专利名称：一种段长测控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及长度测量装置，尤其是不同光反射率物体的分段测量。
背景技术：
目前，市面上的段长测试仪都是简单机械地使用光纤传感器和旋转编码器，没有对被测物体两端尖峰波纹或凹凸不平造成的干扰进行纠正的功能，没有差分信号扑捉功能，不能捕捉非常微弱的反光变化量(比如在对连续极耳PP与镍条、铝条的长度分段测量时，颜色和反光都比较接近，传统的光线传感器是不能识别的)，该种测试装置测量精度低； 另外，该种测试装置的测试结果仅仅是做了简单的记录，需要耗费更多的人力和时间去对数据进行分析，然后才能运用到生产上，这样一来严重阻碍生产效率的提高，经济效益低； 该种测试装置只有简单的控制系统，虽然整个过程控制起来比较简单，但是控制的精度不够，往往会出现大量的不合格产品。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种段长测控装置，测量精度高，对测量数据的统计分析方便，便于管理，能有效提高生产的经济效益。为解决上述技术问题，本发实用新型的技术方案是一种段长测控装置，包括测量系统，所述测量系统包括用于识别被测物体分界信号的光电传感器，与被测物体表面直接接触并用于测量被测物体长度的编码器，用于接收所述光电传感器输出的段号信号和编码器输出的长度信号的测量控制器；所述段长测控装置还包括控制系统，所述控制系统主要为微机控制器，所述微机控制器与所述测量控制器连接，所述测量控制器将接收到的测量数据通过计算分析后输入到微机控制器中；所述微机控制器通过数据分析后控制执行机构，所述执行机构、测量控制器和微机控制器组成闭环控制系统。作为改进，所述微机控制器包括储存器、计算模块、统计分析模块、绘图模块、报警模块，微机控制器通过储存器记录由测量控制器输出的测量数据；微机控制器通过计算模块对测量数据进行计算，算出加权均值、极差和偏差值；微机控制器通过统计分析模块统计到一定比率的极差和偏差值超过设定的报警值时通过报警模块发出报警声；所述微机控制器将计算出来的加权均值与设定的上下限进行比较，当超出上下限时通过电缆对执行机构进行纠偏控制。作为改进，所述光电传感器为差分光电传感器，所述差分光电传感器采用一字扁条形出光，可以排除测试光斑区域内的被测物体两端尖峰波纹或凹凸不平的影响。作为改进，所述控测量控制器为单片机MCU。作为改进，所述单片机MCU内设有计算公式为L = Kx+B，其中L为被测物体实际长度，K为斜率值，B为零点漂移值，χ为编码器的脉冲数。色差分界限被光电探头捕获，B = 0，实际长度就是L = Kx,但是实际中由于光电探头发出的光斑有一定宽度，并不是纯粹的直线，而且，探头需要采集足够面积的反光量后，才能捕获色差分界限，所以在探头光斑区域内会产生提前或延迟一定面积才认为捕获到分界限，故而产生绝对偏移B值，符合线性方程规律实际长度L = Kx+B。利用线性斜率K值与零点漂移B值的校准功能，以至精度和分辨率达到较高的要求。本实用新型与现有技术相比所带来的有益效果是本实用新型可以对不同光反射率物体的分段测量，并带有线性斜率K值与零点漂移B值的校准功能，使精度和分辨率满足较高的要求，可使测试分辨率达到0. 05mm、精度达到士0. Imm(比如电池、电容行业里对涂布膜长和空隙的分段测量及连续极耳PP与镍条、 铝条的长度分段测量)；通过与微机通信实现在微机上存储、分析、统计，绘图、超限报警等功能，微机还可通过与前端长度加工控制器通信形成闭环控制，将测得的数据整体情况进行分析处理后反馈给长度加工控制器，长度加工控制器根据反馈数据作出调整，从而实现自动闭环控制。
图1为本实用新型段长测控装置的框架图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型做进一步说明。如图1所示，一种段长测控装置，包括测量系统和控制系统。所述测量系统包括用于识别被测物体分界信号的光电传感器，与被测物体表面直接接触并用于测量被测物体长度的编码器，用于接收所述光电传感器输出的段号信号和编码器输出的长度信号的测量控制器。所述差分光电传感器采用一字扁条形出光，可以排除测试光斑区域内的被测物体两端尖峰波纹或凹凸不平的影响。编码器采用旋转滚轮式紧贴被测物体的表面或传送带、传送滚轮表面，可使测试分辨率达到0. 05mm、精度达到士0. 1mm。所述控测量制器为单片机MCU，所述单片机MCU内预设计算公式L = Kx+B，单片机通过公式L = Kx+B计算出被测物体的实际长度值，其中L为被测物体实际长度，K为斜率值，B为零点漂移值，χ为编码器的脉冲数。单片MCU可以手动按键盘校准设定测量K值和B值，使测量长度修正为L = Kx+B，测量的精度更高。所述段长测控装置还包括控制系统，所述控制系统主要是微机控制器，所述微机控制器与所述测量控制器连接，所述测量控制器将接收到的测量数据通过计算分析后输入到微机控制器中。所述微机控制器包括储存器、计算模块、统计分析模块、绘图模块、报警模块。其测控方法如下(1)利用差分光电传感器测量出被测物体分界信号并将信号输入至测量控制器中；同时，利用编码器测量被测物体的长度并将信号输入至测量控制器中；同时，测量控制器接收到来自光电传感器和编码器的信号后，通过显示屏将不同反光强度的被测物实际长度L区分显示出来；(2)测量控制器根据输入的测量数据计算出被测物体的实际长度值，根据边缘信号电平判断区别被测物体的属性，并将被测段赋予一个段号，每个段号对应一个实际长度值；[0019](3)测量控制器将计算得出的长度值和段号输入至微机控制器中，微机控制器首先将收到的段号和对应的长度值以*. XLS文件格式存储在当地储存器中；然后微机控制器将收到的数据通过计算模块进行计算，算出长度值的加权均值、 极差和偏差值；微机控制器将计算出来的极差和偏差值通过统计分析模块进行统计分析，当统计到一定比率的极差和偏差值超过设定的报警值时就会通过报警模块发出报警声，提示操作者设备和产品异常；微机控制器将计算出来的加权均值和设定的上下限进行比较，当超出上下限时通过电缆对执行机构进行纠偏控制，使得整体均值调整在合理的范围内，从而实现闭环控制系统；最后微机控制器将长度数据、加权均值、极差值通过绘图模块描绘在坐标图上并绘制出曲线图来，使操作者和检查者对工作数据观察一目了然。本发明可以对不同光反射率物体的分段测量，并带有线性斜率K值与零点漂移B 值的校准功能，使精度和分辨率满足较高的要求，可使测试分辨率达到0. 05mm、精度达到士0. Imm(比如电池、电容行业里对涂布膜长和空隙的分段测量及连续极耳PP与镍条、铝条的长度分段测量)；通过与微机通信实现在微机上存储、分析、统计，绘图、超限报警等功能，微机还可通过与前端长度加工控制器通信形成闭环控制，将测得的数据整体情况进行分析处理后反馈给长度加工控制器，长度加工控制器根据反馈数据作出调整，从而实现自动闭环控制。斜率K值与零点漂移B值的校准功能理论上编码器滚一圈250mm，产生2500个脉冲周期，10个脉冲信号代表1mm，1个脉冲周期代表0. 1mm，但实际上一圈250mm是有误差的，误差可能是千分之几或百分之几不等；假设实际上一圈长度为L0，那么K = L0/250，那么任意实际长度L = Κχ/10 (χ代表任意长度的脉冲个数，10个脉冲信号代表1mm，以下文章的K值是把上面K/10看成整体)；理论上，色差分界限被光电探头捕获，B = 0，实际长度就是L = Kx，但是实际中由于光电探头发出的光斑有一定宽度，并不是纯粹的直线，而且，探头需要采集足够面积的反光量后，才能捕获色差分界限，所以在探头光斑区域内会产生提前或延迟一定面积才认为捕获到分界限，故而产生绝对偏移B值，符合线性方程规律实际长度L = Κχ+Β。通过两组已知数可解出K、B值，于是通过两个标准长度为Li、L2的长、短段片， 被测得对应的脉冲数为xl、x2，再将Li、L2、xl、χ2代入线性方程得到:L1 = Kxl+B, L2 = Kx2+B,即可解出K、B。在实际应用中将K、B值用键盘设置到单片MCU里面即可。一个脉冲周期代表0. Imm,又分为上升沿和下降沿，通过MCU程序判断脉冲电平， 即可把上升沿和下降沿区分开来，从而可以识别半个脉冲周期信号，使分辨率从0. Imm提高到0. 05mm，足以满足大多数的长度测量要求。
权利要求1.一种段长测控装置，包括测量系统，所述测量系统包括 用于识别被测物体分界信号的光电传感器，与被测物体表面直接接触并用于测量被测物体长度的编码器， 用于接收所述光电传感器输出的段号信号和编码器输出的长度信号的测量控制器； 其特征在于所述段长测控装置还包括控制系统，所述控制系统主要为微机控制器，所述微机控制器与所述测量控制器连接，所述测量控制器将接收到的测量数据通过计算分析后输入到微机控制器中；所述微机控制器通过数据分析后控制执行机构，所述执行机构、测量控制器和微机控制器组成闭环控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种段长测控装置，其特征在于所述微机控制器包括储存器、计算模块、统计分析模块、绘图模块、报警模块，微机控制器通过储存器记录由测量控制器输出的测量数据；微机控制器通过计算模块对测量数据进行计算，算出加权均值、极差和偏差值；微机控制器通过统计分析模块统计到一定比率的极差和偏差值超过设定的报警值时通过报警模块发出报警声；所述微机控制器将计算出来的加权均值与设定的上下限进行比较，当超出上下限时通过电缆对执行机构进行纠偏控制。
3.根据权利要求1所述的一种段长测控装置，其特征在于所述光电传感器为差分光电传感器，所述差分光电传感器采用一字扁条形出光。
4.根据权利要求1所述的一种段长测控装置，其特征在于所述测量控制器为单片机MCU。
5.根据权利要求4所述的一种段长测控装置，其特征在于所述单片机MCU内设有计算公式为L = Kx+B，其中L为被测物体实际长度，K为斜率值，B为零点漂移值，χ为编码器的脉冲数。
专利摘要一种段长测控装置，包括测量系统，控制系统，微机控制器与测量控制器连接，测量控制器将接收到的测量数据通过计算分析后输入到微机控制器中；微机控制器通过储存器记录由测量控制器输出的测量数据；微机控制器通过计算模块对测量数据进行计算，算出加权均值、极差和偏差值；微机控制器通过统计分析模块统计到一定比率的极差和偏差值超过设定的报警值时通过报警模块发出报警声；所述微机控制器将计算出来的加权均值与设定的上下限进行比较，当超出上下限时通过电缆对执行机构进行纠偏控制，所述执行机构、测量控制器和微机控制器组成闭环控制系统。本实用新型测量精度高，对测量数据的统计分析方便，便于管理，能有效提高生产的经济效益。
文档编号G05B19/042GK202145129SQ20112019107
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者夏斌 申请人:广东国光电子有限公司