传送带位置的检测装置和方法与流程

本公开涉及机械测量领域，具体地，涉及一种传送带位置的检测装置和方法。

背景技术：

传送带在机械制造、电机等领域中有着广泛的应用，是物料搬运系统机械化和自动化不可缺少的组成部分，能够实现物料的传送。但是，在传送带使用过程中，通常会出现传送带卡住、打滑和跑偏等意外状况，这类异常状态会影响整个搬运系统，甚至造成财产损失和人身安全的损伤。因此，需要实时监测传送带的位置以掌握其运行状态，从而避免意外情况发生。现有技术中的检测方法多采用电感感应式开关来监测传送带的位置，这种方法虽然可以检测传送带运行状态，但是很难实时监测传送带的位置，且测量精度较低，响应时间较长。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种传送带位置的检测装置和方法，用以解决现有技术中不能实时检测传送带位置的问题。

为了实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，提供一种传送带位置的检测装置，所述装置包括：发射器、接收器、控制组件和定位组件；

所述发射器和所述接收器均设置在距离传送带的第一侧预设距离处，所述传送带的第一侧为所述传送带的左侧或右侧，所述控制组件与所述接收器连接，所述定位组件固定在所述传送带的第一侧上；

所述发射器用于向所述定位组件发射预设波长的定位光线；

所述接收器用于接收反射光线，并将所述反射光线的强度发送给所述控制组件，所述反射光线为所述定位光线经过所述定位组件反射得到的光线；

所述定位组件由n种反射材料相互间隔组成，所述n种反射材料对应所述传送带的n个定位位置，所述n种反射材料对所述定位光线的吸收能力各不相同，n为大于1的正整数；

所述控制组件用于根据所述反射光线的强度确定所述传送带的位置。

可选地，所述定位组件的长度与所述传送带的长度相等，所述n种反射材料中每种反射材料的长度均为预设长度；

第一反射材料与第二反射材料对所述定位光线的吸收能力的差值为预设数值，所述第一反射材料为所述n种反射材料中的任一反射材料，所述第二发射材料为与所述第一反射材料相邻的反射材料。

可选地，所述n种反射材料均为柔性、不透光的塑料，所述n种反射材料的颜色各不相同。

可选地，所述控制组件用于根据所述反射光线的强度与所述定位光线的强度的差值，确定所述传送带的位置。

可选地，所述控制组件包括：模数转换器和微控制单元；

所述模数转换器的输入端为所述控制组件的输入端，所述模数转换器的输出端与所述微控制单元的输入端连接，所述微控制单元的输出端为所述控制组件的输出端。

可选地，所述模数转换器用于将所述反射光线的强度转换为第一强度信号，将所述定位光线的强度转换为第二强度信号，并将所述第一强度信号和所述第二强度信号发送至所述微控制单元，所述反射光线的强度和所述定位光线的强度均为模拟信号，所述第一强度信号为所述反射光线的强度对应的数字信号，所述第二强度信号为所述定位光线的强度对应的数字信号；

所述微控制单元用于根据所述第一强度信号与所述第二强度信号的差值确定所述传送带的位置。

可选地，所述发射器包括：发光二极管、第一运算放大器、第一三极管、第一负载电阻、第二分压电阻、第三分压电阻、第四分压电阻和第五分压电阻；

所述第一负载电阻的第一端与电源连接，所述第一负载电阻的第二端与所述发光二极管的正极连接，所述发光二极管的负极与所述第一三极管的集电极连接，所述第四分压电阻的两端分别连接所述第一三极管的基极和发射极，所述第五分压电阻的第一端连接所述第一三极管的发射极，所述第五分压电阻的第二端与地连接，所述第一运算放大器的同相输入端与所述发光二极管的正极连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一三极管的基极连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第二分压电阻的第一端连接，所述第二分压电阻的第二端与所述电源连接，所述第三分压电阻的第一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第三分压电阻的第二端与地连接。

可选地，所述接收器包括：光电三极管、第二运算放大器、第六负载电阻、第七分压电阻、第八分压电阻、第九分压电阻；

所述第八分压电阻的第一端与电源连接，所述第八分压电阻的第二端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第九分压电阻的第一端与地连接，所述第九分压电阻的第二端与所述第二运算放大器的同相输入端连接，所述第七分压电阻的两端分别与所述第二运算放大器的反相输入端和输出端连接，所述光电三极管的发射极与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述光电三极管的集电极与所述第六负载电阻的第一端连接，所述第六负载电阻的第二端与电源连接，所述第二运算放大器的输出端与所述控制组件的输入端连接。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种传送带位置的检测方法，应用于第一方面提供的传送带位置的检测装置，所述方法包括：

通过所述发射器向所述定位组件发射所述定位光线；

通过所述定位组件将所述定位光线反射为所述反射光线；

通过所述接收器接收所述反射光线，并将所述反射光线的强度发送给所述控制组件；

通过所述控制组件根据所述反射光线的强度确定所述传送带的位置。

可选地，所述通过所述控制组件根据所述反射光线的强度确定所述传送带的位置，包括：

通过所述控制组件根据所述反射光线的强度与所述定位光线的强度的差值，确定目标反射材料，所述目标反射材料为将所述定位光线反射为所述反射光线的反射材料；

通过所述控制组件根据所述目标反射材料对应的所述定位位置，确定所述传送带的位置。

通过上述技术方案，本公开中的检测装置包括：发射器、接收器、控制组件和定位组件，其中，发射器和接收器均设置在距离传送带的第一侧预设距离处，控制组件与接收器连接，定位组件固定在传送带的第一侧上。其中，定位组件由n种对光线吸收能力各不相同的反射材料互相间隔组成，每种反射材料对应传送带上的一个定位位置。通过发射器向定位组件发射定位光线，定位组件将定位光线反射为反射光线，接收器接收反射光线，并将反射光线的强度发送给控制组件，控制组件根据反射光线的强度确定传送带的位置。本公开能够实时检测传送带位置，以便在生产中实时掌握传送带的运行状态，识别精度高、响应速度快。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是是根据一示例性实施例示出的一种传送带位置的检测装置的结构示意图。

图2是图1所示实施例示出的一种控制组件的框图。

图3是图1所示实施例示出的一种发射器的电路图。

图4是图1所示实施例示出的一种接收器的电路图。

图5根据一示例性实施例示出的一种传送带位置的检测方法的流程图。

图6是图5所示实施例示出的一种步骤204的流程图。

附图标记说明

10传送带位置的检测装置11传送带

12发射器13接收器

14定位组件15控制组件

151模数转换器152微控制单元

120第一运算放大器121第一负载电阻

122第二分压电阻123第三分压电阻

124第四分压电阻125第五分压电阻

126发光二极管127第一三极管

vcc电源gnd地

131光电三极管132第二运算放大器

136第六负载电阻137第七分压电阻

138第八分压电阻139第九分压电阻

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

图1是是根据一示例性实施例示出的一种传送带位置的检测装置的结构示意图。如图1所示，该装置10包括：发射器12、接收器13、控制组件15和定位组件14。

发射器12和接收器13均设置在距离传送带11的第一侧预设距离处，传送带11的第一侧为传送带11的左侧或右侧，控制组件15与接收器13连接，定位组件14固定在传送带11的第一侧上。

发射器12用于向定位组件14发射预设波长的定位光线。

接收器13用于接收反射光线，并将反射光线的强度发送给控制组件15，反射光线为定位光线经过定位组件14反射得到的光线。

示例的，将发射器12和接收器13设置在传送带11的第一侧预设距离处，第一侧可以为传送带11的左侧，也可以为传送带11的右侧，将定位组件14固定在传送带11的第一侧上(即与发射器12和接收器13同侧)。发射器12向定位组件14发射预设波长的定位光线(例如红外光)，定位光线经过定位组件14反射得到反射光线，接收器13接收反射光线，并将反射光线的强度发送给控制组件15。发射器12发射的定位光线和接收器13接收的反射光线的角度应垂直于定位组件14，并且在两者之间的物理空间不存在对光线有削弱或吸收效果的障碍物或遮挡物，从而确保发射器12发出的定位光线能直射到定位组件14并被直接反射回接收器13，控制组件15与接收器13连接。例如，可以用红外发射器作为发射器12，红外接收器作为接收器13，那么定位光线和反射光线均为红外光，将红外发射器和红外接收器设置在传动带11右边，定位组件14固定在传送带11右侧上，红外发射器发射的红外光和红外接收器接收的红外光的角度垂直于定位组件14。

定位组件14由n种反射材料相互间隔组成，n种反射材料对应传送带11的n个定位位置，n种反射材料对定位光线的吸收能力各不相同，n为大于1的正整数。

控制组件15用于根据反射光线的强度确定传送带11的位置。

示例的，定位组件14由n种反射材料相互间隔组成(n为大于1的正整数)，n种反射材料对定位光线的吸收能力各不相同(例如可以是不同颜色的反射材料，也可以是不同种类的反射材料)，发射器12发射的定位光线经过反射材料反射得到反射光线，由于不同反射材料对定位光线的吸收能力不同，导致反射光线的强度也各不相同，因此，能够根据反射光线的强度来确定定位光线照射在哪一种反射材料上，从而根据该种反射材料对应的定位位置确定传送带11的位置。接收器13接收到反射光线后，将反射光线的强度发送给控制组件15，控制组件15根据预先设置好的反射光线的强度与传送带11的位置的对应关系来确定当前传送带11的位置，以此来进行定位。其中，反射光线的强度与传送带11的位置的对应关系可以预先通过实验得出，在传送带11正常运行的状态下，将n种反射材料反射的反射光线的强度记录，并记录各种反射材料在传送带11上的定位位置，以此来得到反射光线的强度与传送带11的位置的对应关系，可以将得到的对应关系存储到控制组件15中。

综上所述，本公开中的检测装置包括：发射器、接收器、控制组件和定位组件，其中，发射器和接收器均设置在距离传送带的第一侧预设距离处，控制组件与接收器连接，定位组件固定在传送带的第一侧上。其中，定位组件由n种对光线吸收能力各不相同的反射材料互相间隔组成，每种反射材料对应传送带上的一个定位位置。通过发射器向定位组件发射定位光线，定位组件将定位光线反射为反射光线，接收器接收反射光线，并将反射光线的强度发送给控制组件，控制组件根据反射光线的强度确定传送带的位置。本公开能够实时检测传送带位置，以便在生产中实时掌握传送带的运行状态，识别精度高、响应速度快。

可选地，定位组件14的长度与传送带11的长度相等，n种反射材料中每种反射材料的长度均为预设长度。

第一反射材料与第二反射材料对定位光线的吸收能力的差值为预设数值，第一反射材料为n种反射材料中的任一反射材料，第二发射材料为与第一反射材料相邻的反射材料。

示例的，定位组件14的长度与传送带11的长度相等(即定位组件14覆盖整个传送带，该检测装置的定位范围可以覆盖传送带的所有位置)，n种反射材料中每种反射材料的长度均为预设长度，预设长度可以根据具体的精度需求来确定，其中，该检测装置的精度即为反射材料的预设长度与传送带的长度的比值。每种反射材料的预设长度与反射材料的种类n的乘积为定位组件14的长度，相邻两种反射材料对定位光线的吸收能力的差值为预设数值。例如，设置定位组件14有20种反射材料，每种反射材料的预设长度为10cm，则定位组件14的长度为20×10＝200cm＝2m，传送带11的长度与定位组件14的长度相同，即为2m，那么该检测装置的精度即为10cm/200cm＝5％。

可选地，n种反射材料均为柔性、不透光的塑料，n种反射材料的颜色各不相同。

示例的，考虑到传送带11会存在弯折的情况，反射材料需具有延展性好、耐磨等特点，因此，n种反射材料条纹可以采用柔性、不透光的塑料。为了保证对定位光线吸收能力的不同，n种材料的颜色可以各不相同。例如可以采用n个形状和大小相同但颜色不同的条纹，所选的n个条纹的颜色各不相同，为了检测方便，可以设置该n个条纹的颜色按对定位光线的吸收程度递增排列。

可选地，控制组件15用于根据反射光线的强度与定位光线的强度的差值，确定传送带11的位置。

示例的，可以通过控制组件15判断反射光线的强度与定位光线的强度的差值来确定传送带11的位置。由于定位光线的强度是固定的(由发射器12预先设置的)，那么控制组件15在接收到接收器13发送的反射光线的强度后，可以确定反射光线的强度与定位光线的强度的差值。反射光线的强度与定位光线的强度的差值，和传送带的位置的对应关系可以预先通过实验得出，在传送带正常运行的状态下，将n种反射材料反射的反射光线的强度和定位光线的强度的差值记录，并记录各种反射材料在传送带11上的定位位置，以此来得到反射光线的强度与定位光线的强度的差值，和传送带11的位置的对应关系，可以将得到的对应关系存储到控制组件15中，以便控制组件15根据反射光线的强度与定位光线的强度的差值来确定传送带11的位置。

图2是图1所示实施例示出的一种控制组件的框图。如图2所示，控制组件15包括：模数转换器151和微控制单元152。

模数转换器151的输入端为控制组件15的输入端，模数转换器151的输出端与微控制单元152的输入端连接，微控制单元152的输出端为控制组件15的输出端。

示例的，模数转换器(英文：analog-to-digitalconverter，缩写：adc)151的输入端为控制组件15的输入端，微控制单元(英文：microcontrollerunit，缩写：mcu)152的输出端为控制组件15的输出端，模数转换器151采集控制组件15的输入端的连续变化的电压值进行信号处理，将该电压值转化为微控制单元152可进行识别和处理的数字信号，模数转换器151的输出端与微控制单元152的输入端连接，微控制单元152接收经过模数转换器151的转换的反射光线的强度对应的信号。

可选地，模数转换器151用于将反射光线的强度转换为第一强度信号，将定位光线的强度转换为第二强度信号，并将第一强度信号和第二强度信号发送至微控制单元152，反射光线的强度和定位光线的强度均为模拟信号，第一强度信号为反射光线的强度对应的数字信号，第二强度信号为定位光线的强度对应的数字信号。

微控制单元152用于根据第一强度信号与第二强度信号的差值确定传送带11的位置。

示例的，定位光线的强度可以由发射器12设定，例如可以通过发射器12的工作电流来确定的，工作电流保持不变，定位光线的强度也保持不变，反射光线的强度是根据接收器13在接收反射光线后，接收器13上电流的变化量来确定的。

图3是图1所示实施例示出的一种发射器的电路图。如图3所示，发射器12包括：发光二极管126、第一运算放大器120、第一三极管127、第一负载电阻121、第二分压电阻122、第三分压电阻123、第四分压电阻124和第五分压电阻125。

第一负载电阻121的第一端与电源vcc连接，第一负载电阻121的第二端与发光二极管126的正极连接，发光二极管126的负极与第一三极管127的集电极连接，第四分压电阻124的两端分别连接第一三极管127的基极和发射极，第五分压电阻125的第一端连接第一三极管127的发射极，第五分压电阻125的第二端与地gnd连接，第一运算放大器120的同相输入端与发光二极管126的正极连接，第一运算放大器120的输出端与第一三极管127的基极连接，第一运算放大器120的反相输入端与第二分压电阻122的第一端连接，第二分压电阻122的第二端与电源vcc连接，第三分压电阻123的第一端与第一运算放大器120的反相输入端连接，第三分压电阻123的第二端与地gnd连接。

示例的，为了确保定位光线的强度保持不变，需要稳定发光二极管126的工作电流，选择采用运算放大器构成的电流源电路。发光二极管126中流过的电流大小基本保持不变，能够保证发出的定位光线的强度保持不变。因为工作在深度负反馈状态的第一运算放大器120具有“虚短”和“虚断”的特性，由“虚短”可以得到第一运算放大器120的正向、反向输入端的电压相同，且可以根据第二分压电阻122和第三分压电阻123的阻值r2、r3来确定，该电压值为：[r3/(r2+r3)]×e，其中，e为电源vcc的电压值。由“虚断”能够得到流经发光二极管126的电流值等于电源vcc的电压值除以第一负载电阻121的阻值，此电流基本保持不变，所以能够保证发光二极管126的工作状态稳定。

需要说明的是，发射器12电路需要注意器件参数的选择，避免器件因选值不当使第一三极管127进入饱和状态，若第一三极管127进入饱和状态，电路会引入正反馈，电路不能正常工作且可能烧毁运算放大器120。

图4是图1所示实施例示出的一种接收器的框图。如图4所示，接收器13包括：光电三极管131、第二运算放大器132、第六负载电阻136、第七分压电阻137、第八分压电阻138、第九分压电阻139。

第八分压电阻138的第一端与电源vcc连接，第八分压电阻138的第二端与第二运算放大器132的同相输入端连接，第九分压电阻139的第一端与地gnd连接，第九分压电阻139的第二端与第二运算放大器132的同相输入端连接，第七分压电阻137的两端分别与第二运算放大器132的反相输入端和输出端连接，光电三极管131的发射极与第二运算放大器132的反相输入端连接，光电三极管131的集电极与第六负载电阻136的第一端连接，第六负载电阻136的第二端与电源vcc连接，第二运算放大器132的输出端与控制组件15的输入端连接。

示例的，光电三极管131具有光敏特性，可以接受不同反射材料反射回的不同强度反射光线，并产生不同大小的电流。第二运算放大器132具有极小的输入电阻(近似为0ω)，且具有“虚短”和“虚断”的特性。接收器13接收到的反射光线驱动光电三极管131，产生一定大小的电流is，此时第二运算放大器132输出端的输出电压可以根据第七分压电阻137、第八分压电阻138和第九分压电阻139的阻值r7、r8、r9来确定，该输出电压值为：r9/(r8+r9)×e-is×r7，其中，e为电源vcc的电压值。第二运算放大器132的输出端可以作为控制组件15的输入端，控制组件15的模数转换器151采集连续变化的电压值，再将该电压值转化为微控制单元152可进行识别和处理的数字信号，微控制单元152通过实时读取模数转换器151的输出信号获得反射光线的强度。

综上所述，本公开中的检测装置包括：发射器、接收器、控制组件和定位组件，其中，发射器和接收器均设置在距离传送带的第一侧预设距离处，控制组件与接收器连接，定位组件固定在传送带的第一侧上。其中，定位组件由n种对光线吸收能力各不相同的反射材料互相间隔组成，每种反射材料对应传送带上的一个定位位置。通过发射器向定位组件发射定位光线，定位组件将定位光线反射为反射光线，接收器接收反射光线，并将反射光线的强度发送给控制组件，控制组件根据反射光线的强度确定传送带的位置。本公开能够实时检测传送带位置，以便在生产中实时掌握传送带的运行状态，识别精度高、响应速度快。

图5根据一示例性实施例示出的一种传送带位置的检测方法的流程图。如图5所示，应用于图1-图4所示的任一种传送带位置的检测装置，该方法包括：

在步骤201中，通过发射器向定位组件发射定位光线。

在步骤202中，通过定位组件将定位光线反射为反射光线。

在步骤203中，通过接收器接收反射光线，并将反射光线的强度发送给控制组件。

在步骤204中，通过控制组件根据反射光线的强度确定传送带的位置。

图6是图5所示实施例示出的步骤204的流程图。如图6所示，步骤504包括：

在步骤2041中，通过控制组件根据反射光线的强度与定位光线的强度的差值，确定目标反射材料，目标反射材料为将定位光线反射为反射光线的反射材料。

在步骤2042中，通过控制组件根据目标反射材料对应的定位位置，确定传送带的位置。

关于上述实施例中的方法，其中各个步骤执行操作的具体方式已经在有关该装置的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

综上所述，本公开中的检测装置包括：发射器、接收器、控制组件和定位组件，其中，发射器和接收器均设置在距离传送带的第一侧预设距离处，控制组件与接收器连接，定位组件固定在传送带的第一侧上。其中，定位组件由n种对光线吸收能力各不相同的反射材料互相间隔组成，每种反射材料对应传送带上的一个定位位置。通过发射器向定位组件发射定位光线，定位组件将定位光线反射为反射光线，接收器接收反射光线，并将反射光线的强度发送给控制组件，控制组件根据反射光线的强度确定传送带的位置。本公开能够实时检测传送带位置，以便在生产中实时掌握传送带的运行状态，识别精度高、响应速度快。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。