维普资讯 http://www.cqvip.com 第２４卷第１期 佛山科学技术学院学报（自然科学版） Ｖｏ１．２４ Ｎｏ．１ ２００６年１月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｏｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｊａｎ．２００６ 文章编号：１００８一Ｏ１７１（２００６）０１．００３５．０３ 自动生产线上零件检测、计数、显示装置的 设计与制作 封利君 （佛山科学技术学院机电与信息工程学院，广东佛山５２８０００） 摘要：对流水线上零件或成品进行自动检测与计数，是很多控制系统不可或缺的一部分，针对这种情况，本文设 计并制作了一套集检测、计数、显示于一体的装置。实际应用表明，该装置安装维护方便、性能稳定可靠。 关键词：检测；计数；译码ｉ显示 中图分类号：ＴＰ２１６ 文献标识码：Ａ ｌ 系统设计 为了对自动生产线上的零件或成品进行动态管理和统计，需要安装必要的自动检测与计数装置，一 方面为后续控制提供开关量信号，另一方面可实时显示产品的数量，并向计算机管理系统提供动态数 据，为过程控制提供依据。 本系统的构成原理如图Ｉ所示。 图１ 检测、计数、显示装置的结构图 １．１信号检测装置 信号检测装置是整个系统的关键所在，要检测在自动生产线上的零件或产品，可在生产线上的合适 点设置检测点。检测零件的有无，可采用接触式和非接触式检测方式。但由于在大多情况下，零件在流 水线上的位置难以确定，采用接触式检测方式会存在一定的困难，而采用象光电检测这类非接触式检测 方式会更具优越性Ｌ１］。而光电检测又有反射式与透射式两种，本装置采用透射式检测。在实际应用中，必 须考虑到以下问题：第一是，由于环境背景光的变化可能导致的误计数问题。第二是，由于受发光器件最 大允许的连续工作电流的，从而导致传输距离受限的问题。 为了解决上述问题，我们的光电输入部分不采用连续光源，而采用脉冲调制光源。由于背景光的变 化频率一般较低，大多不超过２００ Ｈｚ，所以我们将脉冲调制的频率选在５００ Ｈｚ以上，并将光接收管的 输出信号经过高通滤波器滤除低频干扰，经整形放大成较理想的脉冲信号，再通过数字信号处理变为计 数脉冲。为了扩大检测距离，使光接收管接收到较强的光强，这样便势必加大发光管的工作电流，但由于 光敏器件最大允许电流（几十毫安）的又难以做到这一点。尽管发光管不能承受较大的连续工作电 。＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿●＿＿＿＿—— 流 ｏ，但是能承受较大的脉冲电流ｉ，它们的关系是 — ｏ√Ｔ／ｔ ，式中丁为脉冲周期，ｔ 为脉冲宽度 ］。 收稿日期：２００６—０１—０３ 作者简介：封利君（１９６６一），女，湖南衡阳人，佛山科学技术学院实验员。 维普资讯 http://www.cqvip.com ３６ 佛山科学技术学院学报（自然科学版） 第２４卷 也就是说，可用较大的脉冲电流驱动发光管，提高瞬时光强，从而使有效传输距离得以增大。 基于上述分析，该信号检测装置包括两部分，一部分是红外发射，另一部分是红外接收。红外发射部 分采用５５５组成的多谐振荡电路如图２所示，该振荡器输出信号的 脉宽ｔｐＨ≈０．７Ｘ ２Ｘ１０。Ｘｉ０００Ｘｉ０Ⅱ１ 一１．４×１０～Ｓ， ｔｐＬ≈０．７×３９×１Ｏ。×１０００Ｘｉ０一 ＝２７．３Ｘｉ０一 ｓ， 周期Ｔ－－－－ｔｐＨ＋ｔｐＬ＝１．４×１０ ｓ＋２７．３Ｘ１０ Ｓ一２８．７×ｉ０～Ｓ， 频率 ＝１／Ｔ＝ｉ／ｚ８．７×ｉｏ ＝３４．８ｘ Ｉｏ。Ｈｚ， 占空比口≈１：２０。 将振荡器的输出脉冲信号加到开关管Ｃ８０５０ 上，从而使发光管产生脉冲调制光源，这样既可大 大地提高发射功率，又可延长发射管的寿命。将发 射管置于抛物面的聚光杯内，使射出的红外线近似 为平行光束，能量较为集中，传输距离加大。 红外接收部分见图３，接收头采用凸透镜聚焦 原理，以提高接收灵敏度。电路中使用了一片 ＣＸ２０１ｏ６（或ＫＡ２１８４、ＤＢＬ２０２０）红外专用放大处 ｗ 理集成电路ＩＣ，将光敏管的输出信号经过高通滤 波器，滤除低频干扰，经整形放大成较理想的脉冲 信号，再通过后续处理电路变为计数脉冲。 图２红外发射电路 ３０ Ｋ １０ Ｍ Ｕ ｌｌ １０ Ｋ 萎 ２．２ Ｍ Ｉｌ３ｇ。 图３红外接收电路 ｌ３３４ ＩＧＮＤ １．２计数、译码与显示装置 计数电路是用来统计脉冲 信号的数量，配合光电、电磁、 霍尔、振动等传感器即可进行 数量或产量的统计工作。如通 过某区域的人数，每班次的产 量，报纸或印刷品的出产数量， 仿真游戏机中被击中及发射次 数的统计。当计数电路被变通 使用时还可以用做：频率计、长 度测量、转速测量等很多场合。 计数装置是由计数电路、译码 电路、ＬＥＤ显示三部分组成， 如图４所示。计数芯片采用的 是ＣＤ４０２９，译码芯片采用的 图４计数、译码与显示电路 Ｖ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 封利君：自动生产线上零件检测、计数、显示装置的设计与制作 ３７ 是７４Ｉ ￥４７，显示电路采用共阳极七段数码管显示。当然也可采用集计数、译码、显示于一体的器件 ＣＬｌＯ２，ＳＣＬ４０１等。 １．３过程管理及控制装置 采用ＰＣ对生产过程的动态数据进行管理，利用ＰＬＣ实现所需的后续控制。它们的输入信号可根 据需要取自检测装置或计数装置。 ２安装调试 （１）收发聚光头与线路板的引线如需加长时，应采用屏蔽线，连线最好在２ ｍ以内； （２）发射及接收头安装位置应避免较强的自然光或太阳光的直射，以免降低灵敏度； （３）收发头必须对准光路。试装时可由近至远找出光路，细心调校，使电路稳定工作，若收发头避光 良好，工作距离可达到１３ ｍ； （４）该发射、接收电路均使用１２ Ｖ直流电源。 ３ 小结 经测试，该装置工作稳定可靠，没有发现误动作。它的适用面广，可应用于其它许多的控制系统中。 参考文献： ［－１７张曙光，纪建纬，罗兴吾，等．检测技术［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００３：５－７． ［２］高文焕，张尊侨，徐振英，等．电子技术实验［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００４：１１－１４ Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｍａｋｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ，ｃｏｕｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ ｄｅｖｉｃ，ｏｎ ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌ３ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ０ｎ ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌ ｌｉｎｅ 厂ｌｉｎｅ厂 ＦＥＮＧ Ｌｉ－ｊｕｎ （Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｌｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｈｏｏｌ，Ｆｏｓｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｏｓｈａｎ ５２８０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｃｏｕｎｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｏｎ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｌｉｎｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｉｓ ａｎ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｉｓ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｗｒｉｔｅｒ ｈａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｍａｄｅ ａ ｓｅｔ ｏｆ ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ，ｃｏｕｎｔｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｉｎｇ．Ｉｔ ｉｓ ｐｒａｃｔｉｃａｌ，ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｅｔｅｃｔ；ｃｏｕｎｔ；ｄｅｃｏｄｅ；ｄｉｓｐｌａｙ
