一种不规则形状部件的自动计数系统的制作方法

本发明是关于一种不规则形状部件的自动计数系统，属于制造类企业自动化控制技术领域。

背景技术：

制造类企业对于自己每天甚至每个时段的实际生产数量需要有效掌握，这涉及到计数问题。制造类企业生产的产品包括规则形状的部件和不规则形状的部件。对于规则形状的部件，目前已有比较成熟的自动计数系统。比如，可以用摄像头拍照获取图像，再应用matlab等分析软件进行分析处理，从而实现部件的自动计数。可以用光电传感器和plc结合，由光电传感器将非电学量信号转换为电学量信号，并进一步转换成标准信号传送到plc；主控设备plc根据设计的程序，进行各种数据的处理，并将数据送上位机显示和处理，能够接收上位机设定的参数进行相应的调整，从而实现部件的自动计数。也可以利用可检测金属物体的涡流式接近开关，先让接近开关的振荡器产生一个变交磁场，当被测金属部件通过传动带经过接近开关，若金属部件进入接近式开关的感应范围时，在金属部件的金属内产生涡流，从而导致振荡衰减以至停振，利用该传感信号的变化实现自动计数。对于一些金属部件，还可以利用其导电特性通过测量电阻的方法对其进行自动计数。

但是，对于不规则形状的部件，使用常规的自动计数方法来进行自动计数时很可能发生较大的偏差，甚至发生计数失败，从而出现自动计数系统失效。比如，某个不规则部件是抓取状的手掌形状的部件，它包含一个穹隆形状的手掌及五个弯曲形状的长度不一致的手指，对这类部件的自动计数，如果采用常规的规则部件的计数方法，由于部件本身摆放是随机的，当不同部位被自动计数系统探测到时得到的计数结果是不同的。当常规自动计数系统探测到手掌时只计为1个部件，探测到全部手指时计为5个部件，探测到较长的3个手指时计为3个部件，等等。

因此，对于不规则部件的计数，很多企业仍然采用人工手动清点计数的方法。但人工手动清点计数的方法，不仅需要花费大量的人力和时间，而且存在计数准确性低，不能实时反映部件生产数量，不利于生产管理等问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够在不规则形状部件生产过程中实时计数、准确计数的自动计数的系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种不规则形状部件的自动计数系统，其特征在于，包括光电转换系统、电压比较器、信号处理系统和显示系统，其中，所述光电转换系统包括红外光发射器、红外光接收器；所述红外光发射器用于发射红外光，作为照射待计数部件的光源；所述红外光接收器用于接收红外光，将照射到其上的红外光信号变成电信号；所述电压比较器用于将红外光接收器输出的电信号进行比较后变成高电平信号和低电平信号两种信号；所述信号处理系统用于将电压比较器输出的高电平信号或者低电平信号的出现次数进行处理，根据一定时间内电信号的高电平或者低电平的出现次数在内部计数器上增加一定的次数，然后将总的计数值转化为字符串，传送给显示系统；所述显示系统用于实时显示信号处理系统传送的计数值。

进一步地，所述光电转换系统中待计数部件与红外光发射器、红外光接收器的相对位置包括两种位置关系，一种位置关系是，待计数部件不出现的常规状态下红外光发射器发出的红外光直接照射到红外光接收器上，当待计数部件出现时将红外光发射器发出的红外光遮挡住使其不能照射到红外光接收器上；另一种位置关系是，待计数部件不出现的常规状态下红外光发射器发出的红外光不能照射到红外光接收器上，当待计数部件出现时将红外光发射器发出的红外光反射到红外光接收器上。对于所述两种位置关系，待计数部件不出现的常规状态下和待计数部件出现时红外光接收器接收到的光是不同的，在此基础上，红外光接收器产生的电信号也有两种状态；两种状态的电信号由电压比较器比较后输出高电平信号和低电平信号两种电信号。

进一步地，所述光电转换系统中红外光发射器发光部外侧包有红外光发射器限光筒，用于限制发射出的红外光的传播方向范围；红外光接收器接收光前部包有红外光接收器限光筒，用于限制接收的红外光的方向范围。

进一步地，所述信号处理系统包括单片机和信号处理算法；所述单片机对从电压比较器传送过来的信号电平的判断和计数包括两种方式，一种方式是一定时间内当对所述信号电平判断为高电平时，单片机进行计数；另一种方式是一定时间内当对所述信号电平判断为低电平时，单片机进行计数；对应地，所述信号处理算法包括两种方式，一种方式是单片机判定为高电平的初始时刻作为计时起点，在此时刻后的一定持续时间内无论电压比较器传送过来的信号电平是高电平还是低电平统一当做高电平并在单片机上计数值增加1个计数；另一种方式是单片机判定为低电平的初始时刻作为计时起点，在此时刻后的一定持续时间内无论电压比较器传送过来的信号电平是高电平还是低电平统一当做低电平并在单片机上计数值增加1个计数；所述信号处理算法中从计时起点开始后当电压比较器传送过来的信号电平无论是高电平还是低电平都统一当做计时起点的电平的持续时间可以根据实际生产进程的速度自由设定；对某个给定的部件生产过程，设定所述持续时间后可维持不变，对不同的部件生产过程可以设置不同的持续时间。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明设置了计数器的计时起点开始后当电压比较器传送过来的信号电平无论是高电平还是低电平都统一当做计时起点的电平的持续时间，此持续时间可以确保不规则形状部件的某一部分使单片机开始计数后即使此不规则形状部件的其余部分能使电压比较器输出信号产生高电平和低电平之间的变化，单片机的数值也不产生变化；这样确保了即使某个不规则形状部件可能使红外光接收器接收到的光信号产生多次变化，但最终单片机只计为1个部件，从而可实现对不规则形状部件进行自动计数。2、从计时起点开始后当电压比较器传送过来的信号电平无论是高电平还是低电平都统一当做计时起点的电平的持续时间可以在信号处理算法中进行调节，从而可以确保这种对不规则形状部件的自动计数系统可以在不同的不规则形状部件的生产过程中使用，具有适应性强的特点，可以广泛应用于需要对不规则形状部件进行计数的领域中。

附图说明

图1是本发明中待测不规则形状部件反射红外光的结构示意图；

图2是本发明中待测不规则形状部件遮挡红外光的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的待测不规则形状部件反射红外光的不规则形状部件的自动计数系统包括光电转换系统1、待计数不规则形状部件2、电压比较器3、信号处理系统4、显示系统5，其中光电转换系统1包括红外光发射器11、红外光发射器限光筒12、红外光接收器13、红外光接收器限光筒14。

如图2所示，本发明提供的待测不规则形状部件遮挡红外光的不规则形状部件的自动计数系统包括光电转换系统1、待计数不规则形状部件2、电压比较器3、信号处理系统4、显示系统5，其中光电转换系统1包括红外光发射器11、红外光发射器限光筒12、红外光接收器13、红外光接收器限光筒14。

以待计数不规则形状部件反射红外光的不规则形状部件的自动计数系统图1为例，红外光发射器11为红外光发射装置，其发光部外侧包有红外光发射器限光筒12，用于限制发射出的红外光的传播方向范围。待计数不规则形状部件2用于反射红外光发射器1发出的红外光。红外光接收器13用于接收从待计数不规则形状部件2反射的红外光；红外光接收器13接收光前部包有红外光接收器限光筒14，用以限制接收的红外光的方向范围。红外光接收器13接收红外光信号后将其转换成电信号，并通过导线传输到电压比较器3的输入端。红外光发射器11、待计数不规则形状部件2、红外光接收器13之间的相对方位角和相对距离可以根据待计数不规则形状部件2的表面积大小及移动轨迹、红外光发射器11的功率大小、红外光接收器13的光电转换效率进行调整。

电压比较器3用于将红外光接收器13输出的电信号与一个可调节的阈值进行比较后变成高电平信号和低电平信号两种信号。当红外光接收器13接收到从待计数不规则形状部件2反射的红外光转换成的电信号的电压值高于阈值时电压比较器3输出高电平信号，当红外光接收器13接收到从待计数不规则形状部件2反射的红外光转换成的电信号的电压值低于阈值时电压比较器3输出低电平信号。阈值电压可由可变电阻器进行调节。

信号处理系统4包括单片机41和信号处理算法42。单片机41对从电压比较器3传送过来的信号电平进行判断和计数。当对电压比较器3传送过来的信号电平判断为高电平时，单片机41进行计数。信号处理算法42中单片机41判定为高电平的初始时刻作为计时起点，在此时刻后的一定持续时间内无论电压比较器3传送过来的信号电平是高电平还是低电平统一当做高电平并在单片机上计数值增加1个计数。从计时起点开始后当电压比较器3传送过来的信号电平无论是高电平还是低电平都统一当做高电平的持续时间可以根据实际生产进程的速度自由设定；对某个给定的部件生产过程，设定此持续时间后可维持不变，对不同的部件生产过程可以设置不同的持续时间。单片机41将总的计数值转化为字符串，传送给显示系统5。

显示系统5用于实时显示信号处理系统4传送过来的计数值。

在一个优选的实施例中，红外光发射器11与红外光接收器13之间的夹角范围为40度到150度之间，待计数不规则形状部件2与红外光发射器11、红外光接收器13之间的距离范围为100毫米到300毫米之间。红外光发射器限光筒12、红外光接收器限光筒14的长度范围在0.5毫米到20毫米之间。

在一个优选的实施例中，电压比较器3采用单限比较器或者单稳态电路，结构简单，可靠性高。

在一个优选的实施例中，信号处理算法42中单片机41判定为高电平的初始时刻作为计时起点，从计时起点开始后当电压比较器3传送过来的信号电平无论是高电平还是低电平都统一当做高电平的持续时间设定范围为1秒到200秒，可以覆盖从较慢的生产进程到较快的生产进程，能满足实际的生产过程的计数的需要。

在一个优选的实施例中，显示系统5采用液晶显示屏或者数码管来显示计数值。

下面通过具体实施例详细说明本发明的不规则形状部件的自动计数系统：

红外光发射器11与红外光接收器13之间的夹角为100度，待计数不规则形状部件2与红外光发射器11、红外光接收器13之间的距离为200毫米，红外光发射器限光筒12、红外光接收器限光筒14的长度都为1毫米；信号处理算法42中单片机41判定为高电平的初始时刻作为计时起点，从计时起点开始后当电压比较器3传送过来的信号电平无论是高电平还是低电平都统一当做高电平的持续时间设定为3秒；将手掌的5个手指全部分开伸直，5个手指及手掌从红外光发射器11、红外光接收器13、待计数不规则形状部件2构成的三角形中待计数不规则形状部件2的邻近区域掠过，无论手指和手掌构成的手势如何变化，手每掠过1次显示系统5计数值增加1。这表明本发明的不规则形状部件的自动计数系统能够用于对不规则形状部件进行自动计数。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。