CN110153032A - 瓶装液位智能检测剔除装置 - Google Patents

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薛婉婷
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QINGDAO HAICHENG AUTOMATION EQUIPMENT Co Ltd
Shandong University of Science and Technology
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    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
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Abstract

本发明公开了一种瓶装液位智能检测剔除装置，具体涉及瓶装液位检测技术领域。瓶装液位智能检测剔除装置，包括发射电容极板、接收电容极板、光电开关、编码器和红外测温仪，所述发射电容极板和接收电容极板之间形成一条物料通道；当待检测瓶体运行到检测区域时触发光电开关，产生来瓶信号，编码器记录下当前瓶体的进瓶编码值，单片机计算出该瓶体对应的检测编码值与剔除编码值；瓶体继续向前运动，当瓶体的实时编码值等于检测编码值时，单片机产生开始检测信号，触发对瓶体的液位高度测量；数据采集完毕后计算出液位值，通过单片机判断该瓶液位是否合格，对不合格的瓶体进行剔除。

Description

瓶装液位智能检测剔除装置
技术领域
本发明涉及瓶装液位检测技术领域，具体涉及一种瓶装液位智能检测剔除装置。
背景技术
随着生活质量的提高，人们的消费意识和健康意识在不断改变，因此对瓶装产品的质量有更高层次的要求。为了保证产品的品质，对瓶装液位进行在线检测，是生产中必不可少的环节。随着产能的提高，现在瓶装产品生产线设计生产速度普遍达到72000瓶/小时。传统的人工灯光检验方式，已经难以满足现代化高速灌装线的需求，这就要求必须引入在线自动检测设备。
瓶装液位检测方面国外使用的方法主要有X射线检测、机器视觉检测、红外线检测、高频场检测等。在瓶装液位检测方面，我国一些企业也相继推出一些检测设备，大部分基于X射线以及机器视觉的检测方法。国内基于X射线的液位检测设备主要用于检测密闭容器液位的高低，如易拉罐产品，纸盒包装的产品，但对于细口玻璃瓶、陶瓷瓶的检测效果还不是很好。国内大部分在线检测厂家都相继推出了基于机器视觉的灌装液位检测检测设备，但是机器视觉的检测方案只适用于透明瓶体检测。近年来，通过红外、电容、电压、频率、超声波等间接液位检测技术也相继出现，但还没有被客户普遍认可，因此设计一款成熟可靠的检测设备具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足，提出了一种利用变介质电容法对瓶装量进行检测，采取非接触式检测方式，检测精度高的瓶装液位智能检测剔除装置。
本发明具体采用如下技术方案：
瓶装液位智能检测剔除装置，包括发射电容极板、接收电容极板、光电开关、编码器和红外测温仪，所述发射电容极板和接收电容极板之间形成一条物料通道，红外测温仪、光电开关和编码器安装于物料通道的入口端，接收电容极板依次连接信号调理电路、程控低频放大电路、AD转换器和单片机，单片机电控连接剔除器，单片机通过可控信号源向发射电容极板传递信号；
当待检测瓶体运行到检测区域时触发光电开关，产生来瓶信号，编码器记录下当前瓶体的进瓶编码值，单片机计算出该瓶体对应的检测编码值与剔除编码值；瓶体继续向前运动，当瓶体的实时编码值等于检测编码值时，单片机产生开始检测信号，触发对瓶体的液位高度测量；数据采集完毕后计算出液位值，通过单片机判断该瓶液位是否合格，对不合格的瓶体在其运动到剔除编码值对应的位置时发出剔除信号，对不合格的产品进行剔除。
优选地，当发射电容极板和接收电容极板之间的介质发生变化时，会引起电容值大小的改变，在发射电容极板上施加一个变化的电场，当极板之间有待检测瓶体经过时，会引起电介质的介电常数发生变化，进而会引起接收电容极板上检测信号的变化，根据信号变化计算出指示液位变化的电压信号。
优选地，所述单片机还连接温度补偿电路，无线信号模块和触摸屏，温度补偿电路用于对瓶体内液体的温度进行测量，通过瓶体内液体的温度，精确的计算液体的液位高度，操作人员可以通过触摸屏对单片机设置参数来产生所需要的信号源。
优选地，所述信号调理电路包括高频小信号放大电路和检波电路。
优选地，所述发射电容极板与接收电容极板的板间距为5.0cm～7.5cm。
优选地，在检测过程中，包括以下步骤：
a.在光电开关以及编码器的配合下，当待检测瓶体运行到指定位置时，单片机会发出开始采集信号触发对来瓶进行检测；
b.接收电容极板捕捉到信号后，该装置对单片机的触发信号做出反应，启动检测；信号调理电路对信号进行放大、检波后做AD转化处理，再经过一系列数字化处理得到液位值，由红外测温仪测出待检测瓶内液体的温度值，将此温度值上传给单片机，由单片机根据不同温度下的液位值检测得出的线性映射关系来进行温度补偿，得到更准确的液位值；
c.对采集到的信号处理完毕后，单片机判断检测结果是否合格；当检测到不合格瓶体时发出剔除信号，控制剔除器对相应瓶体；
d.待检测瓶提触发后，单片机计算出液位值，与触摸屏建立通信后，得到的液位值、是否合格标志、***开机后检测总数、高液位数、低液位数、最近5次的不合格液位值在触摸屏上显示。
优选地，通过触摸屏设置信号源参数，使得单片机产生振荡频率为8MHz，激励电压为12V的方波信号，信号加载到发射电容极板上形成信号源发送出去，信号经过空气、瓶体耦合后被接收电容极板接收到。
优选地，所述单片机上还连接灯光报警器，当单片机想剔除器发出剔除信号的同时，也向灯光报警器发出控制信号，灯光报警器相应的指示灯会闪烁。
优选地，检测到的液位值反映出实际液位的高低，实际液位越高，液位值越小；实际液位值越低，液位值越大；用户设置高、低液位阈值，让液位在高、低液位阈值之间的瓶子保留，在区间之外的剔除；操作人员通过触摸屏对瓶型、检测装置支架高度以及参数进行设置；通过监测界面进行***调试、匹配新瓶型以及故障检测。
本发明具有如下有益效果：
该装置利用变介质电容法对瓶装量进行检测的装置，采取非接触式检测方法，最大支持72000瓶/小时的生产速度；发射电容极板与接收电容极板之间的电场强度小、无辐射，对人体没有伤害；检测精度高，静态情况下满足±0.5mm的分辨率，动态情况下满足±1mm的分辨率；可以实现对高低液位同时进行检测。
附图说明
图1为瓶装液位智能检测剔除装置原理框图；
图2为瓶装液位智能检测剔除装置检测原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
如图1所示，瓶装液位智能检测剔除装置，包括发射电容极板、接收电容极板、光电开关、编码器和红外测温仪，所述发射电容极板和接收电容极板之间形成一条物料通道，红外测温仪、光电开关和编码器安装于物料通道的入口端，接收电容极板依次连接信号调理电路、程控低频放大电路、AD转换器和单片机，单片机电控连接剔除器，单片机通过可控信号源向发射电容极板传递信号；
当待检测瓶体运行到检测区域时触发光电开关，产生来瓶信号，编码器记录下当前瓶体的进瓶编码值，单片机计算出该瓶体对应的检测编码值与剔除编码值；瓶体继续向前运动，当瓶体的实时编码值等于检测编码值时，单片机产生开始检测信号，触发对瓶体的液位高度测量；数据采集完毕后计算出液位值，通过单片机判断该瓶液位是否合格，对不合格的瓶体在其运动到剔除编码值对应的位置时发出剔除信号，对不合格的产品进行剔除。
当发射电容极板和接收电容极板之间的介质发生变化时，会引起电容值大小的改变，在发射电容极板上施加一个变化的电场，当极板之间有待检测瓶体经过时，会引起电介质的介电常数发生变化，进而会引起接收电容极板上检测信号的变化，根据信号变化计算出指示液位变化的电压信号。
单片机还连接温度补偿电路，无线信号模块和触摸屏，温度补偿电路用于对瓶体内液体的温度进行测量，通过瓶体内液体的温度，精确的计算液体的液位高度，操作人员可以通过触摸屏对单片机设置参数来产生所需要的信号源。
信号调理电路包括高频小信号放大电路和检波电路。
发射电容极板与接收电容极板的板间距为5.0cm～7.5cm。
如图2所示，在检测过程中，包括以下步骤：
a.在光电开关以及编码器的配合下，当待检测瓶体运行到指定位置时，单片机会发出开始采集信号触发对来瓶进行检测；
b.接收电容极板捕捉到信号后，该装置对单片机的触发信号做出反应，启动检测；信号调理电路对信号进行放大、检波后做AD转化处理，再经过一系列数字化处理得到液位值，由红外测温仪测出待检测瓶内液体的温度值，将此温度值上传给单片机，由单片机根据不同温度下的液位值检测得出的线性映射关系来进行温度补偿，得到更准确的液位值；
c.对采集到的信号处理完毕后，单片机判断检测结果是否合格；当检测到不合格瓶体时发出剔除信号，控制剔除器对相应瓶体；
d.待检测瓶提触发后，单片机计算出液位值，与触摸屏建立通信后，得到的液位值、是否合格标志、***开机后检测总数、高液位数、低液位数、最近5次的不合格液位值在触摸屏上显示。
通过触摸屏设置信号源参数，使得单片机产生振荡频率为8MHz，激励电压为12V的方波信号，信号加载到发射电容极板上形成信号源发送出去，信号经过空气、瓶体耦合后被接收电容极板接收到。
单片机上还连接灯光报警器，当单片机想剔除器发出剔除信号的同时，也向灯光报警器发出控制信号，灯光报警器相应的指示灯会闪烁。
检测到的液位值反映出实际液位的高低，实际液位越高，液位值越小；实际液位值越低，液位值越大；用户设置高、低液位阈值，让液位在高、低液位阈值之间的瓶子保留，在区间之外的剔除；操作人员通过触摸屏对瓶型、检测装置支架高度以及参数进行设置；通过监测界面进行***调试、匹配新瓶型以及故障检测。
无线信号模块用于实现无线通信，内设ESP8266串口WIFI模块，使用串口指令设置WIFI名称以及密码，连接WIFI；PC端或手机端可通过网络调试助手来配置目标IP地址和端口号，从而发起连接，完成单片机与PC端或手机端的双向数据传输。
该装置采用24V直流电源供电，采用机械封装成金属容器，接收部分经过电磁屏蔽处理以及PCB抗干扰设计。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.瓶装液位智能检测剔除装置，其特征在于，包括发射电容极板、接收电容极板、光电开关、编码器和红外测温仪，所述发射电容极板和接收电容极板之间形成一条物料通道，红外测温仪、光电开关和编码器安装于物料通道的入口端，接收电容极板依次连接信号调理电路、程控低频放大电路、AD转换器和单片机，单片机电控连接剔除器，单片机通过可控信号源向发射电容极板传递信号；
当待检测瓶体运行到检测区域时触发光电开关，产生来瓶信号，编码器记录下当前瓶体的进瓶编码值，单片机计算出该瓶体对应的检测编码值与剔除编码值；瓶体继续向前运动，当瓶体的实时编码值等于检测编码值时，单片机产生开始检测信号，触发对瓶体的液位高度测量；数据采集完毕后计算出液位值，通过单片机判断该瓶液位是否合格，对不合格的瓶体在其运动到剔除编码值对应的位置时发出剔除信号，对不合格的产品进行剔除。
2.如权利要求1所述的瓶装液位智能检测剔除装置，其特征在于，当发射电容极板和接收电容极板之间的介质发生变化时，会引起电容值大小的改变，在发射电容极板上施加一个变化的电场，当极板之间有待检测瓶体经过时，会引起电介质的介电常数发生变化，进而会引起接收电容极板上检测信号的变化，根据信号变化计算出指示液位变化的电压信号。
3.如权利要求1所述的瓶装液位智能检测剔除装置，其特征在于，所述单片机还连接温度补偿电路，无线信号模块和触摸屏，温度补偿电路用于对瓶体内液体的温度进行测量，通过瓶体内液体的温度，精确的计算液体的液位高度，操作人员可以通过触摸屏对单片机设置参数来产生所需要的信号源。
4.如权利要求1所述的瓶装液位智能检测剔除装置，其特征在于，所述信号调理电路包括高频小信号放大电路和检波电路。
5.如权利要求1所述的瓶装液位智能检测剔除装置，其特征在于，所述发射电容极板与接收电容极板的板间距为5.0cm～7.5cm。
6.如权利要求1-5任一所述的瓶装液位智能检测剔除装置，其特征在于，在检测过程中，包括以下步骤：
a.在光电开关以及编码器的配合下，当待检测瓶体运行到指定位置时，单片机会发出开始采集信号触发对来瓶进行检测；
b.接收电容极板捕捉到信号后，该装置对单片机的触发信号做出反应，启动检测；信号调理电路对信号进行放大、检波后做AD转化处理，再经过一系列数字化处理得到液位值，由红外测温仪测出待检测瓶内液体的温度值，将此温度值上传给单片机，由单片机根据不同温度下的液位值检测得出的线性映射关系来进行温度补偿，得到更准确的液位值；
c.对采集到的信号处理完毕后，单片机判断检测结果是否合格；当检测到不合格瓶体时发出剔除信号，控制剔除器对相应瓶体；
d.待检测瓶提触发后，单片机计算出液位值，与触摸屏建立通信后，得到的液位值、是否合格标志、***开机后检测总数、高液位数、低液位数、最近5次的不合格液位值在触摸屏上显示。
7.如权利要求6所述的瓶装液位智能检测剔除装置，其特征在于，通过触摸屏设置信号源参数，使得单片机产生振荡频率为8MHz，激励电压为12V的方波信号，信号加载到发射电容极板上形成信号源发送出去，信号经过空气、瓶体耦合后被接收电容极板接收到。
8.如权利要求6所述的瓶装液位智能检测剔除装置，其特征在于，所述单片机上还连接灯光报警器，当单片机想剔除器发出剔除信号的同时，也向灯光报警器发出控制信号，灯光报警器相应的指示灯会闪烁。
9.如权利要求6所述的瓶装液位智能检测剔除装置，其特征在于，检测到的液位值反映出实际液位的高低，实际液位越高，液位值越小；实际液位值越低，液位值越大；用户设置高、低液位阈值，让液位在高、低液位阈值之间的瓶子保留，在区间之外的剔除；操作人员通过触摸屏对瓶型、检测装置支架高度以及参数进行设置；通过监测界面进行***调试、匹配新瓶型以及故障检测。
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