專利名稱：無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種配頁機的書帖厚度檢測技術，尤其涉及一種無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)。
背景技術：
配頁機是將不同頁碼的紙張配合在一起的裝訂設備。在配頁機處于正常生產(chǎn)時， 為確保配頁質量，需對書帖厚度進行檢測。通常，采用線性位移傳感器+PLC的檢測方式，即通過一個帶線性模擬量輸出的線性位移傳感器檢測配頁機的鐵質的叼牙距離該接近傳感器檢測面的位移差異的大小，并將位移值送至配頁機的PLC處理，當缺張或多張時，位移值的變化會超出偏差范圍，而PLC則進行相應處理。但由于機械方面各種因素的局限，造成配頁機的叼牙的被測面(平面)相對于傳感器檢測面(平面)的運動軌跡為圓弧切線運動，使得正常生產(chǎn)時，叼牙的被測面與傳感器檢測面之間的位移，在整個檢測周期內不是一個恒定或接近恒定的值，而是類似波谷效應的變化。由于檢測面積很小，約20X20mm，在設備最高速運轉時，一個測量周期(從波谷起始到波谷結束)約;Mms。而配頁機的PLC的掃描速度和A/D轉換速度相對較慢，按上述時間進行計算，在一個測量周期內，PLC只能采樣15次左右，而且每次的采樣點不穩(wěn)定，造成正常生產(chǎn)時，采樣數(shù)據(jù)每次都不一致，無法進行判定，即無法確定測量基準?？梢姮F(xiàn)有配頁機用這種“普通線性位移傳感器+PLC”來進行高速測量無法達到設計要求。通過實驗發(fā)現(xiàn)，要想克服上述困難，傳感器必須具備測量周期為150微秒左右， 而且具有谷值保持這樣的功能，即在最短的一個測量周期內，該傳感器也可采樣約200次， 基本可以保證每次都能找到波谷(波峰)值。使用波谷值作為基準，即可滿足實際的使用需要，同時波谷保持功能，可以保證在最高速的情況下，傳感器的模擬量輸出500毫秒才變化一次，這個速度足以讓PLC進行處理，但這樣對傳感器的要求非常高，同時價格也非常昂貴，不符合設計初衷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，以低成本實現(xiàn)對無接觸書帖厚度的準確快速檢測。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，包括線性位移傳感器和PLC，還包括信號處理板，其用于將所述接近傳感器采集到的書帖厚度測量值進行預處理并將處理后的書帖厚度測量值發(fā)送至所述PLC的AD轉換模塊，所述信號處理板包括依次相連的濾波電路、補償電路、放大電路、單極性轉換電路、單門限比較取樣電路和信號波谷保持電路。本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，所述濾波電路包括第一運放，所述第一運放的同向輸入端與電阻R2的一端相連，所述第一運放的同向輸入端和其輸出端之間接有電阻R3，所述第一運放的反向輸入端與電容C2的一端相連，電容C2的另一端、電阻R2的另一端以及電容Cl的一端與電阻Rl的一端相連，電阻Rl的另一端和雙向穩(wěn)壓管Dl的一端相連作為傳感器信號的輸入端，雙向穩(wěn)壓管Dl的另一端以及電容Cl的另一端接地。本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，所述補償電路包括第二運放，所述第二運放的同向輸入端和其輸出端相連，所述第二運放的反向輸入端分別與電位器RPl的可調端相連，由電阻R5和電容C3構成的并聯(lián)電路的一端分別與所述第二運放的反向輸入端以及電位器RPl的另一端相連，由電阻R5和電容C3構成的并聯(lián)電路的另一端接地，電位器RPl的第三端與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與所述第一運放的輸出端相連。本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，所述放大電路包括第三運放，所述第三運放的同向輸入端和其輸出端之間接有電阻R7，所述第三運放的反向輸入端接地，所述第三運放的同向輸入端分別與電阻R6的一端、二極管D3的輸出端以及二極管D2的輸入端相連， 二極管D2的輸出端接3V直流，二極管D3的輸入端接地，電阻R6的另一端與所述第二運放的輸出端相連，所述第三運放的正電源輸入端以及負電源輸入端分別對應通過電容C4和電容C5接地。本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，所述單極性轉換電路包括第四運放，所述第四運放的同向輸入端分別與電容C7的一端以及電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端分別與電阻R8的一端以及電阻RlO的一端相連，電阻R8的另一端接地，電容C7的另一端以及電阻RlO的另一端與所述第四運放的輸出端相連，所述第四運放的反向輸入端分別與電阻 R12的一端、電容C6的一端以及電阻Rll的一端相連，電阻R12的另一端以及電容C6的另一端接地，電阻Rll的另一端與所述第三運放的輸出端相連。本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，所述單門限比較取樣電路包括第六運放和第七運放，所述第六運放的反向輸入端與所述第四運放的輸出端相連，所述第六運放的同向輸入端與其輸出端相連，所述第六運放的輸出端通過取樣開關與所述第七運放的反向輸入端相連，所述第七運放的同向輸入端與其輸出端相連。本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，所述信號波谷保持電路包括第五運放，所述第五運放的同向輸入端與電位器RP2的可調端相連，電位器RP2的另一端依次通過電阻R13 和電阻R14與所述第五運放的輸出端相連，電位器RP2的第三端與所述第五運放的接地端相連，所述第五運放的輸出端與電阻R15的一端相連，電阻R15另一端與雙向穩(wěn)壓管D2的一端相連作為所述信號處理板的輸出端，雙向穩(wěn)壓管D2的另一端接地。本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，還包括人機接口，用于設定書帖厚度閾值， 接收所述PLC發(fā)送的判斷結果并將其輸出顯示。本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，所述線性位移傳感器為電感式接近傳感器。本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，所述電感式接近傳感器的動態(tài)響應為ΙΚΗζ， 檢測距離范圍為1 5毫米。本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)中增加了括信號處理板，其用于將接近傳感器采集到的書帖厚度測量值進行預處理并將處理后的書帖厚度測量值發(fā)送至PLC的AD轉換模塊，信號處理板包括依次相連的濾波電路、補償電路、放大電路、單極性轉換電路、單門限比較取樣電路和信號波谷保持電路，由于信號處理板的增加，采用普通的電感式接近傳感器的采集到的書帖厚度信號在進入PLC前就能得到快速的處理，而又由于信號處理板具有信號波谷保持功能，使得PLC可以不依賴于PLC本身的處理能力，從容的處理采集到的書帖厚度信號，從而低成本實現(xiàn)了對無接觸書帖厚度的準確快速檢測。


圖1為本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)的電路原理圖；圖2為本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)中信號處理板的電路框圖；圖3為本發(fā)明的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)中信號處理板的電路原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細描述參考圖1所示，本實施例的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)是在現(xiàn)有無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)基礎上增加了一個信號處理板，信號處理板的輸入端與兩個用于測量書帖厚度的電感式接近傳感器SQ2和SQ3的輸出端相連，這兩個電感式接近傳感器SQ2和SQ3的動態(tài)響應為ΙΚΗζ，檢測距離范圍為1 5毫米，信號處理板的輸出端與PLC的AD轉換模塊的輸出端相連，該信號處理板用于將電感式接近傳感器SQ2和SQ3采集到的書帖厚度測量值進行預處理并將處理后的書帖厚度測量值發(fā)送至PLC的AD轉換模塊，其中，本實施例的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)的型號為海泰克PWS-6800C的人機接口(HMI)用于設定書帖厚度閾值， 接收PLC發(fā)送的判斷結果并將其輸出顯示。結合圖2所示，信號處理板包括依次相連的濾波電路、補償電路、放大電路、單極性轉換電路、單門限比較取樣電路和信號波谷保持電路，而信號處理板中的各個電路則可以采用如圖3所示結構，其中濾波電路包括第一運放U1，第一運放Ul的同向輸入端與電阻R2的一端相連，第一運放Ul的同向輸入端和其輸出端之間接有電阻R3，第一運放Ul的反向輸入端與電容C2的一端相連，電容C2的另一端、電阻R2的另一端以及電容Cl的一端與電阻Rl的一端相連， 電阻Rl的另一端和雙向穩(wěn)壓管Dl的一端相連作為傳感器信號的輸入端，雙向穩(wěn)壓管Dl的另一端以及電容Cl的另一端接地。補償電路包括第二運放U2，第二運放U2的同向輸入端和其輸出端相連，第二運放 U2的反向輸入端分別與電位器RPl的可調端相連，由電阻R5和電容C3構成的并聯(lián)電路的一端分別與第二運放U2的反向輸入端以及電位器RPl的另一端相連，由電阻R5和電容C3 構成的并聯(lián)電路的另一端接地，電位器RPl的第三端與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與第一運放Ul的輸出端相連。放大電路包括第三運放U3，第三運放U3的同向輸入端和其輸出端之間接有電阻 R7，第三運放U3的反向輸入端接地，第三運放U3的同向輸入端分別與電阻R6的一端、二極管D3的輸出端以及二極管D2的輸入端相連，二極管D2的輸出端接3V直流，二極管D3的輸入端接地，電阻R6的另一端與第二運放U2的輸出端相連，第三運放U3的正電源輸入端以及負電源輸入端分別對應通過電容C4和電容C5接地。單極性轉換電路包括第四運放U4，第四運放U4的同向輸入端分別與電容C7的一端以及電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端分別與電阻R8的一端以及電阻RlO的一端相連，電阻R8的另一端接地，電容C7的另一端以及電阻RlO的另一端與所述第四運放U4的輸出端相連，第四運放U4的反向輸入端分別與電阻R12的一端、電容C6的一端以及電阻Rll的一端相連，電阻R12的另一端以及電容C6的另一端接地，電阻Rll的另一端與第三運放 U3的輸出端相連。單門限比較取樣電路包括第六運放U6和第七運放U7，第六運放U6的反向輸入端與第四運放U4的輸出端相連，第六運放TO的同向輸入端與其輸出端相連，第六運放TO的輸出端通過取樣開關K與第七運放U7的反向輸入端相連，第七運放U7的同向輸入端與其輸出端相連。信號波谷保持電路包括第五運放TO，第五運放TO的同向輸入端與電位器RP2的可調端相連，電位器RP2的另一端依次通過電阻R13和電阻R14與第五運放U5的輸出端相連，電位器RP2的第三端與第五運放TO的接地端相連，第五運放TO的輸出端與電阻R15的一端相連，電阻R15另一端與雙向穩(wěn)壓管D2的一端相連作為信號處理板的輸出端，雙向穩(wěn)壓管D2的另一端接地。本實施例的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，預先通過人機接口 HMI設定書帖厚度閾值，然后啟動系統(tǒng)，電感式接近傳感器SQ2和SQ3采集當前的書帖的厚度信號，該厚度信號依次經(jīng)過濾波電路、補償電路和放大電路處理后變成較為標準的具有波峰和波谷的雙向波動信號，該雙向波動信號經(jīng)單極性轉換電路處理后變成僅有波谷的單向波動信號，單門限比較取樣電路從每個周期內的單向波動信號中選取出波谷值最大的一個，信號波谷保持電路將該波谷最大值的輸出，并保持到下一個測量周期，PLC收到來自信號處理板的波谷最大值信號后將其與書帖厚度閾值比較，如果波谷最大值信號對應的書帖厚度與書帖厚度閾值不一致，則說明書帖多張或缺張，即當前書帖不符合要求，然后PLC控制配頁機的剔除機構將該不合符要求的書帖剔除，如果波谷最大值信號對應的書帖厚度與書帖厚度閾值一致， 則說明書帖為一張，即當前書帖符合要求，然后PLC控制配頁機的送書機構允許該張書帖進入后續(xù)的裝訂生產(chǎn)流程，在處理后，PLC將處理結果保存并發(fā)送至人機接口實時顯示。由于信號處理板的增加，采用普通的電感式接近傳感器的采集到的書帖厚度信號在進入PLC 前就能得到快速的處理，，而又由于信號處理板具有信號波谷保持功能，使得PLC可以不依賴于PLC本身的處理能力，從容的處理采集到的書帖厚度信號，從而低成本實現(xiàn)了對無接觸書帖厚度的準確快速檢測。以上的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權利要求書確定的保護范圍內。
權利要求
1.一種無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，包括線性位移傳感器和PLC，其特在于，還包括信號處理板，其用于將所述接近傳感器采集到的書帖厚度測量值進行預處理并將處理后的書帖厚度測量值發(fā)送至所述PLC的AD轉換模塊，所述信號處理板包括依次相連的濾波電路、補償電路、放大電路、單極性轉換電路、單門限比較取樣電路和信號波谷保持電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，其特在于，所述濾波電路包括第一運放(U1)，所述第一運放(Ul)的同向輸入端與電阻R2的一端相連，所述第一運放(Ul) 的同向輸入端和其輸出端之間接有電阻R3，所述第一運放(Ul)的反向輸入端與電容C2的一端相連，電容C2的另一端、電阻R2的另一端以及電容Cl的一端與電阻Rl的一端相連， 電阻Rl的另一端和雙向穩(wěn)壓管Dl的一端相連作為傳感器信號的輸入端，雙向穩(wěn)壓管Dl的另一端以及電容Cl的另一端接地。
3.根據(jù)權利要求2所述的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，其特在于，所述補償電路包括第二運放(U2)，所述第二運放(似)的同向輸入端和其輸出端相連，所述第二運放(似)的反向輸入端分別與電位器RPl的可調端相連，由電阻R5和電容C3構成的并聯(lián)電路的一端分別與所述第二運放(U2)的反向輸入端以及電位器RPl的另一端相連，由電阻R5和電容C3構成的并聯(lián)電路的另一端接地，電位器RPl的第三端與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與所述第一運放(Ul)的輸出端相連。
4.根據(jù)權利要求3所述的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，其特在于，所述放大電路包括第三運放(U3)，所述第三運放(TO)的同向輸入端和其輸出端之間接有電阻R7，所述第三運放 (U3)的反向輸入端接地，所述第三運放(U3)的同向輸入端分別與電阻R6的一端、二極管 D3的輸出端以及二極管D2的輸入端相連，二極管D2的輸出端接3V直流，二極管D3的輸入端接地，電阻R6的另一端與所述第二運放(似)的輸出端相連，所述第三運放(U； )的正電源輸入端以及負電源輸入端分別對應通過電容C4和電容C5接地。
5.根據(jù)權利要求4所述的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，其特在于，所述單極性轉換電路包括第四運放(U4)，所述第四運放(U4)的同向輸入端分別與電容C7的一端以及電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端分別與電阻R8的一端以及電阻RlO的一端相連，電阻R8的另一端接地，電容C7的另一端以及電阻RlO的另一端與所述第四運放(U4)的輸出端相連，所述第四運放(U4)的反向輸入端分別與電阻R12的一端、電容C6的一端以及電阻Rll的一端相連，電阻R12的另一端以及電容C6的另一端接地，電阻Rll的另一端與所述第三運放 (U3)的輸出端相連。
6.根據(jù)權利要求5所述的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，其特在于，所述單門限比較取樣電路包括第六運放(U6)和第七運放(U7)，所述第六運放(U6)的反向輸入端與所述第四運放(U4)的輸出端相連，所述第六運放(U6)的同向輸入端與其輸出端相連，所述第六運放 (U6)的輸出端通過取樣開關(K)與所述第七運放(U7)的反向輸入端相連，所述第七運放 (U7)的同向輸入端與其輸出端相連。
7.根據(jù)權利要求6所述的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，其特在于，所述信號波谷保持電路包括第五運放⑴5)，所述第五運放(TO)的同向輸入端與電位器RP2的可調端相連，電位器RP2的另一端依次通過電阻R13和電阻R14與所述第五運放(U5)的輸出端相連，電位器 RP2的第三端與所述第五運放(TO)的接地端相連，所述第五運放(TO)的輸出端與電阻R15 的一端相連，電阻R15另一端與雙向穩(wěn)壓管D2的一端相連作為所述信號處理板的輸出端，雙向穩(wěn)壓管D2的另一端接地。
8.根據(jù)權利要求7所述的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，其特在于，還包括人機接口，用于設定書帖厚度閾值，接收所述PLC發(fā)送的判斷結果并將其輸出顯示。
9.根據(jù)權利要求8所述的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，特征在于，所述線性位移傳感器為電感式接近傳感器。
10.根據(jù)權利要求9所述的無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，特征在于，所述電感式接近傳感器的動態(tài)響應為ΙΚΗζ，檢測距離范圍為1 5毫米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無接觸書帖厚度檢測系統(tǒng)，包括線性位移傳感器和PLC，其特在于，還包括信號處理板，其用于將所述接近傳感器采集到的書帖厚度測量值進行預處理并將處理后的書帖厚度測量值發(fā)送至所述PLC的AD轉換模塊，所述信號處理板包括依次相連的濾波電路、補償電路、放大電路、單極性轉換電路、單門限比較取樣電路和信號波谷保持電路。該系統(tǒng)能低成本實現(xiàn)對無接觸書帖厚度的準確快速檢測。
文檔編號G01B7/06GK102564289SQ201210019130
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權日2012年1月20日
發(fā)明者汪元林, 袁傳權 申請人:淮南光華光神機械電子有限公司