CN102268933B

CN102268933B - 一种基于位移传感器提取钥匙牙花编码的装置

Info

Publication number: CN102268933B
Application number: CN2011101890878A
Authority: CN
Inventors: 张海峰; 史维玉; 童肇哲; 张鑫; 李琪; 吕小燕; 张伟
Original assignee: Hangzhou Dianzi University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2031-07-07
Also published as: CN102268933A

Abstract

本发明公开了一种提取钥匙牙花编码装置,通过采用直线型位移传感器，使得本发明装置的稳定性很高，并可通过程序控制传感器测量不同种类型号的钥匙牙花，不需要特别定制，使用寿命极长，最重要的是其测量的精度非常高，采用基于RS485接口的通讯的成本优势明显，可大幅降低成本，适应大规模的生成，且就国内情况而言可广泛兼容工控PLC等设备，具有广阔的应用前景。

Description

一种基于位移传感器提取钥匙牙花编码的装置

技术领域

本发明涉及锁具设备制造技术领域，尤其涉及一种提取钥匙牙花编码装置。

背景技术

弹子锁是一个尺寸要求精度高，产品外观精美，生产批量大，生产效率要求高的产品。尽管国内一些制锁设备公司有关于钥匙加工、锁体加工的机器，但对于弹子锁锁芯的自动装配在国内却是无可考证，而国外发达国家如意大利已有类似的自动装配机器，但成本昂贵，且只能用于单一的锁型，不能适用于国内品种繁多的且标准不一的锁型。提取钥匙的牙花编码是弹子锁锁芯自动装配的第一步，能否准确无误地采集钥匙的牙花编码，是实现弹子锁锁芯正确组装的首要条件。中国专利“一种提取钥匙牙花编码装置，公开号CN101936092A”公布了一种利用应变片提取钥匙牙花编码，通过CAN总线进行通信，然而，利用应变片来采集钥匙的牙花编码时，应变片及其扩展电路受温度等环境的影响较大，导致其稳定性很差，同时应变片受测量时的系统误差较大，测量的线性误差很大，达到2.76%，精度很低；另外，应变片的灵敏度相对较低，且应变片的模具只能对应特定的型号批次的钥匙，若要测量不同型号的钥匙只能重新生产应变片。此外，应变片的使用寿命较短，采用应变片提取钥匙牙花编码时，还需要额外增加放大电路，极大的提高了成本。其次，尽管基于CAN总线的通讯适合远距离传输和通讯。但基于CAN总线的通讯需要CAN控制器和CAN收发器，该通讯协议靠这些芯片来实现，由于带CAN控制器的MCU的价格都不低，而外接CAN控制器则更贵，这将导致装置的生成成本增加，不利于大规模推广。

发明内容

本发明针对上述技术的缺陷，提出一种利用直线型位移传感器的提取钥匙牙花编码装置。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于位移传感器提取钥匙牙花编码的装置，包括步进电机、钥匙夹具、钥匙座、钥匙夹具座、探测部件和信号处理电路，所述钥匙夹具座为凹形底座，其底座两侧设有安装孔，所述安装孔用于设置第一冲针，所述钥匙座滑动套设于所述第一冲针上；

所述的探测部件包括直线型位移传感器、传感器安装板、气缸、传感器导轨座，所述直线型位移传感器设置在所述传感器安装板的板内凹槽内，所述传感器安装板通过设置在所述传感器导轨座的第二冲针与所述传感器导轨座固定，所述气缸固定在所述传感器导轨座上；

所述步进电机控制所述钥匙夹具座的运动方向；

所述信号处理电路包括微处理器C8051F020、通讯接口芯片MAX485，所述直线型位移传感器输出的电流信号通过电阻R1、电阻R2转换为模拟信号输入所述微处理器C8051F020的AIN0.0端口，所述微处理器C8051F020的串行信号接收端口RXD、IO口、串行信号发送端口TXD分别与所述通讯接口芯片MAX485的TTL信号接收端口RO、RE与DE口、TTL信号发送端口DI相连，所述通讯接口芯片MAX485的差分信号端口A和B用于外接RS485通讯接口；

所述微处理器C8051F020用于控制所述步进电机、探测部件和信号处理电路。

作为可选方案，上述装置中还包括一个微动开关，所述微动开关通过插入钥匙自动开启设备。

本发明的有益效果在于：

1、由于直线型位移传感器的稳定性很高，可通过程序控制传感器测量不同种类型号的钥匙牙花，不需要特别定制，且使用寿命极长，多可进行千万～上亿次的测量，最重要的是其测量的精度非常高，线性误差仅为0.186%，相对于应变片来说，其测试精度也有了质的飞跃，在实际生产中其精度小于0.01mm（1丝），完全可以用于钥匙牙花编码的提取。

2、基于RS485接口的通讯的成本优势很大，可大幅降低成本，适应大规模的生产，且就国内情况而言，国内工业控制领域广泛采用RS485接口的通讯，故RS485通讯广泛兼容工控PLC等设备。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明整体框架图；

图4为本发明信号处理电路框图；

图5为钥匙X—Y方向坐标图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

本发明的整体框图如图3所示，所述微处理器C8051F020用于控制所述步进电机13、光耦14、所述探测部件和所述信号处理电路，并通过RS485与弹子锁锁芯自动装配机控制器进行通信, 微处理器C8051F020还可以用于控制液晶显示屏和键盘。

如图1和图2所示，包括步进电机13、钥匙夹具10、钥匙座1、钥匙夹具座2、探测部件和信号处理电路。

所述的钥匙夹具座2为一凹型底座，其底座两侧设有安装孔，所述安装孔设置有2个冲针3，所述冲针3用于设置所述钥匙座1，并与所述钥匙夹具座2的两侧配合限制所述钥匙夹具10的滑动范围，在钥匙座1的凹糟内可以放置不同型号的钥匙夹具10，钥匙夹具10将根据不同型号的钥匙选择不同的型号，调节螺母12可根据需要通过旋进旋出，来设置钥匙座1的滑动范围，钥匙夹具座2通过其安装孔与气缸4相连固定，气缸4可以控制钥匙座1在钥匙夹具座2内水平运动，用以双排孔钥匙的定位。例如气缸4压下时，传感器检测头正下方对应双排钥匙的其中一排孔的方向，当气缸4回退时，传感器检测头正下方对应双排钥匙的另一排孔的方向。所述钥匙夹具座2固定在工作台面5上，在钥匙座1后面还可以设置微动开关20，当钥匙可以插入钥匙夹具10的糟内，当插入到底时，可以顶到前端的微动开关20，以触发设备运转。

所述的探测部件包括直线型位移传感器18、传感器安装板19、气缸17、传感器导轨座16；传感器安装板19通过板内凹糟（在图中未表示）将直线型位移传感器18固定，直线型位移传感器18可以在凹槽滑动，直线型位移传感器18下端为传感器检测头，其内部弹簧控制检测头伸缩，气缸17控制直线型位移传感器18压下或抬起，传感器检测头的正下方对应钥匙的牙花孔，传感器安装板19通过冲针可在传感器导轨座16上在冲针的范围内来回滑动，气缸17通过安装孔内的螺丝固定在传感器导轨座16上，传感器导轨座16通过螺丝固定在传感器支架15上。

步进电机模块包括步进电机13与电机法兰21、轴承座22相连，步进电机13的旋转控制着小丝杆9的旋转，小丝杆9的另一端与小铜螺母8相连，小铜螺母8与两导轨上开口滑块6及其他部件相连，因此，步进电机13的旋转使导轨上的物体在导柱底板7上的圆导轨上前进或后退。光耦14、光耦座与轴承座相连，用来定位设备上电时，步进电机13所连接的部件工作原点。

如图4所示，信号处理电路为电流输出型直线位移传感器18通过电流输出转电压输出电路，将采集到的模拟电压信号输出至微控制器C8051F020的模拟输入端口AIN0.0，电流输出型直线位移传感器两端输出的是电流信号，通过两个RJ电阻（温度系数小，精度高，低噪声，高频性能好）R1、R2将输出的电流转换成模拟电压信号，二极管D1对电路起保护作用。本发明采用的微控制器C8051F020，它自带12位片内A/D，高于ATMEGA128的10位A/D，在实际测试中10位A/D采样是根本无法达到0.01mm（1丝）的精度，这样就需要额外使用A/D芯片才能达到提取钥匙牙花编码的要求，而C8051F020就可以直接利用片内A/D进行采样。通讯信号电路采用MAX485将TTL电平信号与RS485差分信号进行相互转换，它用于将提取的钥匙牙花信号传输至例如带有RS485通讯接口的弹子锁锁芯装配机，微控制器C8051F020的RXD、TXD为其串行信号接收和发送端口，其IO口即P3.4端口控制着芯片MAX485的收发状态，微控制器C8051F020的RXD与MAX485的TTL信号接收端RO相连，TXD与MAX485的TTL信号发送端DI相连，IO口为高电平时为发送状态，RO口为低电平时为接收状态，MAX485的差分信号端口A、B与弹子锁锁芯自动装配机的485通讯接口相连。

本发明装置通过电流输出型直线位移传感器采集钥匙的牙花编码，通过电路将采集的电流信号转换成模拟电压信号至C8051F020单片机的12位A/D输入端口，经过A/D转换，并通过微处理器C8051F020的处理从而测出钥匙的牙花编码，另外，通过RS485通讯接口将牙花编码传输至例如带有RS485通讯接口的弹子锁锁芯自动装配机控制器。

当装置开启或复位后，通过按键控制设备开始检测钥匙的牙花编码。步进电机自动回到设定好的工作原点，如图5所示此时传感器检测头正对钥匙第一排孔的第一个齿的正上方，即X轴与Y轴的交点齿孔的正上方，之后，传感器气缸17将传感器检测头压下，检测头正好压入第一个齿的孔内，检测到钥匙第一个齿的牙花后，气缸抬起，步进电机13控制将导轨上的物体往Y轴正方向移动至钥匙第二个齿的正上方，具体操作过程与检测钥匙第一个齿的方式相同，当检测完钥匙Y轴方向最后一个齿的时候，步进电机返回至第二排孔的第一个齿的X方向的正上方，通过夹具方向的气缸4控制，使传感器检测头正对第二排孔的第一个齿的正上方，从而检测第二排的的齿孔，检测方式和第一排相同。检测完成后，牙花编码的信号再通过RS485接口传输至例如弹子锁锁芯自动装配机控制器或其它设备，同时释放对气缸4的控制，步进电机返回工作原点。如果为单排钥匙，则工作原理相似，在此不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围内。

Claims

1.一种基于位移传感器提取钥匙牙花编码的装置，包括步进电机、钥匙夹具、钥匙座、钥匙夹具座、探测部件和信号处理电路，其特征在于，

所述钥匙夹具座为凹形底座，其底座两侧设有安装孔，所述安装孔用于设置第一冲针，所述钥匙座滑动套设于所述第一冲针上；

所述的探测部件包括直线型位移传感器、传感器安装板、气缸、传感器导轨座，所述直线型位移传感器设置在所述传感器安装板的板内凹槽内，所述传感器导轨座设有第二冲针，所述传感器安装板套设于所述传感器导轨座的第二冲针上，所述气缸固定在所述传感器导轨座上；

所述步进电机控制所述钥匙夹具座的运动方向；

所述信号处理电路包括微处理器C8051F020、通讯接口芯片MAX485，所述直线型位移传感器输出的电流信号通过电阻R1、电阻R2转换为模拟电压信号输入所述微处理器C8051F020的AIN0.0端口，所述微处理器C8051F020的串行信号接收端口RXD、IO口、串行信号发送端口TXD分别与所述通讯接口芯片MAX485的TTL信号接收端口RO、RE与DE口、TTL信号发送端口DI相连，所述通讯接口芯片MAX485的差分信号端口A和B用于外接RS485通讯接口；

2.根据权利要求1所述的一种基于位移传感器提取钥匙牙花编码的装置，其特征在于，还包括一个微动开关，所述微动开关通过插入钥匙自动开启设备。