專利名稱：輸送帶用金屬物定位儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸送帶用金屬物定位儀，尤其是用于高速輸送帶的非導(dǎo)磁類金屬 物定位儀。
背景技術(shù)：
向遠(yuǎn)距離運(yùn)送塊粒散狀物料的帶式輸送機(jī)是一種廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的高效運(yùn)輸 工具。各種物料在運(yùn)送的過程中應(yīng)當(dāng)避免混進(jìn)雜物，特別是冶金行業(yè)，各種礦料必須嚴(yán)格控 制雜料混淆，其中以混進(jìn)金屬物危害最大，輕則損壞終端機(jī)器設(shè)備，重則撕裂輸送機(jī)的輸送 帶，使整個輸送線斷線停產(chǎn)，因此，及時(shí)去除輸送帶上混入的各類金屬物對輸送帶的安全運(yùn) 行意義重大。目前的技術(shù)雖然能檢測出所有的金屬物(導(dǎo)磁類、半導(dǎo)磁類、非導(dǎo)磁類金屬)，參 見圖1，但只能利用除鐵器之類裝置去除導(dǎo)磁類金屬物(如鋼鐵類)，而一些體積較大的半 導(dǎo)磁類金屬(如高鉻鑄鐵襯板、含鐵不銹鋼等)、非導(dǎo)磁類金屬物(如鎳鉻不銹鋼、鋁合金、 銅合金等)尚無設(shè)備自動去除?，F(xiàn)有技術(shù)只能在檢測出半導(dǎo)磁類和非導(dǎo)磁類雜物時(shí)，輸送 帶系統(tǒng)停機(jī)，進(jìn)行人工去除，也就是依賴人工用釘耙在輸送帶上進(jìn)行翻找，由于雜物準(zhǔn)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(fèi)時(shí)費(fèi)力，使得高速輸送帶機(jī)組經(jīng) 常停機(jī)過久，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種輸送帶用金屬物定位儀，該定位儀能夠準(zhǔn)確定位輸送 帶上的金屬雜物，且穩(wěn)定可靠，從而提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種輸送帶用金屬物定位儀，包括測距定標(biāo)傳感器、控制箱 和人機(jī)對話顯示屏，所述測距定標(biāo)傳感器由支架、輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉(zhuǎn)編碼器組 成，輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)編碼器通過軸連接在一起；所述控制箱包括 單片機(jī)和雙D型觸發(fā)器，雙D型觸發(fā)器的輸出端連接到單片機(jī)的輸入口，測距定標(biāo)傳感器經(jīng) 雙D型觸發(fā)器接入單片機(jī)；二次金屬檢測器經(jīng)電纜與單片機(jī)相連接，單片機(jī)與人機(jī)對話顯 示屏雙向連接。所述測距定標(biāo)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(shí)連接到單片機(jī)輸入口和雙D型觸發(fā)器的CLK端，B向光耦通過光電耦合器連接到雙D 型觸發(fā)器的輸入端。本發(fā)明輸送帶用金屬物定位儀在正常工作條件下，測距定標(biāo)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(jī)輸送有規(guī)律的脈沖信號，單片機(jī)對脈沖不計(jì)數(shù)。當(dāng) 二次金屬檢測器檢測出物料中有金屬雜物時(shí)，信號則直接輸入單片機(jī)，單片機(jī)經(jīng)過處理后 給出輸送帶機(jī)組停機(jī)請求，另外單片機(jī)發(fā)出金屬物位置標(biāo)定指令，并且直接在人機(jī)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(shí)人機(jī)對話顯示屏的跟蹤數(shù)據(jù)也停止，并且為最終定位值。人機(jī)對話后，工人根據(jù)最終金屬物的定位值在輸送帶上扒取金屬物，確 認(rèn)已無金屬物后通過人機(jī)對話，發(fā)出輸送帶復(fù)位信號，輸送帶繼續(xù)運(yùn)行。本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明輸送帶用金屬物定位儀能夠準(zhǔn)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(jī)時(shí)間。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)檢測出金屬塊的處理流程示意圖；圖2為本發(fā)明輸送帶用金屬物定位儀的流程示意圖；圖3為本發(fā)明輸送帶用金屬物定位儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明增量式旋轉(zhuǎn)編碼器原理示意圖；圖6為本發(fā)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(jī)組架固定標(biāo)尺，3金屬雜物，4物料，5輸送帶， 6人機(jī)對話顯示屏，7控制箱，71單片機(jī)，72雙D型觸發(fā)器，73看門狗芯片，8測距定標(biāo)傳感 器，81支架，82輸送帶緊貼靠輪，83增量式旋轉(zhuǎn)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)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(biāo)傳感器8、控制箱7 和人機(jī)對話顯示屏6 ；所述測距定標(biāo)傳感器8由支架81、輸送帶緊貼靠輪82和增量式旋轉(zhuǎn) 編碼器83組成，輸送帶緊貼靠輪82和增量式旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)編碼器83 通過軸84連接在一起；所述控制箱7包括單片機(jī)71和雙D型觸發(fā)器72，雙D型觸發(fā)器72 的輸出端連接到單片機(jī)71的輸入口，測距定標(biāo)傳感器8經(jīng)雙D型觸發(fā)器72接入單片機(jī)71 ； 二次金屬檢測器1信號輸入到單片機(jī)71輸入口，單片機(jī)71與人機(jī)對話顯示屏6雙向連接。單片機(jī)選用intel89c54，雙D型觸發(fā)器型號為74LS74。所述測距定標(biāo)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(shí)連接到單片機(jī)71的輸入口(15腳P3. 3)，同時(shí)光電耦合器A 11 的輸出連接到雙D型觸發(fā)器72的CLK端(+脈沖端)，B向光耦通過光電耦合器B 12連接 到雙D型觸發(fā)器72的輸入端(D端)。所述二次金屬檢測器1的檢出信號經(jīng)放大處理后通過電纜連接到單片機(jī)71的外 部中斷端口(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(gòu)成回路；雙 D型觸發(fā)器72的輸出端(Q端)連接到單片機(jī)71的I/O 口(17腳P3. 5)，看門狗芯片73與 單片機(jī)71的I/O端口相連。人機(jī)對話顯示屏6為日本產(chǎn)DH2001型，為通用顯示屏，圖6中 的右上角VDD-4端以及向下至三極管T6的集電極LED+-21端之間的端口，其中包括單片機(jī) 71的相關(guān)端口，與人機(jī)對話顯示屏6的相同排列插腳相連接。所述測距定標(biāo)傳感器8工作原理如下測距定標(biāo)傳感器8的部件輸送帶緊貼靠輪82位于輸送帶5下方，與輸送帶5緊密接觸并在輸送帶的帶動下與輸送帶5同步運(yùn)動，輸送帶緊貼靠輪82通過軸84將運(yùn)動傳遞 到測距定標(biāo)傳感器8的另一部件增量式旋轉(zhuǎn)編碼器83。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器83和控制箱7 的單片機(jī)71通過電纜連接，增量式旋轉(zhuǎn)編碼器83向單片機(jī)71輸送代表輸送帶帶距的脈沖信號。
增量式旋轉(zhuǎn)編碼器83內(nèi)部由機(jī)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(jié)合成計(jì)數(shù)脈沖器，角度碼盤85的運(yùn)動由輸送帶緊貼靠輪82通 過軸4傳入。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器83通過內(nèi)部A向和B向光耦86、87轉(zhuǎn)化其角度碼盤的時(shí) 序和相位關(guān)系，得到其角度碼盤角度位移量增加(正方向)或減少(負(fù)方向)。增量式旋轉(zhuǎn) 編碼器83的工作原理如下(參見圖5):A點(diǎn)對應(yīng)A向光耦，B點(diǎn)對應(yīng)B向光耦，A，B兩點(diǎn)間距為S2，角度碼盤的光柵間距 分別為SO和Si，C向?yàn)轫槙r(shí)針方向，D向?yàn)槟鏁r(shí)針方向。當(dāng)角度碼盤以某個速度勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，那么可知輸出波形圖中的SO Sl S2比值 與實(shí)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(zhuǎn)動時(shí)，輸出波形圖 中的SO Sl S2比值與實(shí)際圖的SO Sl S2比值仍相同。如果角度碼盤做變速運(yùn) 動，把它看成為多個運(yùn)動周期(在下面定義)的組合，那么每個運(yùn)動周期中輸出波形圖中的 SO Sl S2比值與實(shí)際圖的SO Sl S2比值仍相同。如果光柵格SO等于Sl時(shí)，也就 是SO和Sl弧度夾角相同，且S2等于SO的1/2，那么可得到此次角度碼盤運(yùn)動位移角度為 SO弧度夾角的1/2，除以所消耗的時(shí)間，就得到此次角度碼盤運(yùn)動位移角速度。SO等于Sl 時(shí)，且S2等于SO的1/2時(shí)，1/4個運(yùn)動周期就可以得到運(yùn)動方向位和位移角度，如果SO不 等于Si，S2不等于SO的1/2，那么要1個運(yùn)動周期才可以得到運(yùn)動方向位和位移角度了。
通過輸出波形圖可知每個運(yùn)動周期的時(shí)序?yàn)?如表1)
表1運(yùn)動周期的時(shí)序
把當(dāng)前的A，B輸出端經(jīng)光電隔離后，A端分別接入單片機(jī)71的Tl計(jì)數(shù)器引腳和 雙D型觸發(fā)器72的時(shí)鐘CLK端，B端則接入雙D型觸發(fā)器72的D端，通過圖5和表1就能 確定測距定標(biāo)傳感器的運(yùn)動方向。當(dāng)雙D型觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端接收到A端的下降沿時(shí)； 而雙D型觸發(fā)器的Q輸出端為“1”時(shí)，即為順方向運(yùn)動，反之當(dāng)Q端為0時(shí)，當(dāng)前為逆向運(yùn)動。
所述雙D型觸發(fā)器72的基本功能是當(dāng)雙D型觸發(fā)器的CLK端輸入一個下降沿脈沖，雙D型觸發(fā)器的Q輸出端的電平=雙D型觸發(fā)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(biāo)傳感器8的運(yùn)動方向了。當(dāng)雙D型觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端接收到A端的下降沿時(shí)；而雙D型觸發(fā)器的輸入端 D為1時(shí)，那么其Q輸出端即為1，這就表示測距定標(biāo)傳感器8內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)編碼器光碼輸出 端A脈沖超前于測距定標(biāo)傳感器8內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)編碼器光碼輸出端B脈沖，說明當(dāng)前為順向 運(yùn)動(假設(shè)輸送帶為前移)。反之，當(dāng)雙D型觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端接同樣收到A端的下降沿時(shí)；而雙D型觸發(fā)器 的輸入端D為0時(shí)，那么其Q輸出端即為0，這就表示測距定標(biāo)傳感器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)編碼器光 碼輸出端A脈沖滯后于測距定標(biāo)傳感器內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)編碼器光碼輸出端B脈沖，說明當(dāng)前為 逆向運(yùn)動(假設(shè)輸送帶為后移)。單片機(jī)71在控制程序中設(shè)立一個單位脈沖計(jì)數(shù)單元和脈沖計(jì)數(shù)累計(jì)單元，每讀 取一次單位脈沖計(jì)數(shù)單元，就根據(jù)其方向的變化即反映一個正負(fù)值；再以脈沖計(jì)數(shù)累計(jì)單 元作加或減運(yùn)算后保存起來，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(shí)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(jī)71輸送有規(guī) 律的脈沖信號，單片機(jī)71對脈沖不計(jì)數(shù)。當(dāng)二次金屬檢測器1檢測到物料4中有金屬雜物 3時(shí)，立即將處理后的信號通過通訊電纜輸送給單片機(jī)71的外部中斷端口(14腳P3.2)， 單片機(jī)71收到中斷信號后開始對脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，并且查詢P3. 5 口的輸入值(P3.5 口是雙 D型觸發(fā)器72的輸出端(Q端)連接到單片機(jī)71的端口)后，發(fā)送輸送帶5停機(jī)請求。此 時(shí)人機(jī)對話顯示屏6由單片機(jī)71控制，進(jìn)行金屬雜物3的距離跟蹤顯示。當(dāng)雙D型觸發(fā)器 72的輸出端為1時(shí)，表示當(dāng)前輸送帶5為順向傳動；反之當(dāng)雙D型觸發(fā)器72的輸出端為0 時(shí)，表示當(dāng)前輸送帶5為逆向運(yùn)動。測距定標(biāo)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(shí)測距定標(biāo)傳感器8才能停止計(jì)數(shù)，此時(shí)人機(jī)對話顯示屏6的跟蹤數(shù)據(jù)也停止， 并且為最終定位值。單片機(jī)71根據(jù)脈沖累計(jì)值的轉(zhuǎn)換和輸送帶5的方向，就可以準(zhǔn)確地判 別金屬雜物3在輸送帶5上的實(shí)際距離。輸送帶5停止后經(jīng)過人機(jī)對話確認(rèn)，工作人員通 過人機(jī)對話顯示屏6和輸送帶機(jī)組架固定標(biāo)尺2可以得出金屬雜物3的精確距離位置。當(dāng) 工作人員處理完畢后，通過人機(jī)對話顯示屏6給單片機(jī)71復(fù)位后，金屬物定位儀又開始下 一輪工作。
權(quán)利要求
一種輸送帶用金屬物定位儀，其特征是包括測距定標(biāo)傳感器、控制箱和人機(jī)對話顯示屏，所述測距定標(biāo)傳感器由支架、輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉(zhuǎn)編碼器組成，輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)編碼器通過軸連接在一起；所述控制箱包括單片機(jī)和雙D型觸發(fā)器，雙D型觸發(fā)器的輸出端連接到單片機(jī)的輸入口，測距定標(biāo)傳感器經(jīng)雙D型觸發(fā)器接入單片機(jī)；二次金屬檢測器經(jīng)電纜與單片機(jī)相連接，單片機(jī)與人機(jī)對話顯示屏雙向連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸送帶用金屬物定位儀，其特征是所述測距定標(biāo)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(shí)連接到單片機(jī)輸入口和雙 D型觸發(fā)器的CLK端，B向光耦通過光電耦合器連接到雙D型觸發(fā)器的輸入端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高速輸送帶的非導(dǎo)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(biāo)傳感器、控制箱和人機(jī)對話顯示屏，所述測距定標(biāo)傳感器由支架、輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉(zhuǎn)編碼器組成，輸送帶緊貼靠輪和增量式旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)編碼器通過軸連接在一起；所述控制箱包括單片機(jī)和雙D型觸發(fā)器，雙D型觸發(fā)器的輸出端連接到單片機(jī)的輸入口，測距定標(biāo)傳感器經(jīng)雙D型觸發(fā)器接入單片機(jī)；二次金屬檢測器經(jīng)電纜與單片機(jī)相連接，單片機(jī)與人機(jī)對話顯示屏雙向連接。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確定位輸送帶上的金屬雜物，且穩(wěn)定可靠，從而提高生產(chǎn)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(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)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(jī)電工程有限公司