは、クランプシステム６０が閉鎖したときに、円の形状が大きく変化していないことを示している。したがって、クランプシステム６０は、フィルムサンプルをぴんと引っ張っている間（例えば、フィルムを歪ませるまたは伸張する）、フィルムサンプルに悪影響を与えない。
【００２３】
フィルムサンプルがクランプシステム６０によって固定された後、槍はフィルムサンプルを通って移動する。試験の高速ビデオを捕捉することができる。図８Ａは、本開示の一実施形態による、槍がフィルムサンプルにちょうど突き当たったときのビデオからのフレームを示す。図８Ｂは、本開示の一実施形態による、フィルムサンプルが最も伸張されるとき（穿刺直前）のビデオからのフレームを示す。図８Ａおよび図８Ｂの２つのフレーム画像は、クランプ顎に最も近いフィルムサンプルの縁部が適所に留まることを示し、フィルムサンプルがクランプシステム６０内で滑らないことを示している。図８Ａおよび８Ｂに示された上記の試験は、比較的薄い（０．５ｍｉｌ）および比較的厚いフィルムサンプル（１０ｍｉｌ）で実施され、両方の場合において、フィルムサンプルはクランプシステム６０で滑らなかった。
【００２４】
図９を参照すると、槍試験装置２０はまた、槍プローブシステム９０も含む。図９は、本開示の一実施形態による、槍プローブシステム９０の３次元斜視図を示す。槍プローブシステム９０は、槍プローブ９２と、槍プローブ９２を移動させる推進システム９４と、を含む。一実施形態では、推進システム９４は、リニアモータ９６（例えば、ＬｉｎＭｏｔ  ＵＳＡ，ＩｎｃのＬｉｎＭｏｔリニアモータ）と、リニアモータ９６を制御するコントローラ（図示せず）と、を含む。リニアモータ９６は、規定の運動プロファイルに正確に追従しながら、比較的高い加速および減速のために構成されている。一実施形態では、リニアモータ９６は、槍プローブの目標速度を比較的低い速度（０．０４ｍ／ｓ）から比較的高い速度（４ｍ／ｓ）に変更するか、またはこれらの速度を選択し、かつ許容運動範囲内で目標速度に到達しながら、穿刺抵抗および槍衝撃試験中に速度を調整する柔軟性を提供する。さらに、リニアモータは、槍プローブがリニアモータにリンクされているため、槍プローブをすばやく簡単に取り出すことができるという利点を提供する。コントローラは、推定されたモータパラメータに基づくフィードフォワード補償を有する従来の比例−積分−微分（ＰＩＤ）コントローラを使用することができる。命令は、コンピュータシステム２４によってコントローラに送信される（図１を参照）。コンピュータシステム２４は、コントローラと通信しており、コンピュータシステム２４は、コントローラにコマンド信号を送信して、リニアモータ９６を制御するように構成されている。コンピュータシステム２４は、コントローラにコマンド信号を送信して軌道を読み込み、読み込まれた軌道に従って槍プローブ９２を移動させるように構成されている。同様に、フィードバックデータは、コンピュータシステム２４によってＰＩＤコントローラから受信される。槍プローブ９２は、リニアモータ９６の可動スライダ９５に取り付けられる一方、固定子は、例えば、ポスト９７によって作業面２２またはフレームに固定される。槍プローブ９２はリニアモータ９６によって作動されるため、槍プローブ９２の取り出しプロセスは従来技術のシステムよりも速くて安全であり、自動化された高スループットのフィルム試験が可能になる。しかしながら、リニアモータ９６以外の推進システムを使用して、槍プローブ９２を移動させることができる。例えば、油圧システムまたは空気圧システム（例えば、圧縮空気を使用）を使用して、槍プローブ９２を移動させることもできる。リニアモータ９６の代わりにモータを使用して、槍プローブ９２を移動させることもできる。
【００２５】
図９をさらに参照すると、槍プローブシステムは、力センサ９９をさらに含む。力センサ９９は、槍プローブ９２の移動中、例えば、フィルムサンプルの変形中に、槍プローブ９２が受ける力を測定するように構成されている。一実施形態では、力センサ９９は、槍試験中に力信号を測定するために、例えば、槍プローブ９２とリニアモータ９６のスライダ９５との間の槍プローブ９２にまたはその中に設置される圧電式（ＰＺＴ）力センサである。圧電式センサは、急速に変化する力を正確に測定することができる。圧電式センサは、動的な力のプロファイルが発生する、力形態槍プローブ９２の測定に良く適している。本明細書では、槍試験中に力を測定するための圧電式センサが記載されているが、他の種類のセンサを使用して力を測定することもできる。
【００２６】
槍衝撃試験は、ＡＳＴＭ  Ｄ１７０９規格と相関している一方、穿刺抵抗試験は、ＡＳＴＭ  Ｆ１３０６規格と相関している。槍試験装置２０は、より良い速度調整およびより速いプローブ取り出しのために構成されている。槍プローブ９２を交換することによって、槍試験装置２０は、低速で穿刺抵抗試験を、より高速で槍衝撃試験を実施することができる。
【００２７】
図１０は、本開示の一実施形態による、槍プローブの３次元斜視図を示す。一実施形態では、槍プローブ９２は、ＡＳＴＭ試験規格によって指定されるように構築されている。一実施形態では、槍プローブ９２は、直径０．５インチ（１．２７ｃｍ）の円筒形ロッド１０２である。一実施形態では、円筒形ロッド１０２は、０．２インチ（０．５１ｃｍ）〜１インチ（２．５４ｃｍ）の直径を有する。槍プローブ９２はまた、ＡＳＴＭ規格によって指定されているように、半球形端部１０４も有する。半球状の形状は、応力集中が最小化する。一実施形態によれば、半球形端部１０４は、ＡＳＴＭ試験規格によって指定されるように、０．２５インチ（０．６３ｃｍ）の半径を有することができる。ＡＳＴＭ規格では、プローブが鋼製であることが指定されているが、これにより、現在の構成ではプローブが重くなる。実際、プローブはモータによって駆動されるため、プローブの過度の重量は、モータの精度、速度、および寿命の低下を含む、時間の経過に伴うモータの動作に有害な場合がある。したがって、一実施形態では、槍プローブ９２の重量を最小化するために、槍プローブ９２は、中空に構成される。追加的または代替的に、槍プローブ９２は、アルミニウムで作られている。槍プローブ９２がＡＳＴＭ規格に準拠することを保証するために、先端１０４は、鋼から作られてもよい。一実施形態では、先端１０４は、例えば、接着剤を使用して、またはねじで円筒形ロッド１０２に締結される。プローブの全長は、約１０インチ（２５．４ｃｍ）である。一実施形態では、プローブの全長は、６インチ（１５．２ｃｍ）〜約１６インチ（４０．６ｃｍ）である。槍プローブ９２の重量は、おおよそ９０ｇである。一実施形態では、槍プローブ９２の重量は、５０ｇ〜２００ｇである。
【００２８】
高速槍衝撃試験を実施するために、ＡＳＴＭ規格では、槍プローブがフィルムサンプルとの衝突の瞬間に３．３ｍ／ｓで進行し、フィルムサンプルが穿刺されるまで、その速度の８０％以上で進行し続けることが要求される。一実施形態では、槍プローブ９２の速度は、フィルムサンプルとの衝突時に３．３ｍ／ｓであり、フィルムサンプルが槍プローブ９２によって穿刺されるまで、速度は３．３ｍ／ｓの８０％を超えたままである。妥当な進行距離でこの速度プロファイルを実現するには、軌道の慎重な計画が必要になる場合がある。軌道には、フィルムサンプルと接触する前の静止から３．３ｍ／ｓへの加速、３．３ｍ／ｓの一定速度、およびフィルムサンプルを穿刺した後の３．３ｍ／ｓから静止への減速の、３つの段階がある。加速および減速に起因して、力センサ９９は、加速および減速段階のＧ力を記録する。次の段落でさらに説明されるであろうように、加速および減速段階からのデータは破棄される。理想的には、これらの力は軌道の一定速度の部分には存在せず、プローブがフィルムサンプルに衝突することに起因する、力の測定値を損なうことはない。ただし、加速度プロファイルが強すぎる場合、ＰＩＤ位置制御システムは最初に目標位置に追いつくことができず、最終的に一定速度の領域で目標速度をオーバーシュートする。これにより、槍の運動に振動が発生し、これは、力センサ９９に反映される。この望ましくない状況を回避するために、滑らかな軌道を確立して、加速度の突然の変化を最小化することができる。ＰＩＤコントローラのゲインを調整して、システムが過減衰または非振動になるようにすることができる。槍プローブ９２の速度は、衝突時に３．３ｍ／ｓに等しいものとして上述されているが、槍プローブ９２の速度は、高速槍衝撃試験を実施するために、比較的低い０．０４ｍ／ｓから４ｍ／ｓまでの穿刺抵抗試験を実施するように調整することができる。
【００２９】
図１１Ａおよび１１Ｂは、それぞれ、本開示の一実施形態による、槍がフィルムサンプルと接触する直前、および槍がフィルムと接触し、穿刺直前に最大までフィルムを伸張した後に、クランプによってクランプされたフィルムサンプルの図を示す。
【００３０】
試験されるすべてのフィルムサンプルの試験条件を実質的に同じに保つために、試験サンプルに共通のフィルム形式が選択され得る。例えば、一実施形態では、６インチ×６インチ（１５．２ｃｍ×１５．２ｃｍ）の正方形のフィルム片が共通形式として選択される。例えば、このサイズは、槍試験のためにクランプシステム６０にしっかりと保持されるのに十分な大きさである。さらに、この形式のフィルムを切断するために、従来のダイが利用可能である。ただし、理解できるように、他のサイズと形式も使用することができる。
【００３１】
再び図１を参照すると、槍システムの試験手順の一実施形態は以下のステップを含む。
（ａ）材料保持システム１４を使用して、ロボットシステム１２によってフィルムサンプルを拾い上げるステップ。
（ｂ）材料厚さ測定システム１６を使用して、フィルムサンプルの厚さを測定するステップ。
（ｃ）槍試験装置２０のクランプ６０にフィルムサンプルを配置するステップ。
（ｄ）槍試験装置２０内の槍プローブ９２を移動させるステップ。
（ｅ）コンピュータシステム２４による槍試験のデータおよび結果を収集するステップ。
（ｆ）試験されたサンプルを廃棄するステップ。
任意に、試験手順にはまた、材料画像分析システム１８を使用して欠陥分析を実施することも含む。
【００３２】
サンプルは、６インチ（１５．２ｃｍ）の正方形のフィルムを含み得る。
【００３３】
ステップ（ｃ）に関して、フィルムサンプルが試験の準備ができたときに、槍試験装置２０のクランプ６０が開放し、ロボットシステム１２に取り付けられた材料保持システム１４は、最初にクランプ６０にある任意の古いフィルムを取り除き（フィルムがクランプ内に存在する場合）、新しいフィルムサンプルフィルムをクランプ６０に配置する。図３に示されるように、これは、任意の使用された／古いフィルム３６を掴んで取り除くために材料保持システム１４上の真空吸引カップ３４を制御することによって、および対の真空吸引カップ３０および３２を制御して新しいフィルムサンプル３８を保持し、かつクランプ６０上の吸引カップのセットを制御することによって（図６を参照）達成される。材料保持システム１４を有するロボットシステム１２がクランプ６０の空間から引き出されると、クランプ６０は閉鎖され、サンプルフィルムは、クランプ６０の顎６２Ａおよび６２Ｂの間にぴんと張った状態で保持される。したがって、フィルムサンプルを穿刺する準備ができている。
【００３４】
ステップ（ｄ）に関して、リニアモータ９６（図９を参照）は、一定の開始位置へのリニアモータ９６のホーミングを含むシステムが開始されたときに初期化される。一実施形態では、リニアモータ９６が初期化されると、リニアモータ９６を再初期化することなく複数の試験を実行することができる。一実施形態では、槍試験装置２０のリニアモータ９６を定期的に、例えば、毎日再初期化して、リニアモータ９６が確実に同じ開始位置に戻るようにすることができる。槍試験装置２０の槍プローブ９２は、次いで、コンピュータシステム２４によって移動され、指定された軌道を読み込み、槍プローブ９２を移動させるコマンドをリニアモータ９６に送信するように、槍試験装置２０のＰＩＤコントローラに命令する。
【００３５】
ステップ（ｅ）に関して、コマンドはまた、コンピュータシステム２４によって、コンピュータシステム２４と通信し、槍試験中に力信号を測定してデータ収集を開始する力センサ９９と通信するデータ取得システムにも送信される。このコマンドは、槍コマンドの移動と実質的に同時に送信することも、槍コマンドの移動と同時に送信することもできる。試験が完了した後、リニアモータ９６はその初期位置に戻る。
【００３６】
ステップ（ｆ）に関して、使用されたフィルムサンプルを、次いで、ロボットシステム１２を使用して材料保持システム１４によって持ち上げることができ、オペレータによって定期的に空にされるゴミ箱に配置することができる。これによりサイクルが完了し、システムはその初期状態に戻り、例えば、レセプタクルから、またはレセプタクルに到着したときに、次のフィルムサンプルを拾い上げる準備ができている。
【００３７】
槍試験の制御および槍試験のデータおよび結果の収集に加えて、一実施形態では、コンピュータシステム２４は、様々な試験を通じて進行するフィルムサンプルを追跡するようにさらに構成することができ、これにより厚さ測定、欠陥分析、および槍試験情報が各サンプルに相関されて、後での参照のために記憶されるようにする。したがって、例えば、欠陥のあるサンプルからの試験データにフラグを付けて、それを信頼すべきかまたは破棄すべきかを評価することができる。
【００３８】
通常、フィルムサンプルに対する衝突から穿刺までの時間は、数ミリ秒のオーダーである。さらに、取得した衝撃信号の高速フーリエ解析により、約２０ｋＨｚの周波数情報内容が示された。したがって、サンプリング周波数（データ収集率）は２０  ｋＨｚを超える速度で実施される場合がある。捕捉されたデータの周波数スペクトルは、関連するデータを低周波数で、任意のノイズを高周波数で示す。ノイズは、以下の段落でさらに説明するように、ローパスフィルタを使用してを除去される。
【００３９】
上記のように、センサはプローブが受ける力を測定するために使用される。一実施形態では、槍システムの力を測定するために単軸力センサで十分である。上で説明したように、一実施形態では、圧電式センサは、その高い帯域幅（３６０００Ｈｚ）、したがって力の高速変化を測定する能力に起因して選択される。一実施形態では、ＰＣＢ  Ｐｉｅｚｏｔｒｏｎｉｃｓの単軸力センサ、モデルＩＣＰ力センサ、２０８Ｃ０２が使用される。この圧電式センサは、Ｚ方向に１００ポンド（４４４  Ｎの力に相当）の負荷容量を有する。このセンサは、動的な力の用途に構成されている。センサのあらゆる静的負荷は最終的にゼロに戻る。
【００４０】
センサの動的な性質の結果として、センサの較正は高度な機器を使用し、実験質での実施は困難である。したがって、センサのルーチンの較正は、製造者によって実施されなくてもよい。さらに、力センサはまた、測定ノイズの影響を受けやすい場合もあり、これは、試験中の槍の速度によってさらに悪化する。一実施形態では、力信号の高周波ノイズを実質的に減少または除去するために、生の力信号のローパスフィルタリングが実施される。一実施形態では、この目的のために、４００Ｈｚのカットオフ周波数を有する二次バターワースフィルタを使用することができる。さらに、一実施形態では、このフィルタリングプロセスによって導入されるあらゆる遅延を除去するために、信号は逆方向（時間に対して逆方向）に２回フィルタリングされる。これは、ＭａｔｈＷｏｒｋｓのＭａｔＬａｂが提供するｆｉｌｔｆｉｌｔ関数と同様である。
【００４１】
一実施形態では、衝突時の槍プローブ９２の速度を確認するため、およびフィルムサンプルを穿刺するプロセスを通して、位置信号の数値導関数をとることによって、槍プローブ速度が計算される。このプロセスによって導入されるあらゆる数値ノイズを除去するために、力信号のフィルタリングに使用されるものと同様のローパスフィルタリング戦略が使用される。
【００４２】
一実施形態では、槍試験装置２０と通信するコンピュータシステム２４は、槍試験装置２０から力データを収集または取得するように構成されている。一実施形態では、槍試験装置２０でのデータ収集は、槍プローブ９２が移動されたときに開始し、槍プローブ９２がそのストロークの最上部で停止したときに終了する。これにより、槍プローブ９２がフィルムサンプルと接触している間、遅延およびタイミングの考慮が収集されたデータに影響を与えないことが保証される。したがって、収集されたデータ内のデータの関連部分を分離するために、収集されたデータは切り捨てられることが好ましい。これは、槍プローブ９２がフィルムと接触する時間を示す衝撃センサからのデータを使用して実施される。測定された力がゼロになったとき、穿刺の完了が示される。ただし、力信号のフィルタリングに起因して、力がゼロにならない場合がある。したがって、一実施形態では、穿刺完了点は、フィルタリングされていない力信号を使用して識別される。
【００４３】
図１２Ａは、一実施形態による、槍プローブ９２の移動の開始から槍プローブ９２の完全な停止までの時間（ｓ）に対するプローブに加えられる力（Ｎ）のプロットである。このプロットは、槍プローブ９２の加速度に対応する第１の広いピーク、槍プローブ９２のサンプルとの接触に対応する鋭いピーク、および槍プローブ９２の減速に対応する第２の広いピークを示している。
【００４４】
図１２Ｂは、本開示の一実施形態による、フィルムサンプルとの衝突点からサンプルの穿刺の完了までの時間（ｓ）に対する槍プローブ９２に印加される力（Ｎ）のプロットである。
【００４５】
主要な計量法は、槍試験装置２０によって収集された力データから計算することができる。これらの測定基準は、用途に基づいてフィルムを特徴付けることに役立つ。主要な計量法の例は、その単位、説明、およびそれらの計算方法の簡単な説明と共に、表２に要約されている。
【表１】
2020529588.tif 000003
【００４６】
図１３Ａは、本開示の一実施形態による、変位（ｍ）に対する力（Ｎ）のプロットを示す。図１３Ａは、力のピーク（または最大力）を示す。図１３Ａはまた、最大力までの力曲線の下の区域に対応するピークエネルギーも示している。エネルギーは、変位の距離に対する力の積分に対応する。一実施形態では、台形法を使用して、力のエネルギーまたは積分を計算する。ただし、他の計算方法を使用することもできる。
【００４７】
図１３Ｂは、本開示の一実施形態による、変位（ｍ）に対する力（Ｎ）のプロットを示す。図１３Ｂは、力のピーク（または最大力）を示す。図１３Ｂはまた、総変位までの力曲線の下の区域に対応する総エネルギーも示す。
【００４８】
単一の種類のフィルムのすべての複製またはサンプルを試験した後、統計アルゴリズムを使用して、データ内のあらゆる外れ値を検出および除去することができる。あらゆる統計上の外れ値を除去する目的は、不適切な試験から生じる可能性のあるあらゆる誤った試験結果（例えば、試験中にフィルムが存在しない、フィルムが引き裂かれているなど）を除去することである。したがって、外れ値を除去するために使用される閾値は保守的である。
【００４９】
一実施形態では、外れ値を決定するために、修正Ｚスコアが使用される。Ｚスコア法の詳細な説明は、米国商務省国立標準技術研究所のウェブサイトで見つけることができる。簡単に言えば、修正Ｚスコアは、所与の観測値がその中央値からどれだけ離れているかを示す（通常のＺスコアも同様に平均からの距離を示す）。Ｚスコアは、式（１）を使用して計算される。
【数１】
2020529588.tif 000004
ここで、
【数２】
2020529588.tif 000005
は、観察値
【数３】
2020529588.tif 000006
についての修正Ｚスコアであり、
【数４】
2020529588.tif 000007
は、観察値のセットの中央値であり、ＭＡＤは、式（２）を使用して計算される中央値絶対偏差である。
【数５】
2020529588.tif 000008
【００５０】
修正Ｚスコアは、通常のＺスコアと比較して、データのセットの統計的広がりのより堅牢な尺度とみなされる。平均から遠く離れた単一の外れ値は、データの平均（したがって通常のＺスコア）に影響を与える可能性がある。外れ値の数が許容可能な観測値よりもはるかに少ないと仮定すると、データセットの中央値は影響を受けない。Ｚスコアは、中央絶対偏差（ＭＡＤ）を使用して計算することが好ましいが、ＭＡＤの代わりに標準偏差（σ）を使用してＺスコアを計算することも可能である。さらに、Ｇｒｕｂｂｓ検定、Ｔｉｅｔｊｅｎ−Ｍｏｏｒｅ検定、Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ  Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｓｔｕｄｅｎｔｉｚｅｄ  Ｄｅｖｉａｔｅ（ＥＳＤ）検定など、Ｚスコア法以外の他の統計手法も使用することができる。
【００５１】
一実施形態では、各槍試験に対して複数の計量法および測定値があるため、外れ値の検出は、１つの計量法または測定値に対して実施することができる。この実施形態によれば、保守的な閾値が与えられると、試験が外れ値を生成する場合、何かが著しく間違っていなければならず、すべての計量法について同様に貧弱なデータが生じると想定される。これは、試験の重大な欠陥を検出することである外れ値検出プロセスの目的と一致している。
【００５２】
一実施形態では、外れ値が識別されると、データセット内の残りの複製またはサンプルの平均および標準偏差を計算し、データベースにアップロードすることができる。外れ値データは、そのようにタグ付けすることができ、必要に応じてさらなるレビューのためにデータベースに記憶することができる。
【００５３】
用語「コンピュータシステム」は、本明細書では、任意のデータ処理システムまたは処理ユニット（単数または複数）を包含するために使用される。コンピュータシステムは、１つ以上のプロセッサまたは処理ユニットを含み得る。コンピュータシステムまた、分散コンピューティングシステムでもあり得る。コンピュータシステムは、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ＰＤＡなどのハンドヘルドコンピューティング装置、タブレット、スマートフォンなどを含み得る。上の段落に記載された機能または動作を達成するために、コンピュータプログラム製品（単数または複数）がコンピュータシステム上で実行されてもよい。コンピュータプログラム製品は、上述の機能または動作を実施するようにコンピュータシステムをプログラムするために使用される命令が内部に記憶された、コンピュータ可読媒体または記憶媒体（単数または複数）を含む。好適な記憶媒体（単数または複数）の例としては、フロッピーディスク、光ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ  ＲＯＭ、光磁気ディスク、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気もしくは光学カード、ハードディスク、フラッシュカード（例えば、ＵＳＢフラッシュカード）、ＰＣＭＣＩＡメモリカード、スマートカード、または他の媒体を含む、任意の種類のディスクが挙げられる。あるいは、コンピュータプログラム製品の一部分または全体を、インターネット、ＡＴＭネットワーク、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）またはローカルエリアネットワークなどのネットワークを介してリモートコンピュータまたはサーバからダウンロードすることができる。
【００５４】
コンピュータ可読媒体のうちの１つ以上に記憶されたプログラムは、汎用または専用のコンピュータシステムまたはプロセッサを制御するためのソフトウェアを含み得る。また、このソフトウェアにより、コンピュータシステムまたはプロセッサは、グラフィカルユーザインターフェース、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）などの出力装置を介してユーザと対話することもできる。ソフトウェアは、装置ドライバ、オペレーティングシステム、およびユーザアプリケーションなども含み得るがこれらに限定されない。あるいは、コンピュータで具現化されるコンピュータプログラム製品（単数または複数）として（例えば、ソフトウェア製品として）、上述の方法を実装する代わりに、またはそれに加えて、上述の方法は、例えば、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはグラフィック処理ユニット（単数または複数）（ＧＰＵ）が本開示の方法（単数または複数）、機能、または動作を実装するように設計され得るハードウェアとして実装することができる。
【図１】
2020529588.tif 000009
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2020529588.tif 000016
【図７Ｂ】
2020529588.tif 000017
【図８Ａ】
2020529588.tif 000018
【図８Ｂ】
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【図９】
2020529588.tif 000020
【図１０】
2020529588.tif 000021
【図１１Ａ】
2020529588.tif 000022
【図１１Ｂ】
2020529588.tif 000023
【図１２Ａ】
2020529588.tif 000024
【図１２Ｂ】
2020529588.tif 000025
【図１３Ａ】
2020529588.tif 000026
【図１３Ｂ】
2020529588.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月24日(2020.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムサンプルの物理的特性を分析するための装置であって、前記装置が、
前記フィルムサンプルを保持するように構成されたクランプシステムと、
前記フィルムサンプルの物理的特性を試験するように構成された槍プローブシステムであって、前記槍プローブシステムが、槍プローブ、前記槍プローブを前記クランプシステムに対して移動させるように構成された推進システム、および前記槍プローブの移動中に前記槍プローブが受ける力を測定するように構成された力センサを含む、槍プローブシステムと、を備え、
前記力センサは、前記槍プローブが前記フィルムサンプルと接触したときに前記フィルムサンプルに付与される力を測定するように構成されている、装置。
【請求項２】
前記推進システムが、前記槍プローブを前記クランプシステムに対して移動させるように構成されたリニアモータを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記リニアモータが、前記槍プローブを移動させて、実質的に一定の速度で前記フィルムサンプルに衝突させるように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記槍プローブの前記実質的に一定の速度が、穿刺抵抗試験に関連付けられている０．０４ｍ／ｓと、槍衝撃試験に関連付けられている４ｍ／ｓの間にある、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記槍プローブの前記実質的に一定の速度が、前記フィルムサンプルとの衝突時に３．３ｍ／ｓであり、衝突後の前記槍プローブの前記実質的に一定の速度は、前記フィルムサンプルが前記槍プローブによって穿刺されるまで、３．３ｍ／ｓの少なくとも８０％のままである、請求項３または４に記載の装置。
【請求項６】
前記リニアモータを制御するように構成されたコントローラと通信するコンピュータシステムをさらに備え、前記コンピュータシステムが、軌道を読み込ませるため、および前記読み込まれた軌道に従って前記槍プローブを移動させるためのコマンド信号を前記コントローラに送信するように構成されている、請求項２〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記力センサが、動的圧電式センサを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記槍プローブが、中空部分を有し、かつ前記フィルムサンプルと接触するように構成された半球形端部を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記半球形端部が、鋼を含み、前記中空部分が、アルミニウムを含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記クランプシステムが、上顎および下顎を含み、前記上および下顎が、開放状態および閉鎖状態、ならびに中心に位置付けられている穴を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記上顎および前記下顎が、各々、溝および隆起部を含み、前記上および下顎のうちの一方の前記隆起部が、前記上および下顎のうちの他方の前記溝に嵌合するように構成されている、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
前記上顎および前記下顎のうちの一方が、前記上および下顎が前記開放状態にある間に、前記フィルムを適所に保持するように構成された保持機構を含む、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記保持機構が、複数の吸引カップを含む、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記クランプシステムが、前記上顎および前記下顎を開放位置と閉鎖位置との間で移動させるように構成された空気圧式把持器を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記力センサと通信するコンピュータシステムをさらに備え、前記コンピュータシステムが、前記力センサから力データを取得するように構成されており、前記コンピュータシステムが、前記クランプシステムおよび前記槍プローブシステムとさらに通信して、前記クランプシステムの前記開放および閉鎖、ならびに前記槍プローブシステムの作動を制御して前記作動に関連付けられている力データを取得する、請求項１に記載の装置。
【国際調査報告】
2020529588.tif 000028
2020529588.tif 000029