CN110285869A - 一种针对零件搬运槽中的零件数量进行自动计数的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种针对零件搬运槽中的零件数量进行自动计数的装置。所述装置由上下两个称量台组成，所述称量台上方为称量盘，它们之间由四个称重传感器构成的传感阵列，用以针对轴类零件的重量称量，在上称量台上设置有重量校准器，用以针对称量的同一轴类零件进行校准。当使用该装置时，应先将待称量计数的轴零件单独放置一根于重量校准器中，同时将其他待称重的零件装入零件搬运槽内一起放置在称量盘上方，之后手动设置通过按键设置上下两个称量盘中的零件搬运槽的个数，即可由装置自行运算出轴类零件的个数。
Description
技术领域
本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种针对零件搬运槽中的零件数量进行自动计数的装置。
背景技术
轴类零件是机械工业中常见且重要的零件,主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。目前，国内存在大量的轴类零件自动化生产程度较低的工业企业，该类零件再进行生产中，各个工序间需要相互转运，同时转运零件的多少需要由操作人员自行计数，人工计数不仅存在效率低，且大大增加了操作人员的工作量。此外，服务器端也需要实时了解各个轴类零件生产的状态以及任务完成量等，在行业中并无此类设备存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对零件搬运槽中的零件数量进行自动计数的装置。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种针对零件搬运槽中的零件数量进行自动计数的装置，包括以下部分：
控制部件，用于相互通信、显示功能；
称量台，用于放置称量盘；
称量盘，用于放置其他待称重的零件；
重量校准器，用于针对称量的同一轴类零件进行校准；
转动轮以及把手，用于使用过程中推动；
支撑柱，用于支撑称量台称重的零件；
零件搬运槽，用于搬运其他待称重的零件；
进一步的，整个装置由上下两个所述称量台组成，每个所述称量台相互独立，所述控制部件相互通信，且上控制部件另增加有显示功能，下控制部件无显示功能。
进一步的，装置控制及测量系统框图如图5所示，所述控制部件由微控制器、标定传感器、信号处理电路、称重传感器阵列、复合信号处理电路、按键输入及液晶显示模块、无线传输模块和倾角补偿传感器模块组成。其中所述微控制器采用具有高性能、多接口、强大综合性能等特征的ARM 32位Cortex-M3 处理器，搭配其晶振电路、复位电路、下载电路等构成最小工作系统，负责整个系统的数据采集、信号处理、无线传输、称重补偿以及人机接口的实现。
所述标定传感器采用高精度小量程称重传感器，用于单只轴类零件的重量称量标定；
所述信号处理电路与标定传感器配合工作，负责将标定传感器采集的信号进行测量和放大。
所述称重传感器阵列采用市售的四线制大量程高精度称重传感器，单只传感器称量重量处于0-100KG，综合精度0.02，激励电压5-15V，用于针对处于称量盘上方的轴类零件进行称量计数，上下称量盘中均有四个同等配置的称重传感器进行工作。
进一步的，复合信号处理电路与称重传感器阵列联合工作，用于针对称重传感器的输出信号进行处理，以便于单片机采集。
进一步的，按键输入及液晶显示电路为整个系统提供人机交互，其采用8 个设计按键，以及12842液晶显示器，可实时显示单根轴重量以及上下两个称量盘中的轴类零件数据。
进一步的，无线传输模块采用433M无线发射及接收模块，用于将得到的轴类零件数据信息发送至服务器端。
进一步的，倾角补偿传感器采用高精度三轴加速度传感器MPU6050，采用标准的IIC通信协议，测量范围可达±2g，3.3V供电电源，用于实时采集各个称量盘的倾斜状态，以进行称重数据补偿。
进一步的，使用该装置时，应先将待称量计数的轴零件单独放置一根于重量校准器中，同时将其他待称重的零件装入零件搬运槽(如图4所示)内一起放置在称量盘上方，之后手动设置通过按键设置上下两个称量盘中的零件搬运槽的个数，即可由装置自行运算出轴类零件的个数，并进而通过无线传输至远程电脑客户端，完成工件转运的加工计数和跟踪。
进一步的，两个称量台上方为称量盘，它们之间由四个称重传感器构成的传感阵列，用以针对轴类零件的重量称量，在上称量台上设置有重量校准器，用以针对称量的同一轴类零件进行校准。
进一步的，整个装置设置有转动轮以及把手，以便于使用过程中推动。
进一步的，使用该装置时转运中称量计数方法流程如图6所示，整个系统共分为四小步骤，详述如下：
第一步：判断并检测单只零件重量；在进行转运时，由操作人员首先将单只零件放入重量校准器(如图1所示)中，则校准传感器立即感知到单只零件的重量，该值经过信号处理电路进行处理后，提升为1-2V的电压信号，以供微控制器进行AD采集。当采集的值处于约束范围内时(300g-3000g,，根据自行加工的零件进行设置，当然要考虑传感器的测量范围)，则认为单只零件校准到位，否则液晶上报警显示。
第二步：判断称量盘内是否存在待计数零件，并获取上下称量盘内的数据；一般每个称量盘可以最大放置8个轴类零件搬运槽，每个零件搬运槽的重量约计4Kg，以某电风扇转轴为例，其单只加工轴长约计28cm，重约400g±60g (在不同工序间会存在区别)，一个零件搬运槽全部装满可以容下56根该轴，因此每放置一个零件搬运槽(装满零件)，其重量会增加约26-30Kg。所以一旦存在将零件搬运槽放置在称量盘上时，称量传感器可立刻感知到重量的变化。
当称量盘上存在装满零件的零件搬运槽时，其重量则经过称量传感器阵列感知到，并经过复合信号处理电路进行信号变换后，以模拟电压的形式输出至微控制器的AD引脚，并经微控制器采集换算得到实际的重量值。
第三步：数据校准与补偿；经过第二步测量的数据可能存在较大的误差，原因时由于操作人员在放置零件搬运槽时，可能会造成某一个部位零件过于密集，从而导致称量盘存在倾斜状态，则导致测量的值比实际值小，因此需要进行数据校准与补偿。
第四步：获取零件搬运槽数量，并计算整个装置上的轴类零件数量，进而进行显示。
执行完第三步时，微控制器则不断查询按键输入，以等待操作人员输入上下两个称量盘中的零件搬运槽数量，之后进行装置上的轴类零件数量估算，并在液晶上进行实时显示。以上称量盘称重计算为例，计算过程如下：
假设上称量盘中的零件搬运槽数量均为n，称重传感器阵列(4个传感器) 的称重值分别为，，和，称量盘倾斜角度为，空零件搬运槽的重量为，重量校准器中单只零件的重量称量值为。则上称量盘中的零件数量为N，则,
N＝(W1+W2+W3+W4)/cosβ-n×W)/W0
针对上述计算值进行取整，即可得到整个称量盘中的零件数量。
显示执行完后，再此回到第二步继续执行。
附图说明
图1统计计数装置示意图。
图2装置正视图。
图3装置侧视图。
图4轴类零件搬运槽。
图5装置控制及测量系统框图。
图6轴类零件转运中称量计数方法流程。
图7称重传感器受力分析(左图为正常称重时，右图为称量盘倾斜了一定的角度)。
具体实施方式
为使本领域普通技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合具体实施例进行进一步说明。
统计计数装置示意图如图1所示，整个装置由上下两个称量台组成，每个称量台相互独立，其控制部件相互通信，且上控制部件另增加有显示功能，下控制部件无显示功能。整个装置设置有转动轮以及把手，以便于使用过程中推动。两个称量台上方为称量盘，它们之间由四个称重传感器构成的传感阵列 (可从图2和图3中看出)，用以针对轴类零件的重量称量，在上称量台上设置有重量校准器，用以针对称量的同一轴类零件进行校准。
当使用该装置时，应先将待称量计数的轴零件(必须为同一种零件)单独放置一根于重量校准器中，同时将其他待称重的零件装入零件搬运槽(如图4 所示)内一起放置在称量盘上方，之后手动设置通过按键设置上下两个称量盘中的零件搬运槽的个数，即可由装置自行运算出轴类零件的个数，并进而通过无线传输至远程电脑客户端，完成工件转运的加工计数和跟踪。
装置控制及测量系统框图如图5所示，其由微控制器、标定传感器、信号处理电路、称重传感器阵列、复合信号处理电路、按键输入及液晶显示模块、无线传输模块和倾角补偿传感器模块组成。其中微控制器采用具有高性能、多接口、强大综合性能等特征的ARM 32位Cortex-M3处理器，搭配其晶振电路、复位电路、下载电路等构成最小工作系统，负责整个系统的数据采集、信号处理、无线传输、称重补偿以及人机接口的实现。标定传感器采用高精度小量程称重传感器，用于单只轴类零件的重量称量标定。信号处理电路与标定传感器配合工作，负责将标定传感器采集的信号进行测量和放大。
称重传感器阵列采用市售的四线制大量程高精度称重传感器，单只传感器称量重量处于0-100KG，综合精度0.02，激励电压5-15V，用于针对处于称量盘上方的轴类零件进行称量计数，上下称量盘中均有四个同等配置的称重传感器进行工作。
复合信号处理电路与称重传感器阵列联合工作，用于针对称重传感器的输出信号进行处理，以便于单片机采集。
按键输入及液晶显示电路为整个系统提供人机交互，其采用8个设计按键，以及12842液晶显示器，可实时显示单根轴重量以及上下两个称量盘中的轴类零件数据。
无线传输模块采用433M无线发射及接收模块，用于将得到的轴类零件数据信息发送至服务器端。
倾角补偿传感器采用高精度三轴加速度传感器MPU6050，采用标准的IIC通信协议，测量范围可达±2g，3.3V供电电源，用于实时采集各个称量盘的倾斜。
Claims (5)
1.一种针对零件搬运槽中的零件数量进行自动计数的装置，其特征在于，包括以下部分：
控制部件，用于相互通信、显示功能；
称量盘，用于放置其他待称重的零件；
重量校准器，用于针对称量的同一轴类零件进行校准。
2.根据权利要求1所述的一种针对零件搬运槽中的零件数量进行自动计数的装置，其特征在于：所述控制部件由微控制器、标定传感器、信号处理电路、称重传感器阵列、复合信号处理电路、按键输入及液晶显示模块、无线传输模块和倾角补偿传感器模块组成；
所述微控制器采用具有高性能、多接口、强大综合性能等特征的ARM 32位Cortex-M3处理器，搭配其晶振电路、复位电路、下载电路等构成最小工作系统，负责整个系统的数据采集、信号处理、无线传输、称重补偿以及人机接口的实现；
所述标定传感器采用高精度小量程称重传感器，用于单只轴类零件的重量称量标定；
所述信号处理电路与所述标定传感器配合工作，负责所述将标定传感器采集的信号进行测量和放大；
所述称重传感器阵列采用市售的四线制大量程高精度称重传感器，单只传感器称量重量处于0-100KG，综合精度0.02，激励电压5-15V，用于针对处于称量盘上方的轴类零件进行称量计数，上下称量盘中均有四个同等配置的称重传感器进行工作。
3.根据权利要求1所述的一种针对零件搬运槽中的零件数量进行自动计数的装置，其特征在于：所述称量盘用于放置其他待称重的零件。
4.根据权利要求1所述的一种针对零件搬运槽中的零件数量进行自动计数的装置，其特征在于：所述重量校准器用于针对称量的同一轴类零件进行校准。
5.一种针对零件搬运槽中的零件数量进行自动计数的装置称量计数方法，其特征在于共分为四小步骤：
第一步：判断并检测单只零件重量；在进行转运时，由操作人员首先将单只零件放入重量校准器中，则校准传感器立即感知到单只零件的重量，该值经过信号处理电路进行处理后，提升为1-2V的电压信号，以供微控制器进行AD采集；当采集的值处于约束范围内时，则认为单只零件校准到位，否则液晶上报警显示；
第二步：判断称量盘内是否存在待计数零件，并获取上下称量盘内的数据；当称量盘上存在装满零件的零件搬运槽时，其重量则经过称量传感器阵列感知到，并经过复合信号处理电路进行信号变换后，以模拟电压的形式输出至微控制器的AD引脚，并经微控制器采集换算得到实际的重量值；
第三步：数据校准与补偿；经过第二步测量的数据可能存在较大的误差，原因时由于操作人员在放置零件搬运槽时，可能会造成某一个部位零件过于密集，从而导致称量盘存在倾斜状态，则导致测量的值比实际值小，因此需要进行数据校准与补偿；
第四步：获取零件搬运槽数量，并计算整个装置上的轴类零件数量，进而进行显示；执行完第三步时，微控制器则不断查询按键输入，以等待操作人员输入上下两个称量盘中的零件搬运槽数量，之后进行装置上的轴类零件数量估算，并在液晶上进行实时显示；显示执行完后，再此回到第二步继续执行。
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