CN202614939U - 一种直接发射型物体检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型披露了一种直接发射型物体检测系统，包括通过串行通信接口或无线通信接口耦合的检测器和设置终端，其中设置终端将为检测器设置的检测范围的数据传输给检测器；检测器检测与被测物体的距离，根据设置终端传输的检测范围的数据若判断被测物体处于检测范围内，则发出物体到位信号。本实用新型可以在检测方向上防止精确区域之外前后景任何物体对检测的干扰。

Description

一种直接发射型物体检测系统

技术领域

本实用新型涉及工业化自动控制系统，尤其涉及该自控系统中的直接发射型物体检测系统。

背景技术

冷热物体检测器主要用于冶金工业自动控制系统中，也可用于其它行业自动化生产线上，作为现场对物体的到位检测、定位、换向、记数以及控制，起着自动控制开关的作用。

目前，冷热物体检测器按发光光源分有三种类型：对射型、反馈反射型和直接反射型。其中，对射型检测器通过将待测物体置于发射光和接收光的一对设备之间，用光对射的方式对物体进行检测。反馈反射型检测器是通过将待测物体置于一反射镜和检测器之间，用反射镜将检测距离反射反馈给检测器的方式对物体进行检测。直接反射型是通过将待测物体直接置于检测器之前，用待测物的动作距离对该物体进行检测。

以上三种类型的检测器存在的问题是，它们都只能检测前方是否有物体的存在，而不可以检测前方在多少米到多少米的范围内物体是否存在，即对前方存在的物体的具体距离无法具体获得。另外，当偶然有物体突然遮挡检测器时，在被测物体前方或后方都会导致检测器误发信号。而且上述检测器只能被安装到与物体运动方向垂直的位置上，因此检测位置受到限制。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种直接发射型物体检测系统，能够在精确区域内对物体进行检测。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种直接发射型物体检测系统，包括通过串行通信接口或无线通信接口耦合的检测器和设置终端，其中设置终端将为检测器设置的检测范围的数据传输给检测器；检测器检测与被测物体的距离，根据设置终端传输的检测范围的数据若判断被测物体处于检测范围内，则发出物体到位信号。

优选地，检测器包括激光镜头、机箱、固定在机箱后端面上安装的串行通信接口连接器以及电源及输出信号连接器，其中机箱中固定有检测装置，该检测装置的串行通信接口线与串行通信接口连接器连接，该串行通信接口连接器通过连接线与设置终端上的串行通信接口连接器连接。

优选地，检测器包括激光镜头、机箱、固定在机箱后端面上安装的短程无线传输天线以及电源及输出信号连接器，其中机箱中固定有检测装置，该检测装置的无线通信接口线与短程无线传输天线连接，该短程无线传输天线通过无线信号与设置终端上的短程无线传输天线耦合。

优选地，检测器包括控制模块、通信接口模块、激光测距模块以及输出模块，其中：

控制模块分别与通信接口模块、激光测距模块以及输出模块连接；

通信接口模块采用串行通信接口或无线通信接口与设置终端耦合。

优选地，设置终端在正端面上配置一触摸屏，其中：

在触摸屏上提供操作界面，该操作界面包括最大距离和最小距离各自的设置框及保存键；保存键按下导致在最大距离和最小距离各自的设置框内显示设置的数据的同时发送给检测器保存。

优选地，在触摸屏上提供的所述操作界面还包括中心距离显示框以及测量键，其中：

测量键的按下，导致中心距离显示框显示检测器检测的被测物体的距离数据，且导致最大距离设置框内默认显示为中心距离加默认范围值，在最小距离设置框内默认显示为中心距离减默认范围值。

优选地，触摸屏上提供的所述测量键包括连续测量键、单次测量键，操作界面还包括数据队列显示框，其中：

连续测量键或单次测量键按下，导致中心距离显示框显示检测器检测的被测物体的距离数据，且该单次测量键的按下导致最大距离、最小距离设置框内在恢复默认的最大距离、最小距离各自的数据，该连续测量键的按下导致最大距离、最小距离设置框内依然保持各自设置的数据；数据队列显示框内依次显示检测器定时检测的被测物体的距离数据。

优选地，设置终端在反端面上配置一串口插座，通过一根一侧为9针串口的公头另一侧为7芯直径为16mm的航空插头公头的连接线连接，其中设置终端配置的串口插座接所述9针串口的公头，检测器接到7芯直径为16mm的航空插头。

优选地，检测器还包括与控制模块连接的温度传感器，在检测器的机箱后端面上装有的水冷口；设置终端在触摸屏上提供的操作界面还包括显示温度数据的仪器温度显示框。

本实用新型通过与检测器配套的设置终端设置检测器的检测范围，通过检测器检测前方物体到本物体检测器的距离，通过该距离与检测器自身存储的检测范围比较，如果物体在该范围内则发送物体到位信号，如果不在该范围内则不发送物体到位信号，从而达到精确检测物体的目的。本实用新型可以在检测方向上防止精确区域之外前后景任何物体对检测的干扰。

附图说明

图1为本实用新型的直接发射型物体检测系统实施例1的结构示意图；

图2为本实用新型的直接发射型物体检测系统实施例2的结构示意图；

图3为本实用新型的直接发射型物体检测系统中检测器机箱内检测装置实施例的结构框图；

图4为图3所示的检测器实施例的外形图；

图5为图3所示的检测器实施例机箱的后视图；

图6为本实用新型的直接发射型物体检测系统中设置终端实施例的结构框图；

图7为图6所示设置终端实施例的正反面示意图；

图8为图6所示设置终端实施例的设置界面示意图；

图9为图3所示的物体检测器实施例与被测物体运动方向垂直架设的检测过程示意图；

图10为图3所示的物体检测器实施例与被测物体运动方向平行架设的检测过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和优选实施例对本实用新型的技术方案进行详细地阐述。应该理解，以下列举的实施例仅用于说明和解释本实用新型，而不构成对本实用新型技术方案的限制。

本实用新型的直接发射型物体检测系统实施例1、2请参见图1、2，包括通过串行通信接口或无线通信接口连接的检测器和设置终端，其中：

设置终端，用于提供设置检测器检测范围的界面，将界面上设置的检测范围的数据传输给检测器；

检测器，用于检测与被测物体的距离，根据设置终端传输的检测范围的数据若判断被测物体处于该检测范围内，则发出物体到位信号。

在上述系统实施例中，检测器还将检测的距离数据输出给设置终端显示。

在上述系统实施例中，

检测器还将从设置终端收到的检测范围的数据存储在本地存储器内。

本实用新型在通过手持的设置终端设置完检测范围后，将设置终端从检测器上拔下，无须将设置终端一直和检测器连接，而且通常对一个厂区几个检测器(或更多的检测器)只配一个设置终端即可。

在上述系统实施例中，检测器机箱内的检测装置实施例的结构如图3所示，包括控制模块、分别与控制模块连接的通信接口模块、激光测距模块以及输出模块，其中：

通信接口模块，用于通过串行通信接口或无线通信接口与设置终端耦合，在设置终端接入时向设置终端提供电源信号及启动信号，接收设置终端设置的检测范围的数据，并传输给控制模块；

激光测距模块，用于在控制模块的控制下通过激光镜头测量前方物体的距离，并将测得的距离数据传输给控制模块；

控制模块，用于将收到的检测范围的数据存储在本地闪存内，将收到的距离数据与检测范围的数据比较，若判断被测物体处于检测范围内，则向输出模块输出物体到位输出指令信号(譬如为5V)，并将收到的距离数据传输给设置终端；否则向输出模块输出物体未到位输出指令(譬如为0V)；

输出模块，用于根据输入的物体到位输出指令信号将一输出位置为物体到位指示电平(譬如为24V)，或根据输入的物体未到位输出指令将该输出位置为物体未到位指示电平(譬如为0V或低电平)。

在上述系统实施例中，

输出模块将控制模块输出的物体到位输出指令信号即逻辑电平5V，放大处理为工业自动化控制常用的逻辑电平24V，这样方便检测器与工业控制器直接连接，比如与采用可编程逻辑控制器(PLC，Programmable LogicController)等工业控制器连接实现系统的自动控制。

在上述系统实施例中，

通信接口模块接收到的检测范围的数据包括最大距离、最小距离(检测范围的数据亦可用中心距离及距差表示)各自的数据；

控制模块将收到的检测范围的数据存储在一闪存内，将收到的距离数据分别与检测范围的最大距离数据和最小距离数据进行比较，若比较距离数据小于或等于最大距离，同时大于最小距离；或若比较距离数据小于最大距离，同时大于或等于最小距离；则判断测得的距离处于检测范围内；

输出模块根据输入的物体到位输出指令将一输出位置为高电平(24V)，或根据输入的物体未到位输出指令将该输出位置为低电平或0电平。

在上述系统实施例中，检测装置实施例还包括与控制模块连接的温度传感器，其中：

温度传感器，用于将监测的检测器机箱内的温度数据输出给控制装置；

控制模块每隔一段时间(譬如10s)将输入的温度数据传输给设置终端；

设置终端将控制装置传输的温度数据显示在屏幕上。

当然，控制模块也可以根据输入的温度数据控制检测器冷水口的阀门的开关度，直至检测器机箱内的温度控制在预定的温度阈限内。

如图4所示，表示了本实用新型的直接发射型物体检测系统中检测器实施例的外形结构，包括激光镜头10、机箱20、固定在机箱20后端面上安装的串行通信接口连接器30(耦合方式的一种)以及电源及输出信号连接器40，其中机箱20中固定有检测装置(检测线路板)，该检测装置的串行通信接口线与串行通信接口连接器30(航空插头公头)连接，该串行通信接口连接器30通过连接线与设置终端上的串行通信接口连接器(航空插头公头)连接。

检测器一端通过一根为7芯直径为16mm的航空插头公头的连接线(一般1米长左右)与手持的设置终端一端为9针串口的公头连接；其中检测器一端的7芯航空插头上，有3芯用于串口通信信号，有2芯用于向设置终端提供电源信号。

当然串行通信接口连接器30也可以用短程无线传输天线取代，譬如为Wifi传输天线，或为蓝牙无线传输天线，该短程无线传输天线与检测装置中相应的无线通信接口线连接，该短程无线传输天线通过无线信号与设置终端上的短程无线传输天线耦合。

如图5所示，表示了本实用新型的直接发射型物体器实施例的机箱后视图，由该视图可看出，机箱20后端面上的4个角还分别装有4个水冷口，其中左边2个为一组，右边2个为另一组。

当检测器工作在高温现场时必须为其通水，以使得检测器能够工作在-10℃到50℃的范围内。

机箱20后端面中部上端圆形口为直径为20mm的7芯航空插头母头，接直流24V电源和输出信号，下端圆形口为直径为16mm的7芯航空插头母头，接用于设置检测器检测范围的设置终端。

本实用新型的直接发射型物体检测系统中设置终端实施例，其结构如图6所示，包括依次连接的终端通信接口模块、显示控制模块以及触屏显示模块，其中：

终端通信接口模块，用于通过串行通信接口或无线通信接口接收检测器控制装置输出的被测物体距离的数据，并输出给显示控制模块；

触屏显示模块，用于在显示控制模块的控制下，提供设置检测器检测范围的操作界面，包括最大距离和最小距离各自数据的设置框及保存键；在保存键按下时将最大距离和最小距离各自的设置框内设置的数据传输给显示控制模块；

显示控制模块，用于将输入的被测物体距离的数据输出给触屏显示模块显示，同时将数据通过串口通信模块发送给检测器保存到闪存中。

在上述系统实施例中，触屏显示模块还包括中心距离显示框以及测量键，其中：

触屏显示模块在初始上电时，在中心距离显示框内显示实测的被测物体的距离数据，最大距离设置框内默认显示为中心距离加默认范围值，最小距离设置框内默认为中心距离减默认范围值；当在最大距离、最小距离设置框内分别设置了最大距离和最小距离各自的数据或当测量键按下时，中心距离显示框显示检测器检测的被测物体的距离数据。

在上述系统实施例中，触屏显示模块提供的测量键包括连续测量键、单次测量键，提供的操作界面还包括数据队列显示框，其中：

触屏显示模块在连续测量键或单次测量键按下时，中心距离显示框均显示检测器检测的被测物体的距离数据，只是在单次测量键按下时，最大距离、最小距离设置框内恢复默认的最大距离、最小距离各自的数据；而在连续测量键按下时，最大距离、最小距离设置框内依然保持设置的最大距离、最小距离各自的数据；每隔一段时间将检测器检测的被测物体的距离数据依次显示在数据队列显示框内。

在上述系统实施例中，触屏显示模块提供的操作界面还包括读取键；

当读取键被按下时，从检测器读取到上次存储的检测范围的数据，覆盖最大距离、最小距离设置框内默认的检测范围的数据，在不点击单次测量键的情况下，读取的检测范围的数据不会被默认的检测范围的数据更新覆盖，中心距离框显示的是检测范围的数据的中点值(最大距离与最小距离的平均值)。

触屏显示模块读取键的功能是为了方便对检测器上次设置的检测范围进行徽调。

在上述系统实施例中，触屏显示模块还提供仪器温度显示框，其中：

终端通信接口模块还将检测装置控制模块输出的检测器机箱内的温度数据输出给触屏显示模块；

触屏显示模块将输入的温度数据显示在仪器温度显示框内。

在上述系统实施例中，触屏显示模块还提供数据队列显示框，其中：

触屏显示模块在连续测量键按下时，向显示控制模块输出连续测量指令；

显示控制模块根据连续测量指令每隔一段时间(譬如每秒10次)将通过串口通信模块输入的被测物体距离的数据以队列的形式显示在数据队列显示框内。

在上述系统实施例中，

显示控制模块将触屏显示模块输出的检测范围最大距离和最小距离设置框内的数据通过终端通信接口模块发送给检测装置的控制模块，在收到该控制模块回馈保存成功命令后，在数据队列显示框显示设置成功信息。

如图7所示，表示了本实用新型的设置终端实施例的正反端面，其中左面图A表示了该设置终端的正端面60及其上触摸屏70，右面图B表示了该设置终端的反端面80及其上第一串口插座91和第二串口插座92(备用)。

本实用新型的直接发射型物体检测系统实施例在使用前要在确定的架设位置安装检测器。

在给检测器上电后，检测器会发出一束平行的红色激光；设置终端和检测器譬如通过一根一侧为9针串口的公头另一侧为7芯直径为16mm的航空插头公头的连接线(一般1米长左右)连接，其中设置终端接9针的串口公头，检测器接到直径为16mm的7芯航空插头上。

检测器和设置终端接通后，设置终端得电启动并显示，如图8所示的显示界面，然后在设置框内设置检测范围的数据，例如设置检测范围从14500毫米到15500毫米，此范围内为有效检测范围，即只要物体的任何一个表面在该检测范围内挡住检测器发送的红色激光时，检测器发送物体到位信号，设置检测范围后点击保存键即可。

如果不知道当前检测器与被检测物体的距离，可点击单次测量键或者连续测量键来检测该距离，然后停止测量并以该距离为基础在最大距离、最小距离设置框内设置检测范围。设置成功后，拔下手持操作终端连接线(支持热插拔)，把检测器的保护帽插上，检测器会重新上电启动开始进入检测状态。

如图9所示的物体检测器实施例与被测物体运动方向垂直架设方式，则被测物体1和被测物体3遮挡激光束时都不会使物体检测器发出信号，只有在检测范围内的被测物体2经过物体检测器遮挡激光束时才会使物体检测器发出信号。

如图10的物体检测器实施例与被测物体运动方向平行架设方式，则被测物体在位置1和位置3的时候，由于遮挡激光束不会使检测器发出物体到位信号，只有被测物体的任何一面移动到检测范围内时遮挡了激光束才会使检测器发出物体到位信号(比如位置2)，由于检测器的检测原理，是通过测量检测器和正前方遮挡激光束的物体表面的距离，并通过该距离来判断物体是否进入检测范围，所以只要被检测物体上的任何一个表面进入到该检测范围并遮挡住检测器发出的激光束，检测器即可发出物体到位信号。

被测物体到位后检测器发出的物体到位信号为24V高电平，该输出信号可直接驱动24V中间继电器，通过驱动该中间继电器为PLC的输入点发送到位信号从而实现系统的自动化控制。

以上说明仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权力要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种直接发射型物体检测系统，其特征在于，包括通过串行通信接口或无线通信接口耦合的检测器和设置终端，其中：设置终端将为检测器设置的检测范围的数据传输给检测器；检测器检测与被测物体的距离，根据设置终端传输的检测范围的数据若判断被测物体处于检测范围内，则发出物体到位信号。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测器包括激光镜头、机箱、固定在机箱后端面上安装的串行通信接口连接器以及电源及输出信号连接器，其中所述机箱中固定有检测装置，该检测装置的串行通信接口线与所述串行通信接口连接器连接，该串行通信接口连接器通过连接线与所述设置终端上的串行通信接口连接器连接。

3.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测器包括激光镜头、机箱、固定在机箱后端面上安装的短程无线传输天线以及电源及输出信号连接器，其中所述机箱中固定有检测装置，该检测装置的无线通信接口线与所述短程无线传输天线连接，该短程无线传输天线通过无线信号与所述设置终端上的短程无线传输天线耦合。

4.按照权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述检测器包括控制模块、通信接口模块、激光测距模块以及输出模块，其中：

控制模块分别与通信接口模块、激光测距模块以及输出模块连接；

通信接口模块采用串行通信接口或无线通信接口与所述设置终端耦合。

5.按照权利要求4所述的系统，其特征在于，所述设置终端在正端面上配置一触摸屏，其中：

在所述触摸屏上提供操作界面，该操作界面包括最大距离和最小距离各自的设置框及保存键；所述保存键按下导致在最大距离和最小距离各自的设置框内显示设置的数据的同时发送给所述检测器保存。

6.按照权利要求5所述的系统，其特征在于，在所述触摸屏上提供的所述操作界面还包括中心距离显示框以及测量键，其中： 

测量键的按下，导致所述中心距离显示框显示检测器检测的被测物体的距离数据，且导致所述最大距离设置框内默认显示为中心距离加默认范围值，在所述最小距离设置框内默认显示为中心距离减默认范围值。

7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，所述触摸屏上提供的所述测量键包括连续测量键、单次测量键，所述操作界面还包括数据队列显示框，其中：

连续测量键或单次测量键按下，导致所述中心距离显示框显示检测器检测的被测物体的距离数据，且该单次测量键的按下导致所述最大距离、最小距离设置框内在恢复默认的最大距离、最小距离各自的数据，该连续测量键的按下导致所述最大距离、最小距离设置框内依然保持各自设置的数据；数据队列显示框内依次显示检测器定时检测的被测物体的距离数据。

8.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述设置终端在反端面上配置一串口插座，通过一根一侧为9针串口的公头另一侧为7芯直径为16mm的航空插头公头的连接线连接，其中所述设置终端配置的所述串口插座接所述9针串口的公头，所述检测器接到所述7芯直径为16mm的航空插头。

9.按照权利要求7所述的系统，其特征在于，所述检测器还包括与控制模块连接的温度传感器，在所述检测器的机箱后端面上装有的水冷口；所述设置终端在所述触摸屏上提供的操作界面还包括显示所述温度数据的仪器温度显示框。 

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