光電一體化分布式智能印控儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種光電一體化分布式智能印控儀。包括機(jī)箱、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制器、門控、印章連接器、印章、機(jī)芯框架，機(jī)芯框架采用鋁制材質(zhì)制成，在機(jī)箱后門上設(shè)有應(yīng)急開關(guān)、應(yīng)急外加電源適配器插孔，應(yīng)急開關(guān)和應(yīng)急外加電源適配器插孔均與控制器電連接。本實(shí)用新型采用了鋁型材組裝的支架支撐，從而大大減輕了整機(jī)的重量，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和剛度均未降低，使設(shè)備搬運(yùn)更為方便。對(duì)系統(tǒng)控制軟件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得蓋印速度大為加快，本實(shí)用新型在產(chǎn)品箱體后門上加裝了應(yīng)急開關(guān)和應(yīng)急電源輸入插孔，在設(shè)備意外死機(jī)狀態(tài)下可以用外接應(yīng)急電源開啟艙門電子鎖，以方便對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修操作，從而避免了非正規(guī)操作開啟設(shè)備艙門對(duì)箱體結(jié)構(gòu)所造成的損壞。
【專利說(shuō)明】
光電一體化分布式智能印控儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)械式自動(dòng)蓋章設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種光電一體化分布式智能印控儀。
【背景技術(shù)】
[0002]金融行業(yè)、建筑行業(yè)及其他跨區(qū)域大型企業(yè)集團(tuán)由于業(yè)務(wù)網(wǎng)點(diǎn)分散，業(yè)務(wù)量巨大，每天均有大量的文件、合同等需進(jìn)行蓋印確認(rèn)作業(yè)，對(duì)安全用印及印章的封閉化管理需求迫切。由此智能印控儀應(yīng)運(yùn)而生，國(guó)內(nèi)第一臺(tái)相關(guān)設(shè)備在2003年5月面市。目前已有東方金鷹、深圳銀之杰、匯金科技等10余家公司批量生產(chǎn)印控儀設(shè)備。為了用印安全起見，市面上所有的印控儀產(chǎn)品機(jī)箱均采用全封閉式結(jié)構(gòu)，只有機(jī)柜左側(cè)為取、放置印章開了一個(gè)用電子鎖控制的小門，后門也可由電子鎖開啟以方便對(duì)設(shè)備內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)。上述結(jié)構(gòu)存在一個(gè)隱患，即如因意外情況造成系統(tǒng)死機(jī)則機(jī)柜無(wú)法通過(guò)正常方法開啟艙門進(jìn)行復(fù)位等維修操作，要進(jìn)行維護(hù)只能用非正規(guī)操作開啟艙門，此舉勢(shì)必對(duì)機(jī)箱結(jié)構(gòu)造成損壞影響設(shè)備后續(xù)使用。由于伺服傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用的步進(jìn)馬達(dá)體積無(wú)法小型化，再加之印章存放架占用的空間也較大，所以整體設(shè)備體積和總重量均較龐大，難以做到小型化。受控制軟件的制約，蓋印的速率也比較慢(約1.5?2.8分鐘完成一次蓋印動(dòng)作)。對(duì)產(chǎn)品的使用推廣有所制約。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有印控儀系統(tǒng)死機(jī)無(wú)法通過(guò)正常方式開啟而提供的一種光電一體化分布式智能印控儀。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0005]光電一體化分布式智能印控儀，包括機(jī)箱、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的可編程運(yùn)動(dòng)控制器、門控、印章連接器、印章、機(jī)芯框架，所述的機(jī)芯框架采用鋁制材質(zhì)制成，在機(jī)箱后門上設(shè)有應(yīng)急開關(guān)、應(yīng)急外加電源適配器插孔，應(yīng)急開關(guān)和應(yīng)急外加電源適配器插孔均與控制器電連接。
[0006]所述的印章連接器包括固定板、導(dǎo)向桿、調(diào)節(jié)彈簧、壓力調(diào)節(jié)傳感器、印章檢測(cè)傳感器組、卡珠接頭、卡珠接頭插頭、印章套筒、調(diào)平彈簧，印章內(nèi)嵌在印章套筒內(nèi)，調(diào)平彈簧設(shè)于印章套筒與印章卡珠接頭之間，在印章檢測(cè)傳感器組的下端設(shè)有卡珠接頭插頭，印章卡珠接頭插接印章卡珠插頭上，導(dǎo)向桿設(shè)在固定板與印章檢測(cè)傳感器組之間，導(dǎo)向桿外部設(shè)有調(diào)節(jié)彈簧，固定板安裝在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
[0007]在機(jī)箱內(nèi)設(shè)有視頻采集元件、照明燈組及記錄蓋印的存儲(chǔ)器，視頻采集元件采集圖像經(jīng)過(guò)預(yù)處理后一方面作為定位計(jì)算的基準(zhǔn)，另一方面作為蓋印證據(jù)記錄。
[0008]印控儀運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采取三自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人方式，即運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)按照運(yùn)動(dòng)軸向分為互相垂直的X軸、Y軸、Z軸。X、Y軸運(yùn)動(dòng)模組采用同步帶傳動(dòng)系統(tǒng)，Z軸采用滾珠絲桿傳動(dòng)副，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、可靠，運(yùn)動(dòng)精度高(最小位移量為0.025mm)。3軸的運(yùn)動(dòng)均由57步進(jìn)電機(jī)完成，電機(jī)動(dòng)作由可編程運(yùn)動(dòng)控制器(PMC)通過(guò)向各個(gè)軸的驅(qū)動(dòng)器發(fā)出指令信號(hào)進(jìn)行控制。通過(guò)三軸的組合運(yùn)動(dòng)，可以精確定位印控儀有效空間中的任意一點(diǎn)。在X、Y、Z三個(gè)軸的O點(diǎn)(即起始點(diǎn))及運(yùn)動(dòng)極限點(diǎn)傳感器的基礎(chǔ)上，增加了各軸的原點(diǎn)傳感器，精確定義了運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的原點(diǎn)坐標(biāo)位置，從而避免了設(shè)備初始化時(shí)不能準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)原點(diǎn)(即印泥盤的中心點(diǎn))而導(dǎo)致機(jī)構(gòu)位移錯(cuò)亂的隱患，也減掉了操作軟件中對(duì)此的補(bǔ)償計(jì)算程序段，簡(jiǎn)化了程序內(nèi)容。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用伺服系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)，伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)器和步進(jìn)電機(jī)組成。本系統(tǒng)采用位置開環(huán)控制方式，伺服驅(qū)動(dòng)器采用高速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器接受來(lái)自控制器的脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0009]控制系統(tǒng)主要功能是與控制軟件通信，根據(jù)控制軟件的指令，將參數(shù)轉(zhuǎn)換成合適的電信號(hào)輸出給伺服系統(tǒng)或各執(zhí)行器件，并能夠采集傳感器信號(hào)反饋給控制軟件。具體包括以下幾項(xiàng)主要功能:
[0010]I)與控制軟件通信，接受控制軟件指令。
[0011 ] 2)與伺服系統(tǒng)通信，控制伺服控制器驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。
[0012]3)采集限位保護(hù)信號(hào)。
[0013]4)輸出驅(qū)動(dòng)門控及照明器件。
[0014]5)信號(hào)隔離與保護(hù)。
[0015]控制器采用嵌入式三軸步進(jìn)電機(jī)控制器，提供12路信號(hào)輸入和8路NPN型集電極開路輸出，每控制軸提供獨(dú)立的“方向信號(hào)”和“位置脈沖”輸出以便與驅(qū)動(dòng)器匹配。接近傳感器采用NPN集電極開路型金屬感應(yīng)傳感器，軸原點(diǎn)傳感器采用NPN集電極開路型光電傳感器。軸原點(diǎn)傳感器重復(fù)響應(yīng)誤差小于0.05mm。為保護(hù)控制器，提高輸出功率，控制器輸出采用光隔離繼電器板驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器件。印章檢測(cè)傳感器采用微動(dòng)開關(guān)，由于控制器輸入為低電平有效，微動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)分別與控制器信號(hào)輸入端和信號(hào)地相連，當(dāng)微動(dòng)開關(guān)接通時(shí)表示檢測(cè)到印章接觸信號(hào)。為保證控制系統(tǒng)各部分之間的安全隔離，采用多電源方式，分別給控制器、傳感器以及執(zhí)行器件供電。其中，控制器和傳感器采用同一24V電源，電控鎖和照明電路米用同一電源。
[0016]印控儀所有門采用電控方式，控制器發(fā)出的指令信號(hào)通過(guò)繼電器隔離驅(qū)動(dòng)電控鎖。箱內(nèi)照明采用LED光源，保證光源長(zhǎng)時(shí)壽命。箱體和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)支撐座是一整體，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求。
[0017]系統(tǒng)控制軟件整體分為:界面交互、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、視頻采集、圖像處理、機(jī)構(gòu)控制、本地日志記錄6大部分。數(shù)據(jù)庫(kù)采用輕量級(jí)Access數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)構(gòu)建，存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)參數(shù)、蓋印文檔記錄、用戶權(quán)限分配等數(shù)據(jù);視頻采集模塊采用DirectShow技術(shù)捕獲攝像頭圖像;圖像處理模塊對(duì)圖像進(jìn)行修正以保證機(jī)構(gòu)位移計(jì)算的準(zhǔn)確度;機(jī)構(gòu)控制模塊通過(guò)C++編寫的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)直接與運(yùn)動(dòng)控制器通信，并實(shí)現(xiàn)基本的運(yùn)動(dòng)控制邏輯;本地日志模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，以便于問(wèn)題分析。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型對(duì)機(jī)芯框架進(jìn)行了全新設(shè)計(jì)，采用了40X40鋁型材組裝的龍門支架支撐3軸運(yùn)動(dòng)模組及系統(tǒng)其它硬件結(jié)構(gòu)，由于鋁的比重只有碳素鋼的1/3，從而大大減輕了整機(jī)的重量，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和剛度均未降低，使設(shè)備搬運(yùn)更為方便。此種鋁型材機(jī)芯框架結(jié)構(gòu)為國(guó)內(nèi)同類設(shè)備首次采用，系首創(chuàng)設(shè)計(jì)。對(duì)系統(tǒng)控制軟件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得蓋印速度大為加快，平均最大蓋印速度達(dá)1秒，提高了工作效率。本發(fā)明3軸運(yùn)動(dòng)部件上各加裝了一個(gè)原點(diǎn)位置傳感器，使系統(tǒng)原點(diǎn)的重復(fù)定位精度達(dá)到了0.05mm，同時(shí)省去了控制軟件中對(duì)系統(tǒng)原點(diǎn)的反復(fù)定位計(jì)算程序段，簡(jiǎn)化和改進(jìn)了系統(tǒng)控制程序。本發(fā)明在產(chǎn)品箱體后門(或稱后蓋板)上加裝了應(yīng)急開關(guān)和應(yīng)急電源輸入插孔，在設(shè)備意外死機(jī)狀態(tài)下可以用外接應(yīng)急電源開啟艙門電子鎖，以方便對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修操作，從而避免了非正規(guī)操作開啟設(shè)備艙門對(duì)箱體結(jié)構(gòu)所造成的損壞。對(duì)設(shè)備整機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、美觀，工作可靠。生產(chǎn)制造成本也大大節(jié)約，便于推廣普及。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型印控儀系統(tǒng)組成框圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型印控儀的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖3為本實(shí)用新型機(jī)芯框架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型中印章連接器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為控制系統(tǒng)的原理圖；
[0024]圖6為伺服系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例
[0026]如圖1-圖6所示，光電一體化分布式智能印控儀，包括機(jī)箱、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的可編程運(yùn)動(dòng)控制器、門控、印章連接器、印章、機(jī)芯框架，值得注意的是所述的機(jī)芯框架采用鋁制材質(zhì)制成，在機(jī)箱后門上設(shè)有應(yīng)急開關(guān)、應(yīng)急外加電源適配器插孔，應(yīng)急開關(guān)和應(yīng)急外加電源適配器插孔均與控制器電連接。所述的印章連接器包括固定板、導(dǎo)向桿、調(diào)節(jié)彈簧、壓力調(diào)節(jié)傳感器、印章檢測(cè)傳感器組、卡珠接頭、卡珠接頭插頭、印章套筒、調(diào)平彈簧，印章內(nèi)嵌在印章套筒內(nèi)，調(diào)平彈簧設(shè)于印章套筒與印章卡珠接頭之間，在印章檢測(cè)傳感器組的下端設(shè)有卡珠接頭插頭，印章卡珠接頭插接印章卡珠插頭上，導(dǎo)向桿設(shè)在固定板與印章檢測(cè)傳感器組之間，導(dǎo)向桿外部設(shè)有調(diào)節(jié)彈簧，固定板安裝在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。在機(jī)箱內(nèi)設(shè)有視頻采集元件、照明燈組及記錄蓋印的存儲(chǔ)器，視頻采集元件采集圖像經(jīng)過(guò)預(yù)處理后一方面作為定位計(jì)算的基準(zhǔn)，另一方面作為蓋印證據(jù)記錄。
[0027]系統(tǒng)控制軟件是印控儀的控制核心，其主要功能如下:
[0028]I)與控制系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制，以及各種狀態(tài)量的檢測(cè)與輸出。
[0029]2)與視頻采集系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)圖像捕捉與修正、運(yùn)動(dòng)位移計(jì)算。
[0030]3)系統(tǒng)用戶管理、權(quán)限控制。
[0031]4)信息數(shù)據(jù)采集與管理。
[0032]視頻采集元件為蓋印坐標(biāo)定位提供計(jì)算基準(zhǔn)圖像。印控儀視頻采集采用高清USB攝像頭，攝像頭采集的圖像經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，一方面作為定位計(jì)算的基準(zhǔn)，另一方面作為蓋印證據(jù)記錄。作為系統(tǒng)安全的一部分，印控儀所有門采用電控方式，控制器發(fā)出的指令信號(hào)通過(guò)繼電器隔離驅(qū)動(dòng)電控鎖。箱內(nèi)照明采用LED光源，保證光源長(zhǎng)時(shí)壽命。箱體和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)支撐座是一整體，其強(qiáng)度設(shè)計(jì)滿足機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求。
[0033]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域內(nèi)普通的技術(shù)人員的簡(jiǎn)單更改和替換都是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.光電一體化分布式智能印控儀，包括機(jī)箱、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行的可編程運(yùn)動(dòng)控制器、門控、印章連接器、印章、機(jī)芯框架，其特征在于:所述的機(jī)芯框架采用鋁制材質(zhì)制成，在機(jī)箱后門上設(shè)有應(yīng)急開關(guān)、應(yīng)急外加電源適配器插孔，應(yīng)急開關(guān)和應(yīng)急外加電源適配器插孔均與控制器電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電一體化分布式智能印控儀，其特征在于:所述的印章連接器包括固定板、導(dǎo)向桿、調(diào)節(jié)彈簧、壓力調(diào)節(jié)傳感器、印章檢測(cè)傳感器組、卡珠接頭、卡珠接頭插頭、印章套筒、調(diào)平彈簧，印章內(nèi)嵌在印章套筒內(nèi)，調(diào)平彈簧設(shè)于印章套筒與印章卡珠接頭之間，在印章檢測(cè)傳感器組的下端設(shè)有卡珠接頭插頭，印章卡珠接頭插接印章卡珠插頭上，導(dǎo)向桿設(shè)在固定板與印章檢測(cè)傳感器組之間，導(dǎo)向桿外部設(shè)有調(diào)節(jié)彈簧，固定板安裝在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光電一體化分布式智能印控儀，其特征在于:在機(jī)箱內(nèi)設(shè)有視頻采集元件、照明燈組及記錄蓋印的存儲(chǔ)器。
【文檔編號(hào)】B41K3/62GK205615188SQ201620265383
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】余晨飛, 李橋, 范偉, 王正華, 梁少富
【申請(qǐng)人】四川通恒中科信息技術(shù)有限公司