专利名称：无接触书帖厚度检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种配页机的书帖厚度检测技术，尤其涉及一种无接触书帖厚度检测系统。
背景技术：
配页机是将不同页码的纸张配合在一起的装订设备。在配页机处于正常生产时，为确保配页质量，需对书帖厚度进行检测。通常，采用线性位移传感器+PLC的检测方式，即通过一个带线性模拟量输出的线性位移传感器检测配页机的铁质的叼牙距离该接近传感器检测面的位移差异的大小，并将位移值送至配页机的PLC处理，当缺张或多张时，位移值的变化会超出偏差范围，而PLC则进行相应处理。但由于机械方面各种因素的局限，造成配页机的叼牙的被测面(平面)相对于传 感器检测面(平面)的运动轨迹为圆弧切线运动，使得正常生产时，叼牙的被测面与传感器检测面之间的位移，在整个检测周期内不是一个恒定或接近恒定的值，而是类似波谷效应的变化。由于检测面积很小，约20X20mm，在设备最高速运转时，一个测量周期(从波谷起始到波谷结束)约34ms。而配页机的PLC的扫描速度和A/D转换速度相对较慢，按上述时间进行计算，在一个测量周期内，PLC只能采样15次左右，而且每次的采样点不稳定，造成正常生产时，采样数据每次都不一致，无法进行判定，即无法确定测量基准。可见现有配页机用这种“普通线性位移传感器+PLC”来进行高速测量无法达到设计要求。通过实验发现，要想克服上述困难，传感器必须具备测量周期为150微秒左右，而且具有谷值保持这样的功能，即在最短的一个测量周期内，该传感器也可采样约200次，基本可以保证每次都能找到波谷(波峰)值。使用波谷值作为基准，即可满足实际的使用需要，同时波谷保持功能，可以保证在最高速的情况下，传感器的模拟量输出500毫秒才变化一次，这个速度足以让PLC进行处理，但这样对传感器的要求非常高，同时价格也非常昂贵，不符合设计初衷。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种无接触书帖厚度检测系统，以低成本实现对无接触书帖厚度的准确快速检测。为达到上述目的，本实用新型提供了一种无接触书帖厚度检测系统，包括线性位移传感器和PLC，还包括信号处理板，其用于将所述接近传感器采集到的书帖厚度测量值进行预处理并将处理后的书帖厚度测量值发送至所述PLC的AD转换模块，所述信号处理板包括依次相连的滤波电路、补偿电路、放大电路、单极性转换电路、单门限比较取样电路和信号波谷保持电路。本实用新型的无接触书帖厚度检测系统，所述滤波电路包括第一运放，所述第一运放的同向输入端与电阻R2的一端相连，所述第一运放的同向输入端和其输出端之间接有电阻R3,所述第一运放的反向输入端与电容C2的一端相连，电容C2的另一端、电阻R2的另一端以及电容Cl的一端与电阻Rl的一端相连，电阻Rl的另一端和双向稳压管Dl的一端相连作为传感器信号的输入端，双向稳压管Dl的另一端以及电容Cl的另一端接地。本实用新型的无接触书帖厚度检测系统，所述补偿电路包括第二运放，所述第二运放的同向输入端和其输出端相连，所述第二运放的反向输入端分别与电位器RPl的可调端相连，由电阻R5和电容C3构成的并联电路的一端分别与所述第二运放的反向输入端以及电位器RPl的另一端相连，由电阻R5和电容C3构成的并联电路的另一端接地，电位器RPl的第三端与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与所述第一运放的输出端相连。本实用新型的无接触书帖厚度检测系统，所述放大电路包括第三运放，所述第三运放的同向输入端和其输出端之间接有电阻R7，所述第三运放的反向输入端接地，所述第三运放的同向输入端分别与电阻R6的一端、二极管D3的输出端以及二极管D2的输入端相连，二极管D2的输出端接3V直流，二极管D3的输入端接地，电阻R6的另一端与所述第二运放的输出端相连，所述第三运放的正电源输入端以及负电源输入端分别对应通过电容C4 和电容C5接地。本实用新型的无接触书帖厚度检测系统，所述单极性转换电路包括第四运放，所述第四运放的同向输入端分别与电容C7的一端以及电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端分别与电阻R8的一端以及电阻RlO的一端相连，电阻R8的另一端接地，电容C7的另一端以及电阻RlO的另一端与所述第四运放的输出端相连，所述第四运放的反向输入端分别与电阻R12的一端、电容C6的一端以及电阻Rll的一端相连，电阻R12的另一端以及电容C6的另一端接地，电阻Rll的另一端与所述第三运放的输出端相连。本实用新型的无接触书帖厚度检测系统，所述单门限比较取样电路包括第六运放和第七运放，所述第六运放的反向输入端与所述第四运放的输出端相连，所述第六运放的同向输入端与其输出端相连，所述第六运放的输出端通过取样开关与所述第七运放的反向输入端相连，所述第七运放的同向输入端与其输出端相连。本实用新型的无接触书帖厚度检测系统，所述信号波谷保持电路包括第五运放，所述第五运放的同向输入端与电位器RP2的可调端相连，电位器RP2的另一端依次通过电阻R13和电阻R14与所述第五运放的输出端相连，电位器RP2的第三端与所述第五运放的接地端相连，所述第五运放的输出端与电阻R15的一端相连，电阻R15另一端与双向稳压管D2的一端相连作为所述信号处理板的输出端,双向稳压管D2的另一端接地。本实用新型的无接触书帖厚度检测系统，还包括人机接口，用于设定书帖厚度阈值，接收所述PLC发送的判断结果并将其输出显示。本实用新型的无接触书帖厚度检测系统，所述线性位移传感器为电感式接近传感器。本实用新型的无接触书帖厚度检测系统，所述电感式接近传感器的动态响应为IKHz,检测距离范围为I 5毫米。本实用新型的无接触书帖厚度检测系统中增加了括信号处理板，其用于将接近传感器采集到的书帖厚度测量值进行预处理并将处理后的书帖厚度测量值发送至PLC的AD转换模块，信号处理板包括依次相连的滤波电路、补偿电路、放大电路、单极性转换电路、单门限比较取样电路和信号波谷保持电路，由于信号处理板的增加，采用普通的电感式接近传感器的采集到的书帖厚度信号在进入PLC前就能得到快速的处理，而又由于信号处理板具有信号波谷保持功能，使得PLC可以不依赖于PLC本身的处理能力，从容的处理采集到的书帖厚度信号，从而低成本实现了对无接触书帖厚度的准确快速检测。
图I为本实用新型的无接触书帖厚度检测系统的电路原理图；图2为本实用新型的无接触书帖厚度检测系统中信号处理板的电路框图；图3为本实用新型的无接触书帖厚度检测系统中信号处理板的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细描述 参考图I所示，本实施例的无接触书帖厚度检测系统是在现有无接触书帖厚度检测系统基础上增加了一个信号处理板，信号处理板的输入端与两个用于测量书帖厚度的电感式接近传感器SQ2和SQ3的输出端相连，这两个电感式接近传感器SQ2和SQ3的动态响应为lKHz，检测距离范围为I 5毫米，信号处理板的输出端与PLC的AD转换模块的输出端相连，该信号处理板用于将电感式接近传感器SQ2和SQ3采集到的书帖厚度测量值进行预处理并将处理后的书帖厚度测量值发送至PLC的AD转换模块，其中，本实施例的无接触书帖厚度检测系统的型号为海泰克PWS-6800C的人机接口(HMI)用于设定书帖厚度阈值，接收PLC发送的判断结果并将其输出显示。结合图2所示，信号处理板包括依次相连的滤波电路、补偿电路、放大电路、单极性转换电路、单门限比较取样电路和信号波谷保持电路，而信号处理板中的各个电路则可以采用如图3所示结构，其中滤波电路包括第一运放Ul，第一运放Ul的同向输入端与电阻R2的一端相连,第一运放Ul的同向输入端和其输出端之间接有电阻R3，第一运放Ul的反向输入端与电容C2的一端相连，电容C2的另一端、电阻R2的另一端以及电容Cl的一端与电阻Rl的一端相连，电阻Rl的另一端和双向稳压管Dl的一端相连作为传感器信号的输入端,双向稳压管Dl的另一端以及电容Cl的另一端接地。补偿电路包括第二运放U2，第二运放U2的同向输入端和其输出端相连,第二运放U2的反向输入端分别与电位器RPl的可调端相连，由电阻R5和电容C3构成的并联电路的一端分别与第二运放U2的反向输入端以及电位器RPl的另一端相连，由电阻R5和电容C3构成的并联电路的另一端接地，电位器RPl的第三端与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与第一运放Ul的输出端相连。放大电路包括第三运放U3，第三运放U3的同向输入端和其输出端之间接有电阻R7，第三运放U3的反向输入端接地，第三运放U3的同向输入端分别与电阻R6的一端、二极管D3的输出端以及二极管D2的输入端相连，二极管D2的输出端接3V直流，二极管D3的输入端接地，电阻R6的另一端与第二运放U2的输出端相连，第三运放U3的正电源输入端以及负电源输入端分别对应通过电容C4和电容C5接地。单极性转换电路包括第四运放U4，第四运放U4的同向输入端分别与电容C7的一端以及电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端分别与电阻R8的一端以及电阻RlO的一端相连，电阻R8的另一端接地，电容C7的另一端以及电阻RlO的另一端与所述第四运放U4的输出端相连，第四运放U4的反向输入端分别与电阻R12的一端、电容C6的一端以及电阻Rll的一端相连，电阻R12的另一端以及电容C6的另一端接地，电阻Rll的另一端与第三运放U3的输出端相连。单门限比较取样电路包括第六运放U6和第七运放U7,第六运放U6的反向输入端与第四运放U4的输出端相连,第六运放U6的同向输入端与其输出端相连,第六运放U6的输出端通过取样开关K与第七运放U7的反向输入端相连，第七运放U7的同向输入端与其输出端相连。信号波谷保持电路包括第五运放U5,第五运放U5的同向输入端与电位器RP2的可调端相连，电位器RP2的另一端依次通过电阻R13和电阻R14与第五运放U5的输出端相连，电位器RP2的第三端与第五运放U5的接地端相连,第五运放U5的输出端与电阻R15的一端相连，电阻R15另一端与双向稳压管D2的一端相连作为信号处理板的输出端,双向稳压管D2的另一端接地。本实施例的无接触书帖厚度检测系统，预先通过人机接口 HMI设定书帖厚度阈值，然后启动系统，电感式接近传感器SQ2和SQ3采集当前的书帖的厚度信号，该厚度信号依次经过滤波电路、补偿电路和放大电路处理后变成较为标准的具有波峰和波谷的双向波动信号，该双向波动信号经单极性转换电路处理后变成仅有波谷的单向波动信号，单门限比较取样电路从每个周期内的单向波动信号中选取出波谷值最大的一个，信号波谷保持电路将该波谷最大值的输出，并保持到下一个测量周期，PLC收到来自信号处理板的波谷最大值信号后将其与书帖厚度阈值比较，如果波谷最大值信号对应的书帖厚度与书帖厚度阈值不一致，则说明书帖多张或缺张，即当前书帖不符合要求，然后PLC控制配页机的剔除机构将该不合符要求的书帖剔除，如果波谷最大值信号对应的书帖厚度与书帖厚度阈值一致，则说明书帖为一张，即当前书帖符合要求，然后PLC控制配页机的送书机构允许该张书帖进入后续的装订生产流程，在处理后，PLC将处理结果保存并发送至人机接口实时显示。由于信号处理板的增加，采用普通的电感式接近传感器的采集到的书帖厚度信号在进入PLC前就能得到快速的处理，，而又由于信号处理板具有信号波谷保持功能，使得PLC可以不依赖于PLC本身的处理能力，从容的处理采集到的书帖厚度信号，从而低成本实现了对无接触书帖厚度的准确快速检测。以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求1.一种无接触书帖厚度检测系统，包括线性位移传感器和PLC，其特在于，还包括信号处理板，其用于将所述接近传感器采集到的书帖厚度测量值进行预处理并将处理后的书帖厚度测量值发送至所述PLC的AD转换模块，所述信号处理板包括依次相连的滤波电路、补偿电路、放大电路、单极性转换电路、单门限比较取样电路和信号波谷保持电路。
2.根据权利要求I所述的无接触书帖厚度检测系统，其特在于，所述滤波电路包括第一运放(Ul),所述第一运放(Ul)的同向输入端与电阻R2的一端相连,所述第一运放(Ul) 的同向输入端和其输出端之间接有电阻R3，所述第一运放(Ul)的反向输入端与电容C2的一端相连，电容C2的另一端、电阻R2的另一端以及电容Cl的一端与电阻Rl的一端相连， 电阻Rl的另一端和双向稳压管Dl的一端相连作为传感器信号的输入端,双向稳压管Dl的另一端以及电容Cl的另一端接地。
3.根据权利要求2所述的无接触书帖厚度检测系统，其特在于，所述补偿电路包括第二运放(U2)，所述第二运放(U2)的同向输入端和其输出端相连，所述第二运放(U2)的反向输入端分别与电位器RPl的可调端相连，由电阻R5和电容C3构成的并联电路的一端分别与所述第二运放(U2)的反向输入端以及电位器RPl的另一端相连，由电阻R5和电容C3构成的并联电路的另一端接地，电位器RPl的第三端与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端与所述第一运放(Ul)的输出端相连。
4.根据权利要求3所述的无接触书帖厚度检测系统，其特在于，所述放大电路包括第三运放(U3)，所述第三运放(U3)的同向输入端和其输出端之间接有电阻R7，所述第三运放 (U3)的反向输入端接地，所述第三运放(U3)的同向输入端分别与电阻R6的一端、二极管 D3的输出端以及二极管D2的输入端相连，二极管D2的输出端接3V直流，二极管D3的输入端接地，电阻R6的另一端与所述第二运放(U2)的输出端相连，所述第三运放(U3)的正电源输入端以及负电源输入端分别对应通过电容C4和电容C5接地。
5.根据权利要求4所述的无接触书帖厚度检测系统，其特在于，所述单极性转换电路包括第四运放(U4)，所述第四运放(U4)的同向输入端分别与电容C7的一端以及电阻R9的一端相连，电阻R9的另一端分别与电阻R8的一端以及电阻RlO的一端相连，电阻R8的另一端接地，电容C7的另一端以及电阻RlO的另一端与所述第四运放(U4)的输出端相连，所述第四运放(U4)的反向输入端分别与电阻R12的一端、电容C6的一端以及电阻Rll的一端相连，电阻R12的另一端以及电容C6的另一端接地，电阻Rll的另一端与所述第三运放 (U3)的输出端相连。
6.根据权利要求5所述的无接触书帖厚度检测系统，其特在于，所述单门限比较取样电路包括第六运放(U6)和第七运放(U7)，所述第六运放(U6)的反向输入端与所述第四运放(U4)的输出端相连，所述第六运放(U6)的同向输入端与其输出端相连，所述第六运放 (U6)的输出端通过取样开关(K)与所述第七运放(U7)的反向输入端相连，所述第七运放 (U7)的同向输入端与其输出端相连。
7.根据权利要求6所述的无接触书帖厚度检测系统，其特在于，所述信号波谷保持电路包括第五运放(U5)，所述第五运放(U5)的同向输入端与电位器RP2的可调端相连，电位器RP2的另一端依次通过电阻R13和电阻R14与所述第五运放(U5)的输出端相连，电位器 RP2的第三端与所述第五运放(U5)的接地端相连，所述第五运放(U5)的输出端与电阻R15 的一端相连，电阻R15另一端与双向稳压管D2的一端相连作为所述信号处理板的输出端，双向稳压管D2的另一端接地。
8.根据权利要求7所述的无接触书帖厚度检测系统，其特在于，还包括人机接口，用于设定书帖厚度阈值，接收所述PLC发送的判断结果并将其输出显示。
9.根据权利要求8所述的无接触书帖厚度检测系统，特征在于，所述线性位移传感器为电感式接近传感器。
10.根据权利要求9所述的无接触书帖厚度检测系统，特征在于，所述电感式接近传感器的动态响应为IKHz,检测距离范围为I 5毫米。
专利摘要本实用新型公开了一种无接触书帖厚度检测系统，包括线性位移传感器和PLC，其特在于，还包括信号处理板，其用于将所述接近传感器采集到的书帖厚度测量值进行预处理并将处理后的书帖厚度测量值发送至所述PLC的AD转换模块，所述信号处理板包括依次相连的滤波电路、补偿电路、放大电路、单极性转换电路、单门限比较取样电路和信号波谷保持电路。该系统能低成本实现对无接触书帖厚度的准确快速检测。
文档编号G01B7/06GK202470994SQ20122002757
公开日2012年10月3日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者汪元林, 袁传权 申请人:淮南光华光神机械电子有限公司