專利名稱：直徑檢測傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳感器，特別涉及一種直徑檢測傳感器。
背景技術(shù)：
在煙草行業(yè)中，對煙用濾棒的生產(chǎn)加工工藝有國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(圓周為24. 2 24. 5士0. 2mm)，一旦煙用濾棒的誤差偏離范圍較大就會造成產(chǎn)品報廢?，F(xiàn)有的KDF2、KDF3 型等煙用濾棒成型機對濾棒的直徑檢測都采用氣壓流量測試方法，其測量精度很低，并受 多種環(huán)境因素影響，從而以此檢測手段與控制單元構(gòu)成的濾棒直徑在線控制得不到正常應(yīng) 用，大多處于癱瘓狀態(tài)。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種直徑檢測傳感器，其不受環(huán)境影響且 測量精度高。為解決所述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種直徑檢測傳感器，其特征在于，其包 括三路激光平行光源，該三路激光平行光源呈一百二十度分布將被測物體包圍；CXD同步驅(qū)動模塊，其產(chǎn)生CXD同步驅(qū)動脈沖；三路CXD單元，其與CXD同步驅(qū)動模塊連接，其接收CXD同步驅(qū)動脈沖，對三路激 光平行光源進行光學(xué)信號采集并產(chǎn)生直徑檢測信號；CXD信號調(diào)理模塊，其與三路CXD單元連接，其接收CXD單元產(chǎn)生的直徑檢測信號 后并進行調(diào)理，經(jīng)過調(diào)理后的直徑檢測信號輸出給單片機處理；單片機，其與CXD同步驅(qū)動模塊和CXD信號調(diào)理模塊連接，其接收調(diào)理后的直徑檢 測信號及CCD同步驅(qū)動脈沖，并計算產(chǎn)生檢測物體的檢測直徑信號和產(chǎn)生光源功率測量值 信號；輸出信號轉(zhuǎn)換與驅(qū)動模塊，其與單片機連接，其接收單片機輸出的檢測直徑信號， 并輸出直徑對應(yīng)的模擬電壓值；光源驅(qū)動調(diào)整模塊，其連接在三路激光平行光源和單片機之間，其接收單片機計 算的光源功率測量值信號并驅(qū)動三路激光平行光源。優(yōu)選地，所述三路CXD單元中的每路CXD單元位于對應(yīng)一路激光平行光源的對面。優(yōu)選地，所述CXD同步驅(qū)動模塊包括分頻電路、RC振蕩器、晶體振蕩器和時序控制 電路，分頻電路與RC振蕩器連接，分頻電路、晶體振蕩器和時序控制電路連接。本實用新型的積極進步效果在于本實用新型直徑檢測傳感器改進煙草行業(yè)中對 香煙濾棒或煙支的直徑檢測方式，提高濾棒或煙支的直徑檢測精度以及檢測的可靠性。而 且，本實用新型直徑檢測傳感器采用光電檢測原理實現(xiàn)了非接觸測量，結(jié)合高性能的單片 機處理及一系列控制電路從而實現(xiàn)了濾棒或煙支等棒材的直徑精密測量，解決了以前利用 簡單的氣壓流量測量受氣壓波動、氣源水分的影響以及接觸式測量受濾棒運動、設(shè)備振動等相關(guān)影響，同時解決了以前的信號采集和運算方面的技術(shù)缺陷。
圖1為本實用新型直徑檢測傳感器的系統(tǒng)組成框圖。圖2為本實用新型直徑檢測傳感器的系統(tǒng)信號流程圖。圖3為本實用新型直徑檢測傳感器的電路原理圖。圖4為本實用新型直徑檢測傳感器安裝后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型直徑檢測傳感器安裝后的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面舉個較佳實施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。如圖1至圖3所示，本實用新型直徑檢測傳感器包括三路激光平行光源(即第 一激光平行光源11、第二激光平行光源12和第三激光平行光源13)、三路CXD(Charge Coupled Device,電荷藕合器件)單元(即第一 CCD單元21、第二 CCD單元22和第三CCD 單元23)、CCD信號調(diào)理模塊3、光源驅(qū)動調(diào)整模塊4、CCD同步驅(qū)動模塊5、單片機6和輸出 信號轉(zhuǎn)換與驅(qū)動模塊7，每路CCD單元位于對應(yīng)一路激光平行光源的對面，三路激光平行光 源和光源驅(qū)動調(diào)整模塊4連接，光源驅(qū)動調(diào)整模塊4與單片機6連接，三路CXD單元與CXD 信號調(diào)理模塊3和CXD同步驅(qū)動模塊5連接，CXD信號調(diào)理模塊3和CXD同步驅(qū)動模塊5與 單片機6連接，單片機6和輸出信號轉(zhuǎn)換與驅(qū)動模塊7連接，CCD單元由光電耦合芯片(型 號為C3575)組成，光源驅(qū)動調(diào)整模塊4由運算放大器和NPN三極管組成，CCD同步驅(qū)動模 塊5包括分頻電路、RC振蕩器、晶體振蕩器和時序控制電路，分頻電路與RC振蕩器連接，分 頻電路、晶體振蕩器和時序控制電路連接，時序控制電路由相關(guān)的觸發(fā)器和一系列門電路 組成，CCD信號調(diào)理模塊3包括第一濾波放大電路、第二濾波放大電路、第三濾波放大電路、 第一二值化電路、第二二值化電路和第三二值化電路，第一至第三濾波放大電路都包括相 互連接的濾波電路和差動放大電路，單片機6采用英飛凌公司的XC167型單片機，輸出信號 轉(zhuǎn)換與驅(qū)動模塊7包括輸出驅(qū)動電路、信號隔離電路、跟隨電路和D/A(數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換 電路，輸出驅(qū)動電路和D/A(數(shù)字/模擬)轉(zhuǎn)換電路之間連接一個跟隨電路，三路激光平行 光源和三路CCD單元對應(yīng)起來，即第一 CCD單元21位于第一激光平行光源11的對面，第二 C⑶單元22位于第二激光平行光源12的對面，第三C⑶單元23位于第三激光平行光源13 的對面，第一濾波放大電路連接在第一 CCD單元21和第一二值化電路之間，第二濾波放大 電路連接在第二 CXD單元22和第二二值化電路之間，第三濾波放大電路連接在第三CXD單 元23和第三二值化電路之間。三路激光平行光源經(jīng)過光學(xué)處理后得到亮度均勻的條形光源，利用條形光源作為 直徑檢測的光源；CCD同步驅(qū)動模塊5由晶體振蕩器和RC振蕩器分別產(chǎn)生用于行頻和幀頻 的基準(zhǔn)脈沖，之后經(jīng)過分頻電路及時序控制電路產(chǎn)生CCD同步驅(qū)動脈沖和單片機完成信號 采集的同步脈沖。CCD單元接收CCD同步驅(qū)動脈沖，對三路激光平行光源進行光學(xué)信號采集 并產(chǎn)生直徑檢測信號，具體是條形光源發(fā)出的三路條形平行光呈一百二十度分布圍成一個 圓圈且將濾棒(被測物體)包圍，同時對濾棒照射，每路條形平行光穿過濾棒后分別由對面 的CCD單元接收，如第一激光平行光源11發(fā)出的條形平行光穿過濾棒后由第一 CCD單元21接收，第一 CXD單元21、第二 CXD單元22和第三CXD單元23將對應(yīng)的三路條形平行光轉(zhuǎn)化 為直徑檢測信號；CCD信號調(diào)理模塊3接收CCD單元產(chǎn)生的直徑檢測信號后進行信號濾波 處理、信號增益調(diào)整、信號二值化處理及信號電平變換，經(jīng)過調(diào)理后的直徑檢測信號輸出給 單片機處理；單片機接收調(diào)理后的直徑檢測信號及CCD同步驅(qū)動脈沖，完成信號的數(shù)據(jù)采 集與分析處理，一方面計算產(chǎn)生檢測物體的檢測直徑信號，對多次測量值進行加權(quán)平均運 算，從而克服檢測誤差，另一方面單片機通過對CCD單元模擬信號的采集與計算從而得到 光源功率測量值信號，對激光平行光源功率實現(xiàn)自動增益控制；輸出信號轉(zhuǎn)換與驅(qū)動模塊 7接收單片機輸出的檢測直徑信號，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換、電流放大及隔離處理輸出直徑信號，該 直徑信號為被測物體直徑對應(yīng)的模擬電壓值；光源驅(qū)動調(diào)整模塊4接收單片機計算的光源 功率測量值信號，光源功率測量值信號經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換、電流放大 后驅(qū)動三路激光平行光源， 從而由單片機實現(xiàn)激光平行光源發(fā)光功率的自動增益控制，從而使直徑檢測傳感器具備自 適應(yīng)功能，克服環(huán)境光及光源老化等一系列因素造成的檢測誤差。如圖4和圖5所示，本實用新型直徑檢測傳感器的結(jié)構(gòu)包括殼體31、光源32、控制 電路板33、(XD線路板34、檢測頭35、清潔頭36、窗口片37、反射板38、接插件39和清潔空 氣接頭40，殼體31在滿足應(yīng)用安裝要求的同時提供光源32、控制電路板33、接插件39和清 潔空氣接頭40的安裝與固定，即光源32、控制電路板33、接插件39和清潔空氣接頭40分 別緊固在殼體31的對應(yīng)部位上；檢測頭35為CCD線路板34、窗口片37和反射板38的安 裝支架，檢測頭35與殼體31采用螺釘緊固連接；清潔頭36主要包括清潔腔和密封蓋板，它 將清潔空氣接頭40引入的清潔空氣作用于窗口片上，從而保證檢測光路的清潔，避免光路 污染帶來的測量誤差，清潔頭36與密封蓋板螺釘連接后一起與殼體31緊固連接。綜上所述，本實用新型直徑檢測傳感器改進煙草行業(yè)中對香煙濾棒或煙支的直徑 檢測方式，提高濾棒或煙支的直徑檢測精度以及檢測的可靠性。而且，本實用新型直徑檢測 傳感器采用光電檢測原理實現(xiàn)了非接觸測量，結(jié)合高性能的單片機處理及一系列控制電路 從而實現(xiàn)了濾棒或煙支等棒材的直徑精密測量，解決了以前利用簡單的氣壓流量測量受氣 壓波動、氣源水分的影響以及接觸式測量受濾棒運動、設(shè)備振動等相關(guān)影響，同時解決了以 前的信號采集和運算方面的技術(shù)缺陷。雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 這些僅是舉例說明，在不背離本實用新型的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做 出多種變更或修改。因此，本實用新型的保護范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求一種直徑檢測傳感器，其特征在于，其包括三路激光平行光源，該三路激光平行光源呈一百二十度分布將被測物體包圍；CCD同步驅(qū)動模塊，其產(chǎn)生CCD同步驅(qū)動脈沖；三路CCD單元，其與CCD同步驅(qū)動模塊連接，其接收CCD同步驅(qū)動脈沖，對三路激光平行光源進行光學(xué)信號采集并產(chǎn)生直徑檢測信號；CCD信號調(diào)理模塊，其與三路CCD單元連接，其接收CCD單元產(chǎn)生的直徑檢測信號后并進行調(diào)理，經(jīng)過調(diào)理后的直徑檢測信號輸出給單片機處理；單片機，其與CCD同步驅(qū)動模塊和CCD信號調(diào)理模塊連接，其接收調(diào)理后的直徑檢測信號及CCD同步驅(qū)動脈沖，并計算產(chǎn)生檢測物體的檢測直徑信號和產(chǎn)生光源功率測量值信號；輸出信號轉(zhuǎn)換與驅(qū)動模塊，其與單片機連接，其接收單片機輸出的檢測直徑信號，并輸出直徑對應(yīng)的模擬電壓值；光源驅(qū)動調(diào)整模塊，其連接在三路激光平行光源和單片機之間，其接收單片機計算的光源功率測量值信號并驅(qū)動三路激光平行光源。
2.如權(quán)利要求1所述的直徑檢測傳感器，其特征在于，所述三路CCD單元中的每路CCD 單元位于對應(yīng)一路激光平行光源的對面。
3.如權(quán)利要求1所述的直徑檢測傳感器，其特征在于，所述CCD同步驅(qū)動模塊包括分頻 電路、RC振蕩器、晶體振蕩器和時序控制電路，分頻電路與RC振蕩器連接，分頻電路、晶體 振蕩器和時序控制電路連接。
專利摘要本實用新型公開了一種直徑檢測傳感器，其包括三路激光平行光源，呈一百二十度分布將被測物體包圍；CCD同步驅(qū)動模塊，其產(chǎn)生CCD同步驅(qū)動脈沖；三路CCD單元，其對三路激光平行光源進行光學(xué)信號采集并產(chǎn)生直徑檢測信號；CCD信號調(diào)理模塊，其接收CCD單元產(chǎn)生的直徑檢測信號后并進行調(diào)理，經(jīng)過調(diào)理后的直徑檢測信號輸出給單片機處理；單片機，其計算產(chǎn)生檢測物體的檢測直徑信號和產(chǎn)生光源功率測量值信號；輸出信號轉(zhuǎn)換與驅(qū)動模塊，其接收單片機輸出的檢測直徑信號，并輸出直徑對應(yīng)的模擬電壓值；光源驅(qū)動調(diào)整模塊，其接收單片機計算的光源功率測量值信號并驅(qū)動三路激光平行光源。本實用新型直徑檢測傳感器不受環(huán)境影響且測量精度高。
文檔編號G01B11/08GK201569414SQ20092021410
公開日2010年9月1日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日
發(fā)明者張挪, 張鳴岐, 李正華, 王冠軍, 鄒建兵 申請人:上海實甲電子科技有限公司