CN2658798Y - 用摆动光电传感器扫描检测位移的纠偏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高精度、用摆动光电传感器扫描检测位移的纠偏装置。按照本实用新型提供的方案，在机座的下部安装活动座，在机座的上部安装光电传感器，其特征是：光电传感器利用摆动机构安装于机座的上部。摆动机构中的电动机安装于机座上部的基座上，在电动机的主轴上安装偏心轴，一摆臂轴也安装于基座上，在摆臂轴的一端安装检测光电传感器，另一端安装摆臂，并且，摆臂的上端利用缠绕于摆臂轴上的弹簧紧贴于偏心轴上。本装置利用摆动光电传感器的方法来扫描检测料的偏移，从而精确地定量控制料的移动距离。

Description

用摆动光电传感器扫描检测位移的纠偏装置

技术领域

本实用新型涉及一种高精度、用摆动光电传感器扫描检测位移的纠偏装置。

背景技术

在使用纸张、薄膜及布匹等为原料的生产领域，原料多以卷筒的形式存在，在加工过程中要经过放卷，将原料送入机器指定的位置，以进行下道工序。由于多种原因，原料在离开卷筒后会出现横向的位置偏差，影响下道工序的进行。因此，为保证生产的正常进行，通常需通过检测和控制，将原料送入指定位置，这个过程称为“纠偏”。

现有的纠偏系统一般如图1所示：料卷6通过卷轴装于活动座5上；活动座5通过滚棒3装于机座1上；装在机座1上的电动机2可通过丝杆4驱动活动座5在机座1上横向移动，从而使料卷6横向移动，离开卷筒的料也向同一方向移动；光电传感器7装在机座1上。

上述纠偏系统的工作原理是：以料边或线条或图案边为基准，光电传感器7在有料或无料时能输出不同状态；当光电传感器7检测无料时，电脑控制电动机2使料卷6向光电传感器7方向(正方向)移动；光电传感器7检测到料时，料卷6向反方向移动。光电传感器7和电动机2一直如此不停地循环工作。这种“撞墙式”纠偏系统的缺点是：电动机2、活动座5及料卷6不停地往复动作，使料边在一个范围内波动，纠偏精度低，机械磨损大，机件寿命低，噪声大，对于重量大的料卷尤其如此。

也有采用2个光电传感器(7、8)的“撞墙式”纠偏系统，原理和缺点与上述单光电传感器基本相同。

有的纠偏系统采用模拟光电传感器，它有两路输出模拟信号的光电传感器，通过比较两路信号的大小，计算出料的偏移量，再控制电动机纠偏。这种传感器对料的反光性有较高要求，且自身容易产生参数漂移，稳定性差，成本高。

也有采用测量空气流量的方法测量料的偏移，用这种传感器的纠偏装置复杂，影响因素多，精度低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种用摆动光电传感器扫描检测位移的纠偏装置，利用摆动光电传感器的方法来扫描检测料的偏移，从而精确地定量控制料的移动距离。

按照本实用新型提供的方案，在机座的下部安装活动座，在机座的上部安装光电传感器，其特征是：光电传感器利用摆动机构安装于机座的上部。

摆动机构中的电动机安装于机座上部的基座上，在电动机的主轴上安装偏心轴，一摆臂轴也安装于基座上，在摆臂轴的一端安装检测光电传感器，另一端安装摆臂，并且，摆臂的上端利用缠绕于摆臂轴上的弹簧紧贴于偏心轴上。或者在偏心轴上安装滚轮，摆臂的上端紧贴于滚轮上。

电动机为步进电机，在偏心轴上安装零位挡板，在零位挡板的上方有零位光电传感器，零位挡板伸至零位光电传感器的凹槽内，并可在凹槽内来回晃动或按同向转动。

作为摆动机构的另一种形式，可以将摆动机构中的电动机安装于机座上部的基座上，在电动机的主轴上安装转盘，在转盘上利用销轴连接滑块，摆臂轴也安装于基座上，在摆臂轴的一端安装检测光电传感器，另一端安装摆臂，摆臂的上端设置滑槽，滑块嵌入滑槽内。

摆动机构的形式可以多种多样，究竟采用哪一种，可以视情况而定。本实用新型虽然给出了两种方式，但并不仅限于这两种，因为采用哪种摆动机构不是本实用新型的主要发明点，本实用新型的主要发明点在于将原来固定不动的光电传感器改为晃动式，这样就彻底地避免了原来固定式所存在的问题。

本实用新型由于采用了摆动光电传感器的方法来检测料的偏移，从而避免了目前普遍采用的卷料“撞墙式”检测纠偏方法所带来的机件磨损快、噪声大等问题；由于采用了角分辨率高的步进电动机或普通电动机加编码器作角位移检测，因而检测精度高，且检测精度与电动机转速无关；同时，由于能精确测量出已产生的偏移量，电脑可采用PID算法或更高级的模糊控制模型来实时控制纠偏电动机，纠偏精度高，且电脑可对由于料表面的缺陷、断线条以及不连续的图案等产生的异常信号进行计算分析判断，从而能正确地控制纠偏；方案中使用的部件均为市售成品(如：灵敏度高、抗干扰能力强、开关量输出的反射式光电传感器，步进电动机，旋转编码器，滚珠丝杆，同步电动机等)，使得整个装置可靠性高，成本低。

附图说明

图1为原来的纠偏装置结构图。

图2为本实用新型的纠偏装置结构图。

图3为光电管的摆动机构图。

图4为图3的左视图。        图5为光电管的另一种摆动机构图。

具体实施方式

如图2所示：整个纠偏装置由扫描式光电传感器15、纠偏电动机10、丝杆12、机座9、活动座13和电脑控制器等组成；

摆动机构如图3所示：电动机17安装于机座9上部的基座23上，在电动机17的主轴20上安装偏心轴21，一摆臂轴24也安装于基座23上，在摆臂轴24的一端安装检测光电传感器26，另一端安装摆臂22，并且，摆臂22的上端利用缠绕于摆臂轴24上的弹簧25紧贴于偏心轴21上。在偏心轴21上安装滚轮19，摆臂22的上端紧贴于滚轮19上。

当电动机17为步进电机时(如用普通电动机则应加编码器，并应同轴安装，同步转动)，须在偏心轴21上安装零位挡板18，在零位挡板18的上方有零位光电传感器16(如采用普通电动机加编码器方案时，则无须零位光电传感器16和零位挡板18)，零位挡板18伸至零位光电传感器16的凹槽内，电动机转动时，零位挡板18可从凹槽内通过。

图3中的27为料。当电动机转动时，偏心轴21同步转动，偏心安装的轴承19绕电动机主轴20作行星转动，推动安装在摆臂轴24上的摆臂22摆动，摆臂22靠弹簧25的拉力紧贴在轴承19上，电动机17每转一转，摆臂22完成一次摆动，安装在摆臂22上的检测光电传感器26完成一次扫描；同时，装在电动机轴20上的零位挡板18通过一次零位光电传感器16。料卷14通过卷轴装于活动座13上；活动座13通过滚动体11装于机座9上；装在机座9上的电动机10可通过丝杆12驱动活动座13横向移动，从而使料卷14横向移动；上述扫描式光电传感器15装在机座9上，其光电管扫描范围覆盖料边经过的区域；零位光电传感器16、检测光电传感器26将信号送入电脑，电脑控制纠偏电动机10、步进电动机17转动(当采用普通电动机加编码器方案时，编码器的零位脉冲和转动脉冲送入电脑，电脑不控制普通电动机)。

该纠偏装置的工作原理是：电脑连续发脉冲给步进电动机17，步进电动机17连续转动，带动检测光电传感器26连续摆动。电动机17每转一转，零位光电传感器16输出1个脉冲(用普通电动机加编码器方案时，该脉冲由编码器零位信号线给出)；当检测光电传感器26扫描过料边时，则输出1个脉冲(跟踪边时为1个脉冲，跟踪窄线条时为2个脉冲)，电脑记录并比较从零位脉冲开始到检测光电传感器26输出的脉冲止，步进电动机17所走过的脉冲数(用普通电动机加编码器方案时，为编码器编码信号线输出的脉冲数)，即可计算出当前料边产生的偏移量，经过换算和处理，控制纠偏电动机10拖动料卷14移动相应的距离(实际控制时要考虑延迟时间、误信号的处理等)。当料边没有跑偏，纠偏电动机10则无须动作，从而减小了纠偏电动机10的工作频度，提高了系统的工作寿命，降低了噪声；同时，由于能精确检测出产生的偏移量，可定量控制纠偏电动机10转动预定的角度，从而提高了纠偏精度。

摆动机构的另一种形式是：摆动机构中的电动机17安装于机座9上部的基座23上，在电动机17的主轴20上安装转盘30，在转盘30上利用销轴28连接滑块29，摆臂轴24也安装于基座23上，在摆臂轴24的一端安装检测光电传感器26，另一端安装摆臂22，摆臂22的上端设置滑槽，滑块29嵌入滑槽内，当转盘30转动时，带动销轴28及滑块29转动，滑块29在转动的同时，在滑槽内滑动，带动摆臂22绕摆臂轴24摆动。这里转盘也可以改为连杆，在摆臂上设置一滑套，将该滑套套在连杆上，当连杆随电动机主轴转动时，同样能带动摆臂摆动，实现光电扫描。

Claims (5)

1、用摆动光电传感器扫描检测位移的纠偏装置，在机座(9)的下部安装活动座(13)，在机座(9)的上部安装光电传感器，其特征是：光电传感器利用摆动机构安装于机座(9)的上部。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征是：摆动机构中的电动机(17)安装于机座(9)上部的基座(23)上，在电动机(17)的主轴(20)上安装偏心轴(21)，一摆臂轴(24)也安装于基座(23)上，在摆臂轴(24)的一端安装检测光电传感器(26)，另一端安装摆臂(22)，并且，摆臂(22)的上端利用缠绕于摆臂轴(24)上的弹簧(25)紧贴于偏心轴(21)上。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征是：在偏心轴(21)上安装滚轮(19)，摆臂(22)的上端紧贴于滚轮(19)上。

4、根据权利要求2所述的装置，其特征是：电动机(17)为步进电机，在偏心轴(21)上安装零位挡板(18)，在零位挡板(18)的上方有零位光电传感器(16)，零位挡板(18)伸至零位光电传感器(16)的凹槽内，并可在凹槽内通过。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征是：摆动机构中的电动机(17)安装于机座(9)上部的基座(23)上，在电动机(17)的主轴(20)上安装转盘(30)，在转盘(30)上利用销轴(28)连接滑块(29)，摆臂轴(24)也安装于基座(23)上，在摆臂轴(24)的一端安装检测光电传感器(26)，另一端安装摆臂(22)，摆臂(22)的上端设置滑槽，滑块(29)嵌入滑槽内。

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