全春實(shí)，陳克科

山東三金玻璃機(jī)械有限公司，山東 淄博 255300

0 引言

玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，屬于玻璃機(jī)械領(lǐng)域。隨著玻璃瓶罐生產(chǎn)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)管理水平的不斷提高，對(duì)玻璃瓶罐檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的要求更加苛刻。能夠滿足這一特殊要求的系統(tǒng)就是玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。具體是一種玻璃瓶罐在低速或高速旋轉(zhuǎn)情況下能夠準(zhǔn)確、快速讀出點(diǎn)狀模具編碼號(hào)，自動(dòng)過(guò)濾與點(diǎn)狀模具編碼號(hào)無(wú)關(guān)的信號(hào)的玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，包括讀碼控制器、數(shù)字激光傳感器、旋瓶機(jī)構(gòu)、活動(dòng)支架。如圖1所示各分部名稱為：1）主板ZB；2）讀碼控制器U；3）數(shù)字激光傳感器；4）活動(dòng)支架；5）玻璃瓶罐；6）旋瓶機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)特征在于：

主板通過(guò)扁平電纜與讀碼控制器相連，讀碼控制器通過(guò)數(shù)字激光控制器信號(hào)線與數(shù)字激光控制器相連接，旋轉(zhuǎn)中的玻璃瓶罐可觸發(fā)數(shù)字激光傳感器。圖1中讀碼控制板的IN6輸入端子接數(shù)字激光傳感器的信號(hào)線；讀碼控制器的16路輸出J2與主板的16路輸入J5一一對(duì)應(yīng)相連。讀碼控制器和主板與DC24V、DC5V電源線相連，數(shù)字激光傳感器與DC24V電源相連，提供需要的工作電源。

2 主板及讀碼控制器

主板及讀碼控制器是采用80C196KB為CPU的嵌入式控制板。主板嵌入式控制板中主要包含總線擴(kuò)展輸入/輸出口、高速輸入口、串行口、A/D轉(zhuǎn)換口等，其主要完成職責(zé)為外來(lái)信號(hào)的采集、比較判斷、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及發(fā)出相應(yīng)的控制命令、與上位機(jī)的通訊等功能。讀碼控制器嵌入式控制板中主要包含總線擴(kuò)展輸入/輸出口、高速輸入口。其主要完成職責(zé)為外來(lái)信號(hào)的采集、運(yùn)算處理、輸出最終得出的玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼號(hào)的功能。

3 數(shù)字激光傳感器

數(shù)字激光傳感器是日本基恩士公司推出的通用數(shù)字激光傳感器，提供了高速運(yùn)行物體的信號(hào)采集功能。數(shù)字激光傳感器最大的特點(diǎn)是在精密模式下響應(yīng)速度達(dá)到80μs。根據(jù)檢測(cè)物體的不同可調(diào)節(jié)靈敏度，調(diào)節(jié)方式有兩點(diǎn)調(diào)諧、最大靈敏度設(shè)置、自動(dòng)調(diào)諧、位置調(diào)整等。顯示模式為同時(shí)顯示設(shè)置值、接收光強(qiáng)度、多余增益等，而且有初始化設(shè)置功能，方便調(diào)節(jié)、使用靈活。

數(shù)字激光傳感器分為兩體，感測(cè)頭和控制器。

4 旋瓶機(jī)構(gòu)

旋瓶機(jī)構(gòu)是帶動(dòng)玻璃瓶罐勻速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，由同步電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。旋瓶機(jī)構(gòu)根據(jù)設(shè)定的機(jī)器速度高速或低速運(yùn)行。由圖1可以看出，旋瓶機(jī)構(gòu)和玻璃瓶罐之間是摩擦接觸，使得旋瓶機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)玻璃瓶罐以旋瓶機(jī)構(gòu)一樣的線速度旋轉(zhuǎn)。若旋瓶機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)忽快忽慢或旋瓶機(jī)構(gòu)和玻璃瓶罐之間的摩擦力不均勻?qū)е虏Ａ抗扌D(zhuǎn)不穩(wěn)定，都會(huì)導(dǎo)致采集的信號(hào)失真，無(wú)法得出正確的玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼號(hào)。因此，讓玻璃瓶罐勻速、穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)非常重要。

圖1

5 活動(dòng)支架

活動(dòng)支架又叫萬(wàn)向支架。用于數(shù)字激光傳感器的感測(cè)頭與玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼之間的位置調(diào)節(jié)。一端固定在底板，一端是活動(dòng)關(guān)節(jié)，直接固定感測(cè)頭。兩端之間還有一個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)，此關(guān)節(jié)處有個(gè)調(diào)節(jié)輪。調(diào)節(jié)輪的作用是松開(kāi)時(shí)，各個(gè)關(guān)節(jié)活動(dòng)自如，隨意的任意方向調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)整完畢準(zhǔn)備將感測(cè)頭固定在合適位置時(shí)，擰緊調(diào)節(jié)輪，鎖住所有關(guān)節(jié)。

6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)圍繞著數(shù)據(jù)的提取、傳輸和處理。從數(shù)據(jù)流向上看，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)3個(gè)階段的處理，分別是讀碼控制器運(yùn)算處理、主板的統(tǒng)計(jì)處理、上位機(jī)的顯示處理。

6.1 讀碼控制器的運(yùn)算處理

讀碼控制器對(duì)數(shù)字激光傳感器發(fā)來(lái)的高速輸入數(shù)字信號(hào)一一做標(biāo)記，方法是利用CPU內(nèi)部定時(shí)器以20μs一次中斷的形式不斷重復(fù)計(jì)數(shù)，當(dāng)每收到一個(gè)信號(hào)，計(jì)數(shù)器內(nèi)的內(nèi)容放到當(dāng)前指定的寄存器中，然后將計(jì)數(shù)器清零。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)采集到的所有高速輸入數(shù)字信號(hào)，按照順序?qū)⒚恳淮沃匦掠?jì)數(shù)數(shù)量集中存儲(chǔ)在設(shè)定好的內(nèi)部寄存器區(qū)域中。采集信號(hào)結(jié)束并進(jìn)入計(jì)算時(shí)間后根據(jù)計(jì)數(shù)數(shù)量的多少，找出基準(zhǔn)數(shù)，利用基準(zhǔn)數(shù)與寄存器中計(jì)數(shù)數(shù)量之間的倍數(shù)關(guān)系，得出玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼號(hào)，并自動(dòng)過(guò)濾掉不符合倍數(shù)關(guān)系的信號(hào)。最后將得出的模具編碼號(hào)的組合排列以數(shù)字輸出形式傳輸給主板，并按順序用LED直觀顯示玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼號(hào)。

6.2 主板的統(tǒng)計(jì)處理

主板在設(shè)定時(shí)間內(nèi)循環(huán)掃描讀碼控制器傳輸來(lái)的玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼號(hào)，根據(jù)得到的組合排列，與內(nèi)部設(shè)定好的對(duì)應(yīng)關(guān)系表比對(duì)，找出相對(duì)應(yīng)的阿拉伯?dāng)?shù)字形式的玻璃瓶罐編碼號(hào)。每一個(gè)玻璃瓶罐都有多個(gè)內(nèi)部寄存器對(duì)其進(jìn)行相關(guān)信息記錄，包括點(diǎn)狀模具編碼號(hào)。將點(diǎn)狀模具編碼號(hào)相同的玻璃瓶罐集合在一起統(tǒng)計(jì)相關(guān)缺陷數(shù)據(jù)，以通訊的方式時(shí)時(shí)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中顯示。

6.3 上位機(jī)的顯示處理

上位機(jī)是人機(jī)對(duì)話的窗口，用于設(shè)定參數(shù)、顯示數(shù)據(jù)。上位機(jī)將以通訊方式傳輸來(lái)的玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼號(hào)及相關(guān)數(shù)據(jù)按照設(shè)定好的格式顯示并備份。

7 結(jié)論

該玻璃瓶罐點(diǎn)狀模具編碼的自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)，由于采集信號(hào)及處理信號(hào)的是單板機(jī)，瓶子在低速還是高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，不需要改變檢測(cè)距離和信號(hào)采集放大系數(shù)，數(shù)字激光控制器和單板微機(jī)根據(jù)需要準(zhǔn)確、快速讀出點(diǎn)狀模具編碼號(hào)，有效過(guò)濾與點(diǎn)狀模具編碼號(hào)無(wú)關(guān)的信號(hào)，操作簡(jiǎn)單、可靠穩(wěn)定。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確，及時(shí)反映生產(chǎn)情況，減輕了管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了管理費(fèi)用。

[1]竇振中.單片機(jī)原理主程序設(shè)計(jì)[M].北京航空航天大學(xué)出版社.

[2]賈民平.測(cè)試技術(shù)[M].高等教育出版社.