玻璃瓶罐點狀模具編碼自動識別功能的實現(xiàn)

全春實，陳克科

山東三金玻璃機械有限公司，山東 淄博 255300

0 引言

玻璃瓶罐點狀模具編碼的自動識別系統(tǒng)，屬于玻璃機械領域。隨著玻璃瓶罐生產技術和現(xiàn)場管理水平的不斷提高，對玻璃瓶罐檢驗統(tǒng)計的要求更加苛刻。能夠滿足這一特殊要求的系統(tǒng)就是玻璃瓶罐點狀模具編碼的自動識別系統(tǒng)。具體是一種玻璃瓶罐在低速或高速旋轉情況下能夠準確、快速讀出點狀模具編碼號，自動過濾與點狀模具編碼號無關的信號的玻璃瓶罐點狀模具編碼的自動識別系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)硬件設計

玻璃瓶罐點狀模具編碼的自動識別系統(tǒng)，包括讀碼控制器、數(shù)字激光傳感器、旋瓶機構、活動支架。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）活動支架；5）玻璃瓶罐；6）旋瓶機構。其結構特征在于：

主板通過扁平電纜與讀碼控制器相連，讀碼控制器通過數(shù)字激光控制器信號線與數(shù)字激光控制器相連接，旋轉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線；讀碼控制器的16路輸出J2與主板的16路輸入J5一一對應相連。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展輸入/輸出口、高速輸入口、串行口、A/D轉換口等，其主要完成職責為外來信號的采集、比較判斷、數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及發(fā)出相應的控制命令、與上位機的通訊等功能。讀碼控制器嵌入式控制板中主要包含總線擴展輸入/輸出口、高速輸入口。其主要完成職責為外來信號的采集、運算處理、輸出最終得出的玻璃瓶罐點狀模具編碼號的功能。

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，提供了高速運行物體的信號采集功能。數(shù)字激光傳感器最大的特點是在精密模式下響應速度達到80μs。根據(jù)檢測物體的不同可調節(jié)靈敏度，調節(jié)方式有兩點調諧、最大靈敏度設置、自動調諧、位置調整等。顯示模式為同時顯示設置值、接收光強度、多余增益等，而且有初始化設置功能，方便調節(jié)、使用靈活。

數(shù)字激光傳感器分為兩體，感測頭和控制器。

4 旋瓶機構

旋瓶機構是帶動玻璃瓶罐勻速旋轉的機械結構，由同步電機帶動旋轉。旋瓶機構根據(jù)設定的機器速度高速或低速運行。由圖1可以看出，旋瓶機構和玻璃瓶罐之間是摩擦接觸，使得旋瓶機構旋轉時帶動玻璃瓶罐以旋瓶機構一樣的線速度旋轉。若旋瓶機構的旋轉運動忽快忽慢或旋瓶機構和玻璃瓶罐之間的摩擦力不均勻導致玻璃瓶罐旋轉不穩(wěn)定，都會導致采集的信號失真，無法得出正確的玻璃瓶罐點狀模具編碼號。因此，讓玻璃瓶罐勻速、穩(wěn)定旋轉非常重要。

圖1

5 活動支架

活動支架又叫萬向支架。用于數(shù)字激光傳感器的感測頭與玻璃瓶罐點狀模具編碼之間的位置調節(jié)。一端固定在底板，一端是活動關節(jié)，直接固定感測頭。兩端之間還有一個活動關節(jié)，此關節(jié)處有個調節(jié)輪。調節(jié)輪的作用是松開時，各個關節(jié)活動自如，隨意的任意方向調節(jié)，當調整完畢準備將感測頭固定在合適位置時，擰緊調節(jié)輪，鎖住所有關節(jié)。

6 系統(tǒng)軟件設計

本系統(tǒng)的軟件設計圍繞著數(shù)據(jù)的提取、傳輸和處理。從數(shù)據(jù)流向上看，數(shù)據(jù)經過3個階段的處理，分別是讀碼控制器運算處理、主板的統(tǒng)計處理、上位機的顯示處理。

6.1 讀碼控制器的運算處理

讀碼控制器對數(shù)字激光傳感器發(fā)來的高速輸入數(shù)字信號一一做標記，方法是利用CPU內部定時器以20μs一次中斷的形式不斷重復計數(shù)，當每收到一個信號，計數(shù)器內的內容放到當前指定的寄存器中，然后將計數(shù)器清零。在規(guī)定時間內采集到的所有高速輸入數(shù)字信號，按照順序將每一次重新計數(shù)數(shù)量集中存儲在設定好的內部寄存器區(qū)域中。采集信號結束并進入計算時間后根據(jù)計數(shù)數(shù)量的多少，找出基準數(shù)，利用基準數(shù)與寄存器中計數(shù)數(shù)量之間的倍數(shù)關系，得出玻璃瓶罐點狀模具編碼號，并自動過濾掉不符合倍數(shù)關系的信號。最后將得出的模具編碼號的組合排列以數(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狀模具編碼號。

6.2 主板的統(tǒng)計處理

主板在設定時間內循環(huán)掃描讀碼控制器傳輸來的玻璃瓶罐點狀模具編碼號，根據(jù)得到的組合排列，與內部設定好的對應關系表比對，找出相對應的阿拉伯數(shù)字形式的玻璃瓶罐編碼號。每一個玻璃瓶罐都有多個內部寄存器對其進行相關信息記錄，包括點狀模具編碼號。將點狀模具編碼號相同的玻璃瓶罐集合在一起統(tǒng)計相關缺陷數(shù)據(jù)，以通訊的方式時時傳輸?shù)缴衔粰C中顯示。

6.3 上位機的顯示處理

上位機是人機對話的窗口，用于設定參數(shù)、顯示數(shù)據(jù)。上位機將以通訊方式傳輸來的玻璃瓶罐點狀模具編碼號及相關數(shù)據(jù)按照設定好的格式顯示并備份。

7 結論

該玻璃瓶罐點狀模具編碼的自動識別系統(tǒng)，由于采集信號及處理信號的是單板機，瓶子在低速還是高速旋轉時，不需要改變檢測距離和信號采集放大系數(shù)，數(shù)字激光控制器和單板微機根據(jù)需要準確、快速讀出點狀模具編碼號，有效過濾與點狀模具編碼號無關的信號，操作簡單、可靠穩(wěn)定。統(tǒng)計數(shù)據(jù)快速、準確，及時反映生產情況，減輕了管理人員的勞動強度，降低了管理費用。

[1]竇振中.單片機原理主程序設計[M].北京航空航天大學出版社.

[2]賈民平.測試技術[M].高等教育出版社.