光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括移動端檢測平臺、固定端檢測平臺以及檢測控制模塊，移動端檢測平臺上設(shè)有移動端檢測平面，固定端檢測平臺設(shè)有固定端檢測平面，檢測樣品的發(fā)光器和受光器分別固定在移動端檢測平面和固定端檢測平面的中心軸處，所述的移動端檢測平臺包括對平機構(gòu)，通過該對平機構(gòu)調(diào)節(jié)移動端檢測平面，使其與固定端檢測平面平行，所述的固定端檢測平臺設(shè)有對中檢測機構(gòu)，通過該對中檢測機構(gòu)，使得固定端檢測平面與移動端檢測平面的中心軸重合，并調(diào)節(jié)固定端檢測平面與移動端檢測平面的相對距離，進行動作距離檢測。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有調(diào)節(jié)方便、檢測精度高等優(yōu)點。
【專利說明】光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光電式接近開關(guān)檢測系統(tǒng)，尤其是涉及一種對光電式接近開關(guān)的 動作距離進行檢測的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 光電式接近開關(guān)是一種利用光線來檢測被測物體的傳感器，是由接近開關(guān)發(fā)射光 信號，當接近開關(guān)檢測到被物體遮擋或反射的光信號后，能夠迅速反應(yīng)并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信 號來實現(xiàn)控制的裝置。由于光電式接近開關(guān)具有體積小、檢測精度高、感應(yīng)距離長、頻率響 應(yīng)快、使用壽命長和抗干擾能力強等特點，廣泛用于工業(yè)自動化控制等諸多領(lǐng)域中。
[0003] 傳統(tǒng)的光電式接近開關(guān)動作距離的檢測普遍采用手工檢測試品，可靠性差，檢測 效率低，檢測精確度很難得到保證，同時存在著較大的安全隱患。而個別通過外部設(shè)備來檢 測光電式接近開關(guān)的精確動作距離，一直受到檢測距離短、移近速度不可調(diào)、角度偏移影響 大和環(huán)境光干擾等眾多不確定因素的影響。隨著低壓電器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和接近開關(guān)種類的不 斷增加，傳統(tǒng)的檢測方法已經(jīng)無法滿足日益嚴格的檢測要求，對光電式接近開關(guān)動作距離 的檢測設(shè)備的發(fā)展已經(jīng)嚴重滯后于低壓電器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種調(diào)節(jié)方便、檢測 精度高的光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0006] 一種光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括移動端檢測平臺、固定 端檢測平臺以及檢測控制模塊，移動端檢測平臺上設(shè)有移動端檢測平面，固定端檢測平臺 設(shè)有固定端檢測平面，檢測樣品的發(fā)光器和受光器分別固定在移動端檢測平面和固定端檢 測平面的中心軸處，所述的移動端檢測平臺包括對平機構(gòu)，通過該對平機構(gòu)調(diào)節(jié)移動端檢 測平面，使其與固定端檢測平面平行，所述的固定端檢測平臺設(shè)有對中檢測機構(gòu)，通過該對 中檢測機構(gòu)，使得固定端檢測平面與移動端檢測平面的中心軸重合，并調(diào)節(jié)固定端檢測平 面與移動端檢測平面的相對距離，進行動作距離檢測。
[0007] 所述的對平機構(gòu)包括設(shè)置于移動端檢測平面上、并檢測控制模塊連接的U軸伺服 電機、V軸伺服電機以及三個呈三角形設(shè)置的激光測距傳感器，通過所述三個激光測距傳感 器獲取移動端檢測平面與固定端檢測平面上三個點的距離信息，檢測控制模根據(jù)距離信息 判斷是否平行，若不平行則通過U軸伺服電機和V軸伺服電機調(diào)節(jié)移動端檢測平面，直至平 行。
[0008] 所述的對中檢測機構(gòu)包括三軸電動滑臺和對中凸臺，固定端檢測平面通過三軸電 動滑臺固定在固定端檢測平臺上，對中凸臺設(shè)置在固定端檢測平面上，所述的三軸電動滑 臺包括X軸電動滑臺、Y軸電動滑臺和Z軸電動滑臺，所述的對中凸臺的位置與其中一個激 光測距傳感器對應(yīng)，當通過所述Y軸電動滑臺和Z軸電動滑臺調(diào)節(jié)固定端檢測平面位置時， 若所述激光測距傳感器的位置與對中凸臺的位置重合，其檢測到的距離信息產(chǎn)生突變，則 判定固定端檢測平面與移動端檢測平面的中心軸重合，所述的X軸電動滑臺用于調(diào)節(jié)固定 端檢測平面與移動端檢測平面的相對距離，進行動作距離檢測。
[0009] 所述的X軸電動滑臺的移動速度可調(diào)，其快移動速度和最慢移動速度分別為為 100mm/s 和 1mm/s 〇
[0010] 所述的檢測控制模塊包括PLC控制器以及與其連接的工控機。
[0011] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0012] 1、利用激光技術(shù)來實現(xiàn)遠距離兩檢測平面的平面平行和軸向?qū)?，保證移近過程 中，檢測樣品的發(fā)光器和受光器始終直線對焦并二軸重合。
[0013] 2、X軸電動滑臺的向移近速度需可調(diào)，最快移近速度需達到100mm/s，接近試品動 作距離范圍時可將速度降至lmm/s，可以保證檢測的快速和準確。
[0014] 3、檢測平面自動對平行系統(tǒng)采用3個激光測距傳感器和2個伺服電機安裝在固定 位置，通過3個激光傳感器兩兩結(jié)合計算兩檢測平面的相對傾角，通過兩伺服電機調(diào)整兩 檢測平面的相對傾角，使得兩個檢測平面保持平行，調(diào)節(jié)方便。
[0015] 4、檢測平面自動軸向?qū)χ邢到y(tǒng)采用2個電動滑臺和1個對中凸臺，該對中凸臺安 裝在固定端檢測平面的固定位置上，通過2個電滑臺移動固定端檢測平面，使兩相對平行 的檢測平面發(fā)生相對運動，當激光測距傳感器檢測到對中凸臺，距離發(fā)生突變時，即實現(xiàn)兩 檢測平面的自動軸向?qū)χ小?br> [0016] 5、采用電動滑臺和伺服電機進行測前調(diào)節(jié)和檢測，各個部件可通過PLC和工控機 獨立控制，操作方便，檢測效率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2為采用本發(fā)明進行檢測的流程圖；
[0019] 標號說明：1、固定端檢測平臺；2、移動端檢測平臺；3、萬向輪；4、U軸伺服電機； 5、激光測距傳感器；6、V軸伺服電機；7、移動端檢測平面；8、檢測控制模塊；9、固定端檢測 平面；10、對中凸臺；11、夾爪；12、Z軸電動滑臺；13、Y軸電動滑臺；14、X軸電動滑臺。

【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0021] 實施例
[0022] 如圖1所示，一種光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括移動端檢 測平臺2、固定端檢測平臺1以及檢測控制模塊8。移動端檢測平臺上設(shè)有移動端檢測平面 7以及位于移動端檢測平面7上的U軸伺服電機4、V軸伺服電機6和三個呈三角形設(shè)置的 激光測距傳感器5。固定端檢測平臺1設(shè)有固定端檢測平面9、三軸電動滑臺和對中凸臺 10,固定端檢測平面9通過三軸電動滑臺固定在固定端檢測平臺1上，對中凸臺10設(shè)置在 固定端檢測平面上。三軸電動滑臺包括X軸電動滑臺14、Y軸電動滑臺13和Z軸電動滑臺 12,其中，X軸電動滑臺14用于調(diào)節(jié)固定端檢測平面9與移動端檢測平面7的相對距離，進 行動作距離檢測，Υ軸電動滑臺13和Ζ軸電動滑臺12用于進行兩個平面的對中。檢測控 制模塊8設(shè)置在固定端檢測平臺1上，包括了 PLC控制器和工控機。此外，移動端檢測平臺 2、固定端檢測平臺1的底部可以設(shè)置萬向輪3,以方便位置的調(diào)節(jié)。
[0023] 在本實施例中，PLC控制器采用西門子S7-200系列CPU224XPSi PLC，工控機采用 研華觸摸平板工控機。為滿足系統(tǒng)I/O的需求并留有一點的余量，因此選用一塊32位數(shù)字 量輸入輸出模塊EM233。伺服電機系統(tǒng)選用三菱J2-10A的伺服放大器和HC-KFS100W的伺服 電機。電動滑臺選用SMC公司的LEC系列的電動滑臺。激光測距傳感器選用德國Acetech 公司的LRFS-0200-420激光測距儀。伺服電機、電動滑臺和激光測距傳感器均與PLC的I/O 模塊相連，接收PLC的控制指令已完成相應(yīng)的動作，并將相應(yīng)的狀態(tài)信息反饋給PLC。同時 伺服電機、電動滑臺和激光測距傳感器可通過RS485總線連入工控機，工控機可監(jiān)視各設(shè) 備的運行狀態(tài)，也可根據(jù)需要設(shè)置和修改各個控制器的控制信息，例如運行的位置、速度、 步信息等參數(shù)。
[0024] 工控機與PLC控制器之間通過西門子公司的PC/PPI電纜連接，通過0PC技術(shù)可以 很方便地實現(xiàn)工控機的人機界面與PLC控制器之間的數(shù)據(jù)通訊。工控機預(yù)留以太網(wǎng)接口， 人機界面可以通過工業(yè)以太網(wǎng)連接到遠程SIMIS系統(tǒng)，進行查詢、下載和保存訂單等數(shù)據(jù) 信息。
[0025] 光電式接近開關(guān)檢測樣品的發(fā)光器和受光器分別通過夾爪11固定在移動端檢測 平面2和固定端檢測平面1的中心軸處，檢測時緩慢地使兩者靠近，當檢測到接近開關(guān)信號 變化時，自動停止X軸電動滑臺，并通過精確測量出該光電式接近開關(guān)的動作距離。該系統(tǒng) 在進行檢測前首先需要進行對平和對中，其中，對中通過對中機構(gòu)來完成，對平及檢測則通 過對平檢測機構(gòu)完成。
[0026] 對平機構(gòu)由的U軸伺服電機4、V軸伺服電機6和三個呈三角形設(shè)置的激光測距傳 感器5構(gòu)成，監(jiān)測系統(tǒng)通過所述三個激光測距傳感器5獲取移動端檢測平面7與固定端檢 測平面9上三個對應(yīng)點的距離信息，通過三個點的距離信息計算傾角，進而兩個檢測平面 判斷是否平行，若不平行則通過U軸飼服電機4和V軸伺服電機6調(diào)節(jié)移動端檢測平面，直 至平行。
[0027] 對中檢測機構(gòu)由對中凸臺10以及三軸電動滑臺構(gòu)成，對中凸臺10的位置與其中 一個激光測距傳感器5對應(yīng)，通過三軸電動滑臺中的Y軸電動滑臺13和Z軸電動滑臺12調(diào) 節(jié)固定端檢測平面位置時，若所述激光測距傳感器5的位置與對中凸臺10的位置重合，其 檢測到的距離信息會產(chǎn)生突變，則判定固定端檢測平面與移動端檢測平面的中心軸重合， 可以通過X軸電動滑臺14進行光電式接近開關(guān)動作距離的檢測。該X軸電動滑臺14的移 動速度可調(diào)，其快移動速度和最慢移動速度分別為為l〇〇mm/s和lmm/s，可以保證檢測的快 速和準確。
[0028] 圖2為本發(fā)明檢測程序的流程圖。首先啟動檢測系統(tǒng)自動進入系統(tǒng)初始化，初始 化完畢之后即可開始進行兩檢測平面自動對平行，當檢測到兩檢測平面的距離相等后則自 動進入兩檢測平面自動軸向?qū)χ?，通過Y軸和Z軸電動滑臺改變固定端檢測平面的位置，當 激光測距傳感器檢測到固定端檢測平面上的對中凸臺后，則兩檢測平面對中結(jié)束，這樣兩 個檢測平面就實現(xiàn)了平面平行和平面軸向?qū)χ兄睾?。然后選擇接近開關(guān)類型和檢測項目， 設(shè)置具體的試驗參數(shù)，即可啟動動作距離測試，當X軸電動滑臺開始移動，當接近開關(guān)檢測 到被測物體后即令lm移動裝置停止運行，并記錄當前距離返回到工控機的人機界面上。若 lm范圍內(nèi)該接近開關(guān)未檢測到被測物體，則需修正移動端檢測平臺和固定端檢測平臺之間 的距離，并重新對平行和對中，重新測試動作距離。
[0029] 工控機的人機界面的主要任務(wù)是完成試驗參數(shù)設(shè)置、試驗監(jiān)控、實時數(shù)據(jù)的采集 與處理和用戶管理等。根據(jù)智能檢測系統(tǒng)要求，人機界面具有如下幾個功能界面：
[0030] (1)主監(jiān)控界面：顯示智能檢測系統(tǒng)人機界面的主監(jiān)控界面，在此監(jiān)控界面下可 以完成試驗參數(shù)設(shè)置，試驗類型選擇，實時監(jiān)控智能檢測系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)，通過選擇各 個功能按鈕可實現(xiàn)光電式接近開關(guān)動作距離的手動和自動檢測，智能檢測系統(tǒng)主監(jiān)控界面 如圖3所示：
[0031] (2) SMIS數(shù)據(jù)下載界面：通過該界面可以連入工業(yè)以太網(wǎng)中從WEB服務(wù)器SMIS 系統(tǒng)中獲取被測試品所對應(yīng)的試驗參數(shù)信息，試驗結(jié)束后自動上傳用戶登錄信息、試驗時 間和試驗結(jié)果等，同時可以實現(xiàn)報表和報警信息等的在線檢索和打印。
[0032] (3)輸入輸出信號監(jiān)控界面：該界面主要用來實時監(jiān)控PLC控制器的輸入輸出信 號是否正常，用信號燈狀態(tài)表示輸出信號的有無。通過該界面對輸入輸出信號的實時監(jiān)控， 可以快速完成系統(tǒng)的故障診斷。此功能僅對系統(tǒng)管理員開放。
[0033] (4)登錄管理界面：系統(tǒng)具有不同的操作等級，不同的操作等級具有不同的操作 權(quán)限，防止用戶越權(quán)使用，避免非法操作。
[0034] (5)報警界面：當智能檢測系統(tǒng)運行異常出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)會發(fā)出聲光報警，同時 故障信息會顯示在報警界面上，所有的報警信息均保存在數(shù)據(jù)庫中。
[0035] (6)用戶幫助界面：系統(tǒng)提供在線幫助功能，包括用戶操作手冊和系統(tǒng)常見故障 及維護。
【權(quán)利要求】
1. 一種光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)，該檢測系統(tǒng)包括移動端檢測平臺、固定端 檢測平臺以及檢測控制模塊，移動端檢測平臺上設(shè)有移動端檢測平面，固定端檢測平臺設(shè) 有固定端檢測平面，檢測樣品的發(fā)光器和受光器分別固定在移動端檢測平面和固定端檢測 平面的中心軸處，其特征在于，所述的移動端檢測平臺包括對平機構(gòu)，通過該對平機構(gòu)調(diào)節(jié) 移動端檢測平面，使其與固定端檢測平面平行，所述的固定端檢測平臺設(shè)有對中檢測機構(gòu)， 通過該對中檢測機構(gòu)，使得固定端檢測平面與移動端檢測平面的中心軸重合，并調(diào)節(jié)固定 端檢測平面與移動端檢測平面的相對距離，進行動作距離檢測。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 的對平機構(gòu)包括設(shè)置于移動端檢測平面上、并檢測控制模塊連接的U軸伺服電機、V軸伺 服電機以及三個呈三角形設(shè)置的激光測距傳感器，通過所述三個激光測距傳感器獲取移動 端檢測平面與固定端檢測平面上三個點的距離信息，檢測控制模根據(jù)距離信息判斷是否平 行，若不平行則通過U軸伺服電機和V軸伺服電機調(diào)節(jié)移動端檢測平面，直至平行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 的對中檢測機構(gòu)包括三軸電動滑臺和對中凸臺，固定端檢測平面通過三軸電動滑臺固定在 固定端檢測平臺上，對中凸臺設(shè)置在固定端檢測平面上，所述的三軸電動滑臺包括X軸電 動滑臺、Y軸電動滑臺和Z軸電動滑臺，所述的對中凸臺的位置與其中一個激光測距傳感器 對應(yīng)，當通過所述Y軸電動滑臺和Z軸電動滑臺調(diào)節(jié)固定端檢測平面位置時，若所述激光測 距傳感器的位置與對中凸臺的位置重合，其檢測到的距離信息產(chǎn)生突變，則判定固定端檢 測平面與移動端檢測平面的中心軸重合，所述的X軸電動滑臺用于調(diào)節(jié)固定端檢測平面與 移動端檢測平面的相對距離，進行動作距離檢測。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 的X軸電動滑臺的移動速度可調(diào)，其快移動速度和最慢移動速度分別為為l〇〇mm/s和1mm/ So
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光電式接近開關(guān)動作距離檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述 的檢測控制模塊包括PLC控制器以及與其連接的工控機。
【文檔編號】G01R31/327GK104122498SQ201310157439
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月28日
【發(fā)明者】岳敏, 程武山, 黃娟, 郝亞沖, 陳浩, 黃文 , 王悅茗 申請人:上海工程技術(shù)大學