光电式接近开关动作距离检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种光电式接近开关动作距离检测系统，该检测系统包括移动端检测平台、固定端检测平台以及检测控制模块，移动端检测平台上设有移动端检测平面，固定端检测平台设有固定端检测平面，检测样品的发光器和受光器分别固定在移动端检测平面和固定端检测平面的中心轴处，所述的移动端检测平台包括对平机构，通过该对平机构调节移动端检测平面，使其与固定端检测平面平行，所述的固定端检测平台设有对中检测机构，通过该对中检测机构，使得固定端检测平面与移动端检测平面的中心轴重合，并调节固定端检测平面与移动端检测平面的相对距离，进行动作距离检测。与现有技术相比，本发明具有调节方便、检测精度高等优点。
【专利说明】光电式接近开关动作距离检测系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种光电式接近开关检测系统，尤其是涉及一种对光电式接近开关的 动作距离进行检测的系统。
【背景技术】
[0002] 光电式接近开关是一种利用光线来检测被测物体的传感器，是由接近开关发射光 信号，当接近开关检测到被物体遮挡或反射的光信号后，能够迅速反应并转换为相应电信 号来实现控制的装置。由于光电式接近开关具有体积小、检测精度高、感应距离长、频率响 应快、使用寿命长和抗干扰能力强等特点，广泛用于工业自动化控制等诸多领域中。
[0003] 传统的光电式接近开关动作距离的检测普遍采用手工检测试品，可靠性差，检测 效率低，检测精确度很难得到保证，同时存在着较大的安全隐患。而个别通过外部设备来检 测光电式接近开关的精确动作距离，一直受到检测距离短、移近速度不可调、角度偏移影响 大和环境光干扰等众多不确定因素的影响。随着低压电器产业的发展和接近开关种类的不 断增加，传统的检测方法已经无法满足日益严格的检测要求，对光电式接近开关动作距离 的检测设备的发展已经严重滞后于低压电器产业的发展速度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种调节方便、检测 精度高的光电式接近开关动作距离检测系统。
[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006] 一种光电式接近开关动作距离检测系统，该检测系统包括移动端检测平台、固定 端检测平台以及检测控制模块，移动端检测平台上设有移动端检测平面，固定端检测平台 设有固定端检测平面，检测样品的发光器和受光器分别固定在移动端检测平面和固定端检 测平面的中心轴处，所述的移动端检测平台包括对平机构，通过该对平机构调节移动端检 测平面，使其与固定端检测平面平行，所述的固定端检测平台设有对中检测机构，通过该对 中检测机构，使得固定端检测平面与移动端检测平面的中心轴重合，并调节固定端检测平 面与移动端检测平面的相对距离，进行动作距离检测。
[0007] 所述的对平机构包括设置于移动端检测平面上、并检测控制模块连接的U轴伺服 电机、V轴伺服电机以及三个呈三角形设置的激光测距传感器，通过所述三个激光测距传感 器获取移动端检测平面与固定端检测平面上三个点的距离信息，检测控制模根据距离信息 判断是否平行，若不平行则通过U轴伺服电机和V轴伺服电机调节移动端检测平面，直至平 行。
[0008] 所述的对中检测机构包括三轴电动滑台和对中凸台，固定端检测平面通过三轴电 动滑台固定在固定端检测平台上，对中凸台设置在固定端检测平面上，所述的三轴电动滑 台包括X轴电动滑台、Y轴电动滑台和Z轴电动滑台，所述的对中凸台的位置与其中一个激 光测距传感器对应，当通过所述Y轴电动滑台和Z轴电动滑台调节固定端检测平面位置时， 若所述激光测距传感器的位置与对中凸台的位置重合，其检测到的距离信息产生突变，则 判定固定端检测平面与移动端检测平面的中心轴重合，所述的X轴电动滑台用于调节固定 端检测平面与移动端检测平面的相对距离，进行动作距离检测。
[0009] 所述的X轴电动滑台的移动速度可调，其快移动速度和最慢移动速度分别为为 100mm/s 和 1mm/s 〇
[0010] 所述的检测控制模块包括PLC控制器以及与其连接的工控机。
[0011] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0012] 1、利用激光技术来实现远距离两检测平面的平面平行和轴向对焦，保证移近过程 中，检测样品的发光器和受光器始终直线对焦并二轴重合。
[0013] 2、X轴电动滑台的向移近速度需可调，最快移近速度需达到100mm/s，接近试品动 作距离范围时可将速度降至lmm/s，可以保证检测的快速和准确。
[0014] 3、检测平面自动对平行系统采用3个激光测距传感器和2个伺服电机安装在固定 位置，通过3个激光传感器两两结合计算两检测平面的相对倾角，通过两伺服电机调整两 检测平面的相对倾角，使得两个检测平面保持平行，调节方便。
[0015] 4、检测平面自动轴向对中系统采用2个电动滑台和1个对中凸台，该对中凸台安 装在固定端检测平面的固定位置上，通过2个电滑台移动固定端检测平面，使两相对平行 的检测平面发生相对运动，当激光测距传感器检测到对中凸台，距离发生突变时，即实现两 检测平面的自动轴向对中。
[0016] 5、采用电动滑台和伺服电机进行测前调节和检测，各个部件可通过PLC和工控机 独立控制，操作方便，检测效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明的结构示意图；
[0018] 图2为采用本发明进行检测的流程图；
[0019] 标号说明：1、固定端检测平台；2、移动端检测平台；3、万向轮；4、U轴伺服电机； 5、激光测距传感器；6、V轴伺服电机；7、移动端检测平面；8、检测控制模块；9、固定端检测 平面；10、对中凸台；11、夹爪；12、Z轴电动滑台；13、Y轴电动滑台；14、X轴电动滑台。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0021] 实施例
[0022] 如图1所示，一种光电式接近开关动作距离检测系统，该检测系统包括移动端检 测平台2、固定端检测平台1以及检测控制模块8。移动端检测平台上设有移动端检测平面 7以及位于移动端检测平面7上的U轴伺服电机4、V轴伺服电机6和三个呈三角形设置的 激光测距传感器5。固定端检测平台1设有固定端检测平面9、三轴电动滑台和对中凸台 10,固定端检测平面9通过三轴电动滑台固定在固定端检测平台1上，对中凸台10设置在 固定端检测平面上。三轴电动滑台包括X轴电动滑台14、Y轴电动滑台13和Z轴电动滑台 12,其中，X轴电动滑台14用于调节固定端检测平面9与移动端检测平面7的相对距离，进 行动作距离检测，Υ轴电动滑台13和Ζ轴电动滑台12用于进行两个平面的对中。检测控 制模块8设置在固定端检测平台1上，包括了 PLC控制器和工控机。此外，移动端检测平台 2、固定端检测平台1的底部可以设置万向轮3,以方便位置的调节。
[0023] 在本实施例中，PLC控制器采用西门子S7-200系列CPU224XPSi PLC，工控机采用 研华触摸平板工控机。为满足系统I/O的需求并留有一点的余量，因此选用一块32位数字 量输入输出模块EM233。伺服电机系统选用三菱J2-10A的伺服放大器和HC-KFS100W的伺服 电机。电动滑台选用SMC公司的LEC系列的电动滑台。激光测距传感器选用德国Acetech 公司的LRFS-0200-420激光测距仪。伺服电机、电动滑台和激光测距传感器均与PLC的I/O 模块相连，接收PLC的控制指令已完成相应的动作，并将相应的状态信息反馈给PLC。同时 伺服电机、电动滑台和激光测距传感器可通过RS485总线连入工控机，工控机可监视各设 备的运行状态，也可根据需要设置和修改各个控制器的控制信息，例如运行的位置、速度、 步信息等参数。
[0024] 工控机与PLC控制器之间通过西门子公司的PC/PPI电缆连接，通过0PC技术可以 很方便地实现工控机的人机界面与PLC控制器之间的数据通讯。工控机预留以太网接口， 人机界面可以通过工业以太网连接到远程SIMIS系统，进行查询、下载和保存订单等数据 信息。
[0025] 光电式接近开关检测样品的发光器和受光器分别通过夹爪11固定在移动端检测 平面2和固定端检测平面1的中心轴处，检测时缓慢地使两者靠近，当检测到接近开关信号 变化时，自动停止X轴电动滑台，并通过精确测量出该光电式接近开关的动作距离。该系统 在进行检测前首先需要进行对平和对中，其中，对中通过对中机构来完成，对平及检测则通 过对平检测机构完成。
[0026] 对平机构由的U轴伺服电机4、V轴伺服电机6和三个呈三角形设置的激光测距传 感器5构成，监测系统通过所述三个激光测距传感器5获取移动端检测平面7与固定端检 测平面9上三个对应点的距离信息，通过三个点的距离信息计算倾角，进而两个检测平面 判断是否平行，若不平行则通过U轴饲服电机4和V轴伺服电机6调节移动端检测平面，直 至平行。
[0027] 对中检测机构由对中凸台10以及三轴电动滑台构成，对中凸台10的位置与其中 一个激光测距传感器5对应，通过三轴电动滑台中的Y轴电动滑台13和Z轴电动滑台12调 节固定端检测平面位置时，若所述激光测距传感器5的位置与对中凸台10的位置重合，其 检测到的距离信息会产生突变，则判定固定端检测平面与移动端检测平面的中心轴重合， 可以通过X轴电动滑台14进行光电式接近开关动作距离的检测。该X轴电动滑台14的移 动速度可调，其快移动速度和最慢移动速度分别为为l〇〇mm/s和lmm/s，可以保证检测的快 速和准确。
[0028] 图2为本发明检测程序的流程图。首先启动检测系统自动进入系统初始化，初始 化完毕之后即可开始进行两检测平面自动对平行，当检测到两检测平面的距离相等后则自 动进入两检测平面自动轴向对中，通过Y轴和Z轴电动滑台改变固定端检测平面的位置，当 激光测距传感器检测到固定端检测平面上的对中凸台后，则两检测平面对中结束，这样两 个检测平面就实现了平面平行和平面轴向对中重合。然后选择接近开关类型和检测项目， 设置具体的试验参数，即可启动动作距离测试，当X轴电动滑台开始移动，当接近开关检测 到被测物体后即令lm移动装置停止运行，并记录当前距离返回到工控机的人机界面上。若 lm范围内该接近开关未检测到被测物体，则需修正移动端检测平台和固定端检测平台之间 的距离，并重新对平行和对中，重新测试动作距离。
[0029] 工控机的人机界面的主要任务是完成试验参数设置、试验监控、实时数据的采集 与处理和用户管理等。根据智能检测系统要求，人机界面具有如下几个功能界面：
[0030] (1)主监控界面：显示智能检测系统人机界面的主监控界面，在此监控界面下可 以完成试验参数设置，试验类型选择，实时监控智能检测系统的实时运行状态，通过选择各 个功能按钮可实现光电式接近开关动作距离的手动和自动检测，智能检测系统主监控界面 如图3所示：
[0031] (2) SMIS数据下载界面：通过该界面可以连入工业以太网中从WEB服务器SMIS 系统中获取被测试品所对应的试验参数信息，试验结束后自动上传用户登录信息、试验时 间和试验结果等，同时可以实现报表和报警信息等的在线检索和打印。
[0032] (3)输入输出信号监控界面：该界面主要用来实时监控PLC控制器的输入输出信 号是否正常，用信号灯状态表示输出信号的有无。通过该界面对输入输出信号的实时监控， 可以快速完成系统的故障诊断。此功能仅对系统管理员开放。
[0033] (4)登录管理界面：系统具有不同的操作等级，不同的操作等级具有不同的操作 权限，防止用户越权使用，避免非法操作。
[0034] (5)报警界面：当智能检测系统运行异常出现故障时，系统会发出声光报警，同时 故障信息会显示在报警界面上，所有的报警信息均保存在数据库中。
[0035] (6)用户帮助界面：系统提供在线帮助功能，包括用户操作手册和系统常见故障 及维护。
【权利要求】
1. 一种光电式接近开关动作距离检测系统，该检测系统包括移动端检测平台、固定端 检测平台以及检测控制模块，移动端检测平台上设有移动端检测平面，固定端检测平台设 有固定端检测平面，检测样品的发光器和受光器分别固定在移动端检测平面和固定端检测 平面的中心轴处，其特征在于，所述的移动端检测平台包括对平机构，通过该对平机构调节 移动端检测平面，使其与固定端检测平面平行，所述的固定端检测平台设有对中检测机构， 通过该对中检测机构，使得固定端检测平面与移动端检测平面的中心轴重合，并调节固定 端检测平面与移动端检测平面的相对距离，进行动作距离检测。
2. 根据权利要求1所述的一种光电式接近开关动作距离检测系统，其特征在于，所述 的对平机构包括设置于移动端检测平面上、并检测控制模块连接的U轴伺服电机、V轴伺 服电机以及三个呈三角形设置的激光测距传感器，通过所述三个激光测距传感器获取移动 端检测平面与固定端检测平面上三个点的距离信息，检测控制模根据距离信息判断是否平 行，若不平行则通过U轴伺服电机和V轴伺服电机调节移动端检测平面，直至平行。
3. 根据权利要求2所述的一种光电式接近开关动作距离检测系统，其特征在于，所述 的对中检测机构包括三轴电动滑台和对中凸台，固定端检测平面通过三轴电动滑台固定在 固定端检测平台上，对中凸台设置在固定端检测平面上，所述的三轴电动滑台包括X轴电 动滑台、Y轴电动滑台和Z轴电动滑台，所述的对中凸台的位置与其中一个激光测距传感器 对应，当通过所述Y轴电动滑台和Z轴电动滑台调节固定端检测平面位置时，若所述激光测 距传感器的位置与对中凸台的位置重合，其检测到的距离信息产生突变，则判定固定端检 测平面与移动端检测平面的中心轴重合，所述的X轴电动滑台用于调节固定端检测平面与 移动端检测平面的相对距离，进行动作距离检测。
4. 根据权利要求3所述的一种光电式接近开关动作距离检测系统，其特征在于，所述 的X轴电动滑台的移动速度可调，其快移动速度和最慢移动速度分别为为l〇〇mm/s和1mm/ So
5. 根据权利要求1所述的一种光电式接近开关动作距离检测系统，其特征在于，所述 的检测控制模块包括PLC控制器以及与其连接的工控机。
【文档编号】G01R31/327GK104122498SQ201310157439
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年4月28日 优先权日:2013年4月28日
【发明者】岳敏, 程武山, 黄娟, 郝亚冲, 陈浩, 黄文 , 王悦茗 申请人:上海工程技术大学