CN113701714B - 红外反射传感器识别dut放平校准的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动化治具领域，公开了红外反射传感器识别DUT放平校准的方法及装置。所述方法为：设定参考电压；在有效距离d处放置DUT，得到红外反射传感器的输出电压；比较电压参考电路的参考电压和红外反射传感器的输出电压，得到电压比较器的输出状态：根据电压比较器输出状态，得到识别状态和指示器状态；根据指示器状态，校正参考电压；根据校正后的参考电压进行DUT放平识别检测。所述装置包括若干个红外反射传感器识别装置，红外反射传感器识别装置包括红外反射传感器、参考电压模块、电压比较模块和结果输出模块。本发明能快速准确的校准参考电压，避免外界因素干扰，提高放平识别精度，减少调试时间和投入成本，占用空间小。

Description

红外反射传感器识别DUT放平校准的方法及装置

技术领域

本发明属于自动化治具领域，具体涉及红外反射传感器识别DUT放平校准的方法及装置。

背景技术

在自动化治具行业，待测物DUT(DeviceUnderTest，简称DUT)放平的方式通常采用机构进行限位或者导向，这种DUT放平方式精度比较低，并且会出现压坏DUT的情况，而采用传感器进行检测以提高DUT的放平精度，并避免限位或者导向机构压坏DUT的情况。

现有技术中，检测是否放平的传感器通常有霍尔传感器、光纤传感器、红外对射传感器等，其中霍尔传感器只能检测有金属的位置，检测精度不高；光纤传感器虽然灵敏度很高，但是价格昂贵并且非常占用空间；红外反射传感器对反射物的颜色、平整度、以及安装误差等比较敏感，由于外界的自然光或者白炽灯等都含有红外光，对红外反射传感器输出都有很大影响，给设计和调试带来很大挑战；同时，这些传感器的安装数量和安装方式等都会影响到DUT放平识别的效果。

发明内容

本发明旨在针对现有技术中存在的缺陷，提供红外反射传感器识别DUT放平校准的方法及装置，旨在改善DUT放平识别的效果，降低成本，减小占用空间，减少调试时间。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

红外反射传感器识别DUT放平校准的方法，所述方法包括：

S10：设定电压参考电路的参考电压；

S11：在红外反射传感器的有效距离d处放置DUT，得到红外反射传感器的输出电压；

S12：通过电压比较器比较电压参考电路的参考电压和红外反射传感器的输出电压，得到电压比较器的输出状态；

S13：根据电压比较器的输出状态，得到MCU识别状态和指示器的指示状态；

S14：根据指示器的指示状态，校正并更新电压参考电路的参考电压；

S15：根据步骤S14中校正更新后的参考电压进行DUT放平识别检测。

进一步地，所述S12：通过电压比较器比较电压参考电路的参考电压和红外反射传感器的输出电压，得到电压比较器的输出状态，具体包括：

当红外反射传感器的输出电压高于电压参考电路的参考电压时，电压比较器的输出状态为1；当红外反射传感器的输出电压低于电压参考电路的参考电压时，电压比较器的输出状态为2。

更进一步地，所述S13：根据电压比较器输出状态，得到MCU识别状态和指示器的指示状态，具体包括：

当电压比较器输出状态为1时，MCU的识别状态为：未放平，同时指示器灯亮；

当电压比较器输出状态为2时，MCU的识别状态为：已放平，同时指示器灯灭。

更进一步地，所述S14：根据指示器的指示状态，校正并更新电压参考电路的参考电压，具体包括：

若指示器灯亮，表明设置的参考电压小于红外反射传感器的输出电压，则增大参考电压的值，直至指示器刚好处于由灯亮变为灯灭的临界状态；

若指示器灯灭，表明设置的参考电压高于红外反射传感器的输出电压，则减小参考电压的值，直至指示器刚好处于由灯灭即将变为灯亮而又未亮的临界状态；

将所述指示器处于临界状态时对应的参考电压值更新为最终的参考电压，这就使得更正后的参考电压值略大于而又极其接近红外反射传感器的输出电压值，以便后面步骤S15中根据灯灭这一种指示器状态来判定DUT已放平。

更进一步地，所述S15：根据步骤S14中校正更新后的参考电压进行DUT放平识别检测，具体包括：

在红外反射传感器的有效距离d处放置DUT；

当红外反射传感器的输出电压大于参考电压时，电压比较器输出状态为1，表明DUT板边未在红外反射传感器的有效距离内，红外反射传感器未识别到待测物DUT，MCU的识别状态为：未放平，同时指示器灯亮；

当红外反射传感器的输出电压小于参考电压时，电压比较器输出状态为2，表明DUT板边在红外反射传感器的有效距离内，红外反射传感器识别到待测物DUT，MCU的识别状态为：已放平，同时指示器灯灭。

进一步地，步骤S15中采用2个或2个以上的红外反射传感器分别放置在待测物DUT的对角位置进行放平识别检测，所述红外反射传感器与DUT的板边距离为d，d为红外反射传感器的有效识别距离。

红外反射传感器识别DUT放平校准的装置，包括若干个红外反射传感器识别装置，所述红外反射传感器识别装置包括：

红外反射传感器：包括红外光发生装置和红外光接收装置，用于发射和接收红外光；

参考电压模块：包括电压参考电路，用于设置参考电压；

电压比较模块：包括电压比较器，用于比较红外反射传感器Q1的输出电压与参考电压，得到电压比较器输出状态；

结果输出模块：包括指示器和MCU，所述指示器用于指示检测结果，所述MCU用于判断并输出DUT放平识别结果；

所述红外反射传感器连接所述电压比较器的正极，所述电压参考电路连接所述电压比较器的负极，所述指示器连接所述电压比较器的输出端，所述MCU的IO接口也连接所述电压比较器的输出端。

进一步地，所述电压参考电路包括滑动变阻器Rp和第一固定电阻R1，所述滑动变阻器Rp的一端接地，另一端串联第一固定电阻R1；所述第一固定电阻R1连接模拟信号电源Vcc，所述滑动变阻器Rp的高压端还连接电压比较器的负极。

进一步地，所述指示器包括发光二极管LED1和第二固定电阻R2，所述发光二极管LED1的负极接地，所述发光二极管LED1的正极串联第二固定电阻R2；所述第二固定电阻R2连接电压比较器的输出端。

进一步地，所述若干个红外反射传感器识别装置分别放置在DUT的对角位置，且所述红外反射传感器识别装置的红外反射传感器距离DUT板边距离为d，d为红外反射传感器的有效识别距离。

在一些优选方案中，红外反射传感器采用TCRT1000，其最佳有效距离为1mm，在步骤S10中设定电压参考电路的参考电压时，为进一步减少调试校准次数，可通过下述方式设定初始参考电压值：将塞规放到DUT底下，让DUT升高1mm，使得DUT位于红外反射传感器的最佳有效距离1mm处，通过电压表读取红外反射传感器的输出电压值，多次重复这一操作，然后取其平均值作为参考电路的初始参考电压，这样得到的初始参考电压值很接近DUT放平时红外反射传感器的输出电压；在步骤S14中可通过下述方式校准该初始参考电压：在红外反射传感器的最佳有效距离1mm处放置DUT，如果指示器灯灭，就不需要再校准参考电压；如果指示器灯亮，则通过调整滑动变阻器Rp直至指示器灯灭完成参考电压的校准，此时参考电路的电压即为校正后的参考电压。

与现有技术相比，本发明所产生的有益效果是：

(1)本发明通过给红外反射传感器设定一个参考电压，并根据指示器的指示状态，通过滑动变阻器Rp调节校正参考电压。在具体实施方案中，通过在红外反射传感器的有效距离d处放置DUT，多次测量红外反射传感器的输出电压值，取其平均值作为初始参考电压；校准时放上DUT，如果指示器灯灭，不需要校准参考电压；如果指示器灯亮，则需要调节滑动变阻器Rp直至指示器灯灭，完成校准参考电压。通过上述校准的方法及装置，能够在不同的检测环境下，快速、准确的校准参考电压，避免外界光线或待测物DUT本身颜色、平整度等因素的干扰影响，提高放平识别精度，减少调试时间，同时根据指示器可以方便查看调节效果，操作简单方便；

(2)本发明红外反射传感器采用TCRT1000，与霍尔传感器和光纤传感器相比，投入成本低，占用空间小；同时，本发明通过在DUT的对角位置放置2个或2个以上的红外反射传感器识别装置，可以保证DUT四面放平都能够兼顾，有利于改善DUT放平识别的效果，并且放置的红外反射传感器识别装置越多，放平识别精度越高，识别效果越好。

附图说明

图1为本发明实施例的红外反射传感器识别装置的模块图；

图2为本发明实施例的红外反射传感器识别装置各模块详细电路连接图；

图3为本发明实施例的红外反射传感器的工作原理图；

图4为本发明实施例进行DUT放平识别检测时的结构示意图；

图中：1-红外反射传感器，2-电压参考电路，3-比较器，4-指示器，5-红外光发射二极管，6-红外光接收晶体管，7-DUT板边，8-第一红外反射传感器识别装置，9-第二红外反射传感器识别装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

结合图1-4所示，本发明提供了红外反射传感器识别DUT放平校准装置，所述装置包括若干个红外反射传感器识别装置，所述红外反射传感器识别装置如图1所示，包括红外反射传感器1、电压参考电路2、电压比较器3、指示器4和MCU(单片机)；所述红外反射传感器1连接所述电压比较器3的正极，所述电压参考电路2连接所述电压比较器3的负极，所述指示器4连接所述电压比较器3的输出端，所述MCU的IO接口也连接所述电压比较器3的输出端。

结合图2所示，所述红外反射传感器1包括红外光发生装置和红外光接收装置，用于发射和接收红外光；所述电压参考电路2用于设置参考电压，作为所述红外反射传感器1的输出电压阈值，当所述红外反射传感器1的输出电压高于所述参考电压时，所述电压比较器3输出状态1；当所述红外反射传感器1的输出电压低于所述参考电压时，所述电压比较器3输出状态2；通过所述的MCU的IO接口读取电压比较器3的输出状态，得到所述红外反射传感器1的识别状态，同时，所述指示器4根据所述电压比较器3的输出状态进行指示。

所述电压参考电路2包括滑动变阻器Rp和第一固定电阻R1，所述滑动变阻器Rp的一端接地，另一端串联第一固定电阻R1；所述固定电阻R1连接模拟信号电源Vcc，所述滑动变阻器Rp的高压端还连接电压比较器3的负极；通过改变滑动变阻器Rp的阻值，可以改变滑动变阻器Rp的电压，从而改变电压参考电路2的参考电压。

所述指示器4包括发光二极管LED1和第二固定电阻R2，所述发光二极管LED1的负极接地，正极串联第二固定电阻R2；所述第二电阻R2连接电压比较器的输出端。当电压比较器3的输出状态为1时，其输出端为高电平，发光二极管LED1正向导通，指示器灯亮；当电压比较器3的输出状态为2时，其输出端为低电平，发光二极管LED1反向截止，指示器灯灭。

所述红外反射传感器1选择采用TCRT1000，其工作原理如图3所示，所述红外反射传感器1的红外光发生装置为红外光发射二极管5，所述红外反射传感器1的红外光接收装置为红外光接收晶体管6。所述红外反射传感器1的红外光发射二极管5输出红外光，经外部的DUT板边7反射后被红外光接收晶体管6接收。当待测物DUT在红外反射传感器1的有效距离d内时，红外反射传感器1的红外光发射器二极管2发出的红外光经过待测物DUT板边7反射回去，红外光接收晶体管6能够接收到反射光，红外光接收晶体管3的CE极开启，输出电压变低；当待测物DUT不在红外反射传感器Q1的有效距离d内时，发出的红外光无法被反射回去，红外光接收晶体管6无法接收到反射光，红外光接收晶体管6的CE极关闭，输出电压变高。

在利用所述红外反射传感器识别DUT放平校准装置进行检测时，如图4所示，在DUT的对角位置放置2个红外反射传感器识别装置，分别为第一红外反射传感器识别装置8和第二红外反射传感器识别装置9，所述2个红外反射传感器1均采用TCRT1000，其最佳有效距离为1mm，故此处将d设置为1mm；然后利用所述2个红外反射传感器识别装置，根据各自设定并校正好的参考电压进行DUT放平识别检测，当红外反射传感器1的输出电压大于参考电压时，电压比较器3输出状态为1，表明DUT的板边未在红外反射传感器1的有效距离d内，红外反射传感器1未识别到待测物DUT，MCU的识别状态为：未放平，同时指示器4的指示灯亮；当红外反射传感器1的输出电压小于参考电压时，电压比较器3输出状态为2，表明DUT的板边在红外反射传感器1的有效距离d内，红外反射传感器1识别到待测物DUT，MCU的识别状态为：已放平，同时指示器4的指示灯灭。

在一些优选方案中，也可以在DUT的对角位置放置2个以上的红外反射传感器识别装置进行DUT放平识别检测，并且放置的数量越多，放平识别效果越好。

红外反射传感器识别DUT放平校准的方法，所述方法包括以下步骤：

S10：设定电压参考电路的参考电压；

S11：在红外反射传感器1的有效距离d处放置DUT，得到红外反射传感器1识别到DUT时的输出电压；

S12：通过电压比较器3比较电压参考电路2的参考电压和红外反射传感器1的输出电压，得到电压比较器3的输出状态，具体包括：当红外反射传感器1的输出电压高于电压参考电路2的参考电压时，电压比较器3的输出状态为1；当红外反射传感器1的输出电压低于电压参考电路2的参考电压时，电压比较器3的输出状态为2；

S13：根据电压比较器3的输出状态，得到MCU识别状态和指示器4的指示状态，具体包括：当电压比较器3输出状态为1时，MCU的识别状态为：未放平，同时指示器4灯亮；当电压比较器3输出状态为2时，MCU的识别状态为：已放平，同时指示器4灯灭；

S14：根据指示器4的指示状态，校正并更新电压参考电路2的参考电压，具体包括：

若指示器4灯亮，表明设置的参考电压小于红外反射传感器1的输出电压，则通过滑动变阻器Rp增大参考电压的值，直至指示器4刚好处于由灯亮变为灯灭的临界状态；

若指示器4灯灭，表明设置的参考电压高于红外反射传感器1的输出电压，则通过滑动变阻器Rp减小参考电压的值，直至指示器4刚好处于由灯灭即将变为灯亮而又未亮的临界状态；

将所述指示器4处于临界状态时对应的参考电压值(也即DUT放平时的红外反射传感器1的识别电压值)更新为最终的参考电压，这就使得更正后的参考电压值略大于而又极其接近红外反射传感器1的输出电压值，以便后面步骤S15中根据灯灭这一种指示器状态来判定DUT已放平。

S15：根据步骤S14校正更新后的参考电压进行DUT放平识别检测，具体包括：

在红外反射传感器的有效距离d处放置DUT，根据步骤S14中校正更新后的参考电压进行DUT放平识别检测；

当红外反射传感器1的输出电压大于参考电压时，电压比较器3输出状态为1，表明DUT板边7未在红外反射传感器1的有效距离内，红外反射传感器1未识别到待测物DUT，MCU的识别状态为：未放平，同时指示器4灯亮；

当红外反射传感器1的输出电压小于参考电压时，电压比较器3输出状态为2，表明DUT板边7在红外反射传感器1的有效距离内，红外反射传感器1识别到待测物DUT，MCU的识别状态为：已放平，同时指示器4灯灭。

在一些优选方案中，步骤S15中的红外反射传感器1可以为2个或2个以上，且分别放置在待测物DUT的对角放置，根据各自校准更新后的参考电压进行DUT放平识别检测，并且放置的红外反射传感器1数量越多，放平识别效果越好。

在一些优选方案中，红外反射传感器1采用TCRT1000，其最佳有效距离为1mm，在步骤S10中设定电压参考电路的参考电压时，为进一步减少调试校准次数，可通过下述方式设定初始参考电压值：将塞规放到DUT底下，让DUT升高1mm，使得DUT位于红外反射传感器的最佳有效距离1mm处，通过电压表读取红外反射传感器1的输出电压值，多次重复这一操作，然后取其平均值作为参考电路的初始参考电压，这样得到的初始参考电压值很接近DUT放平时红外反射传感器的输出电压；在步骤S14中可通过下述方式校准该初始参考电压：在红外反射传感器1的最佳有效距离1mm处放置DUT，如果指示器灯灭，就不需要再校准参考电压；如果指示器灯亮，则通过调整滑动变阻器Rp直至指示器灯灭完成参考电压的校准，此时参考电路的电压即为校正后的参考电压。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.红外反射传感器识别DUT放平校准的方法，其特征在于，所述方法包括：

S10：设定电压参考电路的参考电压，具体设定方式为：

将塞规放到DUT底下，让DUT升高，使得DUT位于红外反射传感器的最佳有效距离处，通过电压表读取红外反射传感器的输出电压值，多次重复这一操作，然后取其平均值作为参考电路的初始参考电压；

S11：在红外反射传感器的有效距离d处放置DUT，得到红外反射传感器的输出电压；

S12：通过电压比较器比较电压参考电路的参考电压和红外反射传感器的输出电压，得到电压比较器的输出状态；

S13：根据电压比较器的输出状态，得到MCU识别状态和指示器的指示状态；

S14：根据指示器的指示状态，校正并更新电压参考电路的参考电压；

S15：根据步骤S14中校正更新后的参考电压进行DUT放平识别检测。

2.根据权利要求1所述的红外反射传感器识别DUT放平校准的方法，其特征在于，所述S12：通过电压比较器比较电压参考电路的参考电压和红外反射传感器的输出电压，得到电压比较器的输出状态，具体包括：

当红外反射传感器的输出电压高于电压参考电路的参考电压时，电压比较器的输出状态为1；当红外反射传感器的输出电压低于电压参考电路的参考电压时，电压比较器的输出状态为2。

3.根据权利要求2所述的红外反射传感器识别DUT放平校准的方法，其特征在于，所述S13：根据电压比较器输出状态，得到MCU识别状态和指示器的指示状态，具体包括：

当电压比较器输出状态为1时，MCU的识别状态为：未放平，同时指示器灯亮；

当电压比较器输出状态为2时，MCU的识别状态为：已放平，同时指示器灯灭。

4.根据权利要求3所述的红外反射传感器识别DUT放平校准的方法，其特征在于，所述S14：根据指示器的指示状态，校正并更新电压参考电路的参考电压，具体包括：

若指示器灯亮，表明设置的参考电压小于红外反射传感器的输出电压，则增大参考电压的值，直至指示器刚好处于由灯亮变为灯灭的临界状态；

若指示器灯灭，表明设置的参考电压高于红外反射传感器的输出电压，则减小参考电压的值，直至指示器刚好处于由灯灭即将变为灯亮而又未亮的临界状态；

将所述指示器处于临界状态时对应的参考电压值更新为最终的参考电压。

5.根据权利要求4所述的红外反射传感器识别DUT放平校准的方法，其特征在于，所述S15：根据步骤S14中校正更新后的参考电压进行DUT放平识别检测，具体包括：

在红外反射传感器的有效距离d处放置DUT，根据步骤S14中校正更新后的参考电压进行DUT放平识别检测；

当红外反射传感器的输出电压大于参考电压时，电压比较器输出状态为1，表明DUT板边未在红外反射传感器的有效距离内，红外反射传感器未识别到待测物DUT，MCU的识别状态为：未放平，同时指示器灯亮；

当红外反射传感器的输出电压小于参考电压时，电压比较器输出状态为2，表明DUT板边在红外反射传感器的有效距离内，红外反射传感器识别到待测物DUT，MCU的识别状态为：已放平，同时指示器灯灭。

6.根据权利要求1-5任一项所述的红外反射传感器识别DUT放平校准的方法，其特征在于，步骤S15中采用2个或2个以上的红外反射传感器分别放置在待测物DUT的对角位置进行放平识别检测，所述红外反射传感器与DUT的板边距离为d，d为红外反射传感器的有效识别距离。

7.红外反射传感器识别DUT放平校准的装置，用于实施如权利要求1所述的红外反射传感器识别DUT放平校准的方法，其特征在于，包括若干个红外反射传感器识别装置，所述红外反射传感器识别装置包括：

红外反射传感器：包括红外光发生装置和红外光接收装置，用于发射和接收红外光；

参考电压模块：包括电压参考电路，用于设置参考电压；

电压比较模块：包括电压比较器，用于比较红外反射传感器Q1的输出电压与参考电压，得到电压比较器输出状态；

结果输出模块：包括指示器和MCU，所述指示器用于指示检测结果，所述MCU用于判断并输出DUT放平识别结果；

所述红外反射传感器连接所述电压比较器的正极，所述电压参考电路连接所述电压比较器的负极，所述指示器连接所述电压比较器的输出端，所述MCU的IO接口也连接所述电压比较器的输出端。

8.根据权利要求7所述的红外反射传感器识别DUT放平校准的装置，其特征在于，

所述电压参考电路包括滑动变阻器Rp和第一固定电阻R1，所述滑动变阻器Rp的一端接地，另一端串联第一固定电阻R1；所述第一固定电阻R1连接模拟信号电源Vcc，所述滑动变阻器Rp的高压端还连接电压比较器的负极。

9.根据权利要求7所述的红外反射传感器识别DUT放平校准的装置，其特征在于，所述指示器包括发光二极管LED1和第二固定电阻R2，所述发光二极管LED1的负极接地，所述发光二极管LED1的正极串联第二固定电阻R2；所述第二固定电阻R2连接电压比较器的输出端。

10.根据权利要求7-9任一项所述的红外反射传感器识别DUT放平校准的装置，其特征在于，所述若干个红外反射传感器识别装置分别放置在DUT的对角位置，且所述红外反射传感器识别装置的红外反射传感器距离DUT板边距离为d，d为红外反射传感器的有效识别距离。