CN101169250A - 打火机全自动在线检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种打火机全自动在线检测仪。电机经传送带带动两个主动轮转动，经两条输送链分别带动从动轮转动；两条输送链等距安装有带自动夹紧机构的物料盒；工作台上装有检测室，检测架两边上沿着输送链运动方向的入口处依次各装有一对光电开关，一个接近开关，等间距布置由按压力及按压力与位移特性曲线检测机构和火焰高度检测机构并排、并且与输送链运动方向相垂直的组成的八套检测装置和释放杆；检测室的出口处上方装有机械臂；检测室的入口处前方的工作台上装有触摸屏。输送链和工作台上装有定位单元。本仪器自动完成打火机按压力、火焰高度及打火率等参数的在线检测，并将不合格打火机分选出来，具有高自动化程度、高效率和高精度的特点。
Description
技术领域
本发明涉及在线检测仪器设备，尤其涉及一种打火机全自动在线检测仪。
背景技术
打火机是一种日常生活中广泛使用的商品，需求量很大，同时也是我国的主要出口商品之一。但2002年以来，打火机出口遭遇到技术性贸易壁垒。根据2002年5月欧盟通过的“CR法案”和2006年6月通过的新CR法案，我国出口的打火机必须安装防止儿童打开的安全锁。由于安全锁技术大多已被欧盟和北美国家申请专利，如国内企业采用安全锁的解决方案，势必会导致其产品成本因知识产权的因素大幅增加，从而丧失竞争力。目前我国企业采取的对策是结合2006年通过的CR发案，即将点火装置中弹簧的压力增加至8.5磅，使儿童难以开启，称其为“重力型安全锁”或“压力型安全锁”。该类打火机在生产时须对其按压力进行检测。
目前，打火机按压力的测量普遍采用简易机械式测量装置。在测量过程中，检测人员对杠杆机构的手柄施力，使压杆压下打火机按钮，通过观测压力表的读数来确定打火机的按压力。此种检测方法存在的问题有以下两点：(1)人工操作，自动化程度低，检测人员的工作强度较大，且测量效率低；(2)人为因素干扰大，测量精度低。
打火机作为一种危险品，其火焰高度也是生产过程中一项必须的检验项目。根据中华人民共和国出入境检验检疫行业标准中对出口打火机危险品检验规程的规定，打火机火焰高度的合格准则为：带有火焰高度调节器的打火机，98％的试验样品应满足，在火焰高度调节器位于最大火焰位置时，打火后5秒钟内火焰高度为150毫米或以下，在火焰高度调节器位于最小火焰位置时，打火后5秒钟内火焰高度为50毫米或以下；没有火焰高度调节器的打火机，98％的试验样品应满足，有风档的打火后5秒钟内火焰高度为50毫米或以下，无风档的打火后5秒钟内火焰高度为100毫米或以下。
中国专利公开号CN 1269508A，公开日2000年10月11日，发明创造的名称为打火机燃烧高度试验仪，该申请公开了一种打火机火焰高度的简易测量装置，采用标尺作为基准，进行人工观察比对测量。此种检测方法存在的问题有以下两点：(1)人工操作，自动化程度低。检测人员需要用眼睛观察火焰，劳动强度大，长时间工作可能会对眼睛造成伤害；(2)人为因素多，观测数据存在一定误差，测量精度低。
通常图像法也可作为火焰高度的测量解决方案，但图像采集系统存在成本高、对使用环境要求高的特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种打火机全自动在线检测仪，该仪器将精密传感器、传送机构和嵌入式ARM微处理器测控系统相结合，使打火机按钮的按压力和火焰高度检测实现了自动化和数字化。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
包括工作台、检测室、上料机构、按压力及按压力与位移特性曲线检测机构、火焰高度检测机构、机械臂、触摸屏；工作台内分别装有电源箱、控制箱和动力装置；动力装置包括电机、传送带、两个主动轮、两条输送链和两个从动轮，电机经传送带带动装在同一轴上的两个主动轮转动，经两条输送链分别带动从动轮转动；两条输送链等距安装有放入打火机的带有自动夹紧机构的物料盒；工作台上装有检测室，检测架两边上沿着输送链运动方向的入口处依次各装有一对光电开关，一个接近开关，等间距布置由按压力及按压力与位移特性曲线检测机构和火焰高度检测机构并排、并且与输送链运动方向相垂直的组成的八套检测装置和释放杆；检测室的出口处上方装有机械臂；检测室的入口处前方的工作台上装有触摸屏。一条输送链一侧的工作台和该条输送链上装有定位单元。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：
1、使用DSP微处理器测控系统对系统进行控制，自动上料、测量和分选，对测量数据进行自动采集、处理和显示，实现了自动化检测；
2、采用高精度传感器取代传统的测量仪表，有效提高了测量精度；
3、同时对多只打火机进行检测，极大地提高了测量效率；
4、带有常用数据传输接口，并具有网络传输功能，起到实时远程监控
5、实现产品的质量参数的自动化统计，为生产工艺的改进提供可靠依据。
附图说明
图1是本发明的结构原理主视图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的俯视图；
图4是检测架结构原理图；
图5是图4的A向视图；
图6是火焰高度检测机构原理图；
图7是图6的左视图；
图8是物料盒结构原理示意图；
图9是图8的B向视图；
图10是机械臂结构原理示意图；
图11是图10的俯视图；
图12是物料盒与输送链固定连接俯视图；
图13是图12的C向视图；
图14是本发明的处理电路结构框图。
图中：1.料斗盒，2.电源箱，3.从动轮，4.滚轴，5.控制箱，6.支撑板，7.拨杆，8.机械臂，9.观察窗，10.按压力及按压力与位移特性曲线检测机构，11.风扇，12.检测室，13.接近开关，14.光电开关，15.检测架，16.物料盒，17.输送链，18.触摸屏，19.磁条或发光二极管，20.霍尔传感器或接收管，21.主动轮，22.传送带，23.电机，24.入口，25.火焰高度检测机构，26.活动叶片，27.工作台，28.步进电机，29.推杆，30.S型拉压力传感器，31.圆光栅编码器，32.压头，33.热电偶，34.热绝缘套，35.紧固螺钉，36.凹槽，37.滑块，38.触头，39.摇杆机构，40.偏心轮，41.轴，42.转轴，43.释放杆，44.拉紧弹簧，45.支撑臂，46.铰链，47.物料盒底座，48.电转台，49.旋转臂，50.电机，51.拾取架，52.伸缩轴，53.电磁铁，54.安装耳，55.沉头螺钉。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本发明包括工作台27、检测室12、上料机构、按压力及按压力与位移特性曲线检测机构10、火焰高度检测机构25、机械臂8、触摸屏18；工作台内分别装有电源箱2、控制箱5和动力装置；动力装置包括电机23、传送带22、两个主动轮21、两条输送链17和两个从动轮3，电机23经传送带22带动装在同一轴上的两个主动轮21转动，经两条输送链17分别带动从动轮3转动；两条输送链17等距安装有放入打火机的带有自动夹紧机构的物料盒16；工作台27上装有检测室12，检测架15两边上沿着输送链17运动方向的入口处24依次各装有一对光电开关14，一个接近开关13，等间距布置由按压力及按压力与位移特性曲线检测机构10和火焰高度检测机构25并排、并且与输送链运动方向相垂直的组成的八套检测装置和释放杆43；检测室12的出口处上方装有机械臂8；检测室12的入口处前方的工作台上装有触摸屏18。一条输送链17一侧的工作台27和该条输送链17上装有定位单元。
如图8和图9所示，所述的带有自动夹紧机构的物料盒16等距装在输送链17上，物料盒16的一侧面上开有孔，支撑臂45固定在物料盒底座47，其上端装有偏心轮40，偏心轮40的一部分能进入物料盒16的一侧面的孔中，物料盒16的底部开有孔，触头38能进入物料盒16底部孔中，摇杆机构39的一端与触头38连接，摇杆机构39经物料盒底座47上的铰链46后，摇杆机构39的另一端与偏心轮40一端面的转轴42偏心铰接，拉紧弹簧44两端分别连接在转轴42和物料盒底座47上，铰链46左侧的摇杆机构39上固定装有释放杆43。
当打火机被放进物料盒16时，触头38受到按压，带动摇杆机构39绕铰链46旋转，摇杆机构39推动偏心轮40绕轴41逆时针旋转，夹紧打火机。由于偏心轮40的转动，拉紧弹簧44运动到轴41的左侧，并处于拉伸状态，此时释放杆43位于邻近物料盒16的位置。将释放杆43向远离物料盒16的方向拨动，偏心轮40顺时针旋转，盒内打火机释放，拉紧弹簧44恢复原位。
如图4和图5所示，所述的按压力及按压力与位移特性曲线检测机构10包括步进电机28、推杆29、S型拉压力传感器30、圆光栅编码器31和压头32；检测架15上装有带圆光栅编码器31的步进电机28，带有蜗轮蜗杆的步进电机28的转轴下端穿过检测架15与推杆29的上端连接，S型拉压力传感器30的上端与推杆29的下端连接，S型拉压力传感器30的下端与压头32的上端连接，压头32的下端能与放在物料盒16中的被测打火机的按钮相接触。
如图4、图5、图6和图7所示，所述的火焰高度检测机构包括高度调整臂和热电偶33；高度调整臂垂直安装在检测架上，位于按压力及按压力与位移特性曲线检测机构10一侧，高度调整臂沿着轴向开有一凹槽36，凹槽36中装有多块能沿凹槽36移动且带紧固螺钉35的滑块37，每块滑块37一端分别装有热电偶33，热电偶33的导线外包有热绝缘套34，热电偶33的引线分别与多路开关连接。
如图4和图5所示，靠近入口处的检测架15两侧各固定有两根竖直向下的连接杆，连接杆的末端分别装有发射管和接收管，发射管和接收管分别位于打火机的两侧，构成光电开关14；光电开关14后面的检测架15上固定有另一根垂直向下的连接杆，连接杆的末端装有接近开关13，接近开关13位于被测打火机的正上方。
如图1和图3所示，所述的定位单元为在工作台27上装有一个霍尔传感器20，在输送链上装有与输送链运动方向一致的一条或多条磁条19，或所述的定位单元为在工作台上装有一个接收管20，在输送链上装有与输送链运动方向一致的一个或多个发光二极管19。
如图10和图11，所示所述的机械臂包括电转台48、带有圆光栅编码器的电机50和电磁铁53。检测室12出口的上方安装有连接架，连接架的另一端固定有电转台48，电转台48安装有一根与输送链17方向垂直的水平旋转臂49，带有圆光栅编码器的电机50穿过旋转臂49的末端与拾取架51的一端相连，拾取架51底部装有两个电磁铁53，两个电磁铁53分别位于被测打火机的正上方。
如图1所示，与工作台齐平的两条输送链17的下方密排有用来保持输送链17的平整滚轴4，检测室12的滚轴4区下方装有支撑板6。
如图12和图13所示，输送链17上装有安装耳54，物料盒16采用沉头螺钉55固定在安装耳54上。物料盒16在输送链17上的分布根据输送链节距和物料盒16的大小进行调节，图12以每隔一个链节安装一个物料盒16为例。
本发明的实施方式如下：
如图1、图2和图3所示，整个工作台骨架和检测架由铝合金型材接合而成，工作台底部为大理石基座，工作台上装有触摸屏。动力装置为电机经联轴器与输送链中的主动轮的转轴联接，或所述的动力装置为电机与输送链中的主动轮通过带传动联接。考虑到安全因素，检测室12外装防爆箱，防爆箱的两侧各有一个观察窗9可供操作人员查看。防爆箱的顶部均匀装有多个风扇11，每个风扇11的上方为一圆筒，圆筒盖为活动叶片26。当开启打火机全自动在线检测仪时，首先系统进行自动复位，两排输送链17在伺服电机控制下同步运动，直到定位单元检测到信号，此信号作为检测开始的起始信号，此时输送链17停止运动。将被测打火机放满防爆箱前的物料盒16中，自动夹紧机构将打火机自动锁紧，按下系统运行按钮，输送链17在伺服电机控制下运动。DSP微处理器(TMS320LF2407)通过控制伺服电机驱动器来控制输送链1 7行进距离。输送链17为环状，在伺服电机的驱动下循环运行。当第一排的两个打火机运行到对应的出口处的第一排按压力及按压力与位移特性曲线检测机构10时，输送链17停止运动，此时16个被测打火机的按钮正好位于对应的16套压力及按压力与位移特性曲线检测机构10的压头32的正下方。微处理器通过驱动器给出脉冲信号使步进电机带动推杆29向下运动，压头32按压打火机的按钮将打火机点燃，此时3个热电偶33处于打火机火焰内。从推杆29开始运动到打火机被点燃过程中，S型拉压力传感器(NS-WL1)30输出的差动信号经变送器(CYB1151)放大、去噪后输入模数转换器，模数转换器对该反映压力变化的电压信号进行转换。根据模数转换器的信号，微处理器计算出被测打火机按钮的按压力。同时微处理器接收圆光栅编码器31输出的代表角度量的信号和旋转方向信号，并根据每个脉冲信号所代表的转角角度及螺距计算出推杆的位移量。三只热电偶33公共端通过一点与系统的公共地相连，另外一端分别与多路开关(CD4051)相连，CD4051在微处理器控制下顺序选通热电偶1、热电偶2、热电偶3，被选通热电偶输出的信号经带冷端补偿功能的集成电路AD595处理后输出0V～5V的电压信号。该信号输入模数转换器，模数转换器对该反映火焰温度的电压信号进行转换。微处理器计算出每只热电偶的温度，根据打火机火焰温度分布的数学模型求解出打火机火焰高度，并根据相关标准判断打火机是否合格。多次重复上述(通常过程为3次)按压动作来取得多个按钮按压力、按钮位移、被测火焰高度的数据。微处理器根据这些数据来求得按钮按压力、按钮位移、被测火焰高度的平均值，由此判断打火机合格与否，并通过串行屏蔽通信电缆实时地把信息显示在触摸屏上，通过系统内置RS232串口电路，可与互连网上指定的PC进行数据交换，实现远程访问与控制。整台仪器的显示控制部分还装有RJ45接口和USB接口，这些接口为数据的传输和保存提供了极大的方便。根据对整个批次的打火机火焰高度的检测，并依据相关数理统计模型，还可得到整个批次的打火机点火率。当检测室内八排共16个打火机检测完毕后，输送链17在步进电机控制下再次运动，同时电风扇11在微处理器控制下自动开启，风扇11的风力使得活动叶片26处于打开状态，排出前次检测时产生的热量，直到下一批共16个打火机进入检测室为止，电风扇11在微处理器控制下自动关闭，活动叶片26在重力作用下自动闭合，从而加快风扇制动，减少对下一个批次打火机火焰高度测量的影响。前一批打火机经拨杆7拨动释放杆43后，自动夹紧机构松开，打火机在重力作用下脱离物料盒，沿着料斗盒1下滑至合格品区。
在输送链17运动过程中，当物料盒16中未放置打火机时，光电开关14发出脉冲信号给微处理器，微处理器记录该打火机位置，在检测过程中，使得该物料盒上方的按压力及按压力与位移特性曲线检测机构10处于停止工作状态，直到本次检测16个打火机完毕后，自动复位。当物料盒16中被测打火机位置放反时，接近开关13发出信号给微处理器，微处理器通过伺服电机驱动器，输送链反向运行使得该批16个打火机回到检测前位置，触摸屏自动显示错误位置所在的物料盒，以便人工修正。当打火机出现不合格品时，不合格的打火机经检测完后，由输送链输17送至机械臂8下，机械臂拾取架51通过伸缩轴52自动下降到一定高度。在电磁铁53的作用下，被测打火机被拾取，机械臂拾取架51通过伸缩轴52上升到原位，而后机械臂8旋转180度后，电磁铁53断电，不合格打火机在重力作用下自动落入不合格品区，图14是本发明的处理电路结构框图。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种打火机全自动在线检测仪，其特征在于：包括工作台(27)、检测室(12)、上料机构、按压力及按压力与位移特性曲线检测机构(10)、火焰高度检测机构(25)、机械臂(8)、触摸屏(18)；工作台内分别装有电源箱(2)、控制箱(5)和动力装置；动力装置包括电机(23)、传送带(22)、两个主动轮(21)、两条输送链(17)和两个从动轮(3)，电机(23)经传送带(22)带动装在同一轴上的两个主动轮(21)转动，经两条输送链(17)分别带动从动轮(3)转动；两条输送链(17)等距安装有放入打火机的带有自动夹紧机构的物料盒(16)；工作台(27)上装有检测室(12)，检测架(15)两边上沿着输送链(17)运动方向的入口处(24)依次各装有一对光电开关(14)，一个接近开关(13)，等间距布置由按压力及按压力与位移特性曲线检测机构(10)和火焰高度检测机构(25)并排、并且与输送链(17)运动方向相垂直的组成的八套检测装置和释放杆(43)；检测室(12)的出口处上方装有机械臂(8)；检测室(12)的入口处前方的工作台上装有触摸屏(18)；一条输送链(17)一侧的工作台(27)和该条输送链(17)上装有定位单元。
2.根据权利要求1所述的打火机全自动在线检测仪，其特征在于：所述的带有自动夹紧机构的物料盒(16)等距装在输送链(17)上，物料盒(16)的一侧面上开有孔，支撑臂(45)固定在物料盒底座(47)，其上端装有偏心轮(40)，偏心轮(40)的一部分能进入物料盒(16)的一侧面的孔中，物料盒(16)的底部开有孔，触头(38)能进入物料盒(16)底部孔中，摇杆机构(39)的一端与触头(38)连接，摇杆机构(39)经物料盒底座(47)上的铰链(46)后，摇杆机构(39)的另一端与偏心轮(40)一端面的转轴(42)偏心铰接，拉紧弹簧(44)两端分别连接在转轴(42)和物料盒底座(47)上，铰链(46)左侧的摇杆机构(39)上固定装有释放杆(43)。
3.根据权利要求1所述的打火机全自动在线检测仪，其特征在于：所述的按压力及按压力与位移特性曲线检测机构(10)包括步进电机(28)、推杆(29)、S型拉压力传感器(30)、圆光栅编码器(31)和压头(32)；检测架(15)上装有带圆光栅编码器(31)的步进电机(28)，带有蜗轮蜗杆的步进电机(28)的转轴下端穿过检测架(15)与推杆(29)的上端连接，S型拉压力传感器(30)的上端与推杆(29)的下端连接，S型拉压力传感器(30)的下端与压头(32)的上端连接，压头(32)的下端能与放在物料盒(16)中的被测打火机的按钮相接触。
4.根据权利要求1所述的打火机全自动在线检测仪，其特征在于：所述的火焰高度检测机构包括高度调整臂和热电偶(33)；高度调整臂垂直安装在检测架上，位于按压力及按压力与位移特性曲线检测机构(10)一侧，高度调整臂沿着轴向开有一凹槽(36)，凹槽(36)中装有多块能沿凹槽(36)移动且带紧固螺钉(35)的滑块(37)，每块滑块(37)一端分别装有热电偶(33)，热点偶(33)的导线外包有热绝缘套(34)，热电偶(33)的引线分别与多路开关连接。
5.根据权利要求1所述的打火机全自动在线检测仪，其特征在于：靠近入口处的检测架(15)两侧各固定有两根竖直向下的连接杆，连接杆的末端分别装有发射管和接收管，发射管和接收管分别位于打火机的两侧，构成光电开关(14)；光电开关(14)后面的检测架(15)上固定有另一根垂直向下的连接杆，连接杆的末端装有接近开关(13)，接近开关(13)位于被测打火机的正上方。
6.根据权利要求1所述的打火机全自动在线检测仪，其特征在于：所述的定位单元为在工作台(27)上装有一个霍尔传感器(20)，在输送链上装有与输送链运动方向一致的一条或多条磁条(19)，或所述的定位单元为在工作台上装有一个接收管(20)，在输送链上装有与输送链运动方向一致的一个或多个发光二极管(19)。
7.根据权利要求1所述的打火机全自动在线检测仪，其特征在于：所述的机械臂包括电转台(48)、带有圆光栅编码器的电机(50)和电磁铁(53)；检测室(12)出口的上方安装有连接架，连接架的另一端固定有电转台(48)，电转台(48)安装有一根与输送链(17)方向垂直的水平旋转臂(49)，带有圆光栅编码器的电机(50)穿过旋转臂(49)的末端与拾取架(51)的一端相连，拾取架底(51)部装有两个电磁铁(53)，两个电磁铁(53)分别位于被测打火机的正上方。
8.根据权利要求1所述的打火机全自动在线检测仪，其特征在于：与工作台齐平的两条输送链(17)的下方密排有用来保持输送链(17)平整的滚轴(4)，检测室(12)的滚轴(4)区下方装有支撑板(6)。
9.根据权利要求1所述的打火机全自动在线检测仪，其特征在于：检测室(12)的顶部安装多个用于散热的风扇(11)，风扇的上方装有活动叶片(26)。
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