CN101844675B - 输送带用金属物定位仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高速输送带的非导磁类金属物定位仪。一种输送带用金属物定位仪，包括测距定标传感器、控制箱和人机对话显示屏，所述测距定标传感器由支架、输送带紧贴靠轮和增量式旋转编码器组成，输送带紧贴靠轮和增量式旋转编码器由支架支撑在输送带下方，输送带紧贴靠轮与输送带紧密接触，输送带紧贴靠轮和增量式旋转编码器通过轴连接在一起；所述控制箱包括单片机和双D型触发器，双D型触发器的输出端连接到单片机的输入口，测距定标传感器经双D型触发器接入单片机；二次金属检测器经电缆与单片机相连接，单片机与人机对话显示屏双向连接。本发明能够准确定位输送带上的金属杂物，且稳定可靠，从而提高生产效率。

Description

输送带用金属物定位仪

技术领域

本发明涉及一种输送带用金属物定位仪，尤其是用于高速输送带的非导磁类金属物定位仪。

背景技术

向远距离运送块粒散状物料的带式输送机是一种广泛应用于各行业的高效运输工具。各种物料在运送的过程中应当避免混进杂物，特别是冶金行业，各种矿料必须严格控制杂料混淆，其中以混进金属物危害最大，轻则损坏终端机器设备，重则撕裂输送机的输送带，使整个输送线断线停产，因此，及时去除输送带上混入的各类金属物对输送带的安全运行意义重大。

目前的技术虽然能检测出所有的金属物(导磁类、半导磁类、非导磁类金属)，参见图1，但只能利用除铁器之类装置去除导磁类金属物(如钢铁类)，而一些体积较大的半导磁类金属(如高铬铸铁衬板、含铁不锈钢等)、非导磁类金属物(如镍铬不锈钢、铝合金、铜合金等)尚无设备自动去除。现有技术只能在检测出半导磁类和非导磁类杂物时，输送带系统停机，进行人工去除，也就是依赖人工用钉耙在输送带上进行翻找，由于杂物准确位置不明，要翻找较长距离的输送带，因此效率非常低下，费时费力，使得高速输送带机组经常停机过久，严重影响生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输送带用金属物定位仪，该定位仪能够准确定位输送带上的金属杂物，且稳定可靠，从而提高生产效率。

本发明是这样实现的：一种输送带用金属物定位仪，包括测距定标传感器、控制箱和人机对话显示屏，所述测距定标传感器由支架、输送带紧贴靠轮和增量式旋转编码器组成，输送带紧贴靠轮和增量式旋转编码器由支架支撑在输送带下方，输送带紧贴靠轮与输送带紧密接触，输送带紧贴靠轮和增量式旋转编码器通过轴连接在一起；所述控制箱包括单片机和双D型触发器，双D型触发器的输出端连接到单片机的输入口，测距定标传感器经双D型触发器接入单片机；二次金属检测器经电缆与单片机相连接，单片机与人机对话显示屏双向连接。

所述测距定标传感器包括角度码盘、A向光耦和B向光耦，A向光耦通过光电耦合器同时连接到单片机输入口和双D型触发器的CLK端，B向光耦通过光电耦合器连接到双D型触发器的输入端。

本发明输送带用金属物定位仪在正常工作条件下，测距定标传感器的A向光耦通过光电耦合器不断的向控制箱的单片机输送有规律的脉冲信号，单片机对脉冲不计数。当二次金属检测器检测出物料中有金属杂物时，信号则直接输入单片机，单片机经过处理后给出输送带机组停机请求，另外单片机发出金属物位置标定指令，并且直接在人机对话显示屏上作金属物的距离跟踪显示。输送带完全停止时人机对话显示屏的跟踪数据也停止，并且为最终定位值。人机对话后，工人根据最终金属物的定位值在输送带上扒取金属物，确认已无金属物后通过人机对话，发出输送带复位信号，输送带继续运行。

本发明具有以下有益效果：本发明输送带用金属物定位仪能够准确定位输送带上的金属杂物，提高排除杂物工作效率，减少高速输送带停机时间。

附图说明

图1为现有技术检测出金属块的处理流程示意图；

图2为本发明输送带用金属物定位仪的流程示意图；

图3为本发明输送带用金属物定位仪结构示意图；

图4为本发明的增量式旋转编码器结构示意图；

图5为本发明增量式旋转编码器原理示意图；

图6为本发明输送带用金属物定位仪电路示意图。

图中：1二次金属检测器，2输送带机组架固定标尺，3金属杂物，4物料，5输送带，6人机对话显示屏，7控制箱，71单片机，72双D型触发器，73看门狗芯片，8测距定标传感器，81支架，82输送带紧贴靠轮，83增量式旋转编码器，84轴，85角度码盘，86A向光耦，87B向光耦，11光电耦合器A，12光电耦合器B。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参见图2、图3、图6，一种输送带用金属物定位仪，包括测距定标传感器8、控制箱7和人机对话显示屏6；所述测距定标传感器8由支架81、输送带紧贴靠轮82和增量式旋转编码器83组成，输送带紧贴靠轮82和增量式旋转编码器83由支架81支撑在输送带5下方，输送带紧贴靠轮82与输送带5紧密接触，输送带紧贴靠轮82和增量式旋转编码器83通过轴84连接在一起；所述控制箱7包括单片机71和双D型触发器72，双D型触发器72的输出端连接到单片机71的输入口，测距定标传感器8经双D型触发器72接入单片机71；二次金属检测器1信号输入到单片机71输入口，单片机71与人机对话显示屏6双向连接。

单片机选用intel89c54，双D型触发器型号为74LS74。

所述测距定标传感器8包括角度码盘85、A向光耦86和B向光耦87，A向光耦86通过光电耦合器A 11同时连接到单片机71的输入口(15脚P3.3)，同时光电耦合器A 11的输出连接到双D型触发器72的CLK端(+脉冲端)，B向光耦通过光电耦合器B 12连接到双D型触发器72的输入端(D端)。

所述二次金属检测器1的检出信号经放大处理后通过电缆连接到单片机71的外部中断端口(14脚P3.2)，金属检测器1输出信号为电平信号，和公共接地端构成回路；双D型触发器72的输出端(Q端)连接到单片机71的I/O口(17脚P3.5)，看门狗芯片73与单片机71的I/O端口相连。人机对话显示屏6为日本产DH2001型，为通用显示屏，图6中的右上角VDD-4端以及向下至三极管T6的集电极LED+-21端之间的端口，其中包括单片机71的相关端口，与人机对话显示屏6的相同排列插脚相连接。

所述测距定标传感器8工作原理如下：

测距定标传感器8的部件输送带紧贴靠轮82位于输送带5下方，与输送带5紧密接触并在输送带的带动下与输送带5同步运动，输送带紧贴靠轮82通过轴84将运动传递到测距定标传感器8的另一部件增量式旋转编码器83。增量式旋转编码器83和控制箱7的单片机71通过电缆连接，增量式旋转编码器83向单片机71输送代表输送带带距的脉冲信号。

增量式旋转编码器83内部由机械装置和电路模块组成。如图4，角度码盘85与A向光耦86和B向光耦87结合成计数脉冲器，角度码盘85的运动由输送带紧贴靠轮82通过轴4传入。增量式旋转编码器83通过内部A向和B向光耦86、87转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加(正方向)或减少(负方向)。增量式旋转编码器83的工作原理如下(参见图5)：

A点对应A向光耦，B点对应B向光耦，A，B两点间距为S2，角度码盘的光栅间距分别为S0和S1，C向为顺时针方向，D向为逆时针方向。

当角度码盘以某个速度匀速转动时，那么可知输出波形图中的S0∶S1∶S2比值与实际图的S0∶S1∶S2比值相同，同理角度码盘以其他的速度匀速转动时，输出波形图中的S0∶S1∶S2比值与实际图的S0∶S1∶S2比值仍相同。如果角度码盘做变速运动，把它看成为多个运动周期(在下面定义)的组合，那么每个运动周期中输出波形图中的S0∶S1∶S2比值与实际图的S0∶S1∶S2比值仍相同。如果光栅格S0等于S1时，也就是S0和S1弧度夹角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2，除以所消耗的时间，就得到此次角度码盘运动位移角速度。S0等于S1时，且S2等于S0的1/2时，1/4个运动周期就可以得到运动方向位和位移角度，如果S0不等于S1，S2不等于S0的1/2，那么要1个运动周期才可以得到运动方向位和位移角度了。

通过输出波形图可知每个运动周期的时序为(如表1)：

表1运动周期的时序

顺时针运动	逆时针运动
		A    B	A    B
1    1	1    1
		0    1	1    0
0    0	0    0
		1    0	0    1

把当前的A，B输出端经光电隔离后，A端分别接入单片机71的T1计数器引脚和双D型触发器72的时钟CLK端，B端则接入双D型触发器72的D端，通过图5和表1就能确定测距定标传感器的运动方向。当双D型触发器的时钟CLK端接收到A端的下降沿时；而双D型触发器的Q输出端为“1”时，即为顺方向运动，反之当Q端为0时，当前为逆向运动。

所述双D型触发器72的基本功能是：当双D型触发器的CLK端输入一个下降沿脉冲，双D型触发器的Q输出端的电平＝双D型触发器的D输入端电平。这样就可以通过图5和表1确定测距定标传感器8的运动方向了。

当双D型触发器的时钟CLK端接收到A端的下降沿时；而双D型触发器的输入端D为1时，那么其Q输出端即为1，这就表示测距定标传感器8内部的旋转编码器光码输出端A脉冲超前于测距定标传感器8内部的旋转编码器光码输出端B脉冲，说明当前为顺向运动(假设输送带为前移)。

反之，当双D型触发器的时钟CLK端接同样收到A端的下降沿时；而双D型触发器的输入端D为0时，那么其Q输出端即为0，这就表示测距定标传感器内部的旋转编码器光码输出端A脉冲滞后于测距定标传感器内部的旋转编码器光码输出端B脉冲，说明当前为逆向运动(假设输送带为后移)。

单片机71在控制程序中设立一个单位脉冲计数单元和脉冲计数累计单元，每读取一次单位脉冲计数单元，就根据其方向的变化即反映一个正负值；再以脉冲计数累计单元作加或减运算后保存起来，与下一个A，B输出值做比较，就可以得出输送带移动的距离实际。

正常工作条件下，A向光耦86通过光电耦合器A 11不断的向单片机71输送有规律的脉冲信号，单片机71对脉冲不计数。当二次金属检测器1检测到物料4中有金属杂物3时，立即将处理后的信号通过通讯电缆输送给单片机71的外部中断端口(14脚P3.2)，单片机71收到中断信号后开始对脉冲进行计数，并且查询P3.5口的输入值(P3.5口是双D型触发器72的输出端(Q端)连接到单片机71的端口)后，发送输送带5停机请求。此时人机对话显示屏6由单片机71控制，进行金属杂物3的距离跟踪显示。当双D型触发器72的输出端为1时，表示当前输送带5为顺向传动；反之当双D型触发器72的输出端为0时，表示当前输送带5为逆向运动。测距定标传感器8不断地随输送带5滚动，直到输送带5完全停止时测距定标传感器8才能停止计数，此时人机对话显示屏6的跟踪数据也停止，并且为最终定位值。单片机71根据脉冲累计值的转换和输送带5的方向，就可以准确地判别金属杂物3在输送带5上的实际距离。输送带5停止后经过人机对话确认，工作人员通过人机对话显示屏6和输送带机组架固定标尺2可以得出金属杂物3的精确距离位置。当工作人员处理完毕后，通过人机对话显示屏6给单片机71复位后，金属物定位仪又开始下一轮工作。

Claims (1)

1.一种输送带用金属物定位仪，其特征是：包括测距定标传感器(8)、控制箱(7)和人机对话显示屏(6)，所述测距定标传感器(8)由支架(81)、输送带紧贴靠轮(82)和增量式旋转编码器(83)组成，输送带紧贴靠轮(82)和增量式旋转编码器(83)由支架(81)支撑在输送带(5)下方，输送带紧贴靠轮(82)与输送带(5)紧密接触，输送带紧贴靠轮(82)和增量式旋转编码器(83)通过轴(84)连接在一起；所述控制箱(7)包括单片机(71)和双D型触发器(72)，双D型触发器(72)的输出端连接到单片机(71)的输入口，测距定标传感器(8)经双D型触发器(72)接入单片机(71)；二次金属检测器(1)经电缆与单片机(71)相连接，单片机(71)与人机对话显示屏(6)双向连接；

所述增量式旋转编码器(83)包括角度码盘(85)、A向光耦(86)和B向光耦(87)，A向光耦(86)通过光电耦合器A(11)同时连接到单片机(71)输入口和双D型触发器(72)的CLK端，B向光耦(87)通过光电耦合器B(12)连接到双D型触发器(72)的输入端；

所述角度码盘(85)与A向光耦(86)和B向光耦(87)结合成计数脉冲器，角度码盘(85)的运动由输送带紧贴靠轮(82)通过轴(4)传入；增量式旋转编码器(83)通过内部A向和B向光耦(86、87)转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加或减少。

Images