專利名稱:在線機(jī)械尺寸和色差檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及的是一種在線機(jī)械尺寸和色差檢測裝置,可用來在線動態(tài)測試用
于生產(chǎn)竹制品的竹條外觀尺寸和表面色差是否一致。
背景技術(shù):
在許多產(chǎn)品的生產(chǎn)中,原材料的質(zhì)量決定了產(chǎn)品的最終品質(zhì),如生產(chǎn)竹制品所需 的竹條等。如果每根竹條的尺寸不一致、顏色不均勻,則生產(chǎn)出來的竹制品品質(zhì)肯定大打折 扣。目前,雖然在原材料的最初加工和染色時,已經(jīng)盡量在加工精度和染色配料上使其保持 一致,但仍然難以保證生產(chǎn)出來的原材料全部符合標(biāo)準(zhǔn),仍然有一部分竹條會出現(xiàn)表面缺 損,顏色不均勻等問題。 現(xiàn)階段,工廠中對這些不合格品的挑選基本采用人工方式,這樣的檢測存在較多 的不足,首先是存在很大的誤判,每個人的眼睛對顏色的敏感度不一樣,同時物體的顏色也 受周圍光線的影響,而且長時間工作會造成眼睛的疲勞,因此很容易出現(xiàn)誤判或漏檢;其次 要投入很多的人力;第三人工檢查降低了生產(chǎn)效率且提高成本。 因此也有人提出紅外非接觸式尺寸和色差測量,但縱觀這些方案,雖然通過系統(tǒng) 的精心設(shè)計可以滿足高精度的要求,但無法滿足竹條在產(chǎn)線上每秒數(shù)米的流線速度,降低 了生產(chǎn)效率;同時由于CCD的外圍電路比較復(fù)雜,特別是驅(qū)動時序電路的實(shí)現(xiàn),因此造成系 統(tǒng)電路復(fù)雜、體積較大,而且調(diào)試修改的靈活性較差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,而提供一種能提高竹制品生產(chǎn) 中對原材料尺寸和表面色差的檢測效率,同時提高檢測的可靠度、降低不良率的在線機(jī)械 尺寸和色差檢測裝置。 本實(shí)用新型提出了一種基于CPLD和線陣CCD的在線機(jī)械尺寸和色差檢測裝置,同 時設(shè)計了專用的機(jī)械結(jié)構(gòu),其最主要的特點(diǎn)在于系統(tǒng)在線非接觸式測量、測量速度快精度 高、開發(fā)成本較低以及各部件獨(dú)立可調(diào)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計。 本實(shí)用新型是通過以下方案來實(shí)現(xiàn)的,它主要由機(jī)械支架、光電開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)光源、 線陣CCD、時序驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)處理電路組成;光電開關(guān)安裝在機(jī)械支架的兩端,用來判斷 待測竹條是否進(jìn)入或退出檢測區(qū)域;水平面方向布置有兩對線陣CCD和光源,且它們分別 位于竹條的兩側(cè),用來檢測竹條的寬度和兩面的色差;垂直方向布置由一對線陣CCD和光 源,用來檢測竹條的厚度;線陣CCD時序驅(qū)動由CPLD完成,實(shí)現(xiàn)較快的在線檢測速度;數(shù)據(jù) 處理電路將線陣CCD檢測信號轉(zhuǎn)換為控制信號,并通過232接口與其它外部控制裝置進(jìn)行 數(shù)據(jù)通訊。 所述的機(jī)械支架上設(shè)置有兩套光電開關(guān)固定架,每個固定架上安裝有一個光電開 關(guān),并使竹條剛好在光電開關(guān)的發(fā)射和接收端之間穿過,當(dāng)竹條從左側(cè)光電開關(guān)處進(jìn)入時, 系統(tǒng)即啟動程序開始測試,當(dāng)竹條尾端經(jīng)過右側(cè)光電開關(guān)時,系統(tǒng)即停止測試,以實(shí)現(xiàn)在線
3CN 201463835 U
測試的自動啟停。 所述的機(jī)械支架的水平面上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)光源夾具、水平支架、水平滑件及水平電 路板固定架,并各組成一套光源照射和CCD接收系統(tǒng),它們被分別置于行進(jìn)中竹條的左右 兩側(cè),其中標(biāo)準(zhǔn)光源夾具安裝有如鹵鎢燈光源,水平電路板固定架上安裝有帶有線陣CCD 的電路板。 本實(shí)用新型使用2048象元的線陣CCD,用來測量幾個毫米寬度的竹條,具有很高 的尺寸和色差測量精度;CCD時序驅(qū)動由CPLD提供,因此具有很高的測量速度,使竹條的行 進(jìn)速度可達(dá)5米/秒,完全可以滿足目前產(chǎn)線的流線速度,同時因時序驅(qū)動采用CPLD,因此 降低了系統(tǒng)成本,而且程序可隨時修改,維護(hù)方便。此檢測系統(tǒng)只要稍加改動,還可用于紙 張、布匹等的尺寸和色差檢測。
圖1是本實(shí)用新型的機(jī)械支架結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是竹條行進(jìn)方向和與光電開關(guān)固定架在實(shí)際測量時的位置關(guān)系示意圖。 圖3是本實(shí)用新型的測試原理框圖。
具體實(shí)施方式圖1中所示的有,三套標(biāo)準(zhǔn)光源夾具1,兩套水平支架2,兩套水平滑件3,垂直滑件 4,垂直支架5,兩套水平電路板固定架6,兩套光電開關(guān)固定架7,垂直電路板固定架8,兩套 旋轉(zhuǎn)連接件9,中心連接件10。 本實(shí)用新型主要由機(jī)械支架、光電開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)光源、線陣CCD、時序驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)
處理電路組成;光電開關(guān)安裝在機(jī)械支架的兩端,用來判斷待測竹條是否進(jìn)入或退出檢測
區(qū)域;水平面方向布置有兩對線陣CCD和光源,且它們分別位于竹條的兩側(cè),用來檢測竹條
的寬度和兩面的色差;垂直方向布置由一對線陣CCD和光源,用來檢測竹條的厚度;線陣
CCD時序驅(qū)動由CPLD完成,實(shí)現(xiàn)較快的在線檢測速度;數(shù)據(jù)處理電路將線陣CCD檢測信號
轉(zhuǎn)換為控制信號,并通過232接口與其它外部控制裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。 所述的機(jī)械支架上設(shè)置有兩套光電開關(guān)固定架,每個固定架上安裝有一個光電開
關(guān),并使竹條剛好在光電開關(guān)的發(fā)射和接收端之間穿過,當(dāng)竹條從左側(cè)光電開關(guān)處進(jìn)入時,
系統(tǒng)即啟動程序開始測試,當(dāng)竹條尾端經(jīng)過右側(cè)光電開關(guān)時,系統(tǒng)即停止測試,以實(shí)現(xiàn)在線
測試的自動啟停。 所述的機(jī)械支架的水平面上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)光源夾具1、水平支架2、水平滑3及水平 電路板固定架6,并各組成一套光源照射和CCD接收系統(tǒng),它們被分別置于行進(jìn)中竹條的左 右兩側(cè),其中標(biāo)準(zhǔn)光源夾具1安裝有如鹵鎢燈光源,水平電路板固定架6上安裝有帶有線陣 CCD的電路板。 下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)的介紹 圖l所示,機(jī)械支架上設(shè)置有2套光電開關(guān)固定架,分別安裝在兩端,每個固定架 上安裝有一個光電開關(guān),使竹條剛好在光電開關(guān)的發(fā)射和接收端之間穿過,當(dāng)竹條從左側(cè) 光電開關(guān)處進(jìn)入時,系統(tǒng)即啟動程序開始測試,當(dāng)竹條尾端經(jīng)過右側(cè)光電開關(guān)時,系統(tǒng)即停 止測試,從而實(shí)現(xiàn)在線測試的自動啟停;機(jī)械支架的水平面上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)光源夾具l,兩套
4水平支架2,兩套水平滑件3,兩套水平電路板固定架6并各組成一套光源照射和CCD接收 系統(tǒng),分別位于行進(jìn)中竹條的左右兩側(cè),其中標(biāo)準(zhǔn)光源夾具1安裝光源如鹵鎢燈;水平電路 板固定架6上安裝有帶有線陣CCD的電路板,機(jī)械支架的每一部分均可獨(dú)立調(diào)節(jié),因此通 過調(diào)節(jié)使左右兩側(cè)的光源以竹條為中線對稱、CCD同樣以竹條為中線對稱,并使光源、線陣 CCD中心及竹條中心位于同一水平面內(nèi),以及使同一側(cè)的光源經(jīng)竹條表面反射后落到線陣 CCD的感光面上,這樣每一側(cè)的線陣CCD即可通過檢測同側(cè)光源照射在竹條表面的反射光 強(qiáng)度進(jìn)行色差的判別,水平面上的其中一只線陣CCD可通過檢測對面光源通過竹條所產(chǎn)生 的陰影進(jìn)行竹條寬度的檢測,如果一根竹條的色差值和尺寸值與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)相比超過允許范 圍,即將此竹條判為不合格品;垂直電路板固定架8用于安裝一套帶有線陣CCD的電路板, 位于行進(jìn)中竹條的上方,一只安裝有光源的標(biāo)準(zhǔn)光源夾具位于竹條的下方,仔細(xì)調(diào)節(jié)使光 源和線陣CCD以竹條為中線上下對稱,線陣CCD同樣通過檢測下方光源通過竹條所形成的 陰影進(jìn)行竹條厚度的測量,如與標(biāo)準(zhǔn)值相比超出允許范圍,則判為不合格品。 圖2為竹條行進(jìn)方向和與光電開關(guān)固定架在實(shí)際測量時的位置關(guān)系圖,竹條會經(jīng) 測量系統(tǒng)前方的輥輪校正方向后進(jìn)入左側(cè)光電開關(guān),即啟動系統(tǒng)檢測程序。竹條檢測完成 經(jīng)右側(cè)的光電開關(guān)流出后會根據(jù)系統(tǒng)的判定結(jié)果進(jìn)入不同的料槽,實(shí)現(xiàn)不合格品的剔除。 圖3是系統(tǒng)測試原理框圖,光源經(jīng)準(zhǔn)直后均勻照射在被測物即竹條上,產(chǎn)生反射 光或被遮擋的直射光,并照射在線陣CDD的光敏面上,線陣CCD器件把光敏面上影像的光學(xué) 信息轉(zhuǎn)換成與光強(qiáng)成正比的電荷量,經(jīng)CPLD用一定頻率的時序脈沖驅(qū)動CCD,在CCD輸出端 獲得被測件的視頻信號,此輸出信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換并經(jīng)單片機(jī)系統(tǒng)作出是否合格的判斷,經(jīng) 232接口與其他外部裝置進(jìn)行通訊。 系統(tǒng)采用2048個象元、每個像元尺寸為14iimX14iim的線陣CCD作為尺寸和色 差測量的接收器件,線陣CCD結(jié)構(gòu)簡單,成本較低,由于其單排感光單元的數(shù)目可以做得很 多,因此其測量精度較高,并且由于線陣CCD實(shí)時傳輸光電變換信號和自掃描速度快、頻率 響應(yīng)高,能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)測量,并能在低照度下工作。 CCD的外圍時序驅(qū)動電路比較復(fù)雜,如通過數(shù)字電路芯片設(shè)計驅(qū)動電路,或通過單 片機(jī)驅(qū)動,則電路會很復(fù)雜同時很難滿足高速度的在線測試要求。系統(tǒng)采用復(fù)雜可編程邏 輯器件CPLD技術(shù),實(shí)現(xiàn)對線陣CCD的時序驅(qū)動,使用CPLD開發(fā)周期短,驅(qū)動信號穩(wěn)定,系統(tǒng) 功能模塊完成后先通過計算機(jī)進(jìn)行仿真,再投入使用,可降低設(shè)計風(fēng)險。線陣CCD測得的電 壓模擬量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量,并經(jīng)MCU處理后以判斷當(dāng)前竹條是否為合格品。
權(quán)利要求一種在線機(jī)械尺寸和色差檢測裝置,其特征在于它主要由機(jī)械支架、光電開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)光源、線陣CCD、時序驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)處理電路組成;光電開關(guān)安裝在機(jī)械支架的兩端,用來判斷待測竹條是否進(jìn)入或退出檢測區(qū)域;水平面方向布置有兩對線陣CCD和光源,且它們分別位于竹條的兩側(cè),用來檢測竹條的寬度和兩面的色差;垂直方向布置由一對線陣CCD和光源,用來檢測竹條的厚度;線陣CCD時序驅(qū)動由CPLD完成,實(shí)現(xiàn)較快的在線檢測速度;數(shù)據(jù)處理電路將線陣CCD檢測信號轉(zhuǎn)換為控制信號,并通過232接口與其它外部控制裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線機(jī)械尺寸和色差檢測裝置,其特征在于所述的機(jī)械支架 上設(shè)置有兩套光電開關(guān)固定架,每個固定架上安裝有一個光電開關(guān),并使竹條剛好在光電 開關(guān)的發(fā)射和接收端之間穿過,當(dāng)竹條從左側(cè)光電開關(guān)處進(jìn)入時,系統(tǒng)即啟動程序開始測 試,當(dāng)竹條尾端經(jīng)過右側(cè)光電開關(guān)時,系統(tǒng)即停止測試,以實(shí)現(xiàn)在線測試的自動啟停。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在線機(jī)械尺寸和色差檢測裝置,其特征在于所述的機(jī)械 支架的水平面上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)光源夾具1、水平支架2、水平滑3及水平電路板固定架6,并各 組成一套光源照射和CCD接收系統(tǒng),它們被分別置于行進(jìn)中竹條的左右兩側(cè),其中標(biāo)準(zhǔn)光 源夾具1安裝有如鹵鎢燈光源,水平電路板固定架6上安裝有帶有線陣CCD的電路板。
專利摘要一種在線機(jī)械尺寸和色差檢測裝置,它主要由機(jī)械支架、光電開關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)光源、線陣CCD、時序驅(qū)動電路和數(shù)據(jù)處理電路組成;光電開關(guān)安裝在機(jī)械支架的兩端,用來判斷待測竹條是否進(jìn)入或退出檢測區(qū)域;水平面方向布置有兩對線陣CCD和光源,且它們分別位于竹條的兩側(cè),用來檢測竹條的寬度和兩面的色差;垂直方向布置由一對線陣CCD和光源,用來檢測竹條的厚度;線陣CCD時序驅(qū)動由CPLD完成,實(shí)現(xiàn)較快的在線檢測速度;數(shù)據(jù)處理電路將線陣CCD檢測信號轉(zhuǎn)換為控制信號,并通過232接口與其它外部控制裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊;它具有很高的尺寸和色差測量精度,具有很高的測量速度,能降低了系統(tǒng)成本,維護(hù)方便,結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)。
文檔編號G01J3/50GK201463835SQ200920122479
公開日2010年5月12日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者史明星, 周立兵, 徐云燕 申請人:平湖品立光電技術(shù)有限公司;浙江清華長三角研究院