CN105784535A - 一种矩形橡胶物料钻孔评估系统 - Google Patents

一种矩形橡胶物料钻孔评估系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种矩形橡胶物料钻孔评估系统，包括用于传送矩形橡胶物料的送料传送带，送料传送带左右两侧分别设有位置相对应的第一推板和钻孔平台，所述钻孔平台外侧设有第一挡板，所述第一挡板外侧还设有称重平台；钻孔平台左右两侧分别设有钻孔模块和通孔模块；所述第一推板和第一挡板下部分别设有位置相对应的红外对管，第一推板上还设有第一压力传感器组和超声波传感器；所述钻孔平台上方还设有顶板，所述顶板上设有测高模块。本发明采用流水线的方式，对橡胶进行自动钻孔和质量评估，排除了人工的干预，提高了生成效率，简化了生产管理，大大降低了生产成本。

Description

一种矩形橡胶物料钻孔评估系统
技术领域
本发明涉及橡胶物料钻孔技术，特别涉及一种矩形橡胶物料钻孔评估系统。
背景技术
在自动化工业生产中，常需要把一些化学处理后的矩形橡胶物料进行中心钻孔加工并评估加工质量。目前橡胶物料性质种类繁多，橡胶物料的硬度不统一，在进行自动化钻孔加工时，无法根据待加工橡胶物料的硬度、按一定压力自适应固定橡胶物料；同时要加工的橡胶物料体积也不统一，无法自动进行橡胶物料中心钻孔；最后对加工质量的评估也无自动化流程。
针对橡胶物料硬度的不统一、导致不能自适应固定橡胶物料、进而导致钻孔质量低下的问题，需要在固定待加工橡胶物料时能根据物料的硬度预设固定压力；针对橡胶物料尺寸的不统一、导致中心钻孔位置不准确的问题，需要对待加工橡胶物料进行尺寸的测量并计算出实际中心钻孔位置；针对物料质量评估的问题，需要增加称重评估设备。由此，需要设计一种能根据待加工橡胶物料的性质，预设固定压力；根据待加工橡胶物料的尺寸、能自动计算中心钻孔位置；同时能称重评估的系统。
发明内容
本发明目的是：提供一种矩形橡胶物料钻孔评估系统，根据待加工矩形橡胶物料的材料特性，预设固定橡胶物料压力，自动计算钻孔位置，然后根据这些参数固定橡胶物料，进行钻孔并称重评估。
本发明的技术方案是：
一种矩形橡胶物料钻孔评估系统，包括用于传送矩形橡胶物料的送料传送带，送料传送带左右两侧分别设有位置相对应的第一推板和钻孔平台，所述钻孔平台外侧设有第一挡板，所述第一挡板外侧还设有称重平台；
钻孔平台左右两侧分别设有钻孔模块和通孔模块；
所述第一推板和第一挡板下部分别设有位置相对应的红外对管，第一推板上还设有第一压力传感器组和超声波传感器；
所述钻孔平台上方还设有顶板，所述顶板上设有测高模块。
优选的，所述称重平台外侧设置有正品推板、次品推板，称重平台左右两侧分别设有正品传送带和次品传送带，正品推板和次品推板分别将称重平台上的完成钻孔的矩形橡胶物料的合格品和不合格品推向正品传送带和次品传送带。
优选的，所述钻孔模块包括钻孔推板，所述钻孔推板上设有钻孔棒和第二压力传感器组。
优选的，所述通孔模块包括通孔挡板，所述通孔挡板上设有通孔棒和通孔风扇。
优选的，所述第一压力传感器组和第二压力传感器组均包括三个压力传感器，三个压力传感器呈三角形分布。
优选的，所述矩形橡胶物料钻孔评估系统还包括主控模块，所述送料传送带、第一推板、第一挡板、顶板、正品推板、次品推板、正品传送带、次品传送带、钻孔模块、钻孔棒、通孔棒、通孔风扇分别由各自的驱动电机驱动，各驱动电机分别通过电机驱动电路连接主控模块；
所述称重平台上设有称重传感器，称重传感器通过信号调理电路连接主控模块；
所述红外对管、第一压力传感器组、超声波传感器、第二压力传感器组、测高模块分别通过信号调理电路连接主控模块。
优选的，所述主控模块上还连接有触摸屏和按键，信号调理电路上连接有喇叭和灯。
优选的，所述矩形橡胶物料被送料传送带带动沿X轴方向前进，矩形橡胶物料通过红外对管时，系统根据红外对管的遮挡变化，获知矩形橡胶物料的大致长度WX，第一推板根据红外对管的遮挡变化确知矩形橡胶物料已经处于第一推板的正前方。
优选的，第一推板沿Y轴方向推动处于正前方的矩形橡胶物料到钻孔平台；当矩形橡胶物料被推至第一挡板时，第一推板上的第一压力传感器组测定当前推力的大小，并判断是否按照预设压力、准确压紧了矩形橡胶模块；第一推板按预设压力压紧了矩形橡胶模块后，第一推板上的超声波传感器测量第一推板和第一挡板之间的距离，以此得到矩形橡胶物料的宽度WY；测高模块沿X轴方向左右移动至矩形橡胶物料正上方，对矩形橡胶物料进行高度测量，得到矩形橡胶物料高度WZ；
钻孔模块和通孔模块根据矩形橡胶物料高度WZ，沿Z轴方向上下移动至橡胶物料的Z轴方向中心位置；同时钻孔模块和通孔模块根据WY校正在Y轴方向的位置，沿Y轴方向前后移动至矩形橡胶物料的Y轴方向中心位置；至此钻孔模块和通孔模块对准了矩形橡胶物料的中心位置；
中心点位置对准后，通孔模块固定不动，钻孔模块沿X轴向矩形橡胶物料移动，直到钻孔推板抵住矩形橡胶物料，继续前推，直到钻孔推板推板上的第二压力传感器组达到预设压力值；矩形橡胶物料被钻孔推板和通孔挡板按预设压力夹住，此时钻孔棒和通孔棒对准了矩形橡胶物料的中心位置。
优选的，系统根据钻孔要求和矩形橡胶物料的材料性质，选择钻孔棒、设定钻速、钻深为WX、进行钻孔；钻孔完成后，同样根据钻孔要求和矩形橡胶物料的材料性质，系统选择通孔棒、设定通孔速度，通孔距离为WX、对矩形橡胶物料进行通孔，同时启动通孔风扇，把橡胶废料吹走；通孔完成后，钻孔模块后退、通孔风扇停止，至此完成对矩形橡胶物料的中心钻孔。
本发明的优点是：
1．本发明所提供的矩形橡胶物料钻孔评估系统，采用流水线的方式，对橡胶进行自动钻孔和质量评估，排除了人工的干预，提高了生成效率，简化了生产管理，大大降低了生产成本。
2．本发明系统根据待处理橡胶物料的材料性质，按预设压力值夹紧橡胶物料，方便橡胶物料的正确钻孔，系统自动计算橡胶物料的尺寸，自动确定钻孔和通孔在待处理橡胶物料上的位置。
3．本发明系统自动通孔、吹风，自动处理钻孔后的残留物，能根据自动计算处理后的橡胶物料重量，自动判断处理后的橡胶物料是否处理合格，通过传送带能把处理后橡胶物料按合格或不合格分离。
4．本发明系统还能处理类橡胶等硬度不统一的其他物质，通过嵌入式软件设置，钻孔位置还可以调整，系统适用范围广。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统的俯视示意图；
图2为本发明所述第一推板和第一挡板测量矩形橡胶物料位置和WX长度的示意图；
图3为本发明所述的钻孔模块的正视示意图；
图4为本发明所述的通孔模块的正视示意图；
图5为本发明所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统的控制电路原理图；
图6为本发明所述的压力传感器调理电路的原理图；
图7为本发明所述的电源电路的原理图。
具体实施方式
本发明介绍矩形橡胶物料钻孔评估系统的一种实施例，待处理矩形橡胶物料为某硫化橡胶，长50mm，宽40mm，高40mm，密度为1.1g/cm3。中心钻孔尺寸直径为10mm，称重合格质量范围为83.78克～83.58克。
如图1所示，本发明所揭示的矩形橡胶物料钻孔评估系统，包括用于传送矩形橡胶物料1的送料传送带2，送料传送带2左右两侧分别设有位置相对应的第一推板4和钻孔平台5，所述钻孔平台5外侧设有第一挡板6，所述第一挡板6外侧还设有称重平台7；钻孔平台5左右两侧分别设有钻孔模块8和通孔模块9。
所述称重平台7外侧设置有正品推板71、次品推板72，称重平台7左右两侧分别设有正品传送带73和次品传送带74，正品推板71和次品推板72分别将称重平台7上的完成钻孔的矩形橡胶物料的合格品和不合格品推向正品传送带73和次品传送带74。
图中未体现出的是，所述钻孔平台5上方还设有顶板，所述顶板上设有测高模块。
如图2所示，所述第一推板4和第一挡板6下部分别设有位置相对应的红外对管3，第一推板4上还设有第一压力传感器组41和超声波传感器42；所述第一压力传感器组41和包括三个压力传感器F1、F2、F3，三个压力传感器呈三角形分布。
所述矩形橡胶物料1被送料传送带2带动沿X轴方向前进，矩形橡胶物料1通过红外对管3时，系统根据红外对管3的遮挡变化，获知矩形橡胶物料1的大致长度WX，第一推板4根据红外对管3的遮挡变化确知矩形橡胶物料1已经处于第一推板4的正前方。
第一推板4沿Y轴方向推动处于正前方的矩形橡胶物料1到钻孔平台5；当矩形橡胶物料1被推至第一挡板6时，第一推板4上的第一压力传感器组41测定当前推力的大小，并判断是否按照预设压力、准确压紧了矩形橡胶模块1；第一推板4按预设压力压紧了矩形橡胶模块1后，第一推板4上的超声波传感器42测量第一推板4和第一挡板6之间的距离，以此得到矩形橡胶物料1的宽度WY；测高模块沿X轴方向左右移动至矩形橡胶物料1正上方，对矩形橡胶物料1进行高度测量，得到矩形橡胶物料1高度WZ。
如图3和4所示，所述钻孔模块8包括钻孔推板81，所述钻孔推板81上设有钻孔棒82和第二压力传感器组83；所述第二压力传感器组83均包括三个压力传感器F4、F5、F6，三个压力传感器呈三角形分布。所述通孔模块9包括通孔挡板91，所述通孔挡板91上设有通孔棒92和通孔风扇93。
钻孔模块8和通孔模块9根据矩形橡胶物料1高度WZ，沿Z轴方向上下移动至橡胶物料1的Z轴方向中心位置；同时钻孔模块8和通孔模块9根据WY校正在Y轴方向的位置，沿Y轴方向前后移动至矩形橡胶物料1的Y轴方向中心位置；至此钻孔模块8和通孔模块9对准了矩形橡胶物料1的中心位置。
中心点位置对准后，通孔模块9固定不动，钻孔模块8沿X轴向矩形橡胶物料1移动，直到钻孔推板81抵住矩形橡胶物料1，继续前推，直到钻孔推板81推板上的第二压力传感器组83达到预设压力值；矩形橡胶物料1被钻孔推板81和通孔挡板91按预设压力夹住，此时钻孔棒82和通孔棒92对准了矩形橡胶物料1的中心位置。
系统根据钻孔要求和矩形橡胶物料的材料性质，选择钻孔棒82、设定钻速、钻深为WX、进行钻孔；钻孔完成后，同样根据钻孔要求和矩形橡胶物料的材料性质，系统选择通孔棒92、设定通孔速度，通孔距离为WX、对矩形橡胶物料进行通孔，同时启动通孔风扇93，把橡胶废料吹走；通孔完成后，钻孔模块8后退、通孔风扇93停止，至此完成对矩形橡胶物料的中心钻孔。
矩形橡胶物料1钻孔完成后，第一挡板6竖起，第一推板4继续前推。矩形橡胶物料1被推至称重平台7，称重平台7开始称重。若矩形橡胶物料1重量符合标准，系统将启动正品推板71，把矩形橡胶物料1推至正品传送带73；若矩形橡胶物料1重量不符合标准，系统将启动次品推板72，把矩形橡胶物料1推至次品传送带74。至此完成矩形橡胶物料1的全部处理过程。
如图5所示，所述矩形橡胶物料钻孔评估系统还包括主控模块，所述送料传送带2、第一推板4、第一挡板6、顶板、正品推板71、次品推板72、正品传送带73、次品传送带74、钻孔模块8、钻孔棒82、通孔棒92、通孔风扇93分别由各自的驱动电机驱动，各驱动电机分别通过电机驱动电路连接主控模块；所述称重平台7上设有称重传感器，称重传感器通过信号调理电路连接主控模块；所述红外对管3、第一压力传感器组41、超声波传感器42、第二压力传感器组83、测高模块分别通过信号调理电路连接主控模块。所述主控模块上还连接有触摸屏和按键，信号调理电路上连接有喇叭和灯。
具体的，主控模块采用ARM芯片，进行整个系统的控制，定位的计算，称重结果分析等。
ARM通过驱动电路，驱动各驱动电机。通过信号调理电路获取第一压力传感器组41，第二压力传感器组83，超声波传感器42，测高模块，红外对管3，称重传感器的参数，所述测高模块采用第二超声波传感器MZ测量高度。
ARM芯片将把第一压力传感器组41、第二压力传感器组83获得的参数经过自带AD转换后，和预设压力值做比较，按比较结果驱动相关驱动电机执行。
ARM芯片根据超声波传感器42（获得矩形橡胶物料Y轴方向的宽度:WY）、第二超声波传感器MZ（获得矩形橡胶物料Z轴方向的高度:WZ）、红外对管3（获得矩形橡胶物料X轴方向的长度:WX）的参数，由此来定位矩形橡胶物料的中心点。
用户可以在触摸屏上输入预设的压力、钻孔速度、通孔速度、风扇速度、传送带速度、合格加工产品重量范围，系统根据预设的压力、钻孔速度、通孔速度、风扇速度、传送带速度、合格加工产品重量范围进行工作。触摸屏也实时显示当前的工作状态，包括各个传感器的当前值，各个电机的工作状态。当系统出错，如死机、电机过载等问题，系统将通过喇叭和灯进行声光报警。
本发明系统的部分调理电路如图6所示。IN1+，IN1-为传感器输入信号。R35为运放放大倍数设定电阻，可根据实际情况调整该电阻值来放大力传感器的输入信号。F1_OUT为运放放大的信号输出值。该调理电路把传感器信号调整成符合ARM内部AD采样的电压信号。
本发明系统的电源电路如图7所示。输入电源电压为+5V。U1电源芯片设计最大电流为3A。R9和R6的不同值来决定U1输出电压的大小。当前U1输出电压大小为+3.3V，给控制电路所有弱电系统供电。
ARM芯片通过普通I/O口输出PWM波和I/O电平，PWM波和I/O电平通过光耦隔离后送给电机驱动运放作为电机的驱动波形，驱动直流各电机工作。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种矩形橡胶物料钻孔评估系统，其特征在于：包括用于传送矩形橡胶物料（1）的送料传送带（2），送料传送带（2）左右两侧分别设有位置相对应的第一推板（4）和钻孔平台（5），所述钻孔平台（5）外侧设有第一挡板（6），所述第一挡板（6）外侧还设有称重平台（7）；
钻孔平台（5）左右两侧分别设有钻孔模块（8）和通孔模块（9）；
所述第一推板（4）和第一挡板（6）下部分别设有位置相对应的红外对管（3），第一推板（4）上还设有第一压力传感器组（41）和超声波传感器（42）；
所述钻孔平台（5）上方还设有顶板，所述顶板上设有测高模块。
2.根据权利要求1所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统，其特征在于：所述称重平台（7）外侧设置有正品推板（71）、次品推板（72），称重平台（7）左右两侧分别设有正品传送带（73）和次品传送带（74），正品推板（71）和次品推板（72）分别将称重平台（7）上的完成钻孔的矩形橡胶物料的合格品和不合格品推向正品传送带（73）和次品传送带（74）。
3.根据权利要求2所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统，其特征在于：所述钻孔模块（8）包括钻孔推板（81），所述钻孔推板（81）上设有钻孔棒（82）和第二压力传感器组（83）。
4.根据权利要求3所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统，其特征在于：所述通孔模块（9）包括通孔挡板（91），所述通孔挡板（91）上设有通孔棒（92）和通孔风扇（93）。
5.根据权利要求4所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统，其特征在于：所述第一压力传感器组（41）和第二压力传感器组（83）均包括三个压力传感器，三个压力传感器呈三角形分布。
6.根据权利要求5所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统，其特征在于：所述矩形橡胶物料钻孔评估系统还包括主控模块，所述送料传送带（2）、第一推板（4）、第一挡板（6）、顶板、正品推板（71）、次品推板（72）、正品传送带（73）、次品传送带（74）、钻孔模块（8）、钻孔棒（82）、通孔棒（92）、通孔风扇（93）分别由各自的驱动电机驱动，各驱动电机分别通过电机驱动电路连接主控模块；
所述称重平台（7）上设有称重传感器，称重传感器通过信号调理电路连接主控模块；
所述红外对管（3）、第一压力传感器组（41）、超声波传感器（42）、第二压力传感器组（83）、测高模块分别通过信号调理电路连接主控模块。
7.根据权利要求6所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统，其特征在于：所述主控模块上还连接有触摸屏和按键，信号调理电路上连接有喇叭和灯。
8.根据权利要求6所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统，其特征在于：所述矩形橡胶物料（1）被送料传送带（2）带动沿X轴方向前进，矩形橡胶物料（1）通过红外对管（3）时，系统根据红外对管（3）的遮挡变化，获知矩形橡胶物料（1）的大致长度WX，第一推板（4）根据红外对管（3）的遮挡变化确知矩形橡胶物料（1）已经处于第一推板（4）的正前方。
9.根据权利要求8所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统，其特征在于：第一推板（4）沿Y轴方向推动处于正前方的矩形橡胶物料（1）到钻孔平台（5）；当矩形橡胶物料（1）被推至第一挡板（6）时，第一推板（4）上的第一压力传感器组（41）测定当前推力的大小，并判断是否按照预设压力、准确压紧了矩形橡胶模块（1）；第一推板（4）按预设压力压紧了矩形橡胶模块（1）后，第一推板（4）上的超声波传感器（42）测量第一推板（4）和第一挡板（6）之间的距离，以此得到矩形橡胶物料（1）的宽度WY；测高模块沿X轴方向左右移动至矩形橡胶物料（1）正上方，对矩形橡胶物料（1）进行高度测量，得到矩形橡胶物料（1）高度WZ；
钻孔模块（8）和通孔模块（9）根据矩形橡胶物料（1）高度WZ，沿Z轴方向上下移动至橡胶物料（1）的Z轴方向中心位置；同时钻孔模块（8）和通孔模块（9）根据WY校正在Y轴方向的位置，沿Y轴方向前后移动至矩形橡胶物料（1）的Y轴方向中心位置；至此钻孔模块（8）和通孔模块（9）对准了矩形橡胶物料（1）的中心位置；
中心点位置对准后，通孔模块（9）固定不动，钻孔模块8沿X轴向矩形橡胶物料（1）移动，直到钻孔推板（81）抵住矩形橡胶物料（1），继续前推，直到钻孔推板（81）推板上的第二压力传感器组（83）达到预设压力值；矩形橡胶物料（1）被钻孔推板（81）和通孔挡板（91）按预设压力夹住，此时钻孔棒（82）和通孔棒（92）对准了矩形橡胶物料（1）的中心位置。
10.根据权利要求9所述的矩形橡胶物料钻孔评估系统，其特征在于：系统根据钻孔要求和矩形橡胶物料的材料性质，选择钻孔棒（82）、设定钻速、钻深为WX、进行钻孔；钻孔完成后，同样根据钻孔要求和矩形橡胶物料的材料性质，系统选择通孔棒（92）、设定通孔速度，通孔距离为WX、对矩形橡胶物料进行通孔，同时启动通孔风扇（93），把橡胶废料吹走；通孔完成后，钻孔模块（8）后退、通孔风扇（93）停止，至此完成对矩形橡胶物料的中心钻孔。
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