一种双路无源硬标签插磁装置的制作方法

本实用新型属于电子标签技术领域，具体是涉及一种无源硬标签生产过程中插磁工序的装置。

背景技术：
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国内无源硬标签生产集中在江浙一带的小微企业中，其无源硬标签整个生产过程自动化水平低，其关键插磁工序——将磁棒插入绕有线圈的骨架中，以调整硬标签谐振回路中电感值大小，使硬标签电感和电容组成的串联回路谐振频率符合行业要求(如基于声磁技术的硬标签的谐振频率的行业要求是58kHz±0.1kHz)，都停留在人工阶段。人工插磁控制存在无源硬标签谐振频率精度不高、产品一致性差，耗时费力，生产效率不高，且需要对标签质量再次检验等缺点。

查阅相关文献，目前插磁工序的设备及其控制方法鲜有报道，而国内外学者对标签工作频率的检测技术研究较多。依据ISO/IEC 18046-3-2007等标准对EAS系统用电子标签测试的基本规范要求，其按探头结构主要可分为单线圈、双线圈两种结构。牛元海、宋小锋研究表明单线圈探头检测方法可以间接检测电子标签的谐振频率。杨成忠、朱亚萍等对双线圈探头检测模型研究表明：发射线圈和无源电子标签耦合系数值增大，测试的中心频率发生很大的偏移。为克服双线圈上述问题，专利CN102735943A、CN106443826A各自提供一种消除中心频率偏移的方法，盛庆元等人提出四线圈、三线圈传感探头结构，并建立相应的检测模型，其谐振频率测试性能明显优于市售 EAS频率检测仪(E-X5006AM)。专利201710566364.x给出了一种硬标签插磁装置及其控制方法，但其只是一路下压，工作效率与人工相比，优势不明显，且其控制方法采用恒频控制压入步骤和跳频控制压入步骤的双步骤，控制策略复杂，另外，此装置不涉及产品质量分拣功能。

技术实现要素：
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为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有技术中人工操作控制无源硬标签磁棒插入位置，此方法生产效率低，产品质量一致性差，劳动力成本高，为实现无源硬标签生产过程此道工序的“机器换人”，本实用新型提出了一种双路无源硬标签插磁装置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种双路无源硬标签插磁装置，包括：

机架，所述机架上表面设置有支撑架，所述机架的一个侧壁上设置有配电箱，所述机架的另一个侧壁上设置有前进步进电机，所述前进步进电机连接有蜗轮蜗杆减速器，所述蜗轮蜗杆减速器连接转杆的第一端，所述转杆的第二端插接在轴承座内，所述轴承座固定设置在所述机架上，所述转杆上插套有同步滚轮，所述同步滚轮上设置有同步带，所述同步带上间隔设置有多个横板，所述横板上平行设置有两个插磁座，所述横板的上表面设置有前进位置感应片，所述机架上设置有与所述前进位置感应片对应的前进位置传感器。

所述支撑架上设置有左步进电机、中步进电机和右步进电机，所述左步进电机下方设置有左压棒，所述左压棒外插套有左套筒，所述左套筒下端的外侧壁上设置有左敏感探头，所述右步进电机下方设置有右压棒，所述右压棒外插套有右套筒，所述右套筒下端的外侧壁上设置有右敏感探头。

作为上述技术方案的优选，所述左步进电机的输出轴通过联轴器连接有左丝杠，所述左丝杠上螺接有左移动块，所述左移动块的前端固定设置有圆柱形的左压棒，所述左移动块的侧壁设置有左位置感应片，所述支撑架上设置有与所述左位置感应片对应的左上位置传感器和左下位置传感器。

作为上述技术方案的优选，所述右步进电机的输出轴通过联轴器连接有右丝杠，所述右丝杠上螺接有右移动块，所述右移动块的前端固定设置有圆柱形的右压棒，所述右移动块的侧壁设置有右位置感应片，所述支撑架上设置有与所述右位置感应片对应的右上位置传感器和右下位置传感器。

作为上述技术方案的优选，所述中步进电机的输出轴通过联轴器连接有中丝杠，所述中丝杠上螺接有中移动块，所述中移动块的侧壁设置有中位置感应片，所述支撑架上设置有与所述中位置感应片对应的中上位置传感器和中下位置传感器，所述中移动块的前端固定设置有水平的连接板，所述连接板的两端分别固定有左套筒和右套筒，所述左套筒插套在所述左压棒外，所述右套筒插套在所述右压棒外。

作为上述技术方案的优选，所述机架的前端设置有与所述横板上两个插磁座对应的导流槽，所述导流槽的侧壁连接有电磁推杆，所述电磁推杆固定设置在机架上。

作为上述技术方案的优选，所述配电箱内设置有主机电路板、从机电路板、电源、前进步进电机驱动器，左步进电机驱动器、中步进电机驱动器和右步进电机驱动器，所述主机电路板上设置有主机控制单元和第一信号处理模块，所述从机电路板上设置有从机控制单元和第二信号处理模块，所述主机控制单元分别和所述从机控制单元、所述第一信号处理模块、所述电源、所述前进步进电机驱动器、所述左步进电机驱动器、所述前进位置传感器、所述左上位置传感器、所述左下位置传感器电连接，所述从机控制单元分别和所述第二信号处理模块、所述电源、所述中步进电机驱动器、所述右步进电机驱动器、所述右上位置传感器、所述右下位置传感器、所述中上位置传感器、所述中下位置传感器电连接。

作为上述技术方案的优选，所述左敏感探头和所述右敏感探头均由发射线圈、第一接收线圈、第二接收线圈组成，所述左敏感探头和所述第一信号处理模块电连接，所述右敏感探头和所述第二信号处理模块电连接，所述第一信号处理模块和所述第二信号处理模块均由激励信号源单元、差分单元、真有效值检测单元、A/D转换单元组成。

本实用新型的有益效果在于：本装置结构简单、运行稳定；采用的双路压磁设计，充分发挥了人工的上料速度，提高生产效率；另外，本装置对残次品无源硬标签还具有分拣功能，本装置及其控制方法为硬标签全自动化生产提供了技术支撑。

附图说明：

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1为本实用新型一个实施例的一种双路无源硬标签插磁装置结构第一示意图；

图2为本实用新型一个实施例的一种双路无源硬标签插磁装置结构第二示意图；

图3为本实用新型一个实施例的支撑架上步进电机结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例的配电箱内部结构示意图；

图5为本实用新型一个实施例的双路无源硬标签插磁装置控制方法中主机控制单元和从机控制单元控制流程图；

图6为本实用新型一个实施例的上限频率快速下压步骤流程图。

图中符号说明：

1-机架，2-支撑架，3-配电箱，4-前进步进电机，5-蜗轮蜗杆减速器，6-转杆，7-轴承座，8-同步滚轮，9-同步带，10-横板，11-插磁座，12-前进位置感应片，13-前进位置传感器，14-左步进电机，15- 中步进电机，16-右步进电机，17-左丝杠，18-左移动块，19-左压棒， 20-左位置感应片，21-左上位置传感器，22-左下位置传感器，23-右丝杠，24-右移动块，25-右压棒，26-右位置感应片，27-右上位置传感器，28-右下位置传感器，29-中丝杠，30-中移动块，31-中位置感应片，32-中上位置传感器，33-中下位置传感器，34-连接板，35-左套筒，36-右套筒，37-左敏感探头，38-右敏感探头，39-导流槽，40- 推杆。

具体实施方式：

如图1、图2所示，本实用新型的一种双路无源硬标签插磁装置，包括：

机架1，所述机架1上表面设置有支撑架2，所述机架1的一个侧壁上设置有配电箱3，所述机架1的另一个侧壁上设置有前进步进电机4，所述前进步进电机4连接有蜗轮蜗杆减速器5，所述蜗轮蜗杆减速器5连接转杆6的第一端，所述转杆6的第二端插接在轴承座 7内，所述轴承座7固定设置在所述机架1上，所述转杆6上插套有同步滚轮8，所述同步滚轮8上设置有同步带9，所述同步带9上间隔设置有多个横板10，所述横板10上平行设置有两个插磁座11，所述横板10的上表面设置有前进位置感应片12，所述机架1上设置有与所述前进位置感应片12对应的前进位置传感器13；

所述支撑架2上设置有左步进电机14、中步进电机15和右步进电机16，所述左步进电机14下方设置有左压棒19，所述左压棒19 外插套有左套筒35，所述左套筒35下端的外侧壁上设置有左敏感探头37，所述右步进电机16下方设置有右压棒25，所述右压棒25外插套有右套筒36，所述右套筒36下端的外侧壁上设置有右敏感探头 38。

所述左步进电机14的输出轴通过联轴器连接有左丝杠17，所述左丝杠17上螺接有左移动块18，所述左移动块18的前端固定设置有圆柱形的左压棒19，所述左移动块18的侧壁设置有左位置感应片20，所述支撑架2上设置有与所述左位置感应片20对应的左上位置传感器21和左下位置传感器22。

所述右步进电机16的输出轴通过联轴器连接有右丝杠23，所述右丝杠23上螺接有右移动块24，所述右移动块24的前端固定设置有圆柱形的右压棒25，所述右移动块24的侧壁设置有右位置感应片 26，所述支撑架2上设置有与所述右位置感应片26对应的右上位置传感器27和右下位置传感器28。

所述中步进电机15的输出轴通过联轴器连接有中丝杠29，所述中丝杠29上螺接有中移动块30，所述中移动块30的侧壁设置有中位置感应片31，所述支撑架2上设置有与所述中位置感应片31对应的中上位置传感器32和中下位置传感器33，所述中移动块30的前端固定设置有水平的连接板34，所述连接板34的两端分别固定有左套筒35和右套筒36，所述左套筒35插套在所述左压棒19外，所述右套筒36插套在所述右压棒25外。

所述机架1的前端设置有与所述横板10上两个插磁座11对应的导流槽39，所述导流槽39的侧壁连接有电磁推杆40，所述电磁推杆 40固定设置在机架1上。

所述配电箱3内设置有主机电路板、从机电路板、电源、前进步进电机驱动器，左步进电机驱动器、中步进电机驱动器和右步进电机驱动器，所述主机电路板上设置有主机控制单元和第一信号处理模块，所述从机电路板上设置有从机控制单元和第二信号处理模块，所述主机控制单元分别和所述从机控制单元、所述第一信号处理模块、所述电源、所述前进步进电机驱动器、所述左步进电机驱动器、所述前进位置传感器13、所述左上位置传感器21、所述左下位置传感器 22电连接，所述从机控制单元分别和所述第二信号处理模块、所述电源、所述中步进电机驱动器、所述右步进电机驱动器、所述右上位置传感器27、所述右下位置传感器28、所述中上位置传感器32、所述中下位置传感器33电连接。所述左敏感探头37和所述右敏感探头 38均由发射线圈、第一接收线圈、第二接收线圈组成，所述左敏感探头37和所述第一信号处理模块电连接，所述右敏感探头38和所述第二信号处理模块电连接，所述第一信号处理模块和所述第二信号处理模块均由激励信号源单元、差分单元、真有效值检测单元、A/D转换单元组成。

本实施例中的一种双路无源硬标签插磁装置的控制方法具体包括如下步骤：

S1：主机控制单元控制前进步进电机4工作，将置于所述插磁座 11中的待插磁硬标签往所述左压棒19和右压棒25的正下方输送，直至前进位置传感器13感应到对应的所述前进位置感应片12时，主机控制单元控制前进步进电机4停止工作；

S2：主机控制单元给从机控制单元发送启动中步进电机命令，从机控制单元控制中步进电机15工作，将固定于连接板34上的左套筒 35和右套筒36下移，直至中下位置传感器33感应到中位置感应片 31，从机控制单元控制中步进电机15停止下移；

S3：从机控制单元给主机控制单元发送敏感探头置位命令，同时从机控制单元控制所述右步进电机16工作，进入右路磁棒下压控制；

S4：主机控制单元接收从机控制单元发来的敏感探头置位命令，主机控制单元控制左步进电机14工作，进入左路磁棒下压控制；

S5：左路磁棒和右路磁棒下压结束后，主机控制单元给从机控制单元发送下压结束命令，从机控制单元控制中步进电机15工作，带动连接板34上移，直至中上位置传感器32感应到中位置感应片31，从机控制单元控制中步进电机15停止上移；

S6：从机控制单元控制右步进电机16工作，反转提升右压棒25，直至右上位置传感器28感应到右位置感应片26，从机控制单元控制右步进电机16停止工作，并发送右上升停止命令给主机控制单元；

S7：主机控制单元控制左步进电机14工作，反转提升左压棒19，直至左上位置传感器21感应到左位置感应片20，主机控制单元控制左步进电机14停止工作，同时主机控制单元接收从机控制单元发来的右上升停止命令；

S8：进入步骤S1，循环整个控制流程。

所述步骤S3中的右路磁棒下压控制过程和步骤S4中的左路磁棒下压控制过程均包括上限频率快速下压步骤、上限频率慢速下压步骤与质量判定微调步骤。

所述左路磁棒下压控制过程中的上限频率快速下压步骤具体包括如下步骤：

S31：主机控制单元控制激励信号源单元产生上限频率为F+Δf 的激励信号，控制左步进电机在高速挡运行；

S32：A/D转换单元实时采集，将A/D转换单元转换数字量记为 Nx，将Nx与设置阈值Nn比较，若Nx＞Nn时，停止左步进电机，进入步骤S33；否则，左步进电机继续工作，直至左下位置传感器感应到左位置感应片，标记无源硬标签产品质量不合格，并进入步骤 S39；

所述左路磁棒下压控制过程中的上限频率慢速下压步骤具体包括如下步骤：

S33：主机控制单元控制左步进电机在慢速档运行；

S34：设一变量max_temp初始值为Nn，另一变量count初始值为0；

S35：A/D转换单元转换数字量Nx与max_temp比较，若 Nx>max_temp，Nx赋值给max_temp，count清零；若Nx≤max_temp， count加1；

S36：判断count是否大于2，若大于2，则左步进电机停止工作，进入步骤S37；

所述左路磁棒下压控制过程中的质量判定微调步骤具体包括如下步骤：

S37：主机控制单元控制激励信号源单元依次产生频率为F、F+Δf 的激励信号，A/D转换单元实时采集，将A/D转换单元转换数字量结果分别记为NF、NF+Δf；

S38：将NF与NF+Δf进行比较，若NF+Δf＞NF，则主机控制单元启动左步进电机工作，左步进电机带动左压棒下压微小距离后进入步骤S37；若NF+Δf≤NF，并进入步骤S39；

S39：主机控制单元控制左步进电机停止工作，左路磁棒下压结束。

插磁座11内的待插磁标签磁棒插入完成后，同步带9带动横板 10运转，合格的无源硬标签沿着导流槽39进入合格品收纳箱等装置中。标记为质量不合格的无源硬标签，电磁推杆40工作，将导流槽 39向旁边移动，标记为质量不合格的无源硬标签则直接掉落到不合格品收纳箱中。

本实施例所述的一种双路无源硬标签插磁装置，装置具体包括机架、支撑架、配电箱、前进步进电机、蜗轮蜗杆减速器、同步带、横板、插磁座、前进位置感应片、前进位置传感器、左步进电机、中步进电机、右步进电机、左压棒、左套筒、左敏感探头、右压棒、右套筒、右敏感探头等。本装置结构简单、运行稳定；采用的双路压磁设计，充分发挥了人工的上料速度，提高生产效率；所设计的双路下压控制流程与方法，可有效控制磁棒插入深度，保证硬标签谐振频率的准确性；另外，本装置对残次品无源硬标签还具有分拣功能，本装置及其控制方法为硬标签全自动化生产提供了技术支撑。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。