CN203982204U - 基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统，其包括金属工件、步进电机、放大器、开关电路、脉冲发生器、计数器以及PLC，在金属工件的位移方向上固定设置一探头，所述探头的输出端通过电涡流式传感电路连接至计数器，用于根据金属工件的位移对计数器的次数进行控制。本实用新型通过电涡流式传感器对金属工件直线运动的位移量进行直接测量并将位移量反馈给计数器，以修正金属工件的定位误差，提供位移精度。

Description

基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种工控系统，具体涉及一种基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统。

背景技术

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。因其不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的，所以在用于一些有定位要求的场合，例如：线切割的工作台拖动，植毛机工作台（毛孔定位），包装机（定长度）以及喷绘机、刻字机、写真机、喷涂设备、精密仪器、工业控制系统、办公自动化、机器人等别适合要求运行平稳、低噪音、响应快、使用寿命长、高输出扭矩的应用场合。金属工件直线运动，例如从线切割时，从一个加工点到另一个加工点的准确定位，仅仅依靠计数器通过脉冲信号对步进电机进行控制很难达到特别是精准定位的需要。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在提供一种基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统，其通过电涡流式传感器对金属工件直线运动的位移进行监测，并将位移量转换成计时次数对计数器进行控制，提高金属工件的位移精度。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统，其包括金属工件、步进电机、放大器、开关电路、脉冲发生器、计数器以及PLC，所述PLC、计数器、脉冲发生器、开关电路、放大器、步进电机、金属工件依次连接，计数器并控制开关电路的启动，其中，PLC为计数器设定计数次数，脉冲发生器发出的驱动脉冲经放大器放大后通过步进电机驱动金属工件的移动，在金属工件的位移方向上固定设置一探头，所述探头的输出端通过电涡流式传感电路连接至计数器，用于根据金属工件的位移对计数器的次数进行控制，所述电涡流式传感电路包括正弦波振荡器、相敏检波器、程控放大器、A/D转换器、单片机以及由电感L、电容C组成的谐振回路，所述正弦波振荡器的输出信号加于谐振回路上，谐振回路的输入端与探头相连，谐振回路的输出信号经过相敏检波器进行极性鉴别后，依次通过程控放大器进行放大、A/D转换器进行数模转换后传送至单片机，所述单片机与计数器相连。

电涡流式传感电路对金属工件直线运动的位移进行实时监测，根据设定将位移量转换成数字信号反映给单片机，单片机根据设定精度对计数器的次数进行减少，当金属工件到达指定位置时，单片机也可以通过计数器控制开关电路的断开，从而使步进电机停止工作，通过电涡流式传感电路直接测量的位移量对步进电机的工作进行反馈，以修正金属工件的定位误差，提供位移精度。

所述正弦波振荡器的两个输出端加在电容C的两端之间，电感L的一端与探头相连，另一端连接于电容C的一端，相敏检波器连接至电容C的另一端，相敏检波器并连接至探头。

该电涡流式传感电路进一步包括一显示屏，该显示屏与单片机相连，用于对金属工件的位移量进行显示。

本实用新型所阐述的一种基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统，与现有技术相比，其有益效果在于：本实用新型通过电涡流式传感器对金属工件直线运动的位移量进行直接测量并将位移量反馈给计数器，以修正金属工件的定位误差，提供位移精度。

附图说明

附图1为本实用新型一种基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统的结构框图。

其中：1、金属工件；2、步进电机；3、放大器；4、开关电路；5、脉冲发生器；6、计数器；7、PLC；8、探头；9、电涡流式传感电路；91、正弦波振荡器；92、相敏检波器；93、程控放大器；94、A/D转换器；95、单片机；96、显示屏。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型的一种基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统做进一步描述，以便于更清楚的理解本实用新型所要求保护的技术思想。

请参照图1所示，基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统，其包括金属工件1、步进电机2、放大器3、开关电路4、脉冲发生器5、计数器6以及PLC 可编程逻辑控制器）7，PLC 7、计数器6、脉冲发生器5、开关电路4、放大器3、步进电机2、金属工件1依次连接，计数器6并控制开关电路4的启动（当计数器6有剩余次数时，则开关电路4一直处于闭合状态），其中，PLC 7为计数器6设定计数次数，脉冲发生器5发出的驱动脉冲经放大器放大后通过步进电机驱动金属工件的移动。计数器6和脉冲发生器5可以是直接集成于PLC 7中。

为了提高金属工件的移动位移定位精度，在本实用新型较佳的实施例中，通过位移量的反馈对计数器进行控制。具体是在在金属工件1的位移方向上固定设置一探头8，探头8的输出端通过电涡流式传感电路9连接至计数器6，用于根据金属工件1的位移减少计数器6的次数电涡流式传感电路9包括正弦波振荡器91、相敏检波器92、程控放大器93、A/D转换器94、单片机95以及由电感L、电容C组成的谐振回路，正弦波振荡器91的输出信号加于谐振回路上，谐振回路的输入端与探头8相连，谐振回路的输出信号经过相敏检波器92进行极性鉴别后（具体是正弦波振荡器91的两个输出端加在电容C的两端之间，电感L的一端与探头8相连，另一端连接于电容C的一端，相敏检波器92连接至电容C的另一端），相敏检波器92并连接至探头8，依次通过程控放大器93进行放大、A/D转换器94进行数模转换后传送至单片机95，单片机95与计数器6相连。电感L的线圈感应正弦波振荡器91发出的高频电磁场通过探头作用于金属工件表面，由于金属工件表面的涡流反射作用，使电感L的电感量发生变化，并使谐振回路失谐，失谐的谐波回路信号经相敏检波器92进行极性鉴别后得到一个检波电压。通过测量检波电压即可获得金属工件的位移量，根据设定的位移精度，通过单片机95对计数器的次数进行减少，例如，当设定位移精度为0.01cm时，假设每次计数后步进电机2带动金属工件1运动0.01cm，而电涡流传感器监测金属工件1位移运动0.01cm后，同时将计数器6的次数减少1次，依次循环，直至计数器6的技数次数为0。而当计数器6多次计数后，步进电机2带动金属工件1的理论行进位移与电涡流式传感器测得的金属工件1的实际位移相差（位移误差）为+0.01cm时，说明金属工件1少走了0.01cm，则单片机95控制计数器6在原有剩余次数的基础上+1，反之，当位移误差为-0.01cm时，则单片机95控制计数器6在原有剩余次数的基础上-1，从而实现金属工件的位移精度控制。

为了直观显示金属工件1的位移量，可以在该电涡流式传感电路9中增加显示屏96，该显示屏96与单片机95相连。

对于本领域的技术人员来说，根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统，其包括金属工件（1）、步进电机（2）、放大器（3）、开关电路（4）、脉冲发生器（5）、计数器（6）以及PLC（7），所述PLC（7）、计数器（6）、脉冲发生器（5）、开关电路（4）、放大器（3）、步进电机（2）、金属工件（1）依次连接，计数器（6）并控制开关电路（4）的启动，其中，PLC（7）为计数器（6）设定计数次数，脉冲发生器（5）发出的驱动脉冲经放大器放大后通过步进电机驱动金属工件的移动，其特征在于，在金属工件（1）的位移方向上固定设置一探头（8），所述探头（8）的输出端通过电涡流式传感电路（9）连接至计数器（6），用于根据金属工件（1）的位移对计数器（6）的次数进行控制，所述电涡流式传感电路（9）包括正弦波振荡器（91）、相敏检波器（92）、程控放大器（93）、A/D转换器（94）、单片机（95）以及由电感L、电容C组成的谐振回路，所述正弦波振荡器（91）的输出信号加于谐振回路上，谐振回路的输入端与探头（8）相连，谐振回路的输出信号经过相敏检波器（92）进行极性鉴别后，依次通过程控放大器（93）进行放大、A/D转换器（94）进行数模转换后传送至单片机（95），所述单片机（95）与计数器（6）相连。

2.如权利要求1所述的基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统，其特征在于，所述正弦波振荡器（91）的两个输出端加在电容C的两端之间，电感L的一端与探头（8）相连，另一端连接于电容C的一端，相敏检波器（92）连接至电容C的另一端，相敏检波器（92）并连接至探头（8）。

3.如权利要求1所述的基于电涡流式传感器的金属工件直线运动定位控制系统，其特征在于，该电涡流式传感电路（9）进一步包括一显示屏（96），该显示屏（96）与单片机（95）相连，用于对金属工件（1）的位移量进行显示。