CN110160434B - 基于涡流检测的多规格产品定位系统和方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于涡流检测的多规格物品定位系统及方法,其利用电涡流检测法设计了一款多规格品位置检测系统,以STM32F103VCT6为核心控制芯片,采用差动式电容传感器进行坐标确定。通过实验证明,本系统能较好的判断物品的位置。本系统可以用于医院等检测中心对于试剂盛放器皿的位置确认,可以使得检测设备能够适应不同规格的器皿,减少购买仪器的成本,本系统还可以用于工厂企业的装配流水线,可以自动进行物品的控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测领域,尤其涉及一种基于涡流检测的多规格产品定位系统和方法。
背景技术
在企业的自动化生产线中,经常需要工人将产品部件放于固定位置,机器操作时只需对固定位置的产品进行操作,无需进行位置检测。人们在去医院体检时,也常看见护士将抽取的血液盛放在试管中,然后摆放在试管架中,这些试管的位置都是固定的,检测时,只需读取固定位置的数据即可。目前很多检测中心在进行样本检测时还是采用这种人工固定位置摆放的方法,这主要是因为医院检测中心对病人血液等样本进行检测时需要使用不同的试剂,一般不同试剂的生产厂家配套的盛放器皿和测试仪器是不一样的,这样就出现了同一测试样本进行不同试剂检测时,需要使用不同测试仪器的情况,使得医院等检测机构需要花费很多资金购买仪器设备。
工程技术领域,有许多传感器技术和方法可以应用于产品位置检测,检测方法有基于微动开关检测法、基于图像识别检测法等。
基于微动开关检测是利用物体碰触微动开关后,改变微动开关的动触点与定触点快速接通或断开,系统只需检测开关是否接通或断开,就可以判断物体的位置。基于图像识别检测是通过摄像头捕捉有效区域内的图像,然后对图像进行识别,进行物品位置判断。基于微动开关进行检测,虽然方法简单,但是要求物品与开关有碰触,接触点容易损耗。基于图像识别进行检测,精度较高,但是需要依赖高精度的摄像头,成本较高,算法较复杂。
在201721604235.7公开了一种医疗血液检测试管放置架,包括底座、放置机构以及清洗机构,放置机构包括固定在底座上的第一驱动电机、与第一驱动电机输出轴固接的第一转轴以及套设在第一转轴上的多个放置架,放置架包括试管夹持部和设置在试管夹持部下方的试管托板,试管夹持部包括固定套设在第一转轴上的第一套筒以及周向固定在第一套筒侧壁上的多个第一扇形板,第一扇形板上开设有多个贯穿第一扇形板的通孔,试管托板包括固定套设在第一转轴上的第二套筒以及周向固定在第二套筒侧壁上的多个第二扇形板,第二扇形板上开设有多个凹槽,凹槽的底部竖直固定有一减震弹簧,减震弹簧的顶部固定有一减震板。该放置架的结构复杂,也没有解决多规格产品的定位问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决多规格产品定位问题的一种基于涡流检测的多规格物品定位系统。
包括待检测物品的测试台,所述测试台包括用于物品放置的金属模板,还包括控制台、电涡流传感器、X轴和Y轴电容传感器、AD转换电路、电机控制器和控制器,
控制台包括底座、其上设置的Y轴螺杆,Y轴螺杆的安装座上分别设置Y轴驱动电机,设置在底座之上的门架,门架分别设置X轴螺杆,X轴螺杆的安装座上分别设置X轴驱动电机,
还包括产品位置检测装置,所述产品位置检测装置和X轴电容传感器设在门架上,所述电涡流传感器设在产品位置检测装置的下方,产品位置检测装置设置在横杆上并与X轴螺杆连接,通过在X轴螺杆驱动件产品位置检测装置沿着横杆移动,从而带动电涡流传感器移动,通过Y轴电机控制Y轴螺杆移动,从而带动金属模板移动,以使得Y 轴电容传感器检测到待检测物品的位置;
其中,电涡流传感器、电容传感器连接AD转换器或通过调整电路连接AD转换器,AD转换器和电机控制器连接控制器,并且,电机控制电路连动控制台,
电涡流传感器:用来检测金属模板上的金属区域和非金属区域的位置来确定待检测物品放置的位置,非金属区域为待检测物品在金属区域上的正投影区域;
电容传感器:包括用于物品的X轴位置确定的X轴电容传感器和用于物品的Y轴位置确定的Y轴电容传感器,用于将待检测物品的位移信息转变为电压信号,通过电压信号的大小来确定待检测物品的位置;
AD转换器:用于将各个传感器输出的信号进行AD转换后输出至控制器;
控制器:用于将接收到的AD转换器发送的位置横坐标X、纵坐标和电涡流数据输出;
电机控制器:用于控制电机运动来驱动金属模板前进和后退,产品位置检测装置的左右移动,从而测量不同位置的电涡流数值。其中,所述测试台的金属模板设有若干横纵线交叉的网格刻度,待检测物品所在位置的电涡流数据具有一定感应电流,每一行检测的数据中,电涡流数据比前一例大一阈值表明该行上有物品,同一行中某一列电涡流数据比下一列大于阈值表明一该列上有物品。
该系统还包括用于输入电机运动信息的输入装置,所述输入装置连接控制器,用于当控制器接收到输入装置输入的电机运行信息后,控制电机驱动电路的4通道逻辑驱动电路,驱动两个直流电机或一个两相步进电路,通过控制IN1和IN2这两个通道控制某一电机的转动方向,对使能端A输出PWM脉冲来调整该电机的速度;通过设定IN3 和IN4和确定另一电机的转动方向,对使能端B输出PWM脉冲中来控制另一电机的速度。
所述调整电路为用于将信号调整至-5V—+5V运放电路,所述AD 转换器包括AD1674芯片,其通道0、通道1、通道2分别用于采集X 轴电容传感器、Y轴电容传感器和电涡流传感器的数据。
电容传感器为差动变面积式电容传感器,传感器由两组静片和一块动片组成,左边静片与动片形成的电容为CX1,右边静片与动片形成的电容为CX2,当动片改变位置时,CX1和CX2的电容随之变化,成为差动电容,把CX1和CX2接入桥路,桥路的输出电压与电容的变化有关,与测试台的位移对应。
控制器采用STM32F103VCT6作为系统核心控制芯片,AD转换器 1674的DB0~DB7连接到STM32F103VCT6的PA0~PA7。
一种多规格物品定位方法,包括:
将电涡流传感器的位置调整到初始位置,横向移动;,配合金属模板的纵向移动,进行逐行扫描,直到移动到终点位置;
AD转换器的通道0、通道1、通道2分别用于采集X轴电容传感器、Y轴电容传感器和电涡流传感器的数据:所述电涡流传感器用来检测金属区域和非金属区域的位置来确定多规格物品放置的位置,所述非金属区域为检测物品所覆盖的位置,;所述电容传感器用于将金属模板的位移信息转变为电压信号,通过电压信号的大小来确定待检测物品的位置;
;
AD转换器将多次采集的数据求均值发送至控制器:控制器将接收到的AD转换器发送的位置横坐标X、纵坐标和电涡流数据输出。
输入装置连接控制器,当控制器接收到输入装置输入的电机运行信息后,控制电机驱动电路的4通道逻辑驱动电路,驱动两个直流电机或一个两相步进电路,通过控制IN1和IN2这两个通道控制某一电机的转动方向,对使能端A输出PWM脉冲来调整该电机的速度;通过设定IN3和IN4和确定另一电机的转动方向,对使能端B输出PWM 脉冲中来控制另一电机的速度。
本发明中电涡流检测是一种非接触式的检测方式,用电磁场同金属间电磁感应进行检测。当检测对象中金属分布情况不同时,电涡流的大小发生变化,可以依据线圈中的电流大小的数据来分析判断物体的位置。即采用电涡流检测法进行多规格产品位置的判断,以 STM32F103VCT6为核心控制芯片,采用差动式电容传感器对坐标进行检测,采用电涡流传感器对产品位置进行检测。
附图说明
图1为种基于涡流检测的多规格产品定位系统的原理图;
图2A,2B分别为本发明电涡流传感器测量原理图和等效电路;
图2C为本发明电涡流测量电路原理图
图3a,b,c为电容传感器结构图;
图4为本发明电容传感器电路原理图
图5本发明控制器最小系统电路原理图;
图6为本发明转换电路原理图;
图7为本发明实施例电机控制器的原理图;
图8为系统检测平面图;
图9为本发明实施例的机械结构部分示意图。
具体实施方式
请参阅图1,一种基于涡流检测的多规格物品定位系统,本实施例如的多规格物品为不同规格或型号的待检测物品,包括待检测物品的测试台,所述测试台包括用于放置待检测物品的金属模板2,还包括控制台、电涡流传感器、X轴电容传感器15和Y轴电容传感器18 (如图9)、AD转换电路、电机控制器和控制器,其中,电涡流传感器、电容传感器连接AD转换器或通过调整电路连接AD转换器,AD 转换器和电机控制器连接控制器,并且,电机控制电路连动控制台.
请参阅图9,是本发明中系统的机械结构的一种实现实施例图。控制台包括底座11、其上设置的Y轴螺杆12,Y轴螺杆的安装座上分别设置Y轴驱动电机13,设置在底座11之上的门架14,门架14 的上沿端上设置X轴测距的X轴电容传感器15,在其下方设置X轴螺杆16,X轴螺杆16的安装座上设置X轴驱动电机17,并在门架14 上设置产品位置检测装置19,并在产品位置检测装置19的下方设置电涡流传感器191,产品位置检测装置19通过横杆141设置在门架 14上,并与X轴螺杆16连接,通过X轴螺杆16驱动使产品位置检测装置19沿横杆141移动,电涡流传感器191随产品位置检测装置 19的移动而同步移动。
用于待检测物品放置的金属模板111通过滑杆112活动设在底座 11上,并与Y轴螺杆12连接,Y轴电机13带动Y轴螺杆的运动可带动金属模板111沿Y轴移动,从而可测出待检测物品的Y轴信息。
以上的结构仅是一种举例。
电涡流传感器:通过X轴电机、Y轴电机,驱动X轴螺杆和Y轴螺杆,使电涡流传感器191完成对金属模板的X轴向和Y轴向的逐行扫描。检测金属区域和非金属区域的位置来确定待检测物品放置的位置,本实施例中的非金属区113为待检测物品在金属区域上的正投影区域113;
电容传感器:包括用于待检测物品的X轴位置确定的X轴电容传感器(如图9)和用于待检测物品的Y轴位置确定的Y轴电容传感器 18(如图9),用于将测试台的位移信息转变为电压信号,通过电压信号的大小来确定等检测物品的位置;
AD转换器:用于将各个传感器输出的信号进行AD转换后输出至控制器;
控制器:用于将接收到的AD转换器发送的位置横坐标X、纵坐标和电涡流数据输出;
电机控制器:用于控制电机运动来驱动金属模板前进和后退、产品位置检测装置的左右移动,从而测量不同位置的电涡流数值。
测试台的金属模板上设有若干横纵网格交叉的刻度,待检测物品所在位置的电涡流数据具有一定霍华德,每一行检测的数据中,电涡流数据比前一例大一阈值表明该行上有待检测物品,同一行中某一列电涡流数据比下一列大于阈值表明一该列上有待检测物品。
该系统还包括用于输入电机运动信息的输入装置,所述输入装置连接控制器,用于当控制器接收到输入装置输入的电机运行信息后,控制电机驱动电路的4通道逻辑驱动电路,驱动两个直流电机或一个两相步进电路,通过控制IN1和IN2这两个通道控制某一电机的转动方向,对使能端A输出PWM脉冲来调整该电机的速度;通过设定IN3 和IN4和确定另一电机的转动方向,对使能端B输出PWM脉冲中来控制另一电机的速度。
所述调整电路为用于将信号调整至-5V—+5V运放电路,所述AD 转换器包括AD1674芯片,其通道0、通道1、通道2分别用于采集X 轴电容传感器、Y轴电容传感器和电涡流传感器的数据。
以下具体介绍每一组成部分。
一、电涡流传感器结构
本系统中所用的产品位置检测传感器为电涡流传感器。传感器由激励线圈和差分检测线圈构成。当给激励线圈输入一定频率的正弦电流信号时,在被测金属产品中就会产生的感应电流,如产品中有非金属成分或者有损伤部分,感应电流就会受到影响,传感器检测线圈的感应电动势数值随之发生变化。
差动式涡流传感器测量原理如图2所示。当给电路加载激励信号后,电路会产生激励主磁场;接着在金属区域部分会有涡流磁场,称为二次磁场。传感器的主动感应端感应主磁场和二次磁场,参考端感应主磁场。所以,传感器的影响可以通过主感应端信号减去参考端信号得到。二次磁场的强度与产品非金属部分的形状或结构相关,所以检测到的电压信号是与非金属部分有关的信号。
实验中用的传感器中的线圈是由铜漆包线绕制的,由于各匝线圈之间的分布电容非常小,在电路分析中,可以只考虑线圈的电感和导线的电阻,常用电阻串联电感来代替线圈,线圈的阻抗可以表示为:
Z=R+jX (1)
当线圈靠近测试产品的金属区域时,会在金属区域产生涡流,产生的涡流又会对线圈影响,如图2B所示为其电路等效模型,其中,R1是线圈电阻、L1是线圈电感、I1是线圈电流;R2是金属区域的电阻、 L2是金属区域的电感、I2是金属区域的电流,ω为线圈激励信号的角频率。根据基尔霍夫电压定律可得
由(2)式可得
由(3)式可得,受金属试件影响后传感器线圈的总阻抗值,即视在阻抗为
从式(6)能够看出,当金属区域发生改变时,R2,L2,M随之变化,线圈的阻抗值发生变化。折合阻抗即副边造成原边阻抗的变化数值为:
只要知道视在阻抗的变化就能得到副边对原边的影响,即可得到被检测产品金属区域的参数。平面电磁场的趋肤深度或渗透深度δ的计算公式为
式中f为传感器中正弦激励信号的频率;u为金属部分的相对磁导率; u0为真空磁导率;σ为金属部分的电导率。
电涡流测量电路是通过检测金属区和非金属区的位置来确定物品的位置。本系统中,待检测物品放置在金属模板111上,待检测物品所处的位置形成一个非金属区域113,通过检测出该非金属区域 113来判定产品所处在金属模板111上的位置。当电路中的励磁线圈移到金属区时,涡流则导入了金属区,由于金属模板111中有非金属区域113,涡流会发生变化,线圈的阻抗也随之发生变化,系统可以通过测量阻抗来判断金属区或者是非金属区的位置。
如图4所示为系统的电涡流测量电路部分的原理图,电容C26、C27、 C30组成振荡电路,振荡信号经过半波整流后,再进行滤波处理,最后得到输出电压信号。
二、电容测距传感器结构及工作原理
电容传感器是通过改变电容器的参数将长度、距离等信号变换为电信号的,具有测量范围大、稳定性好、灵敏度较高、动态响应较快等优点。
本文采用的是改变极板遮盖面积的电容传感器,该装置包括3块覆铜薄片,固定的矩形薄片宽4厘米,长22厘米,平均分为两个梯形,中间动片的长和宽均为4厘米,重合部分长度为3.5厘米,动片由电机带动。随着动片移动,电容CX1和CX2的电容发生变化。
一般情况下,电容是由两个金属平行板组成,介质为空气。由两个平行板组成的电容的电容量计算公式为
式中ε——电容极板介质的介电常数。
A——两平行板所覆盖面积;
d——两平行板之间的距离;
C——电容量
电容式传感器中的参数是可变的,当被测参数使得式(9)中的d、A和εr发生变化时,电容量C也随之变化。如果保持其中两个参数不变而仅改变另一个参数,就可把该参数的变化转换为电容量的变化。因此。电容量变化的大小与被测参数的大小成比例。
本文采用的是差动变面积式电容传感器,传感器由两组静片和一块动片组成,如图2C所示,左边静片与动片形成的电容为CX1,右边静片与动片形成的电容为CX2,当动片改变位置时,CX1和CX2的电容随之变化,成为差动电容。把CX1和CX2接入桥路,桥路的输出电压与电容的变化有关,即与测试台的位移有关。
电容CX1为:
电容CX2为:
如图2为电容CX1和CX2的面积变化曲线。
当动片移动时,传感器输出信号Uout与电容CX1和CX2的面积差成正比,将位移变化转换为电压变化。
电容传感器电路的功能是将测试台的位移信息转变为电压信号,通过电压信号的大小来确定物品的位置。
本文有两个电容传感器电路,一个用于待检测物品的X轴位置确定,另一个用于待检测物品的Y轴位置确定,两个电路原理相同。
如图4所示为X轴电容传感器电路原理图,首先由555组成正弦振荡电路,产生的正弦信号经过滤波后,经过桥式整流,再通过滤波送给运放电路,得到直流电压值,该直流分量与差动电容片位移量成正比关系。
多尺寸是指图9的金属模板111上放置不同尺寸的的待检测物品 113。通过电涡流传感器对金属模板111进行扫描(先是X轴螺杆16 带动电涡流传感器自左向右移动完成X扫轴,然后是Y轴螺杆12带动金属模板111由前向后移动完成Y扫描,完成整成对整个金属模板的全面扫描)。
系统分时时间片为2ms,分时时间计满后,分时标志flag为1,每个分时任务由flag_count来标识。每个分时任务执行前都要进行按键扫描,即按键扫描程序每2ms执行一次,而AD数据采集、液晶显示、电机控制、位置坐标处理、自动扫描则每10ms执行一次,用户可以通过方向按键对电机进行控制,使测试台在XY两个方向移动,显示器实时显示测试的位置和电涡流数据。
三、控制器
根据系统设计要求,本文所设计的位置检测系统是以 STM32F103VCT6单片机最小系统为控制核心,通过按键对系统进行控制,电涡流测量电路和电容传感器电路采集物品的位置信息,并通过 TFT LCD显示电路进行数据信息显示。本系统采用STM32F103VCT6作为系统核心控制芯片,它是意法半导体公司生产的32位100引脚微控制器,其内核是Cortex-M3。如图5所示为STM32F103VCT6的最小系统原理图,它包括电源电路、振荡电路和复位电路等。
四、AD转换电路
AD转换电路的功能是将采集电涡流传感器电路输出的电压值。
如图6所示为AD转换电路原理图,本文采用AD1647进行AD转换,它是美国模拟器件公司生产的一种低价位、高性能的12位A/D转换器,它内部有高精度参考电压源以及时钟电路,不需要外接电源和时钟信号。本系统中,先通过运放电路将信号调整到-5~+5V,接着输入AD1674的13脚,最后将转换好的数字信号送给单片机进行分析处理。
五、液晶显示电路本文采用的是基于XPT2046的电阻式触摸屏, XPT2046的11引脚接到单片机,设置为中断引脚,当没有触碰触摸屏时,11引脚保持高电平,当有触碰触摸屏时,11引脚变为低电平。所以单片机检测11引脚的高低电平,就可以知道有没有触摸屏触摸事件发生。当有触碰触摸屏时,单片机通过SPI口,首先读取X坐标的2个字节的数据,然后再读取Y坐标的2个字节的数据。这时候, XY的坐标值就知道了,因为XPT2046是12位精度的ADC,所以读出的2个字节中,只有高12位是有效数据。
六、电机控制模块
电机控制电路功能是驱动金属模板111和产品位置检测装置19前进、后退、左移和右移,以此来测量不同位置的电涡流数值。
如图7所示为电机驱动电路原理图,L298内部包含4通道逻辑驱动电路。可以驱动两个直流电机,或一个两相步进电机。L298可以驱动2路直流电机,如表3.1所示为控制方式及直流电机状态。
表3.1直流电机M1状态
ENA | IN1 | IN2 | 直流电机状态 |
0 | X | X | 停止 |
1 | 0 | 0 | 制动 |
1 | 0 | 1 | 正转 |
1 | 1 | 0 | 反转 |
1 | 1 | 1 | 制动 |
如表3.1所示,当对直流电机M1进行调速时,先设定IN1和IN2来确定电机的转动方向,然后对使能端A输出PWM脉冲来调速。注意当 ENB=0时,电机处于自然停止状态;当ENB=1时,且IN1和IN2为 00或者11时,电机处于制动状态。
表3.2直流电机M2状态
ENB | IN3 | IN4 | 直流电机状态 |
0 | X | X | 停止 |
1 | 0 | 0 | 制动 |
1 | 0 | 1 | 正转 |
1 | 1 | 0 | 反转 |
1 | 1 | 1 | 制动 |
如表3.2所示,当对直流电机M2进行调速时,先设定IN3和IN4来确定电机的转动方向,然后对使能端B输出PWM脉冲来调速。注意当ENB=0时,电机处于自然停止状态;当ENB=1时,且IN3和IN4为 00或11时,电机处于制动状态。
如图8为系统检测平面图,每格边长为20毫米。表6-1为物品放置位置情况1时检测数据。
表6-1电涡流测试数据1
从表6-1数据可以发现,物品所在位置的电涡流数据都有一定的规律,每一行数据中,物品所在列的电涡流数据比前一列至少大0.07,当差值大于0.1以上时,物品规格较大,而且同一行中物品所在列的电涡流数值比下一列大0.1以上,则此位置也有物品。通过表6-1数据可以发现,本系统可以很好的确定物品的位置。
由于本系统仅是企业检测仪器中的一部分,系统所设计的电路将会集成到企业的实验测试仪器中,企业没有要求将相关电路进行装箱处理,所以本文仅把产品进行简单封装。
一种多规格物品定位方法,包括:
将电涡流传感器191位置调整到初始位置,配合金属模板111和产品位置检测装置19的Y轴和X轴移动,对金属模板进行逐行扫描;
AD转换器的通道0、通道1、通道2分别用于采集X轴电容传感器、Y轴电容传感器和电涡流传感器的数据:所述电涡流传感器用来检测金属区域和非金属区域的位置来确定多规格物品放置的位置;所述电容传感器用于将测试台的位移信息转变为电压信号,通过电压信号的大小来确定物品的位置所述将测试台的位移信息转变为电压信号,通过电压信号的大小来确定待检测物品的位置;
AD转换器将多次采集的数据求均值发送至控制器:控制器将接收到的AD转换器发送的位置横坐标X、纵坐标和电涡流数据输出。
本方法还包括:输入装置连接控制器,当控制器接收到输入装置输入的电机运行信息后,控制电机驱动电路的4通道逻辑驱动电路,驱动两个直流电机或一个两相步进电路,通过控制IN1和IN2这两个通道控制某一电机的转动方向,对使能端A输出PWM脉冲来调整该电机的速度;通过设定IN3和IN4和确定另一电机的转动方向,对使能端B输出PWM脉冲中来控制另一电机的速度。
系统将传感器检测的信号通过调理电路后送至AD转换电路进行处理,本文中每隔5ms从通道0、通道1、通道2处采集一次位置横坐标x、位置纵坐标y和电涡流的数据,采集20组数据后,对数据求平均值,将平均值作为AD转换后的最终输出数据。
本文利用电涡流检测法设计了一款多规格物品位置检测系统,以 STM32F103VCT6为核心控制芯片,采用差动式电容传感器进行坐标确定。通过实验证明,本系统能较好的判断物品的位置。本系统可以用于医院等检测中心对于试剂盛放器皿的位置确认,可以使得检测设备能够适应不同规格的器皿,减少购买仪器的成本,本系统还可以用于工厂企业的装配流水线,可以自动进行物品的控制。上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于涡流检测的多规格物品定位系统,其特征在于,包括待检测物品的测试台,所述测试台包括用于物品放置的金属模板,还包括控制台、电涡流传感器、X轴和Y轴电容传感器、AD转换电路、电机控制器和控制器,
控制台包括底座、其上设置的Y轴螺杆,Y轴螺杆的安装座上设置Y轴驱动电机,设置在底座之上的门架,门架上设置X轴螺杆,X轴螺杆的安装座上设置X轴驱动电机,
还包括产品位置检测装置,所述产品位置检测装置和X轴电容传感器设在门架上,所述电涡流传感器设在产品位置检测装置的下方,产品位置检测装置通过横杆设在门架上,并与X轴螺杆螺接,通过在X轴螺杆驱动件产品位置检测装置沿着横杆移动,从而带动电涡流传感器移动,通过Y轴电机控制Y轴螺杆移动,从而带动金属模板移动,以使得Y轴电容传感器检测到待检测物品的位置;
其中,电涡流传感器、电容传感器连接AD转换器或通过调整电路连接AD转换器,AD转换器和电机控制器连接控制器,并且,电机控制电路连动控制台,
电涡流传感器:用来检测金属模板上的金属区域和非金属区域的位置来确定待检测物品放置的位置,非金属区域为待检测物品在金属区域上的正投影区域;
电容传感器:包括用于物品的X轴位置确定的X轴电容传感器和用于物品的Y轴位置确定的Y轴电容传感器,用于将待检测物品的位移信息转变为电压信号,通过电压信号的大小来确定待检测物品的位置;
AD转换器:用于将各个传感器输出的信号进行AD转换后输出至控制器;
控制器:用于将接收到的AD转换器发送的位置横坐标X、纵坐标和电涡流数据输出;
电机控制器:用于控制电机运动来驱动金属模板前进和后退,产品位置检测装置的左右移动,从而测量不同位置的电涡流数值。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于,
所述测试台的金属模板包括若干横纵线交叉形成的网格刻度,待检测物品所在位置的电涡流数据具有一定感应电流,每一行检测的数据中,电涡流数据比前一行大一阈值表明该行上有物品,同一行中某一列电涡流数据比下一列大于阈值表明一该列上有物品。
3.如权利要求1或2所述的系统,其特征在于,还包括用于输入电机运动信息的输入装置,所述输入装置连接控制器,用于当控制器接收到输入装置输入的电机运行信息后,控制电机驱动电路的4通道逻辑驱动电路,驱动两个直流电机或一个两相步进电路,通过控制IN1和IN2这两个通道控制某一电机的转动方向,对使能端A输出PWM脉冲来调整该电机的速度;通过设定IN3和IN4和确定另一电机的转动方向,对使能端B输出PWM脉冲中来控制另一电机的速度。
4.如权利要求1或2所述的系统,其特征在于,所述调整电路为用于将信号调整至-5V—+5V运放电路,所述AD转换器包括AD1674芯片,其通道0、通道1、通道2分别用于采集X轴电容传感器、Y轴电容传感器和电涡流传感器的数据。
5.如权利要求1或2所述的系统,其特征在于,电容传感器为差动变面积式电容传感器,传感器由两组静片和一块动片组成,左边静片与动片形成的电容为CX1,右边静片与动片形成的电容为CX2,当动片改变位置时,CX1和CX2的电容随之变化,成为差动电容,把CX1和CX2接入桥路,桥路的输出电压与电容的变化有关,与测试台的位移对应。
6.如权利要求1所述的系统,其特征在于,控制器采用STM32F103VCT6作为系统核心控制芯片,AD转换器1674的DB0~DB7连接到STM32F103VCT6的PA0~PA7。
7.一种多规格物品定位方法,包括权利要求1所述的基于涡流检测的多规格物品定位系统,其特征在于:包括:
将电涡流传感器的位置调整到初始位置,横向移动;,配合金属模板的纵向移动,对金属进行逐行扫描;
AD转换器的通道0、通道1、通道2分别用于采集X轴电容传感器、Y轴电容传感器和电涡流传感器的数据:所述电涡流传感器用来检测金属区域和非金属区域的位置来确定多规格物品放置的位置,所述非金属区域为检测物品所覆盖的位置,;所述电容传感器用于将金属模板的位移信息转变为电压信号,通过电压信号的大小来确定待检测物品的位置;
AD转换器将多次采集的数据求均值发送至控制器:控制器将接收到的AD转换器发送的位置横坐标X、纵坐标和电涡流数据输出。
8.如权利要求7所述的方法,其特征在于,还包括:
输入装置连接控制器,当控制器接收到输入装置输入的电机运行信息后,控制电机驱动电路的4通道逻辑驱动电路,驱动两个直流电机或一个两相步进电路,通过控制IN1和IN2这两个通道控制某一电机的转动方向,对使能端A输出PWM脉冲来调整该电机的速度;通过设定IN3和IN4确定另一电机的转动方向,对使能端B输出PWM脉冲中来控制另一电机的速度。
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