CN113091623A - 一种补偿链装箱过程中长度精确测量系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种补偿链装箱过程中长度精确测量系统及其方法，包括主控设备和设置于支撑台上的测长装置、传动装置、夹紧装置、补偿链。测长装置包括安装在支撑台出链口处的工业相机、安装在支撑台左端的喷码器、设置于支撑台右端的空心轴编码器。其传动装置包括位于支撑台右端的第一伺服电机和平行设置于支撑台横梁上方的传送带。夹紧装置包括结构相同、分别设置于支撑台的左端和右端的进链设备、出链设备。本发明系统工作时，主控设备首先控制夹紧装置给于补偿链一定压力，控制测长装置、传动装置协同工作，最后通过主控设备将所得空心轴编码器的脉冲数乘以一个补偿系数k达到高精度测长的目的。

Description

一种补偿链装箱过程中长度精确测量系统及其方法

技术领域

本发明涉及智能化长度精确测量检测报警系统技术领域，特别涉及一种补偿链装箱过程中长度精确测量系统及其方法。

背景技术

补偿链装箱过程中对于补偿链长度的精确测量与监测尤为重要，由于每次装箱对于补偿链的长度都有统一规格，所以对于测度要求特别严格，而且控制长度依靠人工根本做不到精确测量还费时费力。随着科学技术的发展以及各种硬件水平的提高，对于各种信号图像等预处理、分割、特征提取与选择、缺陷分类识别等处理算法的日趋成熟，用机器视觉代替人眼进行轮廓尺寸和表面缺陷检测已成为现代工业检测的重要手段和发展趋势。

中国专利(201710789581.5)公开了一种机电式电梯补偿链长度测量装置，包括计量轮、直线导轨、伺服电机、线性位移传感器、气动压紧机构和PLC。主计量轮和伺服电机通过连接板安装在直线导轨上，伺服电机驱动主计量轮，直线导轨和线性位移传感器安装在底座板上，气动压紧机构由气压缸驱动，PLC控制伺服电机和气压缸。工作时，将链条夹持在计量轮和压紧轮的同步带之间，在补偿链的一端以一恒定速度牵引链条，同时启动伺服电机，通过主计量轮转过的圈数可以测出被牵引的补偿链长度。但补偿链外表面包裹了PVC或者是橡胶材料，通过进出链设备时链环与链环之间存在凹凸不平，所以补偿链经过进出链设备的实际轨迹是非线性曲线，而伺服电机只是通过计圈数测长的方法，最后伺服电机所计算出的长度会比实际长度大，整个过程下来所得的累积误差会很大，直接影响了测量的精度，并且这套装置对于这种误差没有实时监测反馈调节，最后会导致所装箱的补偿链规格与实际不符合。

此外，中国专利申请(201610034186.1)公开了一种电缆架，包括转动盘，转动盘的中部设有驱动轴，转动盘的一侧设有支架，在支架上设有转动轮，支架上位于转动盘的正下方处设有转动参照杆，在转动参照杆的端部设有圈数计时器，转动盘上与转动参照杆端部的对应处设有感应磁块，转动盘和转动轮侧面设有分度架，分度架将转动盘和转动轮的周面分为若干等分，在转动轮带动转动盘转到后，圈数计时器读取其与感应磁块感应的次数即为转动盘转动的圈数，在转动盘转动的最后一圈不为整圈时，通过计算感应磁块与圈数计时器之间转动盘的等分数量来确定转动盘的转动刻度，转动盘的转动圈数乘以转动盘的周长即为电缆架收放电缆的长度。但是补偿链传动靠电机带动，如果把电机转动轴设为转动盘，由于轴直径过小，会导致最后得出误差很大；如果把上述装置同比例缩小装至电机轴上，会导致整个装置的精度下降，而且没有反馈报警作用，如果中间出错根本无法得知，只有最后计算时会得到一个整体误差，还要返工调整费时费力；另外电缆表面与补偿链完全不同，电缆由于表面材质光滑，所以用转动圈数乘以转动盘的周长计数误差小，但是应用于表面凹凸不平的补偿链反而适得其反，导致测量误差增大，所以通过分析此装置与方法也不适用与补偿链绕链装箱系统。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种补偿链装箱过程中长度精确测量系统及其方法，其长度检测效率高，劳动强度小，精确度高；并且能够实时监测长度变化情况，可有效解决由于补偿链本身形状造成的固有误差的消除或减小的问题。

为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。

本发明的一种补偿链装箱过程中长度精确测量系统，包括主控设备1和设置于支撑台上的测长装置、传动装置、夹紧装置、补偿链15。

所述的测长装置，用于测量补偿链15的长度，包括安装在支撑台14右端的出链口处的工业相机2、安装在支撑台14左端的进链端下方的喷码器3、设置于支撑台14横梁右端的空心轴编码器4；

所述的传动装置，用于控制补偿链15传输的方向及速度，包括设置于支撑台14横梁右端的第一伺服电机5和平行设置于支撑台14横梁上方的传送带6；

所述的夹紧装置，包括结构相同的进链设备7和出链设备8，分别设置于支撑台14的左端和右端；

所述的主控设备1，设置于支撑台14右端下方，用于电气控制上述设备的工作运行，从而确保：夹紧装置工作时，补偿链15相对于传动装置不会发生打滑；传动装置工作时，带动补偿链15向测长装置的工业相机2方向移动；测长装置工作时，通过内部设定的程序对补偿链15进行测长而得到需要数据，以配合补偿链装箱系统的工作。

进一步地，在所述的测长装置中，其工业相机2用于检测喷码器3在补偿链15上所标记的图像；当工业相机2的感光器件检测到图像时，通过模数转换器芯片转换成数字信号并传输给主控设备1；其喷码器3设置有一个开关按钮和喷印显示屏,可在触摸屏上设置喷印图案，通过接受主控设备1信号对补偿链15进行标记；其空心轴编码器4与传送装置中的第一伺服电机5的轴相连并随其转动，同时接收主控设备1的参考零点信号，首先将位移转换成周期性的电信号，再将电信号转换成计数脉冲，最后用脉冲个数表示位移的大小。

进一步地，所述的夹紧装置的结构相同的进链设备7和出链设备8，均包括有气压缸9、第二伺服电机10、主动轮11、从动轮12与上从动摩擦轮13；所述的气压缸9与上从动摩擦轮13相连接，气压缸9受主控设备1控制，工作时通过推杆带动上从动摩擦轮13给补偿链15一定的压力防止因打滑造成的误差；第二伺服电机10通过主控设备1控制带动主动轮11转动。

本发明的一种补偿链装箱过程中长度精确测量方法，采用上述系统；其方法涉及以下公式和参数：

a＝k×b

y＝k×x

L＝a+(n-1)×a+y

其中，a为2次喷印图案之间长度，此为定长，可提前测好；k为补偿系数；b为2次喷印图案之间空心轴编码器4所测长度；y为最后剩余部分长度；x为空心轴编码器4所测最后剩余部分长度，L为需要测量总长；n为所需喷印次数；

所述方法具体包括以下步骤：

步骤1.将L、a、y和n参数输入主控设备1作为判断标准，再将所需喷印的图案输入喷码器3，同时主控设备1根据补偿链15规格调整气压缸9通过推杆带动上从动摩擦轮13运动，产生一定压紧力使得补偿链15与长度精确测量系统之间摩擦力小于动摩擦力防止工作时打滑；

步骤2.主控设备1发送信号给喷码器3，喷码器3进行第一次喷印图案，同时控制第一伺服电机5配合补偿链装箱系统开始工作，带动补偿链15向工业相机2方向移动；

步骤3.当工业相机2中的感光器件把检测到图像的光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号被传输给主控设备1，主控设备1的计数加1，并且记录长度a；

步骤4.主控设备1计数加1时将发送信号传输给喷码器3和空心轴编码器4，喷码器3开始下一次喷印图案，同时空心轴编码器4以主控设备1所发信号为零参考点开始工作；

步骤5.工业相机2接收到下一次喷印图案信号时，发送电信号给主控设备1，主控设备1计数加1，同时空心轴编码器4也发送相应脉冲信号b给主控设备1；

步骤6.主控设备1将k×b与所输入数据a进行比较，会产生以下两种情况:

情况一：如果k×b与a有误差，主控设备1报警，整个系统会停止工作；通过人工操作调整误差后可继续工作；

情况二：如果k×b与a没有误差，则重复步骤4；

步骤7.当某一次k×b与a比较没有误差、且主控设备1得到计数为n时，主控设备1控制喷码器3停止工作，并将此信号作为零参考点发送给空心轴编码器4；

步骤8.空心轴编码器4开始工作并实时将检测的脉冲发送给主控设备1，主控设备1实时在显示屏上显示k×x的数值；

步骤9.当主控设备1检测到k×x的数值与之前录入数据y吻合，则控制第一伺服电机5、第二伺服电机10与空心轴编码器4停止工作，自此完成长度检测。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果和优点：

1.本发明在测长时完全考虑了补偿链15本身凹凸不平的结构带来测量误差的问题，通过分段式测量方法把可能产生误差的位置集中至最后一段，并且在后半部分使用通过大量实验所得到的补偿系数k，进一步地减小了因为结构问题导致的误差。

2.本发明使用主控设备可以更加合理的使各部件之间工作更加协调，减少了由于系统控制问题带来的误差。

3.本发明的工业相机2、喷码器3和空心轴编码器4的安装位置设计合理，使得整个系统所占空间小，充分考虑了人机配合关系。

4.本发明的工业相机2、喷码器3与空心轴编码器4在补偿链装箱过程中可以实现对补偿链15的长度精确检测与报警反馈。

5.本发明的主控设备1、工业相机2安装在出链口，与主控设备1相配合，工业相机2分辨率高可以适用于多种工况。

6.本发明的智能化长度测量监测报警系统的传动装置的设计完全与偿链装箱系统相配合，大大减小了滑动摩擦、很大程度上消除了补偿链15在装箱过程中产生的扭矩张力，减小了传动过程中所造成的误差。

7.本发明的夹紧装置合理的利用了气压缸9，使其给于补偿链15合理的压力，达到补偿与测长之间摩擦力小于动摩擦力的效果，可以很好的避免因打滑造成的误差。

8.本发明的长度检测系统适用于由于补偿链15本身结构造成的误差的减小与消除。

附图说明

图1为本发明的一种实施例的系统整体结构示意图。

图2为本发明的一种实施例的主控设备示意图。

图3为本发明的一种实施例的测长装置示意图。

图4为本发明的一种实施例的传动装置示意图。

图5为本发明的一种实施例的夹紧装置示意图。

图6为本发明的一种实施例的补偿链的示意图。

图7为本发明的一种实施例的系统框图。

图8为本发明的一种实施例的方法流程图。

其中，主控设备1，工业相机2，喷码器3，空心轴编码器4，第一伺服电机5，传送带6，进链设备7，出链设备8，气压缸9，第二伺服电机10，主动轮11，从动轮12，从动轮与上从动摩擦轮13，支撑台14，补偿链15。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明的一种实施例的整体结构示意图。该装置包括主控设备1和设置于支撑台14上的测长装置、传动装置、夹紧装置、补偿链15。

图2为本发明的一种实施例的主控设备示意图。如图2所示的主控设备1，放置于支撑台14右端下方出链端附近，用于电气控制测长装置、传动装置、夹紧装置、补偿链15的工作运行。包括一个开关，触摸屏和多个常用控制按钮，通过线路可以控制测长装置的喷码器3和空心轴编码器4、传动装置的第一伺服电机5和夹紧装置的气压缸9与第二伺服电机10。从而确保：夹紧装置工作时，补偿链15相对于传动装置不会发生打滑；传动装置工作时，带动补偿链15向测长装置的工业相机2方向移动；测长装置工作时，通过内部设定的程序对补偿链15进行测长而得到需要数据，以配合补偿链装箱系统的工作。

图3为本发明的一种实施例的测长装置示意图。如图3所示，测长装置用于测量补偿链15的长度，包括安装在支撑台14右端的出链口处的工业相机2、安装在支撑台14左端的进链端下方的喷码器3、设置于支撑台14横梁右端的空心轴编码器4。工业相机2用于检测喷码器3在补偿链15上所标记的图像，当工业相机2中的感光器件检测到图像能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号,数字信号被传输给主控设备1；优选地，喷码器3安装于进链端下方与支撑台14焊接在一起。喷码器3设置有一个开关按钮和喷印显示屏,可自主在触摸屏设置喷印图案，通过接受主控设备1信号对补偿链15进行标记；空心轴编码器4与传送装置中的第一伺服电机5的轴相连跟随其转动，并且可以接收主控设备1所提供的参考零点信号，首先将位移转换成周期性的电信号，再将电信号转换成计数脉冲，最后用脉冲的个数来表示位移的大小，其精度可以达到3微米。

图4为本发明的一种实施例的传动装置示意图。如图4所示，其传动装置，用于控制补偿链15传输的方向及速度，包括设置于支撑台14横梁右端的第一伺服电机5和平行设置于支撑台14横梁上方的传送带6。主控设备1可以通过发送信号给伺服驱动器控制出链口处的第一伺服电机5工作，第一伺服电机5带动传送带6运动，可以控制链传输的方向及速度，与补偿链装箱系统相配合。

图5为本发明的一种实施例的夹紧装置示意图。如图5所示，其夹紧装置包括结构相同的进链设备7和出链设备8，分别设置于支撑台14上的左端和右端。图中所示为出链设备8，由于进链设备7与出链设备8结构相同，由图8来说明进链设备7和出链设备8。两者均包括：气压缸9、第二伺服电机10、主动轮11、从动轮12与上从动摩擦轮13；气压缸9与上从动摩擦轮13相连接，气压缸9被主控设备1控制，工作时可以通过推杆带动上从动摩擦轮13给补偿链15一定的压力防止因打滑造成的误差，第二伺服电机10可以通过主控设备1控制带动主动轮11转动，主动轮11通过履带带动从动轮12转动。支撑台可支撑整个进链设备7、出链设备8。

图6为本发明的一种实施例的主要应用对象补偿链的示意图。如图6为补偿链15，也是本发明所要作用的主要对象，但不局限。

图7为本发明的一种实施例的系统框图。如图7所示，本发明实施例系统在工作时各部分的功能为：

(1)主控设备1控制夹紧装置工作使得在整个系统工作时，补偿链15相对于传动装置不会发生打滑，确保最后测量精度。

(2)主控设备1控制传动装置工作，带动补偿链15向测长装置的工业相机2方向移动。

(3)主控设备1控制测长装置工作，通过内部设定的程序对补偿链15进行测长得到需要数据，配合补偿链装箱系统工作。

图8为本发明补偿链装箱过程中长度精确测量方法的一种实施例的工作流程图。如图8所示，本发明实施例方法，采用上述系统；其方法涉及以下公式和参数：

a＝k×b

y＝k×x

L＝a+(n-1)×a+y

其中：a为2次喷印图案之间长度(定长，可提前测好)；k为补偿系数，b为2次喷印图案之间空心轴编码器4所测长度；y为最后剩余部分长度；x为空心轴编码器4所测最后剩余部分长度，L为需要测量总长；n为所需喷印次数。

本发明补偿链装箱过程中长度精确测量方法的实施例包括以下步骤：

(1)首先将L、a、y和n等参数输入主控设备1作为判断标准，将所需喷印的图案输入喷码器3，同时主控设备1根据补偿链15规格调整气压缸9通过推杆带动上从动摩擦轮13运动，得到一定压紧力使得补偿与测长之间摩擦力小于动摩擦力防止工作时打滑，做好前期准备工作。

(2)主控设备1发送信号给喷码器3，喷码器3进行第一次喷印图案，同时控制第一伺服电机5配合补偿链装箱系统开始工作，带动补偿链15向工业相机2方向移动。

(3)当工业相机2中的感光器件把检测到图像的光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号被传输给主控设备1，主控设备1的计数加1，并且记录长度a。

(4)主控设备1计数加1时将发送信号传输给喷码器3和空心轴编码器4，喷码器3开始下一次喷印图案，同时空心轴编码器4以主控设备1所发信号为零参考点开始工作。

(5)工业相机2接收到下一次喷印图案信号时，发送电信号给主控设备1，主控设备1计数加1，同时空心轴编码器4也发送相应脉冲信号b给主控设备1。

(6)主控设备将k×b与所输入数据a进行比较，分以下2种情况:

情况一：如果k×b与a有误差，主控设备1报警，同时将整个系统停止工作，通过人工操作调整误差，然后继续工作。

情况二：如果k×b与a没有误差，重复步骤(4)即可。

(7)当某一次k×b与a比较没有误差，且主控设备1得到计数为n时，主控设备1控制喷码器3停止工作，并将这个信号作为零参考点发送给空心轴编码器4。

(8)空心轴编码器4开始工作并实时将检测的脉冲发送给主控设备1，主控设备1实时在显示屏上显示k×x的数值。

(9)当主控设备1检测到k×x的数值与之前录入数据y吻合，控制第一伺服电机5、第二伺服电机10与空心轴编码器4停止工作，自此长度检测完成，接下来完成补偿链15的剪断装箱即可。

Claims (4)

1.一种补偿链装箱过程中长度精确测量系统，其特征在于，包括主控设备(1)和设置于支撑台(14)上的测长装置、传动装置、夹紧装置、补偿链(15)；

所述的测长装置，用于测量补偿链(15)的长度，包括安装在支撑台(14)右端的出链口处的工业相机(2)、安装在支撑台(14)左端的进链端下方的喷码器(3)、设置于支撑台(14)横梁右端的空心轴编码器(4)；

所述的传动装置，用于控制补偿链(15)传输的方向及速度，包括设置于支撑台(14)横梁右端的第一伺服电机(5)和平行设置于支撑台(14)横梁上方的传送带；

所述的夹紧装置，包括结构相同的进链设备(7)和出链设备(8)，分别设置于支撑台(14)的左端和右端；

所述的主控设备(1)，设置于支撑台(14)右端下方，用于电气控制上述设备的工作运行，从而确保：夹紧装置工作时，补偿链(15)相对于传动装置不会发生打滑；传动装置工作时，带动补偿链(15)向测长装置的工业相机(2)方向移动；测长装置工作时，通过内部设定的程序对补偿链(15)进行测长而得到需要数据，以配合补偿链装箱系统的工作。

2.根据权利要求1所述的一种补偿链装箱过程中长度精确测量系统，其特征在于，在所述的测长装置中，其工业相机(2)用于检测喷码器(3)在补偿链(15)上所标记的图像；当工业相机(2)的感光器件检测到图像时，通过模数转换器芯片转换成数字信号并传输给主控设备(1)；其喷码器(3)设置有一个开关按钮和喷印显示屏,可在触摸屏上设置喷印图案，通过接受主控设备(1)信号对补偿链(15)进行标记；其空心轴编码器(4)与传送装置中的第一伺服电机(5)的轴相连并随其转动，同时接收主控设备(1)的参考零点信号，首先将位移转换成周期性的电信号，再将电信号转换成计数脉冲，最后用脉冲个数表示位移的大小。

3.根据权利要求1所述的一种补偿链装箱过程中长度精确测量系统，其特征在于，所述的夹紧装置的结构相同的进链设备(7)和出链设备(8)，均包括有气压缸(9)、第二伺服电机(10)、主动轮(11)、从动轮(12)与上从动摩擦轮(13)；所述的气压缸(9)与上从动摩擦轮(13)相连接，气压缸(9)受主控设备(1)控制，工作时通过推杆带动上从动摩擦轮(13)给补偿链(15)一定的压力防止因打滑造成的误差；第二伺服电机(10)通过主控设备(1)控制带动主动轮转动(11)。

4.一种补偿链装箱过程中长度精确测量方法，其特征在于，采用如权利要求1至3任一项所述的系统；所述方法涉及以下公式和参数：

a＝k×b

y＝k×x

L＝a+(n-1)×a+y

其中，a为2次喷印图案之间长度，此为定长，可提前测好；k为补偿系数；b为2次喷印图案之间空心轴编码器(4)所测长度；y为最后剩余部分长度；x为空心轴编码器(4)所测最后剩余部分长度，L为需要测量总长；n为所需喷印次数；

所述方法包括以下步骤：

步骤1.将L、a、y和n参数输入主控设备(1)作为判断标准，再将所需喷印的图案输入喷码器(3)，同时主控设备(1)根据补偿链(15)规格调整气压缸(9)通过推杆带动上从动摩擦轮(13)运动，产生一定压紧力使得补偿链(15)与长度精确测量系统之间摩擦力小于动摩擦力防止工作时打滑；

步骤2.主控设备(1)发送信号给喷码器(3)，喷码器(3)进行第一次喷印图案，同时控制第一伺服电机(5)配合补偿链装箱系统开始工作，带动补偿链(15)向工业相机(2)方向移动；

步骤3.当工业相机(2)中的感光器件把检测到图像的光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号被传输给主控设备(1)，主控设备(1)的计数加1，并且记录长度a；

步骤4.主控设备(1)计数加1时将发送信号传输给喷码器(3)和空心轴编码器(4)，喷码器(3)开始下一次喷印图案，同时空心轴编码器(4)以主控设备(1)所发信号为零参考点开始工作；

步骤5.工业相机(2)接收到下一次喷印图案信号时，发送电信号给主控设备(1)，主控设备(1)计数加1，同时空心轴编码器(4)也发送相应脉冲信号b给主控设备(1)；

步骤6.主控设备(1)将k×b与所输入数据a进行比较，会产生以下两种情况:

情况一：如果k×b与a有误差，主控设备(1)报警，整个系统会停止工作；通过人工操作调整误差后可继续工作；

情况二：如果k×b与a没有误差，则重复步骤4；

步骤7.当某一次k×b与a比较没有误差、且主控设备得到计数为n时，主控设备(1)控制喷码器(3)停止工作，并将此信号作为零参考点发送给空心轴编码器(4)；

步骤8.空心轴编码器(4)开始工作并实时将检测的脉冲发送给主控设备(1)，主控设备(1)实时在显示屏上显示k×x的数值；

步骤9.当主控设备(1)检测到k×x的数值与之前录入数据y吻合，则控制第一伺服电机(5)、第二伺服电机(10)与空心轴编码器(4)停止工作，自此完成长度检测。

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