輸送帶用金屬物定位儀的製作方法

2024-01-18 02:13:15 1

專利名稱：輸送帶用金屬物定位儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種輸送帶用金屬物定位儀，尤其是用於高速輸送帶的非導磁類金屬 物定位儀。
背景技術：
向遠距離運送塊粒散狀物料的帶式輸送機是一種廣泛應用於各行業的高效運輸 工具。各種物料在運送的過程中應當避免混進雜物，特別是冶金行業，各種礦料必須嚴格控 制雜料混淆，其中以混進金屬物危害最大，輕則損壞終端機器設備，重則撕裂輸送機的輸送 帶，使整個輸送線斷線停產，因此，及時去除輸送帶上混入的各類金屬物對輸送帶的安全運 行意義重大。目前的技術雖然能檢測出所有的金屬物(導磁類、半導磁類、非導磁類金屬)，參 見圖1，但只能利用除鐵器之類裝置去除導磁類金屬物(如鋼鐵類)，而一些體積較大的半 導磁類金屬(如高鉻鑄鐵襯板、含鐵不鏽鋼等)、非導磁類金屬物(如鎳鉻不鏽鋼、鋁合金、 銅合金等)尚無設備自動去除。現有技術只能在檢測出半導磁類和非導磁類雜物時，輸送 帶系統停機，進行人工去除，也就是依賴人工用釘耙在輸送帶上進行翻找，由於雜物準確位 置不明，要翻找較長距離的輸送帶，因此效率非常低下，費時費力，使得高速輸送帶機組經 常停機過久，嚴重影響生產效率。

發明內容
本發明的目的在於提供一種輸送帶用金屬物定位儀，該定位儀能夠準確定位輸送 帶上的金屬雜物，且穩定可靠，從而提高生產效率。本發明是這樣實現的一種輸送帶用金屬物定位儀，包括測距定標傳感器、控制箱 和人機對話顯示屏，所述測距定標傳感器由支架、輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉編碼器組 成，輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉編碼器由支架支撐在輸送帶下方，輸送帶緊貼靠輪與輸 送帶緊密接觸，輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉編碼器通過軸連接在一起；所述控制箱包括 單片機和雙D型觸發器，雙D型觸發器的輸出端連接到單片機的輸入口，測距定標傳感器經 雙D型觸發器接入單片機；二次金屬檢測器經電纜與單片機相連接，單片機與人機對話顯 示屏雙向連接。所述測距定標傳感器包括角度碼盤、A向光耦和B向光耦，A向光耦通過光電耦合 器同時連接到單片機輸入口和雙D型觸發器的CLK端，B向光耦通過光電耦合器連接到雙D 型觸發器的輸入端。本發明輸送帶用金屬物定位儀在正常工作條件下，測距定標傳感器的A向光耦通 過光電耦合器不斷的向控制箱的單片機輸送有規律的脈衝信號，單片機對脈衝不計數。當 二次金屬檢測器檢測出物料中有金屬雜物時，信號則直接輸入單片機，單片機經過處理後 給出輸送帶機組停機請求，另外單片機發出金屬物位置標定指令，並且直接在人機對話顯 示屏上作金屬物的距離跟蹤顯示。輸送帶完全停止時人機對話顯示屏的跟蹤數據也停止，並且為最終定位值。人機對話後，工人根據最終金屬物的定位值在輸送帶上扒取金屬物，確 認已無金屬物後通過人機對話，發出輸送帶復位信號，輸送帶繼續運行。本發明具有以下有益效果本發明輸送帶用金屬物定位儀能夠準確定位輸送帶上 的金屬雜物，提高排除雜物工作效率，減少高速輸送帶停機時間。


圖1為現有技術檢測出金屬塊的處理流程示意圖；圖2為本發明輸送帶用金屬物定位儀的流程示意圖；圖3為本發明輸送帶用金屬物定位儀結構示意圖；圖4為本發明的增量式旋轉編碼器結構示意圖； 圖5為本發明增量式旋轉編碼器原理示意圖；圖6為本發明輸送帶用金屬物定位儀電路示意圖。圖中1 二次金屬檢測器，2輸送帶機組架固定標尺，3金屬雜物，4物料，5輸送帶， 6人機對話顯示屏，7控制箱，71單片機，72雙D型觸發器，73看門狗晶片，8測距定標傳感 器，81支架，82輸送帶緊貼靠輪，83增量式旋轉編碼器，84軸，85角度碼盤，86A向光耦，87B 向光耦，11光電耦合器A，12光電耦合器B。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。參見圖2、圖3、圖6，一種輸送帶用金屬物定位儀，包括測距定標傳感器8、控制箱7 和人機對話顯示屏6 ；所述測距定標傳感器8由支架81、輸送帶緊貼靠輪82和增量式旋轉 編碼器83組成，輸送帶緊貼靠輪82和增量式旋轉編碼器83由支架81支撐在輸送帶5下 方，輸送帶緊貼靠輪82與輸送帶5緊密接觸，輸送帶緊貼靠輪82和增量式旋轉編碼器83 通過軸84連接在一起；所述控制箱7包括單片機71和雙D型觸發器72，雙D型觸發器72 的輸出端連接到單片機71的輸入口，測距定標傳感器8經雙D型觸發器72接入單片機71 ； 二次金屬檢測器1信號輸入到單片機71輸入口，單片機71與人機對話顯示屏6雙向連接。單片機選用intel89c54，雙D型觸發器型號為74LS74。所述測距定標傳感器8包括角度碼盤85、A向光耦86和B向光耦87，A向光耦86 通過光電耦合器A 11同時連接到單片機71的輸入口(15腳P3. 3)，同時光電耦合器A 11 的輸出連接到雙D型觸發器72的CLK端(+脈衝端)，B向光耦通過光電耦合器B 12連接 到雙D型觸發器72的輸入端(D端)。所述二次金屬檢測器1的檢出信號經放大處理後通過電纜連接到單片機71的外 部中斷埠(14腳P3. 2)，金屬檢測器1輸出信號為電平信號，和公共接地端構成迴路；雙 D型觸發器72的輸出端(Q端)連接到單片機71的I/O 口(17腳P3. 5)，看門狗晶片73與 單片機71的I/O埠相連。人機對話顯示屏6為日本產DH2001型，為通用顯示屏，圖6中 的右上角VDD-4端以及向下至三極體T6的集電極LED+-21端之間的埠，其中包括單片機 71的相關埠，與人機對話顯示屏6的相同排列插腳相連接。所述測距定標傳感器8工作原理如下測距定標傳感器8的部件輸送帶緊貼靠輪82位於輸送帶5下方，與輸送帶5緊密接觸並在輸送帶的帶動下與輸送帶5同步運動，輸送帶緊貼靠輪82通過軸84將運動傳遞 到測距定標傳感器8的另一部件增量式旋轉編碼器83。增量式旋轉編碼器83和控制箱7 的單片機71通過電纜連接，增量式旋轉編碼器83向單片機71輸送代表輸送帶帶距的脈衝信號。
增量式旋轉編碼器83內部由機械裝置和電路模塊組成。如圖4，角度碼盤85與A 向光耦86和B向光耦87結合成計數脈衝器，角度碼盤85的運動由輸送帶緊貼靠輪82通 過軸4傳入。增量式旋轉編碼器83通過內部A向和B向光耦86、87轉化其角度碼盤的時 序和相位關係，得到其角度碼盤角度位移量增加(正方向)或減少(負方向)。增量式旋轉 編碼器83的工作原理如下(參見圖5):A點對應A向光耦，B點對應B向光耦，A，B兩點間距為S2，角度碼盤的光柵間距 分別為SO和Si，C向為順時針方向，D向為逆時針方向。當角度碼盤以某個速度勻速轉動時，那麼可知輸出波形圖中的SO Sl S2比值 與實際圖的SO Sl S2比值相同，同理角度碼盤以其他的速度勻速轉動時，輸出波形圖 中的SO Sl S2比值與實際圖的SO Sl S2比值仍相同。如果角度碼盤做變速運 動，把它看成為多個運動周期(在下面定義)的組合，那麼每個運動周期中輸出波形圖中的 SO Sl S2比值與實際圖的SO Sl S2比值仍相同。如果光柵格SO等於Sl時，也就 是SO和Sl弧度夾角相同，且S2等於SO的1/2，那麼可得到此次角度碼盤運動位移角度為 SO弧度夾角的1/2，除以所消耗的時間，就得到此次角度碼盤運動位移角速度。SO等於Sl 時，且S2等於SO的1/2時，1/4個運動周期就可以得到運動方向位和位移角度，如果SO不 等於Si，S2不等於SO的1/2，那麼要1個運動周期才可以得到運動方向位和位移角度了。
通過輸出波形圖可知每個運動周期的時序為(如表1)
表1運動周期的時序
把當前的A，B輸出端經光電隔離後，A端分別接入單片機71的Tl計數器引腳和 雙D型觸發器72的時鐘CLK端，B端則接入雙D型觸發器72的D端，通過圖5和表1就能 確定測距定標傳感器的運動方向。當雙D型觸發器的時鐘CLK端接收到A端的下降沿時； 而雙D型觸發器的Q輸出端為「1」時，即為順方向運動，反之當Q端為0時，當前為逆向運動。
所述雙D型觸發器72的基本功能是當雙D型觸發器的CLK端輸入一個下降沿脈衝，雙D型觸發器的Q輸出端的電平=雙D型觸發器的D輸入端電平。這樣就可以通過圖5和表1確定測距定標傳感器8的運動方向了。當雙D型觸發器的時鐘CLK端接收到A端的下降沿時；而雙D型觸發器的輸入端 D為1時，那麼其Q輸出端即為1，這就表示測距定標傳感器8內部的旋轉編碼器光碼輸出 端A脈衝超前於測距定標傳感器8內部的旋轉編碼器光碼輸出端B脈衝，說明當前為順向 運動(假設輸送帶為前移)。反之，當雙D型觸發器的時鐘CLK端接同樣收到A端的下降沿時；而雙D型觸發器 的輸入端D為0時，那麼其Q輸出端即為0，這就表示測距定標傳感器內部的旋轉編碼器光 碼輸出端A脈衝滯後於測距定標傳感器內部的旋轉編碼器光碼輸出端B脈衝，說明當前為 逆向運動(假設輸送帶為後移)。單片機71在控制程序中設立一個單位脈衝計數單元和脈衝計數累計單元，每讀 取一次單位脈衝計數單元，就根據其方向的變化即反映一個正負值；再以脈衝計數累計單 元作加或減運算後保存起來，與下一個A，B輸出值做比較，就可以得出輸送帶移動的距離 實際。正常工作條件下，A向光耦86通過光電耦合器A 11不斷的向單片機71輸送有規 律的脈衝信號，單片機71對脈衝不計數。當二次金屬檢測器1檢測到物料4中有金屬雜物 3時，立即將處理後的信號通過通訊電纜輸送給單片機71的外部中斷埠(14腳P3.2)， 單片機71收到中斷信號後開始對脈衝進行計數，並且查詢P3. 5 口的輸入值(P3.5 口是雙 D型觸發器72的輸出端(Q端)連接到單片機71的埠)後，發送輸送帶5停機請求。此 時人機對話顯示屏6由單片機71控制，進行金屬雜物3的距離跟蹤顯示。當雙D型觸發器 72的輸出端為1時，表示當前輸送帶5為順向傳動；反之當雙D型觸發器72的輸出端為0 時，表示當前輸送帶5為逆向運動。測距定標傳感器8不斷地隨輸送帶5滾動，直到輸送帶 5完全停止時測距定標傳感器8才能停止計數，此時人機對話顯示屏6的跟蹤數據也停止， 並且為最終定位值。單片機71根據脈衝累計值的轉換和輸送帶5的方向，就可以準確地判 別金屬雜物3在輸送帶5上的實際距離。輸送帶5停止後經過人機對話確認，工作人員通 過人機對話顯示屏6和輸送帶機組架固定標尺2可以得出金屬雜物3的精確距離位置。當 工作人員處理完畢後，通過人機對話顯示屏6給單片機71復位後，金屬物定位儀又開始下 一輪工作。
權利要求
一種輸送帶用金屬物定位儀，其特徵是包括測距定標傳感器、控制箱和人機對話顯示屏，所述測距定標傳感器由支架、輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉編碼器組成，輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉編碼器由支架支撐在輸送帶下方，輸送帶緊貼靠輪與輸送帶緊密接觸，輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉編碼器通過軸連接在一起；所述控制箱包括單片機和雙D型觸發器，雙D型觸發器的輸出端連接到單片機的輸入口，測距定標傳感器經雙D型觸發器接入單片機；二次金屬檢測器經電纜與單片機相連接，單片機與人機對話顯示屏雙向連接。
2.根據權利要求1所述的輸送帶用金屬物定位儀，其特徵是所述測距定標傳感器包 括角度碼盤、A向光耦和B向光耦，A向光耦通過光電耦合器同時連接到單片機輸入口和雙 D型觸發器的CLK端，B向光耦通過光電耦合器連接到雙D型觸發器的輸入端。
全文摘要
本發明涉及一種用於高速輸送帶的非導磁類金屬物定位儀。一種輸送帶用金屬物定位儀，包括測距定標傳感器、控制箱和人機對話顯示屏，所述測距定標傳感器由支架、輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉編碼器組成，輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉編碼器由支架支撐在輸送帶下方，輸送帶緊貼靠輪與輸送帶緊密接觸，輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉編碼器通過軸連接在一起；所述控制箱包括單片機和雙D型觸發器，雙D型觸發器的輸出端連接到單片機的輸入口，測距定標傳感器經雙D型觸發器接入單片機；二次金屬檢測器經電纜與單片機相連接，單片機與人機對話顯示屏雙向連接。本發明能夠準確定位輸送帶上的金屬雜物，且穩定可靠，從而提高生產效率。
文檔編號B65G43/02GK101844675SQ20091004819
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月25日 優先權日2009年3月25日
發明者孔利明, 李斌, 江通, 石磊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司;上海信通機電工程有限公司