CN201569414U - 直径检测传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直径检测传感器，其包括：三路激光平行光源，呈一百二十度分布将被测物体包围；CCD同步驱动模块，其产生CCD同步驱动脉冲；三路CCD单元，其对三路激光平行光源进行光学信号采集并产生直径检测信号；CCD信号调理模块，其接收CCD单元产生的直径检测信号后并进行调理，经过调理后的直径检测信号输出给单片机处理；单片机，其计算产生检测物体的检测直径信号和产生光源功率测量值信号；输出信号转换与驱动模块，其接收单片机输出的检测直径信号，并输出直径对应的模拟电压值；光源驱动调整模块，其接收单片机计算的光源功率测量值信号并驱动三路激光平行光源。本实用新型直径检测传感器不受环境影响且测量精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种传感器，特别涉及一种直径检测传感器。
背景技术
在烟草行业中，对烟用滤棒的生产加工工艺有国家行业标准(圆周为24.2～24.5±0.2mm)，一旦烟用滤棒的误差偏离范围较大就会造成产品报废。现有的KDF2、KDF3型等烟用滤棒成型机对滤棒的直径检测都采用气压流量测试方法，其测量精度很低，并受多种环境因素影响，从而以此检测手段与控制单元构成的滤棒直径在线控制得不到正常应用，大多处于瘫痪状态。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种直径检测传感器，其不受环境影响且测量精度高。
为解决所述技术问题，本实用新型提供了一种直径检测传感器，其特征在于，其包括：
三路激光平行光源，该三路激光平行光源呈一百二十度分布将被测物体包围；
CCD同步驱动模块，其产生CCD同步驱动脉冲；
三路CCD单元，其与CCD同步驱动模块连接，其接收CCD同步驱动脉冲，对三路激光平行光源进行光学信号采集并产生直径检测信号；
CCD信号调理模块，其与三路CCD单元连接，其接收CCD单元产生的直径检测信号后并进行调理，经过调理后的直径检测信号输出给单片机处理；
单片机，其与CCD同步驱动模块和CCD信号调理模块连接，其接收调理后的直径检测信号及CCD同步驱动脉冲，并计算产生检测物体的检测直径信号和产生光源功率测量值信号；
输出信号转换与驱动模块，其与单片机连接，其接收单片机输出的检测直径信号，并输出直径对应的模拟电压值；
光源驱动调整模块，其连接在三路激光平行光源和单片机之间，其接收单片机计算的光源功率测量值信号并驱动三路激光平行光源。
优选地，所述三路CCD单元中的每路CCD单元位于对应一路激光平行光源的对面。
优选地，所述CCD同步驱动模块包括分频电路、RC振荡器、晶体振荡器和时序控制电路，分频电路与RC振荡器连接，分频电路、晶体振荡器和时序控制电路连接。
本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型直径检测传感器改进烟草行业中对香烟滤棒或烟支的直径检测方式，提高滤棒或烟支的直径检测精度以及检测的可靠性。而且，本实用新型直径检测传感器采用光电检测原理实现了非接触测量，结合高性能的单片机处理及一系列控制电路从而实现了滤棒或烟支等棒材的直径精密测量，解决了以前利用简单的气压流量测量受气压波动、气源水分的影响以及接触式测量受滤棒运动、设备振动等相关影响，同时解决了以前的信号采集和运算方面的技术缺陷。
附图说明
图1为本实用新型直径检测传感器的***组成框图。
图2为本实用新型直径检测传感器的***信号流程图。
图3为本实用新型直径检测传感器的电路原理图。
图4为本实用新型直径检测传感器安装后的内部结构示意图。
图5为本实用新型直径检测传感器安装后的外部结构示意图。
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。
如图1至图3所示，本实用新型直径检测传感器包括三路激光平行光源(即第一激光平行光源11、第二激光平行光源12和第三激光平行光源13)、三路CCD(Charge Coupled Device，电荷藕合器件)单元(即第一CCD单元21、第二CCD单元22和第三CCD单元23)、CCD信号调理模块3、光源驱动调整模块4、CCD同步驱动模块5、单片机6和输出信号转换与驱动模块7，每路CCD单元位于对应一路激光平行光源的对面，三路激光平行光源和光源驱动调整模块4连接，光源驱动调整模块4与单片机6连接，三路CCD单元与CCD信号调理模块3和CCD同步驱动模块5连接，CCD信号调理模块3和CCD同步驱动模块5与单片机6连接，单片机6和输出信号转换与驱动模块7连接，CCD单元由光电耦合芯片(型号为C3575)组成，光源驱动调整模块4由运算放大器和NPN三极管组成，CCD同步驱动模块5包括分频电路、RC振荡器、晶体振荡器和时序控制电路，分频电路与RC振荡器连接，分频电路、晶体振荡器和时序控制电路连接，时序控制电路由相关的触发器和一系列门电路组成，CCD信号调理模块3包括第一滤波放大电路、第二滤波放大电路、第三滤波放大电路、第一二值化电路、第二二值化电路和第三二值化电路，第一至第三滤波放大电路都包括相互连接的滤波电路和差动放大电路，单片机6采用英飞凌公司的XC167型单片机，输出信号转换与驱动模块7包括输出驱动电路、信号隔离电路、跟随电路和D/A(数字/模拟)转换电路，输出驱动电路和D/A(数字/模拟)转换电路之间连接一个跟随电路，三路激光平行光源和三路CCD单元对应起来，即第一CCD单元21位于第一激光平行光源11的对面，第二CCD单元22位于第二激光平行光源12的对面，第三CCD单元23位于第三激光平行光源13的对面，第一滤波放大电路连接在第一CCD单元21和第一二值化电路之间，第二滤波放大电路连接在第二CCD单元22和第二二值化电路之间，第三滤波放大电路连接在第三CCD单元23和第三二值化电路之间。
三路激光平行光源经过光学处理后得到亮度均匀的条形光源，利用条形光源作为直径检测的光源；CCD同步驱动模块5由晶体振荡器和RC振荡器分别产生用于行频和帧频的基准脉冲，之后经过分频电路及时序控制电路产生CCD同步驱动脉冲和单片机完成信号采集的同步脉冲。CCD单元接收CCD同步驱动脉冲，对三路激光平行光源进行光学信号采集并产生直径检测信号，具体是条形光源发出的三路条形平行光呈一百二十度分布围成一个圆圈且将滤棒(被测物体)包围，同时对滤棒照射，每路条形平行光穿过滤棒后分别由对面的CCD单元接收，如第一激光平行光源11发出的条形平行光穿过滤棒后由第一CCD单元21接收，第一CCD单元21、第二CCD单元22和第三CCD单元23将对应的三路条形平行光转化为直径检测信号；CCD信号调理模块3接收CCD单元产生的直径检测信号后进行信号滤波处理、信号增益调整、信号二值化处理及信号电平变换，经过调理后的直径检测信号输出给单片机处理；单片机接收调理后的直径检测信号及CCD同步驱动脉冲，完成信号的数据采集与分析处理，一方面计算产生检测物体的检测直径信号，对多次测量值进行加权平均运算，从而克服检测误差，另一方面单片机通过对CCD单元模拟信号的采集与计算从而得到光源功率测量值信号，对激光平行光源功率实现自动增益控制；输出信号转换与驱动模块7接收单片机输出的检测直径信号，经过数模转换、电流放大及隔离处理输出直径信号，该直径信号为被测物体直径对应的模拟电压值；光源驱动调整模块4接收单片机计算的光源功率测量值信号，光源功率测量值信号经过数模转换、电流放大后驱动三路激光平行光源，从而由单片机实现激光平行光源发光功率的自动增益控制，从而使直径检测传感器具备自适应功能，克服环境光及光源老化等一系列因素造成的检测误差。
如图4和图5所示，本实用新型直径检测传感器的结构包括壳体31、光源32、控制电路板33、CCD线路板34、检测头35、清洁头36、窗口片37、反射板38、接插件39和清洁空气接头40，壳体31在满足应用安装要求的同时提供光源32、控制电路板33、接插件39和清洁空气接头40的安装与固定，即光源32、控制电路板33、接插件39和清洁空气接头40分别紧固在壳体31的对应部位上；检测头35为CCD线路板34、窗口片37和反射板38的安装支架，检测头35与壳体31采用螺钉紧固连接；清洁头36主要包括清洁腔和密封盖板，它将清洁空气接头40引入的清洁空气作用于窗口片上，从而保证检测光路的清洁，避免光路污染带来的测量误差，清洁头36与密封盖板螺钉连接后一起与壳体31紧固连接。
综上所述，本实用新型直径检测传感器改进烟草行业中对香烟滤棒或烟支的直径检测方式，提高滤棒或烟支的直径检测精度以及检测的可靠性。而且，本实用新型直径检测传感器采用光电检测原理实现了非接触测量，结合高性能的单片机处理及一系列控制电路从而实现了滤棒或烟支等棒材的直径精密测量，解决了以前利用简单的气压流量测量受气压波动、气源水分的影响以及接触式测量受滤棒运动、设备振动等相关影响，同时解决了以前的信号采集和运算方面的技术缺陷。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。
Claims (3)
1.一种直径检测传感器，其特征在于，其包括：
三路激光平行光源，该三路激光平行光源呈一百二十度分布将被测物体包围；
CCD同步驱动模块，其产生CCD同步驱动脉冲；
三路CCD单元，其与CCD同步驱动模块连接，其接收CCD同步驱动脉冲，对三路激光平行光源进行光学信号采集并产生直径检测信号；
CCD信号调理模块，其与三路CCD单元连接，其接收CCD单元产生的直径检测信号后并进行调理，经过调理后的直径检测信号输出给单片机处理；
单片机，其与CCD同步驱动模块和CCD信号调理模块连接，其接收调理后的直径检测信号及CCD同步驱动脉冲，并计算产生检测物体的检测直径信号和产生光源功率测量值信号；
输出信号转换与驱动模块，其与单片机连接，其接收单片机输出的检测直径信号，并输出直径对应的模拟电压值；
光源驱动调整模块，其连接在三路激光平行光源和单片机之间，其接收单片机计算的光源功率测量值信号并驱动三路激光平行光源。
2.如权利要求1所述的直径检测传感器，其特征在于，所述三路CCD单元中的每路CCD单元位于对应一路激光平行光源的对面。
3.如权利要求1所述的直径检测传感器，其特征在于，所述CCD同步驱动模块包括分频电路、RC振荡器、晶体振荡器和时序控制电路，分频电路与RC振荡器连接，分频电路、晶体振荡器和时序控制电路连接。
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