CN106767408A

CN106767408A - 一种具有灵敏度可视化调节功能的寻隙传感器

Info

Publication number: CN106767408A
Application number: CN201611196238.1A
Authority: CN
Inventors: 卢海龙; 杨晓勇; 柳晓云
Original assignee: Outstanding Farsighted And Automation Science And Technology Ltd In Hebei
Current assignee: Outstanding Farsighted And Automation Science And Technology Ltd In Hebei
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明公开了一种具有灵敏度可视化调节功能的寻隙传感器，包括CPU、分别位于片状工件两侧且相互对应的光发射器和光接收器、信号调理单元，所述信号调理单元还包括用于调节灵敏度的可视发光二极管；本发明利用光接收器内沿直线排列的多个光电管来检测片状工件接缝的位置，进而得到加工点的偏移方向，本发明增加一排指示灯，分别跟传感器检测点一一对应，在调整灵敏度时，发光二极管的数量会随着灵敏度的变化而变化，能真实反映传感器检测到的毛巾坯布缝隙大小、厚薄，使灵敏度调节更加直观，方便工人操作，降低次品率，同时提高了设备的产量。

Description

一种具有灵敏度可视化调节功能的寻隙传感器

技术领域

本发明涉及一种具有灵敏度可视化调节功能的寻隙传感器，属于检测技术领域。

背景技术

在片状工件的加工过程中，常常需要生产设备沿工件的接缝进行加工作业。例如在钢板的拼焊过程中，焊枪沿板料接缝进行焊接，大幅毛巾坯料(如图3所示)的分割过程中，刀片沿纵切缝和横切缝进行裁切等。在此类工件的加工过程中，生产设备的控制器利用寻隙传感器实时监测加工点相对于工件接缝的偏移方向，进而通过控制加工设备的横向移动实现自动寻隙。

现有的寻隙传感器种类繁多，但都存在这样或那样的缺陷。例如有的钢板拼焊设备在钢板的一侧设置光源，另一侧设置光电元件，加工过程中光电元件沿平行于钢板且与钢板接缝垂直的直线移动，当光电元件经过钢板接缝时就会因受到光线照射而引起输出信号的变化，设备控制器根据该信号的变化就能判断出钢板接缝的位置。这种寻隙传感器的不足之处是寻找接缝的速度太慢，严重影响了设备的生产效率。又如大幅毛巾坯料的纵切设备一般采用C型光纤传感器来检测纵切缝的位置，进而得到刀片的偏移方向，由于C型光纤传感器的检测范围很小而毛巾的定型尺寸不可控，当毛巾坯料的纵切缝在横切缝(纵向接头)处出现错位时，C型光纤传感器在过接头后便无法检测到纵切缝的位置，致使切割作业无法顺利进行。因此采用快速对片状工件的接缝进行有效检测的寻隙传感器，但这种寻隙传感器没有指示功能，在毛巾坯布缝隙厚度发生变化，工人需要调节灵敏度时不可视，不直观，只能凭经验操作，增加调节的难度，同时也容易出现残次品。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能更加直观、方便并能够降低次品率的具有灵敏度可视化调节功能的寻隙传感器。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种具有灵敏度可视化调节功能的寻隙传感器，包括CPU和分别位于片状工件两侧且相互对应的光发射器和光接收器，所述光接收器包括沿平行于片状工件且与工件接缝垂直的直线排列的多个光电管，每个光电管的输出端经一个信号调理单元接CPU的输入端口，光接收器的壳体通过接收器支架固定在加工设备的浮动底座上；所述CPU通过I/O端口将加工点的偏移信号输送给加工设备的控制器；所述信号调理单元包括运算放大器、电位器、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端接地，另一端接运算放大器的反相输入端并通过对应的光电管接电源正极，所述电位器与第二电阻串联连接后接在直流电源与地之间，电位器的滑动端接运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的输出端接CPU的相应输入端口；所述各信号调理单元还包括用于调节灵敏度的可视发光二极管；所述可视发光二极管接在直流电源与运算放大器的输出端之间；所述可视发光二极管按照光接收器中光电管排列顺序相对应排列成一行并固定在加工设备浮动底座的外壳上。

上述寻隙传感器，所述接收器支架与加工设备的浮动底座之间设有横向调节装置，所述横向调节装置包括调节套、调节滑块和调节螺栓，所述调节套固定在加工设备的浮动底座上，其内部设有平行于光电管排列方向的滑槽，所述调节滑块位于调节套的滑槽内，所述调节螺栓平行于光电管排列方向且通过旋向相反的螺纹与调节滑块和调节套连接，调节螺栓的一端设有调节手轮。

上述寻隙传感器，所述光发射器包括沿平行于光电管排列方向的直线排列的多个发光二极管，它们串联连接或分组串联连接后通过限流电阻与电源连接。

上述寻隙传感器，所述光发射器的多个发光二极管固定在发射器壳体内，所述发射器壳体为固定在加工设备的机架上的透明壳体。

本发明利用光接收器内沿直线排列的多个光电管来检测片状工件接缝的位置，进而得到加工点的偏移方向，本发明增加一排指示灯，分别跟传感器检测点一一对应，在调整灵敏度时，发光二极管的数量会随着灵敏度的变化而变化，能真实反映传感器检测到的毛巾坯布缝隙大小、厚薄，使灵敏度调节更加直观，方便工人操作，降低次品率，同时提高了设备的产量；本发明不仅具有很高的检测速度，而且由于光接收器具有很宽的检测范围，当工件接缝出现错位时仍能准确检测到接缝的位置，从而大幅提高了设备的生产效率和加工质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1为光电管和发光二极管的结构示意图；

图2为发明的电路原理图；

图3为大幅毛巾坯料的结构示意图；

图4为光接收器和光发射器在毛巾坯料纵切设备上的安装示意图；

图5为光接收器在毛巾坯料纵切设备的浮动刀头上的安装示意图；

图6为图5的右视图。

图中各标号为：1、毛巾，2、纵切缝，3、横切缝，4、前导布辊，5、后导布辊，6、浮动刀头，7、机架，8、水平轨道，9、齿条，10、接收器支架，11、切割电机，12、调节滑块，13、调节螺栓，14、调节手轮，15、调节套，16、浮动底座，17、光接收器，18、刀片，19、光发射器，20、滑块，21、齿轮，22、毛巾坯料，23、光接收器的壳体，24、发射器壳体，CPU、微处理器，QD、电机驱动模块，M、横移电机，W、电位器，R1、第一电阻，R2、第二电阻，R3、限流电阻，Q1～Qn、第一光电管～第n光电管，D1～Dm、光发射器的第一发光二极管～第m发光二极管，Di、光发射器的第i发光二极管，F、运算放大器，TL1～TLn、第一信号调理单元～第n信号调理单元，DX1、可视发光二极管。

具体实施方式

下面以毛巾坯料纵切设备为实施例来说明本发明的工作原理。毛巾坯料纵切设备是在坯料传送路径上设置与每个纵切缝2相对应的浮动刀头6，浮动刀头6一般包括浮动底座16、浮动底座的横向驱动装置以及安装在浮动底座16上的切割电机11，浮动底座16通过水平轨道8固定在毛巾坯料纵切设备的机架7上，切割电机11的输出轴上设有与毛巾坯料的纵切缝2相对应的刀片18。浮动底座的横向驱动装置采用横移电机M和齿轮齿条机构，横移电机M固定在浮动底座16上，其输出轴通过齿轮齿条机构与毛巾坯料纵切设备的机架7连接。

参看图1～图2，本实施例包括CPU、光发射器19、光接收器17和17个信号调理单元；光接收器17包括17个光电管，相应的17个可视发光二极管DX1按照光接收器17中17个光电管排列顺序相对应地排列成一行并固定在加工设备的浮动底座16的外壳上；光发射器19安装于毛巾坯料的下方，主要由均布于透明壳体(如玻璃管)中的多个发光二极管D1～Dm构成，多个发光二极管D1～Dm串联连接后通过限流电阻R3与电源连接。由于发光二极管排列密度较大(中心距为8mm)，数量较多，因此也可以将它们分成若干组，每组的发光二极管串联连接后通过限流电阻与电源连接。多个浮动刀头的光接收器17共用一个光发射器19，因此透明壳体的长度应不小于毛巾坯料的宽度。

本发明工作时，多个发光二极管D1～Dm同时点亮，纵切缝2和横切缝3处毛巾坯料的厚度较小，光线能够穿过，而其它部位厚度较大，光线难以穿透，因此与纵切缝2和横切缝3相对应的光电管接收到的光线较强，即认为接收到光线；其他部位光电管接收到的光线较弱，即认为接收不到光线。合理设置第一电阻R1和第二电阻R2，通过改变电位器W滑动端的位置来改变运算放大器F的同相输入端电平，进而改变各信号调理单元的输出电平，根据各信号调理单元的输出电平来控制可视发光二极管的发光并判断出纵切缝2的位置。

当毛巾坯料的厚度较大时，调整电位器W滑动端的位置(在图2中的电位器W滑动端向下移动)，使运算放大器F的同相输入端电平降低，达到17个可视发光二极管DX1中发光的数量为3～5个；当毛巾坯料的厚度较小时，调整电位器W滑动端的位置(在图2中的电位器W滑动端向上移动)，使运算放大器F的同相输入端电平升高，达到17个可视发光二极管DX1中发光的数量为3～5个；从而根据直观看到的可视发光二极管DX1调整电位器W实现灵敏度的调整。

在图6中，当某个光电管处于切缝处时，其接收到光线后阻值变小，运算放大器F的反相输入端电平高于同相输入端电平，运算放大器F输出低电平，当光电管不处于切缝处时，其阻值很大，运算放大器F的反相输入端电平低于同相输入端电平，运算放大器F输出高电平。

若光电管的间距较大，可能只有一个光电管与纵切缝2相对，若该光电管恰好为与刀片相对应(处于同一平面)的光电管，说明刀片与纵切缝2相对，否则说明刀片已经偏离了纵切缝2，需要进行调整。若此时接收到光线的光电管位于与刀片相对应的光电管左侧，CPU输出偏右信号，提示控制器当前浮动刀头的刀片已偏向纵接缝的右侧，需要向左调节刀片的位置，若接收到光线的光电管位于与刀片相对应的光电管右侧，CPU输出偏左信号，提示控制器当前浮动刀头的刀片已偏向纵接缝的左侧，需要向右调节刀片的位置。

若光电管的间距较小，可能有多个光电管与纵切缝2相对，若与刀片相对应(处于同一平面)的光电管两侧有相同数量的光电管接收到光线，说明刀片与纵切缝2的中线相对，不需要进行调整；否则说明刀片已经偏离了纵切缝2的中线，需要进行调整。若此时与刀片相对应的光电管左侧接收到光线的光电管的数量大于右侧的数量，说明刀片位于纵切缝2中线右侧，需要向左调节刀片的位置，CPU输出偏右信号；若与刀片相对应的光电管右侧接收到光线的光电管的数量大于左侧的数量，说明刀片位于纵切缝2中线左侧，需要向右调节刀片的位置，CPU输出偏左信号。

PLC通过CPU对浮动刀头进行集中控制。自动运行时，通过浮动刀头上的抬刀/落刀旋钮来控制各个刀头是否工作，当刀抬起时，对应的浮动刀头将不工作，刀片也不转动；当刀落下时，对应的浮动刀头使能打开，可自动进行寻隙。

显然，光电管的间距越小，检测精度越高，本装置中的光电管紧密排列，相邻光电管的中心距为6mm，检测精度完全能够满足切割要求。

当横切缝前后的纵切缝出现错位时，由于光接收器17的检测范围较宽，过接头(横切缝)后纵切缝仍然处于检测范围以内，因此浮动刀头能够自动对刀，而无需人工参与，这样就大大提高了生产效率。

由调节滑块12、调节螺栓13、调节手轮14、调节套15构成的横向调节装置用于调整光接收器17的横向位置，旋转调节手轮14，可使调节滑块12相对于调节套15横向移动(调节螺栓13通过旋向相反的螺纹与调节滑块12和调节套15连接)，这样就可以将光接收器17中处于中间位置的光电管调节到刀片所在的平面内，以便将该光电管作为基准进行位置检测。

图4～图6中，浮动底座的横向驱动装置采用的是横移电机M和齿轮齿条机构，与此相对应，图6中CPU的输出端口接到电机驱动模块QD的输入端，电机驱动模块QD根据CPU提供的刀头偏移信号来控制横移电机M的旋转方向，实现浮动刀头的自动对刀。

Claims

1.一种具有灵敏度可视化调节功能的寻隙传感器，包括CPU和分别位于片状工件两侧且相互对应的光发射器(19)和光接收器(17)，所述光接收器(17)包括沿平行于片状工件且与工件接缝垂直的直线排列的多个光电管，每个光电管的输出端经一个信号调理单元接CPU的输入端口，光接收器的壳体(23)通过接收器支架(10)固定在加工设备的浮动底座(16)上；所述CPU通过I/O端口将加工点的偏移信号输送给加工设备的控制器；所述信号调理单元包括运算放大器(F)、电位器(W)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)；所述第一电阻(R1)的一端接地，另一端接运算放大器(F)的反相输入端并通过对应的光电管接电源正极，所述电位器(W)与第二电阻(R2)串联连接后接在直流电源(VCC)与地之间，电位器(W)的滑动端接运算放大器(F)的同相输入端，所述运算放大器(F)的输出端接CPU的相应输入端口；其特征在于：每个所述信号调理单元还包括用于调节灵敏度的可视发光二极管(DX1)；所述可视发光二极管(DX1)接在直流电源(VCC)与运算放大器(F)的输出端之间；所述可视发光二极管(DX1)按照光接收器(17)中光电管排列顺序相对应排列成一行并固定在加工设备浮动底座(16)的外壳上。

2.根据权利要求1所述的一种具有灵敏度可视化调节功能的寻隙传感器，其特征在于：所述接收器支架(10)与加工设备的浮动底座之间设有横向调节装置，所述横向调节装置包括调节套(15)、调节滑块(12)和调节螺栓(13)，所述调节套(15)固定在加工设备的浮动底座上，其内部设有平行于光电管排列方向的滑槽，所述调节滑块(12)位于调节套(15)的滑槽内，所述调节螺栓(13)平行于光电管排列方向且通过旋向相反的螺纹与调节滑块(12)和调节套(15)连接，调节螺栓(13)的一端设有调节手轮(14)。

3.根据权利要求2所述的一种具有灵敏度可视化调节功能的寻隙传感器，其特征在于：所述光发射器(19)包括沿平行于光电管排列方向的直线排列的多个发光二极管，它们串联连接或分组串联连接后通过限流电阻(R3)与电源连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有灵敏度可视化调节功能的寻隙传感器，其特征是，所述光发射器(19)的多个发光二极管固定在发射器壳体(24)内，所述发射器壳体(24)为固定在加工设备的机架上的透明壳体。