CN104075657B - 一种基于模拟量测量接收管的高精度测量光幕 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以扫描的方式，配合控制器及其软件，实现监控和测量物体外形尺寸功能的测量光幕。本发明采用以下技术方案：一种基于模拟量测量接收管的高精度测量光幕，其特征在于：包括有发射管条和接收管条，发射管条与接收管条对应隔开设置形成监控检测区，所述发射管条与接收管条的两侧都设置有控制装置，该控制装置包括有发射电路单元、接收电路单元、显示单元、MCU处理器和转换输出单元，其中接收电路单元信号输入MCU处理器，MCU处理器控制发射电路单元、显示单元和转换输出单元。通过采用上述方案，本发明克服现有技术存在的不足，提供一种成本低、测量精度高、使用方便的新型的基于模拟量测量接收管的高精度测量光幕。
Description
技术领域
本发明涉及一种以扫描的方式，配合控制器及其软件，实现监控和测量物体外形尺寸功能的测量光幕。
背景技术
随着市场工艺要求越来越高要求光幕的测量精度要求加高，目前市场上的光幕主要有两种测量原理：
1：一种为CCD做为接收的结构原理；
2：另一种是光敏三级管阵列排序接收原理；
CCD接收原理，如图1所示，CCD光电检测装置是采用阵列CCD摄像器件做为测量传感器，其核心部分是CCD线阵列扫描器件，改器件可以看作是一个精密光电刻度尺，刻度间隔CCD光敏单元几何尺寸决定。单元的尺寸决定的了测量的精度。但是单元的精度也决定了价格和制造成本，CCD需要他的测量原理决定了现场需要一段平行的光射入，目前有制造工艺和技术的原因很难做到让红外光做为发光源形成平行光。现有市场上的CCD发光源一般选择荧光灯管结构原理这种光源的波长大概450NM到750NM 光源的波长硬伤低决定了CCD在现场的环境光对他的影响，特别是带天窗的车间作业。
光敏三极管接收原理，如图2-1所示，现有光敏管的阵列接收原理是在一条长方形线路板上按顺序排列一定长度的接收管，发射也一样均匀对称的排列形成一条光幕，中间有不透明物体经过可以根据挡掉多上的接收管（管子的外径是固定的尺寸）通过MCU计算出物件的尺寸，由于目前常规的发射和接收管外形有两款，直径3mm和直径5mm这样的外径假如用3mm成直线排列他的测量精度就是在3mm以内用5mm接收管它的精度更低，为了提高测量精度只能改变接收和发射管的分布方式，如图2-2所示，接收和发射按错位的方式排列。这样的结构虽然能提高测量精度但是他的结构使得制造成本和工艺太高，假如我们要一条测量范围是1M 测量分辨率是1mm的测量光幕 用3mm的接收和发射错位排列 那么他的接收和发射需要2000个，用MCU做为处理器需要10片以上电路复杂产品外形庞大，维修困难。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，提供一种成本低、测量精度高、使用方便的新型的基于模拟量测量接收管的高精度测量光幕。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于模拟量测量接收管的高精度测量光幕，其特征在于：包括有发射管条和接收管条，发射管条与接收管条对应隔开设置形成监控检测区，所述发射管条与接收管条的两侧都设置有控制装置，该控制装置包括有发射电路单元、接收电路单元、显示单元、MCU处理器和转换输出单元，其中接收电路单元信号输入MCU处理器，MCU处理器控制发射电路单元、显示单元和转换输出单元。
通过采用上述方案，使发射管条与接收管条的控制装置中的发射电路单元和接收电路单元数据变化来判断物体的位置变化，这样大大减少了二极管的数量，另外成本也降低了很多。
本发明的进一步设置是：还包括有电磁阀，该电磁阀受控与MCU处理器。
通过采用上述方案，我们可以对灰尘的清理时通过单片机不定期的发出控制信号给电磁阀，电磁阀打开气门对光幕接收面进行清理避免了长期灰尘积累产生的测量误差，由于纸屑比较大它的落点也不确定，但是测量光幕的原理是扫描测量方式一但有纸屑掉到它的扫描范围单片机会收到一个跃变得脉冲信号，收到这个信号软件做出判断启动电磁阀吹落纸屑。
本发明的再进一步设置是：所述发射电路单元包括有电阻R1、电阻R2和型号为TL071的运放器，其中TL071的运放器脚三同相输入脚连接电阻R1后接入MCU处理器，TL071的运放器脚八空脚接入电源，TL071的运放器脚四负电源脚接地，TL071的运放器脚一偏压脚接上发射管条中的发射管后接上电阻R2后接地，TL071的运放器脚二反向输入脚接在发射管和电阻R2之间。
通过采用上述方案，输出一个可调电压控制运放器脚一的输出电流，这个电压一旦调好发射管进入恒流状态，改变脚三电压可以改变输出恒流电流值。这个电路构成了恒流控制避免由于电压波动照成发射管电流变化产生测量误差。
本发明的再进一步设置是：所述接收电路单元为光电流转换成电压的电路单元，该电路单元包括有型号为0P07的运放器、电阻R3、电阻R4和电容C1，其中接收管条中的接收管连接在0P07的运放器的脚五空脚和脚六输出脚之间，0P07的运放器脚五空脚接地，0P07的运放器的脚五空脚和脚七正电源脚之间并联有电阻R3和 电容C1，0P07的运放器的脚7正电源脚通过电阻R4连接到MCU处理器。
通过采用上述电路，接收管接收到的红外光通过运放器脚六进入运放器的放大和转换从脚七输出一个和光强成正比的电压，R3决定了运放输出的放大倍数。 C1和运放器组成了一个低通滤波器避免环境光以及一些现场光的干扰。
本发明的最后设置是：所述发射管条的发射管采用940NM波长的发射管。
通过采用上述方案，恒流虽然能达到现场温度和电路电压波动引起电路的测量误差和漂移，但是现场还有强光的人干扰。我们通过测试现场光干扰有两种一种是车间灯光还有一种是天窗的太阳光，灯光的波长基本在450NM到750NM之间，而我们用的发射波长是940NM二极管，基于这个发射波长在硬件上定制了特殊光滤镜他的滤光范围是850NM以下通不过，这样解决了照明灯光的干扰。天窗光我们通过调制发射频率同步测试接收管电压和频率避开不同频率和波段来去除光干扰。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是背景技术CCD的原理图；
图2是背景技术光敏三级管阵列排序的原理图；
图3是本发明实施例的整体结构图；
图4是本发明实施例的整体原理结构图；
图5是本发明实施例的发射电路单元电路图；
图6是本发明实施例的接收电路单元电路图。
具体实施方式
如图3—图6所示，一种基于模拟量测量接收管的高精度测量光幕，包括有发射管条1和接收管条2，发射管条1与接收管条2对应隔开设置形成监控检测区3，所述发射管条1与接收管条2的两侧都设置有控制装置4，该控制装置4包括有发射电路单元、接收电路单元、显示单元、MCU处理器和转换输出单元，其中接收电路单元信号输入MCU处理器，MCU处理器控制发射电路单元、显示单元和转换输出单元。通过采用上述方案，使发射管条1与接收管条2的控制装置4中的发射电路单元和接收电路单元数据变化来判断物体的位置变化，这样大大减少了二极管的数量，另外成本也降低了很多。在本实施例中还可以包括有电磁阀，该电磁阀受控与MCU处理器。通过采用电磁阀，我们可以对灰尘的清理时通过单片机不定期的发出控制信号给电磁阀，电磁阀打开气门对光幕接收面进行清理避免了长期灰尘积累产生的测量误差，由于纸屑比较大它的落点也不确定，但是测量光幕的原理是扫描测量方式一但有纸屑掉到它的扫描范围单片机会收到一个跃变得脉冲信号，收到这个信号软件做出判断启动电磁阀吹落纸屑。
在本发明实施例中，所述发射电路单元包括有电阻R1、电阻R2和型号为TL071的运放器，其中TL071的运放器脚三同相输入脚连接电阻R1后接入MCU处理器，TL071的运放器脚八空脚接入电源，TL071的运放器脚四负电源脚接地，TL071的运放器脚一偏压脚接上发射管条中的发射管后接上电阻R2后接地，TL071的运放器脚二反向输入脚接在发射管和电阻R2之间。通过采用上述方案，输出一个可调电压控制TL071的运放器脚一偏压脚的输出电流，这个电压一旦调好发射管进入恒流状态，改变脚三同相输入脚电压可以改变输出恒流电流值。这个电路构成了恒流控制避免由于电压波动照成发射管电流变化产生测量误差。
在本发明实施例中，所述接收电路单元为光电流转换成电压的电路单元，该电路单元包括有型号为0P07的运放器、电阻R3、电阻R4和电容C1，其中接收管条中的接收管连接在0P07的运放器的脚五空脚和脚六输出脚之间，0P07的运放器脚五空脚接地，0P07的运放器的脚五空脚和脚七正电源脚之间并联有电阻R3和 电容C1，0P07的运放器的脚7正电源脚通过电阻R4连接到MCU处理器，通过采用上述电路，接收管接收到的红外光通过0P07运放器脚六输出脚进入0P07运放器的放大和转换从脚七正电源脚输出一个和光强成正比的电压，R3决定了运放输出的放大倍数。 C1和0P07运放器组成了一个低通滤波器避免环境光以及一些现场光的干扰。
接收电路单元具体工作原理：该测量光幕的基础是根据光敏接收二极管在接收到给定的调制光时假如发射和接收中间有物体经过，光敏接收二极管输出是一个类似于正弦波的上半周，我们根据光敏二极管的输出是电流型它的输出和光强成线性那么我们中间有物体经过改变了发射光照在接收管上的强度引起了接收管上光电路的变化虽然是线性但是很微弱，我们可以通过加一级运放将光电流转换成电压做一级放大以及光干扰高通滤波器。
在本发明实施例中，所述发射管条1的发射管采用940NM波长的发射管，这样设置的目的是，恒流虽然能达到现场温度和电路电压波动引起电路的测量误差和漂移，但是现场还有强光的人干扰。我们通过测试现场光干扰有两种一种是车间灯光还有一种是天窗的太阳光，灯光的波长基本在450NM到750NM之间，而我们用的发射波长是940NM二极管，基于这个发射波长在硬件上定制了特殊光滤镜他的滤光范围是850NM以下通不过，这样解决了照明灯光的干扰。天窗光我们通过调制发射频率同步测试接收管电压和频率避开不同频率和波段来去除光干扰。
Claims (3)
1.一种基于模拟量测量接收管的高精度测量光幕，其特征在于：包括有发射管条和接收管条，发射管条与接收管条对应隔开设置形成监控检测区，所述发射管条与接收管条的两侧都设置有控制装置，该控制装置包括有发射电路单元、接收电路单元、显示单元、MCU处理器和转换输出单元，其中接收电路单元信号输入MCU处理器，MCU处理器控制发射电路单元、显示单元和转换输出单元，还包括有电磁阀，该电磁阀受控与MCU处理器，所述发射电路单元包括有电阻R1、电阻R2和型号为TL071的运放器，其中TL071的运放器脚三同相输入脚连接电阻R1后接入MCU处理器，TL071的运放器脚八空脚接入电源，TL071的运放器脚四负电源脚接地，TL071的运放器脚一偏压脚接上发射管条中的发射管后接上电阻R2后接地，TL071的运放器脚二反向输入脚接在发射管和电阻R2之间。
2.根据权利要求1所述的基于模拟量测量接收管的高精度测量光幕，其特征在于：所述接收电路单元为光电流转换成电压的电路单元，该电路单元包括有型号为0P07的运放器、电阻R3、电阻R4和电容C1，其中接收管条中的接收管连接在0P07的运放器的脚五空脚和脚六输出脚之间，0P07的运放器脚五空脚接地，0P07的运放器的脚五空脚和脚七正电源脚之间并联有电阻R3和 电容C1，0P07的运放器的脚七正电源脚通过电阻R4连接到MCU处理器。
3.根据权利要求1所述的基于模拟量测量接收管的高精度测量光幕，其特征在于：所述接收电路单元为光电流转换成电压的电路单元，该电路单元包括有运放器、电阻R3、电阻R4和电容C1，其中接收管条中的接收管连接在运放器的脚五空脚和脚六输出脚之间，运放器脚五空脚接地，运放器的脚五空脚和脚七正电源脚之间并联有电阻R3和 电容C1，运放器的脚七正电源脚通过电阻R4连接到MCU处理器，所述发射管条的发射管采用940NM波长的发射管。
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