專(zhuān)利名稱：一種糾偏控制器的信號(hào)采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)檢測(cè)，特別涉及一種糾偏控制器的信號(hào)采集裝置。
背景技術(shù)：
糾偏控制器主要解決帶材對(duì)象跑偏問(wèn)題，跑偏是指諸如紙張、塑料等可撓性帶材對(duì)象在運(yùn)行中因受到不可控制力的作用而不能保持直線運(yùn)行，使其中心線偏離基準(zhǔn)中心線。在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，由于基準(zhǔn)中心分為邊和線兩種情況，所以在糾偏系統(tǒng)中一般分為檢邊模式和檢線模式，檢邊模型如圖I所示，檢線模型如圖2所示。如果跑偏不加以糾正，就會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量、增加能源和原材料消耗。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，自動(dòng)糾偏技術(shù)所帶來(lái)的巨大的經(jīng)濟(jì)效益已引起國(guó)內(nèi)有關(guān)部門(mén)和單位的重視。糾偏控制器應(yīng)用十分廣泛，目前國(guó)內(nèi)外糾偏控制器應(yīng)用的領(lǐng)域包括鋼鐵行業(yè)、輕金屬行業(yè)、銅工業(yè)、 印刷和裝訂行業(yè)、塑料和電影行業(yè)、橡膠化學(xué)行業(yè)、造紙業(yè)、纖維和紡織業(yè)。尤其是在包裝印染行業(yè)中，糾偏控制已必不可少。合適的邊導(dǎo)控制系統(tǒng)以及運(yùn)動(dòng)中的材料側(cè)向位置控制，是今天眾多生產(chǎn)制造的基本要求。雖然邊導(dǎo)控制系統(tǒng)只代表了生產(chǎn)線成本的很小部分，但它們對(duì)生產(chǎn)線的總成本和最終產(chǎn)品的質(zhì)量有著重大的影響。采用邊導(dǎo)控制系統(tǒng)達(dá)到的直接效果是顯著的降低廢品、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高整個(gè)機(jī)組的生產(chǎn)率和生產(chǎn)速度，而這些效果進(jìn)一步提高了利潤(rùn)。目前，將顏色傳感器用于糾偏控制器中的理論研究只有尹潔.凸型印刷系統(tǒng)中控制器的研制[D].上海上海大學(xué)，2007.碩士學(xué)位論文，作者選用的一種新型顏色傳感器——TCS230不僅具有線陣CCD分辨率高、采集快速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且可以分辨出多種色彩，適用于不同顏色的卷材糾偏環(huán)境，有效的解決使用傳統(tǒng)光電傳感器的糾偏控制器不能對(duì)卷材按顏色的方式進(jìn)行糾偏，。在論文設(shè)計(jì)糾偏控制器中關(guān)于傳感器信號(hào)采集裝置中，采用了一種三傳感器互補(bǔ)式設(shè)計(jì)，制作的PCB如圖3所示，U1、U2和U3三個(gè)傳感器成倒“品”字型排列，傳感器U3的加入主要是為了消除在實(shí)際電路板焊接時(shí)Ul、U2引腳距離的限制而在其中間產(chǎn)生的檢測(cè)盲區(qū)。根據(jù)論文設(shè)計(jì)所描述可得到如圖2所示的檢線模式下的工況模型。在實(shí)際工業(yè)制作時(shí)，Ul與U2兩個(gè)傳感器的相鄰焊盤(pán)的中心距至少為I. 4mm，那么兩傳感器之間的檢測(cè)盲區(qū)L至少為1.4_。一般實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中糾偏控制器在檢線模式下，如圖2所示，其基準(zhǔn)引導(dǎo)線的寬度在O. 5-2mm之間,而在基準(zhǔn)引導(dǎo)線寬度d在d〈l. 4mm的情況下，當(dāng)基準(zhǔn)引導(dǎo)線在 U1、U2檢測(cè)盲區(qū)內(nèi)小范圍的位置變化不能引起U3檢測(cè)信號(hào)的可靠變化如圖3中a，b兩種情況下，基準(zhǔn)引導(dǎo)線位置發(fā)生橫向大小為e的位移變化，但是由于對(duì)U3的覆蓋面積沒(méi)有發(fā)生變化，U3檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)度不變。因此，此時(shí)糾偏控制器就在原來(lái)基礎(chǔ)上至少增加O. Imm的不可糾正的誤差e，e=L-d，在基準(zhǔn)引導(dǎo)線L為O. 5mm的極限情況下，不可糾正誤差e=L_d將達(dá)到O. 9_。而糾偏控制器是一個(gè)高精度裝置，一般的糾偏控制裝置在檢線模式下其糾偏精度至少要達(dá)到±0. 3mm,因此，這樣的一個(gè)盲區(qū)是不被允許的。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)糾偏控制器的傳感器采集裝置中存在的檢測(cè)盲區(qū)的問(wèn)題，提出了一種糾偏控制器的信號(hào)采集裝置，只要基準(zhǔn)引導(dǎo)線大于O. 5_，則基準(zhǔn)引導(dǎo)線在傳感器的檢測(cè)范圍內(nèi)任意變動(dòng)都能引起傳感器檢測(cè)信號(hào)的有效變化，實(shí)現(xiàn)了基準(zhǔn)引導(dǎo)線在一定的寬度范圍內(nèi)無(wú)盲區(qū)實(shí)時(shí)檢測(cè)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種糾偏控制器的信號(hào)采集裝置，高亮度LED燈發(fā)出的光通過(guò)第一凸透鏡直接聚焦至被測(cè)物體，被測(cè)物體上反射光，經(jīng)過(guò)第二凸透鏡直線傳播到第三凸透鏡，第三凸透鏡的光聚焦到TCS230顏色傳感器，TCS230顏色傳感器接收到光信號(hào)送單片機(jī)，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)輸出，所述TCS230顏色傳感器選用兩個(gè)TCS230顏色傳感器在 PCB板上上下放置,兩個(gè)TCS230顏色傳感器橫向部分位置重疊,橫向重疊的距離必須小于基準(zhǔn)引導(dǎo)線的寬度。所述重疊的距離可選0-0. 5mm范圍內(nèi)。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型糾偏控制器的信號(hào)采集裝置，有效消除糾偏控制器的檢測(cè)盲區(qū)，糾偏控制器無(wú)論是檢邊模式還是檢線模式的控制精度都能夠達(dá)到甚至高于目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求。

[0012]圖I為被控對(duì)象檢邊模型圖；[0013]圖2為被控對(duì)象檢線模型圖；[0014]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中TCS230倒“品”字型結(jié)構(gòu)PCB圖；[0015]圖4為本實(shí)用新型糾偏控制器的信號(hào)采集裝置兩傳感器互補(bǔ)交錯(cuò)布局圖；[0016]圖5為本實(shí)用新型糾偏控制器的信號(hào)采集裝置電路圖；[0017]圖6為本實(shí)用新型糾偏控制器的信號(hào)采集裝置傳感器采集裝置光路圖。
具體實(shí)施方式
[0018]根據(jù)背景技術(shù)里面所闡述，當(dāng)糾偏控制器在檢線模式下所存在的不足提出使用兩
傳感器的互補(bǔ)交錯(cuò)布局方式，兩傳感器的PCB布局如圖4所示，兩傳感器的檢測(cè)區(qū)域在橫向上產(chǎn)生小范圍的重疊,橫向重疊距離e在0-0. 5mm范圍內(nèi)。此時(shí)，只要基準(zhǔn)引導(dǎo)線大于
O.5_，則基準(zhǔn)引導(dǎo)線在傳感器的檢測(cè)范圍內(nèi)任意變動(dòng)都能引起傳感器檢測(cè)信號(hào)的有效變化，因此可以有效消除糾偏控制器的檢測(cè)盲區(qū)。如圖4所示，其中4 (a)為檢測(cè)對(duì)象的基準(zhǔn)引導(dǎo)線左偏，4(b)為檢測(cè)對(duì)象的基準(zhǔn)引導(dǎo)線右偏，可以看出，無(wú)論檢測(cè)對(duì)象的基準(zhǔn)引導(dǎo)線微小左偏還是右偏，都可以引起兩個(gè)傳感器檢測(cè)面積的顯著變化。本采集裝置采用獨(dú)立MCU進(jìn)行信號(hào)采集與處理，通過(guò)串口可與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，不增加主控制器的硬件資源開(kāi)銷(xiāo)及系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)擔(dān)。本采集裝置的MCU采用的C8051F330單片機(jī)，采集系統(tǒng)的電路圖如圖5所示。圖6為傳感器信號(hào)采集裝置的光路圖，高亮度LED燈發(fā)出的光通過(guò)凸透鏡I直接聚焦至被測(cè)物體，當(dāng)光照射至被測(cè)物體后，從物體上產(chǎn)生反射光，經(jīng)過(guò)凸透鏡2直線傳播到凸透鏡3，凸透鏡3傳出的光直接聚焦到TCS230顏色傳感器上。TCS230顏色傳感器接收到光信號(hào)后輸出的頻率就會(huì)隨之發(fā)生變化，單片機(jī)對(duì)TCS230輸出頻率進(jìn)行采集，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐袛嗉皵?shù)據(jù)處理就可以由單片機(jī)輸出。采集裝置為了盡量避免外界光源對(duì)采集裝置的影響，整個(gè)采集裝置密閉安裝。本設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)在于不僅降低地了硬件資源開(kāi)銷(xiāo)，還實(shí)現(xiàn)了基準(zhǔn)引導(dǎo)線在一定的寬度范圍內(nèi)無(wú)盲區(qū)實(shí)時(shí)檢測(cè)。將自行設(shè)計(jì)的采集裝置與主控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，在誤差率為16_/8、卷材運(yùn)行速度為4!11/8且執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度為24_/8的條件下，當(dāng)基準(zhǔn)引導(dǎo)線在O. 5-2mm范圍，糾偏控制器無(wú)論是檢邊模式還是檢線模式的控制精度都能夠達(dá)到甚至高于目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求。
權(quán)利要求1.一種糾偏控制器的信號(hào)采集裝置，高亮度LED燈發(fā)出的光通過(guò)第一凸透鏡直接聚焦至被測(cè)物體，被測(cè)物體上反射光，經(jīng)過(guò)第二凸透鏡直線傳播到第三凸透鏡，第三凸透鏡的光聚焦到TCS230顏色傳感器，TCS230顏色傳感器接收到光信號(hào)送單片機(jī)，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)輸出，其特征在于，所述TCS230顏色傳感器選用兩個(gè)TCS230顏色傳感器在PCB板上上下放置，兩個(gè)TCS230顏色傳感器橫向部分位置重疊，橫向重疊的距離小于基準(zhǔn)引導(dǎo)線的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述糾偏控制器的信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述重疊的距離可選0-0. 5mm范圍內(nèi)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種糾偏控制器的信號(hào)采集裝置，高亮度LED燈發(fā)出的光通過(guò)第一凸透鏡直接聚焦至被測(cè)物體，被測(cè)物體上反射光，經(jīng)過(guò)第二凸透鏡直線傳播到第三凸透鏡，第三凸透鏡的光聚焦到TCS230顏色傳感器，TCS230顏色傳感器接收到光信號(hào)送單片機(jī)，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)輸出，所述TCS230顏色傳感器選用兩個(gè)TCS230顏色傳感器在PCB板上上下放置，兩個(gè)TCS230顏色傳感器橫向部分位置重疊，橫向重疊的距離必須小于基準(zhǔn)引導(dǎo)線的寬度。有效消除糾偏控制器的檢測(cè)盲區(qū)，糾偏控制器無(wú)論是檢邊模式還是檢線模式的控制精度都能夠達(dá)到甚至高于目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求。
文檔編號(hào)B65H23/188GK202346474SQ201120480398
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者張一丹, 徐耀良, 楊寧, 王博, 趙萬(wàn)劍 申請(qǐng)人:上海電力學(xué)院