CN205655882U - 一种低功耗智能ccd重锤料位检测系统 - Google Patents
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Abstract
一种低功耗智能CCD重锤料位检测系统，包括工业CCD摄像头、视频采集卡、面板、控制板、重锤、钢丝绳和缆线滚轮。重锤和线缆滚轮三者之间是通过钢丝绳直接相连的；面板和控制板之间是通过多芯排线直接相连的；工业CCD摄像头被固定在执行柜表面正对着终端缆线滚轮的地方；工业CCD摄像头和工控机之间是通过BNC转USB连接线直接相连的；视频采集卡是插在工业CCD摄像头的视频采集插槽里的。本实用新型增加了图像识别功能，能够辨别钢丝绳在运动过程中的各种形态变化从而在检测出重锤的到位情况后准确做出相应动作，解决传感器到位信号不可靠的问题，达到替代人眼监控重锤料位检测系统工作，提高了测量精度，隔尘效果佳，稳定性好，检测灵敏度高，成本低。
Description
技术领域
本实用新型属于料位检测领域，涉及一种低功耗智能CCD重锤料位检测系统。
背景技术
随着科技水平的不断提高，越来越多的人希望通过某些自动化设备来取代人工设备，这样既能减少工人的劳动强度，又能节省劳动成本。料位检测系统是一种对封闭容器中固体材料高度的变化情况进行测量的仪器，按照测量方式来划分主要有电容式、音叉式、光波式、薄膜式、阻旋式这么几种。料位计检测的主要问题是要保证在具有高粉尘的恶劣环境下依然能够保持较高的测量精度，避免较大误差的产生。
传统的检测方式存在着精度低、使用寿命短的缺点。例如用光波检测物体的料位时，仓库中弥漫的灰尘会通过吸收仪器发出声波，当固体内部的结构凸凹不平时便会引起声波的第二次散射，使测量信号衰减了很多；粉尘粘附在探头能使其表面结垢，进而造成仪表在长时间使用后出现信号错误，导致无法正常进行测量。就此问题，我们有必要开发这套兼顾抗干扰能力和测量精度的智能重锤料位检测系统。与传统的重锤料位检测系统相比，这种低功耗智能料位检测系统增加了图像识别功能，能够辨别钢丝绳在运动过程中的各种形态变化从而在检测出重锤的到位情况后准确做出相应动作，从而解决传感器到位信号不可靠的问题，达到替代人眼监控重锤料位检测系统工作的目的，并在一定程度上提高了测量精度。并且摄像头部分采用了一种套接式的防尘装置，隔尘效果极佳。这种重锤料位检测系统所采用的控制芯片功耗很低，因此，使用寿命长。另外，它检测灵敏度高，成本低，并且采用标准的4mA～20mA直流信号输出 电路，方便在工业领域使用。总之，该检测系统具有良好的经济效益和社会效益，适合水泥厂及广大的化工厂使用，是一种理想的料位检测工具。
实用新型内容
为了克服现有料位检测系统的不足，本实用新型提供了一种低功耗智能CCD重锤料位检测系统及其检测方法，将传统的机械式料位检测系统的主要控制部件替换为电子部件，并且采用电磁感应测速原理结合可靠的传动机构，成功的解决了电火花干扰、埋锤以及各种机械故障问题；增加了图像识别功能，能够辨别钢丝绳在运动过程中的各种形态变化从而在检测出重锤的到位情况后准确做出相应动作，解决传感器到位信号不可靠的问题，达到替代人眼监控重锤料位检测系统工作的目的，从而在一定程度上提高了测量精度，并且摄像头部分采用了一种套接式的防尘装置，隔尘效果极佳；在保证对固体物料位置的准确检测的前提下，采用低功耗控制芯片MSP430F4250单片机作为控制核心，降低了面板的使用功耗，延长了整机使用寿命。此外，其具有很强的抗干扰能力，不会因信号失真而出现较大测量误差这类现象的产生。
一种低功耗智能CCD重锤料位检测系统主要包括执行柜、工业CCD摄像头、工控机、视频采集卡、BNC转USB连接线、重锤、钢丝绳以及缆线滚轮。其特征在于：执行柜、重锤和线缆滚轮三者之间是通过钢丝绳直接相连的；工业CCD摄像头被固定在执行柜表面正对着终端缆线滚轮的地方；工业CCD摄像头和工控机之间是通过BNC转USB连接线直接相连的；视频采集卡是插在工业CCD摄像头的视频采集插槽里的。
执行柜包括面板和控制板。面板和控制板之间是通过多芯排线直接相连的。
面板包括单片机单元、按键单元、指示灯单元、液晶显示单元、运动指示条单元以及面板输出单元；单片机单元分别连接按键单元、指示灯单元、液晶 显示单元、运动指示条单元以及面板输出单元。
控制板包括位置传感器单元、光耦隔离单元、面板接口单元、电机正反转控制单元、电机接线单元、供电电源单元、报警继电器单元、蜂鸣器报警单元、4mA～20mA信号输出单元以及控制板输出单元；控制板输出单元分别连接位置传感器单元、光耦隔离单元、面板接口单元、电机正反转控制单元、电机接线单元、供电电源单元、报警继电器单元、蜂鸣器报警单元以及4mA～20mA信号输出单元。
按键单元包括设置键、消音键和手动键；指示灯单元包括高限位报警显示灯、低限位报警显示灯和自动测量模式显示灯；液晶显示单元包括LCD12864液晶显示屏及其驱动电路；运动指示条单元包括LS06门电路以及数码管光柱电路；面板输出单元为一个16引脚的排针式连接器。
位置传感器单元包括位置传感器、到顶开关以及到底开关；光耦隔离单元包括光耦隔离器及其电路；电机正反转控制单元包括电机及其驱动电路；电机接线单元为一个三引脚插针式连接器；供电电源单元包括两块LM7805三端集成稳压电路芯片、一块AMS1117三端集成稳压电路芯片以及稳压电路；报警继电器单元包括一个上限位动作继电器、一个下限位动作继电器以及一个故障动作继电器；蜂鸣器报警单元包括一个有源蜂鸣器及其驱动电路；4mA～20mA信号输出单元包括含有LM258运算放大器的运算放大电路和MOS管电路；面板接口单元为一个16引脚插针式连接器；控制板输出单元为一个24引脚插针式连接器。
如上所述的一种低功耗智能CCD重锤料位检测系统的检测方法，其特征在于：该方法步骤如下：
(1)设置工控机上的“监控与图像识别软件”的使用权限，并进入图像识别 软件主界面。
(2)设置检测系统执行柜上的密码。本系统最多能够设置16位密码。
(3)设置定时时间，开启自动模式(定时时间为00.00为手动模式)。
(4)给执行柜上电，位置传感器检测到到顶开关是否闭合，如未闭合，则将信号回传给面板单元上的单片机，再由单片机控制电机转动，直接升锤至开关闭合，进入待测量状态。此时，LCD12864液晶屏显示“HH”参数值，运动指示条单元上的数码管光柱全亮，指示100％。在升锤阶段开始前，为了保证测量数据的准确性，防止因传感器到底开关的误动作而有较大测量误差这一现象的产生，启用工控机上的“监控与图像识别软件”，点击工控机图像识别软件主界面上的“图像实时识别与处理”按钮。进入降锤阶段时，工业CCD摄像头首先采集钢丝绳形状图像，并经过BNC转USB连接线传送到工控机上，再由图像识别软件对采集而来的钢丝绳形状图像进行相应的识别处理，从而得出钢丝绳的形状是直的还是弯的。若钢丝绳是弯的，则继续降锤；若钢丝绳是直的，则会自动发送一个开关告知单片机控制电机停转，此时，LCD12864液晶屏上的测量值来即为重锤料位检测系统的最终测量值；另一方面，位置传感器不断检测到底开关状态，同时将信号回传给单片机，单片机输出控制信号，开始脉冲计数，LCD12864液晶屏实时显示测量值，当位置传感器检测到到底开关闭合时，LCD12864液晶屏显示的测量值即为重锤料位检测系统的最终测量值。
本实用新型的有益效果：
(1)将传统的机械式料位检测系统的主要控制部件替换为电子部件，并且采用电磁感应测速原理结合可靠的传动机构，成功的解决了电火花干扰、埋锤以及各种机械故障问题。
(2)增加了图像识别功能，能够辨别钢丝绳在运动过程中的各种形态变化 从而在检测出重锤的到位情况后准确做出相应动作，解决传感器到位信号不可靠的问题，达到替代人眼监控重锤料位检测系统工作的目的，从而在一定程度上提高了测量精度，并且摄像头部分采用了一种套接式的防尘装置，隔尘效果极佳；
(3)采用标准的4mA～20mA直流信号输出电路来进行控制板的信号输出，方便在工业领域使用。
(4)采用MSP430F4250单片机作为主控芯片，因此功耗低，延长了系统面板的使用寿命。此外，它的操作性和加密性好，且价格上要比高位单片机便宜。
(5)具有加密功能，通过按键就能设置密码，而且最多可以设置16位，从而进一步增强了安全性。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图。
图2为本实用新型的面板结构原理图。
图3为本实用新型的控制板结构原理图。
图4为本实用新型的面板上的运动指示条单元电路原理图。
图中：10、执行柜；20、工业CCD摄像头；30、工控机；40、面板；50、控制板；60、单片机单元；70、按键单元；80、指示灯单元；90、液晶显示单元；100、运动指示条单元；110、面板输出单元；120、位置传感器单元、130、光耦隔离单元；140、面板接口单元；150、电机正反转控制单元；160、电机接线单元；170、供电电源单元；180、报警继电器单元；190、蜂鸣器报警单元；200、4～20mA信号输出单元；210、控制板输出单元。
具体实施方式
本实用新型提出了一种低功耗智能CCD重锤料位检测系统，如图1中所示， 主要包括执行柜10、工业CCD摄像头20、工控机30、面板40、控制板50、视频采集卡、BNC转USB连接线、重锤、钢丝绳以及缆线滚轮，其特征在于：执行柜10、重锤和线缆滚轮三者之间都是通过钢丝绳直接相连的；工业CCD摄像头20被固定在执行柜表面正对着终端缆线滚轮的地方；工业CCD摄像头20和工控机30之间是通过BNC转USB连接线直接相连的；视频采集卡是插在工业CCD摄像头20的视频采集插槽里的；面板40和控制板50之间是通过多芯排线直接相连的；
如图2中所示，面板40包括工控机30、单片机单元60、按键单元70、指示灯单元80、液晶显示单元90、运动指示条单元100以及面板输出单元110；单片机单元60分别连接工控机30、按键单元70、指示灯单元80、液晶显示单元90、运动指示条单元100以及面板输出单元110。
如图3中所示，控制板50包括位置传感器单元120光耦隔离单元130、面板接口单元140、电机正反转控制单元150、电机接线单元160、供电电源单元170、报警继电器单元180、蜂鸣器报警单元190、4mA～20mA信号输出单元200以及控制板输出单元210；控制板输出单元210分别连接位置传感器单元120、光耦隔离单元130、面板接口单元140、电机正反转控制单元150、电机接线单元160、供电电源单元170、报警继电器单元180、蜂鸣器报警单元190以及4～20mA信号输出单元200。
如图4中所示，指示灯单元100包括LS06门电路以及数码管光柱电路。
如上所述的一种低功耗智能CCD重锤料位检测系统及检测方法，其特征在于：检测步骤如下：
(1)设置工控机上的“监控与图像识别软件”的使用权限，并进入图像识别软件主界面。
(2)设置检测系统执行柜上的密码。本系统最多能够设置16位密码。
(3)设置定时时间，开启自动模式(定时时间为00.00为手动模式)。
(4)给执行柜上电，位置传感器检测到到顶开关是否闭合，如未闭合，则将信号回传给面板单元上的单片机，再由单片机控制电机转动，直接升锤至开关闭合，进入待测量状态。此时，LCD12864液晶屏显示“HH”参数值，运动指示条单元上的数码管光柱全亮，指示100％。在升锤阶段开始前，为了保证测量数据的准确性，防止因传感器到底开关的误动作而有较大测量误差这一现象的产生，启用工控机上的“监控与图像识别软件”，点击工控机图像识别软件主界面上的“图像实时识别与处理”按钮。进入降锤阶段时，工业CCD摄像头首先采集钢丝绳形状图像，并经过BNC转USB连接线传送到工控机上，再由图像识别软件对采集而来的钢丝绳形状图像进行相应的识别处理，。若钢丝绳是弯的，则继续降锤；若钢丝绳是直的，则会自动发送一个开关告知单片机控制电机停转，此时，LCD12864液晶屏上的测量值来即为重锤料位检测系统的最终测量值；另一方面，位置传感器不断检测到底开关状态，同时将信号回传给单片机，单片机输出控制信号，开始脉冲计数，LCD12864液晶屏实时显示测量值，当位置传感器检测到到底开关闭合时，LCD12864液晶屏显示的测量值即为重锤料位检测系统的最终测量值。
Claims (1)
1.一种低功耗智能CCD重锤料位检测系统，包括执行柜(10)、工业CCD摄像头(20)、工控机(30)、视频采集卡、BNC转USB连接线、重锤、钢丝绳和缆线滚轮；其特征在于：执行柜(10)、重锤和线缆滚轮三者之间是通过钢丝绳直接相连的；工业CCD摄像头被固定在执行柜表面正对着终端缆线滚轮的地方；工业CCD摄像头和工控机之间是通过BNC转USB连接线直接相连的；视频采集卡是插在工业CCD摄像头的视频采集插槽里的；
执行柜(10)包括面板(40)和控制板(50)；面板和控制板之间是通过多芯排线直接相连的；面板(40)包括单片机单元(60)、按键单元(70)、指示灯单元(80)、液晶显示单元(90)、运动指示条单元(100)以及面板输出单元(110)；单片机单元60分别连接按键单元(70)、指示灯单元(80)、液晶显示单元(90)、运动指示条单元(100)以及面板输出单元(110)；控制板(50)包括位置传感器单元(120)、光耦隔离单元(130)、面板接口单元(140)、电机正反转控制单元(150)、电机接线单元(160)、供电电源单元(170)、报警继电器单元(180)、蜂鸣器报警单元(190)、4～20HA信号输出单元(200)以及控制板输出单元(210)；控制板输出单元(210)分别连接位置传感器单元(120)、光耦隔离单元(130)、面板接口单元(140)、电机正反转控制单元(150)、电机接线单元(160)、供电电源单元(170)、报警继电器单元(180)、蜂鸣器报警单元(190)以及4～20mA信号输出单元(200)；按键单元(70)包括三个设置键及其电路；指示灯单元包括高限位报警显示灯、低限位报警显示灯、自动测量模式显示灯及其电路；液晶显示单元(90)包括LCD12864显示屏及其驱动电路；指示灯单元(80)包括LS06门电路以及数码管光柱电路；位置传感器单元(120)包括位置传感器、到顶开关以及到底开关；电机正反转控制单元(150)包括电机及其驱动电路；光耦隔离单元(130)包括光耦隔离器及其电 路；控制板上的供电电源单元(170)包括两块LM7805三端集成稳压电路芯片、一块AMS1117三端集成稳压电路芯片以及稳压电路；4～20mA信号输出单元(200)包括含有LM258运算放大器的运算放大电路和MOS管电路。
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| CN108534860A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-14 | 南京邮电大学 | 一种基于图像分析的重锤料位检测系统及检测方法 |
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| CN105953864B (zh) * | 2016-04-22 | 2024-02-27 | 沈阳顺义科技股份有限公司 | 一种低功耗智能ccd重锤料位检测系统 |
| CN108534860A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-09-14 | 南京邮电大学 | 一种基于图像分析的重锤料位检测系统及检测方法 |
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