CN113514903B - 红外对射管功率补偿方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了红外对射管功率补偿方法及系统，用于料库若干库位的脉冲式红外对射管控制，脉冲式红外对射管包括脉冲式红外发射端和红外接收端，通过初始化矫正补偿、存储经验数据、差异化功率补偿、更新经验数据、自动化补偿调节实现灵活调节补偿。本发明满足对红外对射管精确高效调节需求。能对智能料库各库位进行对射管差异化控制，使得对射管响应度及精准度较为可靠稳定，并且差异化补偿调节高效精确。极大地降低了能源损耗，维持系统稳定，故障率得到有效降低，延长了使用寿命，具备较高地经济价值。自动化功率调节补偿降低了人力成本和维护周期，易于构建及推广应用。

Description

红外对射管功率补偿方法及系统

技术领域

本发明涉及红外对射管功率补偿方法及系统，属于射频控制的技术领域。

背景技术

红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。任何物质只要具有一定的温度(高于绝对零度)，都能辐射红外线。红外线传感器测量时不与被测物体直接接触，因为不存在摩擦，并且有灵敏度高、响应快等优点。

红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。光学系统按结构不同可分为透射式和反射式两类。检测元件按照工作原理可分为热敏检测元件和光电检测元件。热敏元件应用最多的是热敏电阻。热敏电阻受到红外线辐射时温度升高，电阻发生变化，通过转换电路变成电信号输出。光电检测元件常用的是光敏元件，通常由硫化铅、硒化铅、砷化锑、碲镉汞三元合金、锗及硅掺杂等材料制成。

半导体器件在生产制造过程中，由于原材料和工艺制程原因，器件的参数无法做到完全一致，通常所说的合格也只是符合所对应的误差标准，最典型的就是三极管的β值，即集电极电流Ic/基极电流Ib，通常是50～300，可见指标是很宽泛的。红外对射管也是一样的，无论发射管的发光效率还是接收管的响应度都有很大的离散度，用于粗放的检测可以直接使用，但用于精密场合是无法满足要求的。

红外线发光管和红外线接收管之间存在较大地离散值，对市场上发光管和接收管的对射参数进行测试，其中最小的综合响应度是2.0*0.7＝1.4，最大的综合响应度是10.5*7.07＝74.235，要实现相同的综合响应度，驱动电路至少要有53倍增益带宽，本案中红外对射管用于智能管理料库，其具备成千上万个库位，每个库位均具备一组红外对射管，而大量地对射管存在差异，无疑增加了电能损耗和电路负担。另外，库位用于存储半导体片材，半导体片材存在厚度及透明度差异，而对射管的发光管功率一般恒定，常出现射穿存储片材检测空位的情况发生。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，针对传统库位大量红外对射管无法差异化控制从而造成电能损耗大和电路负担重的问题，提出红外对射管功率补偿方法及系统。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

红外对射管功率补偿方法，用于料库若干库位的脉冲式红外对射管控制，所述脉冲式红外对射管包括脉冲式红外发射端和红外接收端，其特征在于包括如下步骤：

S1初始化矫正补偿，根据初始照射标准进行若干脉冲式红外对射管的矫正，通过对脉冲式红外发射端的功率调节从而使得红外接收端的电信号与初始照射标准相一致；

S2存储经验数据，经验数据包括各脉冲式红外发射端的初始化矫正数据和各脉冲式红外发射端的功率调节梯度数据；

S3差异化功率补偿，根据库位的红外接收端电信号差异要求进行脉冲式红外对射管的功率补偿，所述功率补偿根据功率调节梯度数据进行调节，生成补偿数据和补偿调节梯度数据，其中补偿调节梯度数据包括梯度阶和微梯度调节数据；

S4更新经验数据，将补偿数据替换初始化矫正数据，将补偿调节梯度数据替换功率调节梯度数据；

S5自动化补偿调节，通过更新经验数据对料库中各库位的脉冲式红外对射管进行自动化补偿。

优选地，重复步骤S3，并且步骤S4中，在后补偿调节梯度数据替换在先补偿调节梯度数据。

优选地，所述步骤S3中，功率补偿具备上限阈值和下限阈值，当功率补偿调节数据超过上限阈值或者下限阈值时触发报警。

优选地，所述步骤S3中，红外接收端检测到异常电信号波动时触发报警。

本发明还提出了红外对射管功率补偿系统，所述补偿系统包括：

初始化矫正补偿单元，用于根据初始照射标准进行若干脉冲式红外对射管的矫正，通过对脉冲式红外发射端的功率调节从而使得红外接收端的电信号与初始照射标准相一致；

存储经验数据单元，用于存储经验数据，经验数据包括各脉冲式红外发射端的初始化矫正数据和各脉冲式红外发射端的功率调节梯度数据；

差异化功率补偿单元，用于根据库位的红外接收端电信号差异要求进行脉冲式红外对射管的功率补偿，所述功率补偿根据功率调节梯度数据进行调节，生成补偿数据和补偿调节梯度数据，其中补偿调节梯度数据包括梯度阶和微梯度调节数据；

更新经验数据单元，用于将补偿数据替换初始化矫正数据，将补偿调节梯度数据替换功率调节梯度数据；

自动化补偿调节单元，用于通过更新经验数据对料库中各库位的脉冲式红外对射管进行自动化补偿。

优选地，所述差异化功率补偿单元用于重复补偿，所述更新经验数据单元用于重复补偿时的后补偿调节梯度数据替换在先补偿调节梯度数据。

优选地，所述差异化功率补偿单元中包括阈值单元，所述阈值单元用于监控功率补偿的上限阈值和下限阈值，当功率补偿调节数据超过上限阈值或者下限阈值时触发报警。

优选地，所述差异化功率补偿单元中包括异常监控单元，所述异常监控单元用于在红外接收端检测到异常电信号波动时触发报警。

本发明的有益效果主要体现在：

1.能对智能料库各库位进行对射管差异化控制，使得对射管响应度及精准度较为可靠稳定，并且差异化补偿调节高效精确。

2.极大地降低了能源损耗，维持系统稳定，故障率得到有效降低，延长了使用寿命，具备较高地经济价值。

3.自动化功率调节补偿降低了人力成本和维护周期，易于构建及推广应用。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明红外对射管功率补偿方法的流程图。

图2是本发明红外对射管功率补偿系统的框架图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供红外对射管功率补偿方法及系统，其能实现智能料架的成百上千个库位的脉冲式红外对射管控制，从而降低能耗，维持系统稳定可靠。

为了更清晰地对本发明红外对射管功率补偿方法，进行说明，下面结合图1和图2对本方发明方法及系统的一种实施例中各步骤进行展开详述。

红外对射管功率补偿方法，用于料库若干库位的脉冲式红外对射管控制，脉冲式红外对射管包括脉冲式红外发射端和红外接收端。

料库的库位包括相间隔设置的脉冲式红外发射端和红外接收端，在进行物料监控时，通过红外接收端进行脉冲式红外发射端的红外线接收，从而转换成有/无料的电信号，当存在物料时，物料阻断脉冲式红外发射端的发射红外，红外接收端无感应电信号，此时库位为有料状态，当物料取走后，红外接收端能感应红外产生电信号从而判断当前库位为空库状态。

脉冲式红外发射端和红外接收端存在响应率，为了确保监控有效，一般驱动电路至少要有几十倍的增益带宽，无疑增加了能源损耗，同时对脉冲式红外对射管的使用寿命存在较大影响，容易出现元件故障。

本案即为了解决此缺陷，提出了红外对射管功率补偿方法，其包括如下步骤：

初始化矫正补偿，根据初始照射标准进行若干脉冲式红外对射管的矫正，通过对脉冲式红外发射端的功率调节从而使得红外接收端的电信号与初始照射标准相一致。

具体地说明，脉冲式红外发射端和红外接收端存在离散值差异，两者存在综合响应度的较大差异。

本案中，首先根据物料的特性进行初始照射标准设定，初始照射标准即为满足响应所需求的综合响应度，其一般以红外接收端的响应为标准，举例说明，红外接收端一般感应电流在0.5±0.1A时，其具备响应要求，因此将各个库位的红外接收端的标准设定为感应电流0.5±0.1A，此时通过采集红外接收端的电信号并进行对应脉冲式红外发射端的功率调节，使得全部红外接收端的电信号在设定标准内。此时使得全部的脉冲式红外对射管得到初始化矫正。

该矫正过程为：采集红外接收端的实时电信号并反馈给控制器，控制器对脉冲式红外对射管的功率补偿量进行计算，并通过功率控制对脉冲式红外对射管进行计算功率补偿量控制调整，如此实现红外接收端的实时电信号控制，该控制一般采用梯级控制方法，即根据实时电信号的补偿差值进行功率转换，产生功率梯度级调整，逐级进行调整，从而使得相对响应调节精确。

然后进行存储经验数据，经验数据包括各脉冲式红外发射端的初始化矫正数据和各脉冲式红外发射端的功率调节梯度数据。

具体地说明，即满足红外接收端的感应电信号需求时，脉冲式红外对射管具备调节好的额定功率输出，此时初始化浇铸数据包括了各脉冲式红外对射管的调节后的功率数据。

功率调节梯度数据及为脉冲式红外对射管的调节数据，一般情况下，脉冲式红外对射管具备一个出厂属性，即存在其功率变化的参数表，根据该参数表与红外接收端的感应电信号差异进行关联的梯度响应，在进行脉冲式红外对射管的梯度响应幅度匹配后，再进行一定梯度的增加量或减小量调节，从而记录该梯度的增加量或减小量与红外接收端的感应电信号的关联数据存储。

接着是差异化功率补偿，需要说明的是，红外接收端的感应电流存在一定地响应阈值，一般0.5±0.1A时为其最佳需求，当出现物料透明度较高时会进行降低功率的调节，当出现电元件性能衰减或者对射角度或行程变化时，需要进行功率增强。

由此设计了差异化功率补偿，根据库位的红外接收端电信号差异要求进行脉冲式红外对射管的功率补偿，功率补偿根据功率调节梯度数据进行调节，生成补偿数据和补偿调节梯度数据，其中补偿调节梯度数据包括梯度阶和微梯度调节数据。

具体地说明，首先是当红外接收端的感应电流低于初始照射标准时，其对脉冲式红外对射管进行功率补偿，从而使得感应电流达到初始照射标准需求。具体补偿时，通过补偿调节梯度数据的调节梯度进行适配性梯度阶选择，再通过微梯度调节进行微调从而满足对红外接收端的灵活调节需求，提高了调节效率，降低了运算量。

更新经验数据，将补偿数据替换初始化矫正数据，将补偿调节梯度数据替换功率调节梯度数据，即通过更新经验数据实现调整数据周期性固化。

自动化补偿调节，通过更新经验数据对料库中各库位的脉冲式红外对射管进行自动化补偿。通过更新经验数据对料库的各库位进行整体性补充调节。

需要说明的是，本案中的差异化功率补偿存在周期性或主动性的触发，触发时进行自动差异化功率补偿调节，并且通过后补偿调节梯度数据替换在先补偿调节梯度数据。

在一个具体实施例中，功率补偿具备上限阈值和下限阈值，当功率补偿调节数据超过上限阈值或者下限阈值时触发报警。

即脉冲式红外对射管具备功率输出阈值，一般设定阈值会在理论阈值范围之内，如此确保其使用寿命，当触发报警时，可排除当前库位的元器件情况，选择性更换维护。

需要说明的是，本案中的差异化功率补偿还包括透明度较高的物料监控补偿，其通过二次调节实现，而红外接收端的感应电信号亦存在上限阈值和下限阈值。

具体地，首先在库位搭载物料情况下进行脉冲式红外对射管的功率调节，使得红外接收端无法产生感应电信号，然后在库位空载状态下进行红外接收端的感应电信号采集，当其超过下限阈值时，即表示当前库位调节成功，当无法调节时，触发报警。

在一个具体实施例中，红外接收端检测到异常电信号波动时触发报警。具体地说明，外界含红外线的光源会对差异调节产生影响，因此在脉冲式红外对射管调节过程中，红外接收端存在波动异常时表示存在外界干扰，此时触发报警。

为了更清晰地对本发明红外对射管功率补偿系统，结合图2对本方发明系统的框架结构进行描述。

该系统包括：

初始化矫正补偿单元，用于根据初始照射标准进行若干脉冲式红外对射管的矫正，通过对脉冲式红外发射端的功率调节从而使得红外接收端的电信号与初始照射标准相一致。

存储经验数据单元，用于存储经验数据，经验数据包括各脉冲式红外发射端的初始化矫正数据和各脉冲式红外发射端的功率调节梯度数据。

差异化功率补偿单元，用于根据库位的红外接收端电信号差异要求进行脉冲式红外对射管的功率补偿，所述功率补偿根据功率调节梯度数据进行调节，生成补偿数据和补偿调节梯度数据，其中补偿调节梯度数据包括梯度阶和微梯度调节数据。

更新经验数据单元，用于将补偿数据替换初始化矫正数据，将补偿调节梯度数据替换功率调节梯度数据。

自动化补偿调节单元，用于通过更新经验数据对料库中各库位的脉冲式红外对射管进行自动化补偿。

差异化功率补偿单元用于重复补偿，所述更新经验数据单元用于重复补偿时的后补偿调节梯度数据替换在先补偿调节梯度数据。

差异化功率补偿单元中包括阈值单元，所述阈值单元用于监控功率补偿的上限阈值和下限阈值，当功率补偿调节数据超过上限阈值或者下限阈值时触发报警。

差异化功率补偿单元中包括异常监控单元，所述异常监控单元用于在红外接收端检测到异常电信号波动时触发报警。

具体地说明，智能料架包括主控制器和若干库位，而每个库位均具备微处理器，通过主控制器与若干库位的微处理器进行通讯配合。本案中的初始化矫正补偿单元、存储经验数据单元、差异化功率补偿单元、更新经验数据单元、自动化补偿调节单元通过主控制器及微处理器进行功能分区形成，满足数据采集、数据调整、数据更新等作业。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

通过以上描述可以发现，本发明红外对射管功率补偿方法及系统，能对智能料库各库位进行对射管差异化控制，使得对射管响应度及精准度较为可靠稳定，并且差异化补偿调节高效精确。极大地降低了能源损耗，维持系统稳定，故障率得到有效降低，延长了使用寿命，具备较高地经济价值。自动化功率调节补偿降低了人力成本和维护周期，易于构建及推广应用。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.红外对射管功率补偿方法，用于料库若干库位的脉冲式红外对射管控制，所述脉冲式红外对射管包括脉冲式红外发射端和红外接收端，其特征在于包括如下步骤：

S1初始化矫正补偿，根据初始照射标准进行若干脉冲式红外对射管的矫正，通过对脉冲式红外发射端的功率调节从而使得红外接收端的电信号与初始照射标准相一致；

S2存储经验数据，经验数据包括各脉冲式红外发射端的初始化矫正数据和各脉冲式红外发射端的功率调节梯度数据；

S3差异化功率补偿，根据库位的红外接收端电信号差异要求进行脉冲式红外对射管的功率补偿，所述功率补偿根据功率调节梯度数据进行调节，生成补偿数据和补偿调节梯度数据，其中补偿调节梯度数据包括梯度阶和微梯度调节数据；

S4更新经验数据，将补偿数据替换初始化矫正数据，将补偿调节梯度数据替换功率调节梯度数据；

S5自动化补偿调节，通过更新经验数据对料库中各库位的脉冲式红外对射管进行自动化补偿。

2.根据权利要求1所述红外对射管功率补偿方法，其特征在于：

所述步骤S3中，功率补偿具备上限阈值和下限阈值，当功率补偿调节数据超过上限阈值或者下限阈值时触发报警。

3.根据权利要求1所述红外对射管功率补偿方法，其特征在于：

所述步骤S3中，红外接收端检测到异常电信号波动时触发报警。

4.红外对射管功率补偿系统，其特征在于，所述补偿系统包括：

初始化矫正补偿单元，用于根据初始照射标准进行若干脉冲式红外对射管的矫正，通过对脉冲式红外发射端的功率调节从而使得红外接收端的电信号与初始照射标准相一致；

存储经验数据单元，用于存储经验数据，经验数据包括各脉冲式红外发射端的初始化矫正数据和各脉冲式红外发射端的功率调节梯度数据；

差异化功率补偿单元，用于根据库位的红外接收端电信号差异要求进行脉冲式红外对射管的功率补偿，所述功率补偿根据功率调节梯度数据进行调节，生成补偿数据和补偿调节梯度数据，其中补偿调节梯度数据包括梯度阶和微梯度调节数据；

更新经验数据单元，用于将补偿数据替换初始化矫正数据，将补偿调节梯度数据替换功率调节梯度数据；

自动化补偿调节单元，用于通过更新经验数据对料库中各库位的脉冲式红外对射管进行自动化补偿。

5.根据权利要求4所述的红外对射管功率补偿系统，其特征在于：

所述差异化功率补偿单元中包括阈值单元，所述阈值单元用于监控功率补偿的上限阈值和下限阈值，当功率补偿调节数据超过上限阈值或者下限阈值时触发报警。

6.根据权利要求4所述的红外对射管功率补偿系统，其特征在于：

所述差异化功率补偿单元中包括异常监控单元，所述异常监控单元用于在红外接收端检测到异常电信号波动时触发报警。