专利名称：钢帘线捻度及断丝检测监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于钢丝捻度检测技术类，特别涉及一种钢帘线捻度 及断丝的检测和监控装置。
背景技术：
所谓的钢帘线，就是把多条纤细的钢丝运用物理学原理拧合成一 股，并与橡胶等化工原料捻合而成的工业产品。它兼具刚韧二性，广 泛应用于机械制造、汽车制造等行业中，其中最为突出的就是用作汽 车轮胎骨架制造的基本材料。但是，目前钢帘线的生产工艺尚不能保证其内层的钢丝能够被外 层的钢丝完全紧固，很容易造成钢帘线捻度的降低以及内层的断丝现象，给加工和生产带来诸多不便；而作为汽车轮胎骨架制造的基本材 料，还会直接影响到汽车轮胎的质量，导致汽车的安全隐患问题。人 为的质量检测目前已经很难对其内层断丝和捻度作出正确的评估。实用新型内容本实用新型针对以上现象，提供了一套钢帘线捻度及断丝检测监 控系统，可实现对钢帘线捻度及断丝的在线检测与监控。钢帘线捻度及断丝检测监控系统，由信号处理器、传感器、继电
器控制器、语音信号指示模块、串行口通讯模块组合而成，其特征在 于所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统以信号处理器为核心，分 别与波形转换电路、继电器控制器、语音报警电路、状态指示与报警 电路以及外部显示设备相连接；所述的传感器架构在波形转换电路 上；所述的继电器控制器通过放大电路与信号处理器相连接；所述的 语音报警电路和状态指示与报警电路构成语音信号指示模块。所述的可显示波形数据图的外部显示设备通过串行口与信号处 理器相连接。所述的继电器控制器是一种由弱电控制强电的器件，内部由线圈 和开关组成。所述的信号处理器中单片机的输出端口后设置了三极管驱动电路。所述的信号处理器中单片机为20脚封装的P87LPC767 (型号)； 所述的信号处理器中单片机的5号引脚接地；所述的信号处理器中单 片机的18号引脚与C 电容串联并接地；所述的信号处理器中单片 机的15号引脚与C1()电容串联并接地。所述的放大电路中，所述的三极管SS8050的基极通过电阻R904 与所述的信号处理器中单片机的3号引脚相连接；所述的三极管 SS8050的发射极接地；所述的三极管SS8050的集电极通过稳压二极 管IN4007与所述的继电器控制器相连。所述的状态指示与报警电路中LED2的2号、3号引脚分别与所 述的信号处理器中单片机的7号、8号引脚相连；所述的状态指示与
报警电路中LED2的1号引脚通过电阻R,与电源电路连接。所述的状态指示与报警电路中LED3的2号、3号引脚分别与所述的信号处理器中单片机的9号、10号引脚相连；所述的状态指示与报警电路中LED3的1号引脚通过电阻R2与电源电路连接。所述的波形转换电路分为波形转换降幅电路、波形转换增强驱动电路和波形转换分压电路，其中(A) 所述的波形转换降幅电路中，光电耦合器的3号引脚通过 电阻Rw与所述的信号处理器中单片机的20号引脚相连；(B) 所述的波形转换增强驱动电路中，所述的信号处理器中单 片机的6号引脚通过R13电阻与三极管SS8050相连接；(C) 所述的波形转换分压电路中，电阻Rn、电阻Ru串联与所 述的信号处理器中的单片机相连。所述的信号处理器中单片机的19、 17、 16、 14号引脚分别通过电阻Rs、 R4、 Re、 R3接地，构成薄膜按键电路。所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统内部设有电源转换电路。 本实用新型通过以上的系统，对钢帘线捻度及断丝的检测作出了正确的评估，并能实现实时监控，保证了在生产过程中次品率的降低。
图1是本钢帘线捻度及断丝检测监控系统原理结构框图；图2是单片机信号处理器；图3是放大电路与继电器控制电路；
图4是状态指示与报警电路；图5是波形转换降幅电路；图6是波形转换增强驱动电路；图7是波形转换分压电路；图8是薄膜按键电路原理图；图9是薄膜按键界面；图IO是电源转换电路；图ll是软件流程图；图12是钢丝固定结构示意图；图12中l-固定圆盘；2-传感器；3-钢帘线；具体实施方式
钢帘线捻度及断丝检测监控系统，由信号处理器、传感器、继电 器控制器、语音信号指示模块、串行口通讯模块组合而成，其特征在 于所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统以信号处理器为核心，分 别与波形转换电路、继电器控制器、语音报警电路、状态指示与报警 电路以及外部显示设备相连接；所述的传感器架构在波形转换电路 上；所述的继电器控制器通过放大电路与信号处理器相连接；所述的 语音报警电路与状态指示与报警电路构成语音信号指示模块。所述的信号处理器是整个系统的控制核心，当整定信号时，信号 处理器首先将用户设定的三个检测点的信号经过采样、放大和处理 后，存入内存中作为与今后检测时的判断依据。信号处理器通过循环 按键识别功能，来监测四个按扭是否被按下， 一旦被按下，则表示用
户已经确定一个检测点的值，可以将其存入内存单元。当三个点的值都确定后，系统自动将检测点的值存入EPROM ( Erasable Programmable ROM,可擦除可编程ROM)。所述的语音报警提示模块采用Smiphis公司的单片机实现语音处 理功能。在信号正常时，语音处理器不发出任何声音。当信号处理器 检测到非正常信号后，通过端口送出两个指示信号，语音处理器在检 测到指示信号后，即启动放音功能。在三个不同状态下，扬声器中播 放不同的声音。在捻度一般降低时，播放警告，捻度降低；在捻度下降严重时，播放警告，捻度严重降低；当检测到有断丝出现时，播放有断丝，请立即停止生产。使用Sunplus公司的A2000音频压 縮的算法，可以在縮小文件的同时，保证音频文件的播放效果，仍然 可以高保真的输出预先设置的音频文件。语音报警与指示灯报警完全 同步进行，并且只有在检测信号正常后才解除语音报警，如果检测信 号不能达到正常水平，将持续报警。所述的继电器控制器是一种由弱电控制强电的器件，其内部是线 圈和开关。当外部电源给线圈充电使线圈产生一定的磁场后，线圈将 开关吸合，可控制外部的强电。本设计通过继电器来控制照明灯的开 启与关闭。由于单片机端口的驱动能力有限，不足以驱动继电器的线 圈。因此，必须在单片机的输出端口后加入三极管驱动电路来驱动继 电器。当单片机输出为低电平时，三极管工作在截止状态，集电极与 发射极之间的电阻很大，而继电器的线圈电阻很小，因此两者分压之 后，继电器分得的电压很小，UcE接近电源电压。此时，继电器处于
断开状态，LED指示灯熄灭。当单片机输出为高电平时，三极管工 作在饱和状态，集电极与发射极之间的电阻很小。继电器线圈上的分 压较大，电源给线圈充电，此时，线圈产生磁性，吸合开关，LED 指示灯点亮。所述的传感器采用电磁感应原理，通过外加磁场对钢丝产生作 用，并且在同一段的接受器接收返回信号，通过磁通量的变化来检测 在固定区域内通过的钢帘线的质量。传感器具有整定的功能，所谓整 定就是设置传感器返回信号的上限和下限。绕制钢帘线所用钢丝的股 数也将会在一定程度影响到输出的模拟信号。对于多规格钢帘线的检 测，采用的整定方案是将最粗的钢帘线合格的部分作为整定的上限 值，将最细的钢帘线的断丝部分作为整定的下限值。这样可以保证传 感器能够对多种规格的钢帘线产品作出识别。利用此原理可以有效地 测出钢丝捻度的变化和是否存在断丝现象。所述的串行口通讯采用实时数据传输，可以通过串行口将所测得 的数据发送至电脑中，利用电脑显示器的平台将所测得数据的波形图 显示在电脑屏幕上，便于直观的了解所测得的数据和进一步分析处 理。本实用新型检测方法和装置能有效检测钢帘线的捻度和钢帘线 断丝位置，检测方法方便、快捷，检测结果可靠。 具体实施例首先要准备一根有部分断丝的钢帘线，将其固定在六个圆盘的中 间，在固定过程中要保持钢帘线呈直线状态不被弯曲，固定的效果要
使钢丝能够横向运动但不易纵向运动，且保证六个圆盘可以随其拉动 而转动。将传感器装在指定的位置，调整传感器到钢丝的距离约1厘米左 右，距离调整不必很精确，后面可根据实际情况再作调整。将传感器 对准钢丝中好的一段。在传感器的圆形区域内，钢丝必须至少绕有两 段。把电源接上后开始上电运行，上电运行时的正常情况是电源指示灯点亮，双色LED先全部点亮随后熄灭，继电器没有跳动。因此上 电时要特别注意观看电源指示灯是否亮，双色LED是否为全亮，继 电器是否有跳动。接下去是调试过程中最关键的一步——整定。步骤如下一、 先按下整定按扭(整定按钮是铝盒上方的1号按扭)，每次 按下后都能听到继电器的跳动声，等看到2号指示灯有闪烁后松开按 钮。二、 将传感器对准钢丝中有断丝的一段，按下整定按钮，听到继 电器跳动的声音后松开按钮。三、 移动钢丝，将传感器对准钢丝中好的一段，按下整定按钮， 听到继电器跳动的声音后松开按钮。四、 如果整定成功，指示灯会在间隔为1秒的闪烁三次后熄灭。 如果整定失败，指示灯会快速闪烁后熄灭。五、 整定失败的可能原因是传感器距离钢丝过远，此时应该调整 距离，使传感器更加靠近钢丝，然后重新进整定。
整定结束后，应再次拉动钢丝，观察在断丝处是否会产生报警(报警状态是LED出现双红色，并且3号继电器变为断开状态)，如果在 断丝处未产生报警也应该重新整定。如果连续多次出现整定失败的情况，则应该优先检测钢帘线的摆 放位置是否正确，若不然则需更换传感器，或者更换电路板。在整定完毕后，传感器对纲帘线进行检测，输出两路信号，其中 一路为数字信号，用于整定成功与失败的确认。另一路为模拟信号， 即钢帘线的检测信号。因为传感器的信号并不能让单片机直接识别， 因此需要在前端加入信号转换电路。信号处理器，将转换后得到的信 号与先前整定时设定的信号比较，当发现当前捻度降低到一定程度 时，系统会点亮报警指示灯1,提示用户生产的钢丝的捻度有所下降， 但仍然在合格的范围之内。当捻度继续降低时，系统会点亮报警指示 灯2，提示用户捻度下降严重，已经在不合格的边缘。当有断丝出现， 系统会点亮错误指示灯，提醒用户目前生产的钢丝是不合格产品，同 时启动继电器停止整个生产设备的运行工作。此系统的三个报警点均 带有语音报警功能。信号处理器通过串行口将所测得的数据发送至电脑中，利用电脑 显示器的平台将所测得数据的波形图显示在电脑屏幕上，便于直观的 了解所测得的数据和进一步分析处理。本实用新型的主控芯片有单片机P87LPC767和单片机 SPCE061A。前者主要用于信号处理的模块设计，而后者则是用于语 音处理模块的实现。
权利要求1、钢帘线捻度及断丝检测监控系统，由信号处理器、传感器、继电器控制器、语音信号指示模块、串行口通讯模块组合而成，其特征在于所述的刚帘线捻度及断丝检测监控系统以信号处理器为核心，分别与波形转换电路、继电器控制器、语音报警电路、状态指示与报警电路以及外部显示设备相连接；所述的传感器架构在波形转换电路上；所述的继电器控制器通过放大电路与信号处理器相连接；所述的语音报警电路与状态指示与报警电路构成语音信号指示模块。
2、 根据权利要求1所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统，其 特征在于所述的可显示波形数据图的外部显示设备通过串行口与信 号处理器相连接。
3、 根据权利要求1所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统，其 特征在于所述的继电器控制器是一种由弱电控制强电的器件，内部 由线圈和开关组成。
4、 根据权利要求1所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统，其特征在于所述的信号处理器中单片机的输出端口后设置了三极管驱动电路。
5、 根据权利要求1所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统，其 特征在于所述的信号处理器中单片机为20胸封装的P87LPC767型 号；所述的信号处理器中单片机的5号引脚接地；所述的信号处理器 中单片机的18号引脚与C 电容串联并接地；所述的信号处理器中 单片机的15号引脚与Qo电容串联并接地。
6、 根据权利要求1所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统，其 特征在于所述的放大电路中，所述的三极管SS8050的基极通过电 阻R904与所述的信号处理器中单片机的3号引脚相连接；所述的三 极管SS8050的发射极接地；所述的三极管SS8050的集电极通过稳 压二极管IN4007与所述的继电器控制器相连。
7、 根据权利要求1所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统，其 特征在于-(A) 所述的状态指示与报警电路中LED2的2号、3号引脚分 别与所述的信号处理器中单片机的7号、8号引脚相连；所述的状态 指示与报警电路中LED2的1号引脚通过电阻R,与电源电路连接；(B) 所述的状态指示与报警电路中LED3的2号、3号引脚分 别与所述的信号处理器中单片机的9号、10号引脚相连；所述的状 态指示与报警电路中LED3的1号引脚通过电阻R2与电源电路连接。
8、 根据权利要求1所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统，其 特征在于所述的波形转换电路分为波形转换降幅电路、波形转换增 强驱动电路和波形转换分压电路，其中(A) 所述的波形转换降幅电路中，光电耦合器的3号引脚通过 电阻R^与所述的信号处理器中单片机的20号引脚相连；(B) 所述的波形转换增强驱动电路中，所述的信号处理器中单 片机的6号引脚通过R13电阻与三极管SS8050相连接；(C) 所述的波形转换分压电路中，电阻Rn、电阻R,2串联与所 述的信号处理器中的单片机相连。
9、 根据权利要求1所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统，其 特征在于所述的信号处理器中单片机的19、 17、 16、 14号引脚分别通过电阻R5、 R4、 R6、 R3接地，构成薄膜按键电路。
10、 根据权利要求1所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统，其 特征在于所述的钢帘线捻度及断丝检测监控系统内部设有电源转换 电路。
专利摘要本实用新型的钢帘线捻度及断丝检测监控系统，由信号处理器、传感器、继电器控制器、语音信号指示模块、串行口通讯模块组合而成，其特征在于所述的刚帘线捻度及断丝检测监控系统以信号处理器为核心，分别与波形转换电路、继电器控制器、语音报警电路、状态指示与报警电路以及外部显示设备相连接；所述的传感器架构在波形转换电路上；所述的继电器控制器通过放大电路与信号处理器相连接；所述的语音报警电路与状态指示与报警电路构成语音信号指示模块；在初期整定完毕的情况下，通过信号处理器内预设的程序，对钢帘线捻度及断丝进行检测，能在钢帘线生产过程中很好地控制捻度降低及断丝的现象，为钢帘线产品的生产质量提供了检测手段。
文档编号G08B21/00GK201215554SQ20082005703
公开日2009年4月1日 申请日期2008年4月8日 优先权日2008年4月8日
发明者程 张, 军 林, 斌 王 申请人:上海师范大学