CN2653441Y

CN2653441Y - 一种电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器

Info

Publication number: CN2653441Y
Application number: CN 03247323
Authority: CN
Inventors: 蔡向林; 周启发
Original assignee: Huizhou Timax Da Ya Bay Electronics & Machinery Co ltd
Current assignee: Huizhou Timax Da Ya Bay Electronics & Machinery Co ltd
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2004-11-03
Anticipated expiration: 2013-06-12

Abstract

本实用新型公开了一种电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器，包括可关断电源、激光发射管、光栏、光敏接收管与检测器，所述检测器包括一单片机，单片机与一直流电压放大器相连；单片机内设有A/D数字转换模块、一总线读写模块、命令功能模块、启动检测模块以及计时模块；所述单片机通过一总线与上层控制器相连；所述单片机外围控制电路包括单片机U1、晶振X1、电容C9、电容C10、二极管D3、电阻R8、电容C13、二极管D4、电阻R10、电阻R9、二极管D5、二极管D6、二极管D8器件，本实用新型具有结构简单、可靠性高、传输距离远、受外界影响小的优点。

Description

一种电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器

技术领域

本实用新型涉及一种电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器，具体说是电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器的一种改进技术。

背景技术

目前，人们经常使用如图1、图2与图4所示的现有电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器，实际上它不是真正意义上的检测器，事实上它是一个TTL级电平输出的检测探头，它的使用需要上层控制系统配套复杂的位置计数锁存装置来配合，并且对于探测头长度需要Z轴位置计数锁存装置，而检测直径又需要X轴位置计数锁存装置。现在本行业的机床主轴头数多达8个，检测器使用时共需要16个位置计数锁存装置来配合，从而使上层控制系统的复杂性大大提高；现有技术的每一个检测器共有5条外引线，机床有8个主轴时的检测器接线时共有12条线，连线多，使可靠性下降；现有技术的检测器在使用时必须外加一个基准电压才能工作，温度漂移也影响此值；现有技术的检测器只能在+5V电源下工作，而机床的通用接口电源一般为+24V，故其使用时需额外配套一个+5V电源；现有技术的检测器其输出是TTL电平(0V或5V)，在工业环境下，无法适应较远距离传输，只能在5m以下可靠传输，而现在大型机床的信号传输长度一般都超过5m，故其使用时需外加传输驱动电路，这样又增加了系统的复杂性。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、可靠性高、传输距离远、受外界影响小的一种电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器。

本实用新型通过以下技术方案来实现本发明目的。

一种电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器，包括可关断电源、激光发射管(2)、光栏、光敏接收管(3)与检测器，其特征在于：所述检测器包括一单片机，单片机与一直流电压放大器相连；单片机内设有A/D数字转换模块、一总线读写模块、命令功能模块、启动检测模块以及计时模块；所述单片机通过一总线与上层控制器相连；所述单片机外围控制电路包括单片机(U1)、晶振(X1)、电容(C9)、电容(C10)、二极管(D3)、电阻(R8)、电容(C13)、二极管(D4)、电阻(R10)、电阻(R9)、二极管(D5)、二极管(D6)、二极管(D8)器件，其中晶振(X1)、电容(C9)、电容(C10)为单片机(U1)提供振荡源；二极管(D3)、电阻(R8)、电容(C13)为单片机(U1)提供上电复位；二极管(D4)、电阻(R10)、电阻(R9)为单片机(U1)提供启动控制；二极管(D5)、二极管(D6)、二极管(D8)为单片机(U1)提供状态显示，检测电压在单片机(U1)内部进行A/D转换，变成数字量。

所述可关断电源包括晶体三极管(Q2)、电阻(R34)、电阻(R35)、电阻(R1)、电阻(R33)、电阻(R32)器件，它提供三组可关断电源供三个激光管使用。

所述直流电压放大器包括放大器(U34)、电阻(R3)、电容(C4)、电阻(R4)、电阻(R5)、电阻(R6)、电阻(R7)与电容(C5)器件，其中电容(C4)、电容(C5)是防尖峰干扰，使用放大器(U34)的目的是提高检测电压的驱动能力。

所述一总线接口模块包括三极管(Q1)、电阻(R16)、电阻(R17)、电阻(R18)、电容(C11)器件，它们实现一总线读写信号的电平转换。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点。

本实用新型中的检测器是一个高度智能化的检测系统，测长度和直径的信息是检测器本身自动记载的，不需要在上层控制器上加装复杂的位置计数锁存装置，上层控制器对这些信息可通过一个通用的一总线来直接查询，从而使上层控制器简单化，提高了系统的可靠性。另外，本检测器采用四条外引线，在使用时，不管几个同时使用，其连接始终只有四条引线，大大减少了连线数量，进一步提高了产品的可靠性；本检测器使用时不需要外加基准电压，其基准是检测器自动获取的，其值与温度漂移无关；本检测器的工作电压范围宽，可达+7V+35V，故可直接接在机床上的通用接口电源上(+24V电源)；本检测器信号传输采用较高电压(≥+15V)，在工业环境下可传输50m，完全满足大型机床的传输需求。

附图说明

图1为现有技术的检测器使用连接图；

图2为现有技术的钻头长度、直径检测器的电路方框图；

图3为本实用新型的钻头长度、直径检测器的电路方框图；

图4为钻头长度、直径检测示意图；

图5为本实用新型检测器使用连接图；

图6为本实用新型DC/DC变换电路原理图；

图7为本实用新型可关断电源电路原理图；

图8为本实用新型直流电压放大器电路原理图；

图9为本实用新型单片机系统外围电路原理图；

图10为本实用新型一总线接口模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

现有技术如图2与图4所示，当使能控制有效时，可关断电源工作，激光发射管2得电而射出平行光柱，光敏接收管3受光，通过比较器比照基准电压，输出一电平经过整形后输出TTL级信号，供控制系统采集使用。当钻头1遮光或不遮光时，光敏接收管3的受光量是不同的，比较器据此而输出高低电平。实际使用过程如下：

(a).上层控制器发出使能信号，加上检测基准电压(一般2.5V)，移动机床X、Y轴直至钻头1轴线和激光发射管2的光轴线所处在同一ZY平面为止；

(b).Z轴带动标准钻头下降直至钻头尖进入光柱区，而导致光敏接收管3的受光量发生变化；

(c).此时检测器输出发生变化，上层控制系统中的Z轴位置锁存装置记下此时的Z轴位置；

(d).控制器根据记下的Z轴位置，以此作为今后检测其它钻头长度的比对基准。

①钻头长度的测量方法：

a.被检测的钻头夹在Z轴上的主轴中，重复(a)、(b)、(c)步骤，得知被检钻头所处的Z轴位置；

b.测得值与基准值比对，通过计算最后显示被检钻头的实际长度值。

②钻头直径的测量方法：

a.上层控制器发出使能信号，加上检测基准电压(一般2.5V)，钻头旋转，X、Y轴移动让被检钻头的母线处於激光光柱的边缘近处；

b.Z轴带动钻头下降至钻头尖在检测光柱的下边的合适位置；

c.X轴移动，当钻头母线刚遮住检测光线时，检测器的输出发生变化，上层控制系统中的X轴位置锁存装置起作用，记下此时的X轴坐标，X轴继续移动，当钻头母线刚离开检测光线时(不遮光)，上层控制系统中的X轴位置锁存装置起作用，再次记下此时X轴坐标；

d.控制系统根据上面记下的两次X轴坐标值和光柱的大小计算出钻头直径。

本实用新型的智能检测器工作原理如下：

如图3与图5所示，上层控制系统通过一总线发出打开使能命令，可关断电源开始工作，激光发射管得电而射出平行光柱，光敏接收管受光量变化而导致电压变化，此电压通过放大器送到单片机进行A/D转换变成数字量，当启动控制有效时，单片机开始计时，一旦A/D转换的数字量变化达到预设值时，单片机自动记下此时的时间，此时间包含有钻头长度(直径)的信息，单片机可把此时间值上传至上层控制器。实际使用过程如下：

①建立所需钻头长度标准值L的时间基准。具体实现如图3所示，检测器装在机床的纵向平台上，并使光线与Y轴平行。其步骤是：

(a).上层控制器通过一总线发出打开光源指令，移动X、Y轴直至标准钻头轴线和激光光轴所处在同一ZY平面上，之后发出启动信号；

(b).Z轴带动标准钻头下降直至钻头尖进入光柱区，而导致光敏接收管的光通量发生变化，检测器自动记下Z轴起止距离(规定)所需的时间值；

(c).上层控制器通过一总线来读取此时间值，以此作为今后检测其它钻头长度的比对基准。

②钻头长度测量方法

a.将被检测的钻头夹在Z轴上的主轴中，重复(a)、(b)步骤，得知被检钻头进入光区的时间值。

b.测得时间值与基准值比对，通过计算最后显示出被检钻头的实际长度。

③钻头直径测量方法

a.上层控制器通过一总线发出打开光源指令，钻头旋转，X、Y轴移动让被检钻头的母线处於激光检测光柱的边缘近处，发出启动信号；

b.Z轴带动钻头下降至钻头尖在检测光柱下面的合适位置；

c.X轴移动，当钻头母线刚遮住检测光线时，检测器自动记下此时的时间，X轴继续移动，当钻头母线刚不遮住光时，检测器又自动记下此时的时间；

d.上层控制系统通过一总线来读取这两次的时间值，通过计算求出钻头直径。

下面分别说明各电路的组成部分。

图6所述的DC/DC变换电路由D1、C12、C1、U2、T1、D2、C2、C3等器件组成，它将外界引入的接口+24V电源变换成+5V，供内部电路使用。其中D1为保护二极管，因为有了它的存在，外接电源接反了也不会烧坏器件，U2为开关稳压器，是DC/DC的核心器件。图7所述的可关断电源电路由Q2、R34、R35、R1、R33、R32组成，它提供3组可关断电源供3个激光管使用。图8所述的直流电压放大器电路由U34、R2、R3、C4、R4、R5、R6、R7、C5组成，其中C4、C5是防尖峰干扰，使用U34放大器的目的是提高检测电压的驱动能力。图9所述的单片机系统外围电路由U1、X1、Z1、C7、C8、C9、C10、D3、R8、C13、D4、R10、R9、D5、D6、D7、D8、R11、R12、R13、R14等器件组成。其中X1、C9、C10为单片机U1提供振荡源；D3、R8、C13为单片机U1提供上电复位；D4、R10、R9等为单片机U1提供启动控制；D5、D6、D8为单片机U1提供状态显示，检测电压在单片机U1内部进行A/D转换，变成数字量。单片机U1内部软件包含A/D转换模块、一总线读写模块、命令功能模块、启动检测模块以及计时模块等。如图10中，Q1、R16、R17、R18、C11等组成一总线接口模块，它们实现一总线读写信号的电平转换。长度检测器可以外接三组激光检测头，当电源打开时，激光管开始工作，光敏接收管受光，而导致电压变化(光敏接收管与R2组成分压电路)。

Claims

1.一种电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器，包括可关断电源、激光发射管(2)、光栏、光敏接收管(3)与检测器，其特征在于：所述检测器包括一单片机，单片机与一直流电压放大器相连；单片机内设有A/D数字转换模块、一总线读写模块、命令功能模块、启动检测模块以及计时模块；所述单片机通过一总线与上层控制器相连；所述单片机外围控制电路包括单片机(U1)、晶振(X1)、电容(C9)、电容(C10)、二极管(D3)、电阻(R8)、电容(C13)、二极管(D4)、电阻(R10)、电阻(R9)、二极管(D5)、二极管(D6)、二极管(D8)器件，其中晶振(X1)、电容(C9)、电容(C10)为单片机(U1)提供振荡源；二极管(D3)、电阻(R8)、电容(C13)为单片机(U1)提供上电复位；二极管(D4)、电阻(R10)、电阻(R9)为单片机(U1)提供启动控制；二极管(D5)、二极管(D6)、二极管(D8)为单片机(U1)提供状态显示，检测电压在单片机(U1)内部进行A/D转换，变成数字量。

2.根据权利要求1所述的电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器，其特征在于：所述可关断电源包括晶体三极管(Q2)、电阻(R34)、电阻(R35)、电阻(R1)、电阻(R33)、电阻(R32)器件，它提供三组可关断电源供三个激光管使用。

3.根据权利要求1所述的电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器，其特征在于：所述直流电压放大器包括放大器(U34)、电阻(R3)、电容(C4)、电阻(R4)、电阻(R5)、电阻(R6)、电阻(R7)与电容(C5)器件，其中电容(C4)、电容(C5)是防尖峰干扰，使用放大器(U34)的目的是提高检测电压的驱动能力。

4.根据权利要求1所述的电路板钻铣机床钻头长度与直径检测器，其特征在于：所述一总线接口模块包括三极管(Q1)、电阻(R16)、电阻(R17)、电阻(R18)、电容(C11)器件，它们实现一总线读写信号的电平转换。