胶鞋围条宽度自动测量装置及方法与流程

本发明属于胶鞋类自动化加工设备技术领域，尤其是一种胶鞋围条宽度自动测量装置及方法。

背景技术：

胶鞋围条是一种围绕并贴置在胶鞋鞋底侧面，起到装饰功能的扁平橡胶条状物，橡胶经过高温加热，挤出或压延后成扁平条状产出，依次通过牵引辊、水槽、粉槽，最后再由传送带传送至检测与切断环节。

在围条产出后的传送过程中，由于围条一直处在高温影响下的软化状态，并且前后牵引辊的转速可能在运行过程中发生变化，不能时刻保持一致，从而会对材质较软的围条进行拉伸，再经水槽冷却与粉槽之后，其宽度便可能发生变化，与原先设定的规格要求不符，为了避免不符合规格要求的围条进入后续生产流水线，保证每条围条均符合产品规格要求，需要对每一条产出的围条进行宽度测量。

目前对于胶鞋围条的宽度测量办法中，主要通过人工使用毫米刻度尺进行测量判断，由于该工作重复性高，工作时间长，容易产生疲劳，从而导致测量结果不准确，并且工人自身为提高工作效率，会保持较高的测量速度，这些原因均可能导致测量误差存在，测量误差的存在又直接导致了筛选误差，有可能使得原本符合规格要求的产品，被视作不合格产品而丢弃，造成原材料的浪费，不仅如此，每一条生产线上对围条的测量结果，以及所丢弃的不合格产品数量，很难在第一时间进行人工统计，作为生产管理者也很难第一时间了解每一条生产线上的生产状况，从而对工人进行监督监管，减少不必要的浪费。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种胶鞋围条宽度自动测量装置，该装置结构简单，能够代替人工进行自动测量，测量速度快，测量结果准确，将测量信息实时反馈给监管人员，提高工作效率，节约生产原材料与生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种胶鞋围条宽度自动测量装置，包括架设于围条机上的测距机构，测距机构包括固定座、安装于固定座上的导轨、套设于导轨上的滑枕、驱动滑枕沿着导轨来回往复移动的电机，导轨轴线与围条机上的围条轴线呈垂直关系，滑枕上安装有激光测距传感器，固定座上安装有控制柜，控制柜中安装有显示与输入输出装置、控制器，控制器通过显示与输入输出接口电路与显示与输入输出装置连接，控制器通过传感器接口电路与激光测距传感器连接，控制器通过电机驱动接口电路与电机连接，控制器通过无线通讯与移动终端连接。

进一步的，所述固定座包括呈左右结构分布于围条机两侧的左右基座，左右基座之间通过2根导轨连接，2根导轨之间还设有丝杆，丝杆一端与电机输出轴连接，丝杆另一端通过轴承及轴承座安装于固定座上，所述滑枕穿设于导轨上且滑枕悬置于围条上方，丝杆穿过滑枕且与滑枕形成螺纹连接。

进一步的，还包括声光提示装置，声光提示装置包括LED指示灯和蜂鸣器，声光提示装置也通过所述显示与输入输出接口电路与控制器连接。

进一步的，所述显示与输入输出单元包括液晶显示器和矩阵键盘。

进一步的，所述电机采用四相步进电机或带编码器的直流伺服电机。

发明目的二：本发明还提供了一种采用胶鞋围条宽度自动测量装置进行测量胶鞋围条宽度的方法，其特征在于，包括如下步骤：①装置上电，系统进行初始化自检，设置围条标准宽度规格及其误差范围；②围条产出并被传送带传送至距离设备20cm处时，启动装置运行；③装置启动运行以后，所述驱动电机进行转动，带动丝杆转动，所述丝杆的转动带动滑枕进行横向移动，从而使激光测距传感器进行移动测量；④所述激光测距传感器在检测到围条之前，激光测距传感器与传送带之间的测量距离值记为h₁，检测到围条时，其测量距离值发生变化，记为h₂，所述控制器开始计时，直到测量距离值再次变为h₁，停止计时，所述控制器将自动记录计时时间t₁；⑤步骤④完成后，所述电机开始反转，所述控制器记录反向测量的计时时间t₂；⑥计算一次测量的平均时间t=（t₁+t₂）/2；⑦根据电机的转速得出滑枕的移动速度v；⑧通过步骤⑥、步骤⑦可得所测围条宽度d=t×v。

采用上述方案，本发明可以只通过高精度的激光测距传感器就可以测定围条的宽度，测量方法如下：通过分别测量激光测距传感器到传送带之间的距离值h₁、激光测距传感器到围条之间的距离值h₂，并记录当距离值从h₁变成距离值h₂后所持续的时间，再求取激光测距传感器的移动速度，便可计算被测围条的宽度值；而测定的围条宽度值可以通过无线通讯传输至上位机，上位机拥有良好的人机交互界面，通讯流畅，使用户可以实现远程控制功能，第一时间了解装置运行状况与围条产出合格率状态，及时调整设备各组织机构的控制关系，从而保证围条产出合格率保持在较高水平。本发明的硬件结构简单，控制操作容易实现，测量结果准确，测量速度快，能够代替人工进行自动测量，实时反馈工作状态与结果，装置运行调试过程不耽误设备正常运行。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

附图1为本发明具体实施例的系统框图；

附图2为本发明具体实施例的硬件原理框图；

附图3为本发明具体实施例的硬件结构框图；

附图4为本发明具体实施例的测量方法流程图；

附图5为本发明具体实施例的上位机监控软件架构原理框图测量方法流程图；

附图6为本发明具体实施例的电路图；

控制器1、电机传动单元2、电机19、排线21、丝杆14、左基座11、右基座20、导轨13、围条机29、传送带30、滑枕15、排线18、围条16、控制柜25、

传感器单元3、激光测距传感器17、

显示与输入输出单元4、液晶显示器24、矩阵键盘22、声光提示装置27、

上位机监控系统单元5、无线通讯模块28、移动终端35、自动测量装置进行数量增加与减少操作31、自动测量装置的当前工作状态进行查询32、自动测量装置进行远程控制功能33、测量结果进行实时反馈34、

MCU6、电机驱动接口电路7、传感器接口电路8、显示与输入输出接口电路9、无线通讯接口电路10。

具体实施方式

本发明的具体实施例如图1-6所示是胶鞋围条宽度自动测量装置，结构上包括安装于控制柜25内并设有MCU6及其相应外围电路的控制器单元1，用于制动传感器载体的电机传动单元2，用于计量围条宽度的传感器单元3，安装于控制柜25内用于人机交互的显示与输入输出单元4，用于用户远程监控的上位机监控系统单元5；其具体结构包括测距机构、控制柜25，测距机构架设于围条机29上，测距机构包括固定座、安装于固定座上的导轨13、套设于导轨13上的滑枕15、驱动滑枕15沿着导轨13来回往复移动的电机19，导轨13轴线与围条机29上的围条16轴线呈垂直关系，滑枕15上安装有激光测距传感器17，控制柜25安装于固定座上，控制柜25中安装有显示与输入输出装置、控制器1，控制器1包括MCU6以及相应外围接口电路，本发明所使用的控制器1中的MCU6，采用双面PCB搭载单片机或ARM或DSP最小系统或直接采用小型PLC，以减小电路板面积与控制柜25的体积。控制器1通过显示与输入输出接口电路9和显示与输入输出装置4连接，控制器1通过传感器接口电路8与激光测距传感器17连接，控制器1通过电机驱动接口电路7与电机19连接，控制器1通过无线通讯模块28与移动终端35连接，无线通讯模块28通过无线通讯 接口电路10与MCU6连接。本发明所使用的移动终端35包括手机或平板电脑等各类通讯设备。

进一步的，固定座包括呈左右结构分布于围条机29两侧的左右基座20，左右基座20之间通过前后2根导轨13连接（围条16沿着传送带30输送方向为前后方向，其输入端为前端，输出端为后端），导轨13为光滑圆轴，该2根光滑圆轴横跨在左基座11与右基座20上并起到支撑固定作用，2根导轨13之间还设有丝杆14，丝杆14一端与电机19输出轴连接，丝杆14另一端通过轴承及轴承座安装于左基座11上，滑枕15穿设于导轨13上且滑枕15悬置于围条16上方，丝杆14穿过滑枕15且与滑枕15形成螺纹连接。

本发明所使用的电机19采用四相步进电机或带编码器的直流伺服电机，四相步进电机或带编码器的直流伺服电机转轴与不锈钢T型丝杆14一端连接，不锈钢T型丝杆14另一端连接于丝杆14轴承座，丝杆14轴承座安置于装置支架的左基座11上。电机19的控制信号线通过排线21连接于接线端子，由接线端子连接于电机驱动电路模块7，为防止电机19运作时带来的强振动给测距机构带来影响，在电机19与右基座20之间放置减振垫。

本发明所使用的激光测距传感器17载体采用铝制的滑枕15，铝制的滑枕15留有用于激光测距传感器17安装的空槽，滑枕15中间设有与不锈钢T型丝杆14配合的螺孔，滑枕15的前后两端分别穿过2根光滑圆轴，形成前后端的平衡固定。通过电机19的正反转带动不锈钢T型丝杆14进行正转与反转，从而使滑枕15能够进行左右移动，移动过程中通过两根光滑圆轴13支撑两端平衡，并在滑枕15两端横穿光滑圆轴13的两个圆槽内装有滚珠，保证滑枕15能够平稳顺畅移动；滑枕15上可根据激光测距传感器17数量进行开槽，激光测距传感器17数量越多，所测结果越准确，具体数量可根据工厂实际精度要求进行选择，通常情况下选择两个激光测距传感器17为宜，滑枕15中心位置设有接线端子，通过排线18将每一个激光测距传感器17同控制柜25中的控制器1中的MCU6进行直接连接。

本发明所使用的激光测距传感器17采用的是反射式高精度激光测距传感器17。其测量精度可达0.2mm，开关量输出，测量范围65至105mm可调，单独电源供电，供电电压范围为直流10V至30V，自带电源保护电路与反极性瞬时过压保护，正式测量工作开始前需对传感器进行预热，以提高测量精度。

本发明的显示与输入输出单元4包括液晶显示器24和矩阵键盘22，其还包括声光提示装置27，声光提示装置27包括LED指示灯和蜂鸣器，声光提示装置27也通过显示与输入输出接口电路9与控制器1连接。液晶显示器24用于显示当前装置工作时间与工作日期、初始值、参数值、产品检测数量、产品检测合格率，矩阵键盘22用于初始值、参数值设定与系统功能的设置，声光提示模块用于显示装置当前工作运行状态与装置紧急状态报警。

液晶显示器24采用12864规格，可显示当前自动测量装置的工作运行时间与工作日期，可查看前5日内该装置每日具体的工作运行时间与工作日期，也可以显示该批次所测围条16的标准宽度以及误差范围，同时还能够动态显示当前产品检测数量，产品检测合格率信息，也可根据用户需求进行显示界面自定义编辑。

本发明所使用的矩阵键盘22一共有21个按键组成，分别包括0到9的数字键，确认键、取消键、增加键、减少键、向上键、向下键、预热功能键、启动键、关闭键、紧急按钮键、查看键，其中0到9的数字键用于根据具体数字要求随意进行大小组合输入，确认键与取消键用于对当前输入信息的确认与取消，增加键与减少键用于对已输入数字进行逐加或逐减，向上键与向下键用于分别向上移动或向下移动进行选择，预热功能键用于装置正式启动之前对传感器进行预热，保证传感器的测量精度，启动键与关闭键用于装置启动与停止工作，紧急按钮键用于在发生紧急状况下，强制关停正在运行的装置，查看键用于查询装置工作日志信息与其他数据信息。

本发明所使用的声光提示模块27中的LED指示灯在设备正常运行状态下显示为绿色，当设备出现故障时，LED指示灯显示红色并以0.5秒为间隔不断闪烁，同时蜂鸣器发出同样频率的鸣叫声，当设备处于关断或强制关停状态时，LED指示灯持续显示红色。

本发明所使用的胶鞋围条宽度自动测量装置的测量方法，其具体方法步骤为：

步骤一、装置上电，进行初始化自检，激光测距传感器17进行预热，在自动测量装置开始测量工作之前，通过显示与输入输出单元4，根据产品规格要求，设置好该批次围条16标准宽度及其误差范围。

步骤二、围条16产出并被传送带30传送至距离设备20cm处时，按下装置启动按钮，启动装置运行。

步骤三、装置启动运行以后，控制器1单元1中的MCU6提供控制信号，控制电机驱动电路模块7，由该模块驱动电机19进行转动，从而带动不锈钢T型丝杆14转动，从而带动铝制滑枕15进行横向移动，实现激光测距传感器17进行移动测量。

步骤四、滑枕15在整个移动过程中高度保持不变，在检测到围条16之前，激光测距传感器17与传送带30之间的距离测量值始终保持不变，记为h₁，传送带30上的围条16有一定的高度，当激光测距传感器17检测到围条16时，所测距离值发生变化，记为h₂，此时MCU6开始计时，激光测距传感器17继续移动测量，直到激光测距传感器17测量值由h₂变为h₁，围条16宽度测量结束，MCU6结束计时并自动记录计时时间t₁。

步骤五、上述步骤四完成后，电机19开始反转，带动滑枕15反向移动，MCU6记录反向测量的计时时间并记为t₂，正反向测量过程为一个测量周期。

步骤六、计算一次测量的平均时间t=（t₁+t₂）/2。

步骤七、根据电机19的转速可得滑枕15的移动速度v。

步骤八、通过上述步骤六、七可得所测围条16宽度d=t×v。

本发明所使用的无线通讯模块28采用WIFI或GPRS通讯方式，将设备当前工作状态上传至手机或平板电脑等移动终端35，再由安装在移动终端35中的上位机监控软件进行数据解读与显示，并且为了保证在远程监控过程中不同设备之间的数据不会发生冲突与丢失，将每一台设备单独作为一个节点，单独分配一个IP地址接入网络。上位机监控软件，可以根据使用需要对自动测量装置进行数量增加与减少操作31、可以对自动测量装置的当前工作状态进行查询32、也可以对自动测量装置进行远程控制功能33以及对其测量结果进行实时反馈34参考图5。

本发明不局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。