本實用新型專利技術(shù)涉及一種糾偏控制器的信號采集裝置，高亮度LED燈發(fā)出的光通過第一凸透鏡直接聚焦至被測物體，被測物體上反射光，經(jīng)過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送單片機，單片機處理數(shù)據(jù)輸出，所述TCS230顏色傳感器選用兩個TCS230顏色傳感器在PCB板上上下放置，兩個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盲區(qū)，糾偏控制器無論是檢邊模式還是檢線模式的控制精度都能夠達到甚至高于目前工業(yè)現(xiàn)場要求。（*該技術(shù)在2021年保護過期，可自由使用*）
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種信號檢測，特別涉及一種糾偏控制器的信號采集裝置。
技術(shù)介紹
糾偏控制器主要解決帶材對象跑偏問題，跑偏是指諸如紙張、塑料等可撓性帶材對象在運行中因受到不可控制力的作用而不能保持直線運行，使其中心線偏離基準(zhǔn)中心線。在實際生產(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，自動糾偏技術(shù)所帶來的巨大的經(jīng)濟效益已引起國內(nèi)有關(guān)部門和單位的重視。糾偏控制器應(yīng)用十分廣泛，目前國內(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)以及運動中的材料側(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、提高整個機組的生產(chǎn)率和生產(chǎn)速度，而這些效果進一步提高了利潤。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.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，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卷材按顏色的方式進行糾偏，。在論文設(shè)計糾偏控制器中關(guān)于傳感器信號采集裝置中，采用了一種三傳感器互補式設(shè)計，制作的PCB如圖3所示，U1、U2和U3三個傳感器成倒“品”字型排列，傳感器U3的加入主要是為了消除在實際電路板焊接時Ul、U2引腳距離的限制而在其中間產(chǎn)生的檢測盲區(qū)。根據(jù)論文設(shè)計所描述可得到如圖2所示的檢線模式下的工況模型。在實際工業(yè)制作時，Ul與U2兩個傳感器的相鄰焊盤的中心距至少為I. 4mm，那么兩傳感器之間的檢測盲區(qū)L至少為1.4_。一般實際工業(yè)現(xiàn)場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檢測盲區(qū)內(nèi)小范圍的位置變化不能引起U3檢測信號的可靠變化如圖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U3的覆蓋面積沒有發(fā)生變化，U3檢測信號強度不變。因此，此時糾偏控制器就在原來基礎(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將達到O. 9_。而糾偏控制器是一個高精度裝置，一般的糾偏控制裝置在檢線模式下其糾偏精度至少要達到±0. 3mm,因此，這樣的一個盲區(qū)是不被允許的。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)是針對糾偏控制器的傳感器采集裝置中存在的檢測盲區(qū)的問題，提出了一種糾偏控制器的信號采集裝置，只要基準(zhǔn)引導(dǎo)線大于O. 5_，則基準(zhǔn)引導(dǎo)線在傳感器的檢測范圍內(nèi)任意變動都能引起傳感器檢測信號的有效變化，實現(xiàn)了基準(zhǔn)引導(dǎo)線在一定的寬度范圍內(nèi)無盲區(qū)實時檢測。本技術(shù)的技術(shù)方案為一種糾偏控制器的信號采集裝置，高亮度LED燈發(fā)出的光通過第一凸透鏡直接聚焦至被測物體，被測物體上反射光，經(jīng)過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送單片機，單片機處理數(shù)據(jù)輸出，所述TCS230顏色傳感器選用兩個TCS230顏色傳感器在 PCB板上上下放置,兩個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)。本技術(shù)的有益效果在于本技術(shù)糾偏控制器的信號采集裝置，有效消除糾偏控制器的檢測盲區(qū)，糾偏控制器無論是檢邊模式還是檢線模式的控制精度都能夠達到甚至高于目前工業(yè)現(xiàn)場要求。附圖說明圖I為被控對象檢邊模型圖；圖2為被控對象檢線模型圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中TCS230倒“品”字型結(jié)構(gòu)PCB圖；圖4為本技術(shù)糾偏控制器的信號采集裝置兩傳感器互補交錯布局圖；圖5為本技術(shù)糾偏控制器的信號采集裝置電路圖；圖6為本技術(shù)糾偏控制器的信號采集裝置傳感器采集裝置光路圖。具體實施方式根據(jù)
技術(shù)介紹
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交錯布局方式，兩傳感器的PCB布局如圖4所示，兩傳感器的檢測區(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，只要基準(zhǔn)引導(dǎo)線大于O.5_，則基準(zhǔn)引導(dǎo)線在傳感器的檢測范圍內(nèi)任意變動都能引起傳感器檢測信號的有效變化，因此可以有效消除糾偏控制器的檢測盲區(qū)。如圖4所示，其中4 (a)為檢測對象的基準(zhǔn)引導(dǎo)線左偏，4(b)為檢測對象的基準(zhǔn)引導(dǎo)線右偏，可以看出，無論檢測對象的基準(zhǔn)引導(dǎo)線微小左偏還是右偏，都可以引起兩個傳感器檢測面積的顯著變化。本采集裝置采用獨立MCU進行信號采集與處理，通過串口可與控制器進行數(shù)據(jù)傳送，不增加主控制器的硬件資源開銷及系統(tǒng)運行負(fù)擔(dān)。本采集裝置的MCU采用的C8051F330單片機，采集系統(tǒng)的電路圖如圖5所示。圖6為傳感器信號采集裝置的光路圖，高亮度LED燈發(fā)出的光通過凸透鏡I直接聚焦至被測物體，當(dāng)光照射至被測物體后，從物體上產(chǎn)生反射光，經(jīng)過凸透鏡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后輸出的頻率就會隨之發(fā)生變化，單片機對TCS230輸出頻率進行采集，并進行適當(dāng)?shù)呐袛嗉皵?shù)據(jù)處理就可以由單片機輸出。采集裝置為了盡量避免外界光源對采集裝置的影響，整個采集裝置密閉安裝。本設(shè)計優(yōu)點在于不僅降低地了硬件資源開銷，還實現(xiàn)了基準(zhǔn)引導(dǎo)線在一定的寬度范圍內(nèi)無盲區(qū)實時檢測。將自行設(shè)計的采集裝置與主控制器和執(zhí)行機構(gòu)相連，進行實驗測試，實驗測試結(jié)果表明，在誤差率為16_/8、卷材運行速度為4!11/8且執(zhí)行機構(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，糾偏控制器無論是檢邊模式還是檢線模式的控制精度都能夠達到甚至高于目前工業(yè)現(xiàn)場要求。權(quán)利要求1.一種糾偏控制器的信號采集裝置，高亮度LED燈發(fā)出的光通過第一凸透鏡直接聚焦至被測物體，被測物體上反射光，經(jīng)過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送單片機，單片機處理數(shù)據(jù)輸出，其特征在于，所述TCS230顏色傳感器選用兩個TCS230顏色傳感器在PCB板上上下放置，兩個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)。專利摘要本技術(shù)涉及一種糾偏控制器的信號采集裝置，高亮度LED燈發(fā)出的光通過第一凸透鏡直接聚焦至被測物體，被測物體上反射光，經(jīng)過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送單片機，單片機處理數(shù)據(jù)輸出，所述TCS230顏本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐耀良，趙萬劍，楊寧，王博，張一丹，
申請(專利權(quán))人：上海電力學(xué)院，
類型：實用新型
國別省市：
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