摘 要： 針對(duì)保溫瓶膽生產(chǎn)中的瓶膽長度可靠檢測(cè)這一問題,，采用了紅外測(cè)控技術(shù)" title="測(cè)控技術(shù)">測(cè)控技術(shù),，設(shè)計(jì)了特殊的抗干擾電路，實(shí)現(xiàn)了瓶膽長度的自動(dòng)控制,。介紹了單片機(jī)瓶膽長度控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法,。
關(guān)鍵詞： 紅外技術(shù) 瓶膽長度? 自動(dòng)控制? 抗干擾? 計(jì)數(shù)
目前,，在國內(nèi)二十余家保溫容器生產(chǎn)廠家中，保溫瓶膽的生產(chǎn)均采用內(nèi)外膽真空鍍銀技術(shù),，瓶膽的成型要經(jīng)過胚料,、吹制、拉底,、封口,、鍍銀、打壓,、檢驗(yàn)等工序,。長期以來，瓶膽生產(chǎn)普遍存在著破損多,、產(chǎn)品難以規(guī)格化,、成品率不高(僅達(dá)50%左右)、生產(chǎn)效率低等問題。其中拉底工序中的瓶膽長度控制是影響產(chǎn)品成品率的主要因素之一,。在傳統(tǒng)拉底工序中,，依靠煤氣燃燒直接將料胚加熱，由機(jī)器拉底,，傳送帶定時(shí)傳送,，瓶膽長度全靠人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)各工位進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行控制。由于風(fēng)壓無法保持恒定,，因此造成長短瓶數(shù)量增多,，破損量加大，成品率降低,。解決這一問題的根本途徑在于實(shí)現(xiàn)瓶膽長度的自動(dòng)控制,。本文提出的基于紅外技術(shù)的瓶膽長度控制系統(tǒng)可有效地解決這一問題。
1 紅外檢測(cè)" title="紅外檢測(cè)">紅外檢測(cè)原理及抗干擾電路設(shè)計(jì)
1.1紅外檢測(cè)原理
本系統(tǒng)采用的紅外發(fā)射器件不是通以直流電發(fā)射連續(xù)的紅外光,，而是通以一定頻率且占空比很大的脈沖電流,，發(fā)出0.93μm左右的紅外光，由紅外接受器件以對(duì)射方式進(jìn)行檢測(cè),。由于紅外線對(duì)玻璃制品具有很強(qiáng)的透射性,，故利用瓶膽拉底半球面形成過程中球面頂端阻擋紅外線產(chǎn)生的第一個(gè)信號(hào)為到位信號(hào)Q，向單片機(jī)申請(qǐng)中斷,，由CPU進(jìn)行邏輯處理，從而實(shí)現(xiàn)了瓶膽長度的到位檢測(cè),。
1.2 抗干擾電路設(shè)計(jì)
瓶膽拉底現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境十分惡劣,，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，噪聲達(dá)95dB,，可見光照度為100LX,，不僅有日光、照明燈光,、煤氣燃燒的可見光及輻射紅外光,，還有發(fā)射與接受之間由于煤氣燃燒產(chǎn)生的火焰，因此,，紅外檢測(cè)的可靠性就成為本系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的關(guān)鍵,。在這種情況下要使本系統(tǒng)能夠可靠工作，除了排除電磁,、粉塵,、噪音等干擾外，還必須有效地分離可見光,、燃燒輻射的紅外光與系統(tǒng)發(fā)射的調(diào)制紅外光,。為此本系統(tǒng)采用了脈沖調(diào)制方式以消除光電轉(zhuǎn)換和傳輸過程中的干擾，同時(shí)為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，進(jìn)行了特殊的抗干擾電路設(shè)計(jì),，如圖1所示,。該電路由傳感器、紅外調(diào)制發(fā)射,、紅外接收,、選通判斷、解調(diào)等電路組成,。
振蕩器產(chǎn)生的方波信號(hào)P1經(jīng)波形變換I變成窄脈沖信號(hào)P2,，此信號(hào)經(jīng)功率放大后激勵(lì)紅外管發(fā)射調(diào)制紅外光，再將調(diào)制脈沖P2與受光器件" title="光器件">光器件接收到的脈沖P4通過選通門進(jìn)行相位比較,，只有與調(diào)制脈沖同頻率且同相位的信號(hào),，才有可能通過選通門，而阻擋其他可見光和煤氣燃燒的輻射紅外光以及噪聲干擾產(chǎn)生的干擾信號(hào),。最后經(jīng)解調(diào)器(D觸發(fā)器)同步解調(diào),。振蕩器產(chǎn)生的方波信號(hào)經(jīng)波形變換Ⅱ變成P3后作為觸發(fā)器的CP信號(hào)，而把展寬了的選通脈沖引到觸發(fā)器的輸入端,。當(dāng)受光器件接收到紅外脈沖時(shí),，產(chǎn)生選通脈沖P5，每次CP信號(hào)到來后觸發(fā)器Q端總呈現(xiàn)高電平“1”,，而當(dāng)受光器件未接收到紅外脈沖時(shí),，選通脈沖消失，接收到CP后觸發(fā)器Q端變?yōu)榈碗娖健?”,，此信號(hào)即可作為瓶膽長度到位信號(hào),。工作波形如圖2所示。
2 系統(tǒng)構(gòu)成
2.1瓶膽拉底工藝及長度控制原理
保溫瓶膽外膽成型及長度取決于拉底工序,。胚料在拉底機(jī)定時(shí)間歇傳送過程中,，要經(jīng)過預(yù)熱、拉底,、加熱及預(yù)吹制,、長度控制、冷卻,、成型,、長度檢測(cè)及打底部眼等工位。本系統(tǒng)采用控制吹制過程中最后一個(gè)工位的加風(fēng)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)底部成型及長度控制,。當(dāng)霍爾傳感器(安裝于曲柄部位)檢測(cè)到有瓶膽到達(dá)加工工位后,，向單片機(jī)申請(qǐng)中斷INT1，由單片機(jī)輸出信號(hào)經(jīng)光隔,、驅(qū)動(dòng)后接通電磁閥開始加風(fēng),，紅外傳感器發(fā)出的不可見紅外脈沖作為測(cè)控信號(hào),；瓶膽未到達(dá)規(guī)定長度時(shí)，繼續(xù)加風(fēng)使長度增加,，當(dāng)瓶膽到達(dá)規(guī)定長度時(shí),，由紅外傳感器將到位信號(hào)送入單片機(jī)INT0，經(jīng)邏輯處理后關(guān)閉電磁閥停止加風(fēng),，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓶膽長度的自動(dòng)控制,。瓶膽拉底工藝及長度控制原理如圖3所示。
2.2 系統(tǒng)組成
本系統(tǒng)將紅外技術(shù),、微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來,，采用了紅外測(cè)控技術(shù)，針對(duì)瓶膽長度控制中存在的關(guān)鍵問題,，進(jìn)行了特殊的抗干擾電路設(shè)計(jì),，有效地解決了惡劣環(huán)境下瓶膽長度的檢測(cè)問題。系統(tǒng)由紅外傳感器,、抗干擾電路,、霍爾傳感器、光電傳感器,、8751單片機(jī),、計(jì)數(shù)顯示、工作過程動(dòng)態(tài)顯示,、伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成,。系統(tǒng)構(gòu)成如圖4所示。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 主程序
主程序包括初始化程序,、鍵盤掃描程序及計(jì)數(shù)顯示程序,。計(jì)數(shù)采用了六位七段數(shù)碼管，運(yùn)用動(dòng)態(tài)掃描方式進(jìn)行顯示,。程序流程圖見圖5(a)。
3.2 INT1中斷服務(wù)子程序
瓶膽長度控制的實(shí)現(xiàn)是利用霍爾傳感器檢測(cè)到瓶膽到達(dá)長度控制工位信號(hào)后向單片機(jī)申請(qǐng)中斷INT1,，開啟加風(fēng)電磁閥,，使長度繼續(xù)增加。程序流程圖見圖5(b),。
3.3 INT0中斷服務(wù)子程序
當(dāng)瓶膽長度到達(dá)設(shè)定值時(shí),，由紅外傳感器檢測(cè)到瓶膽長度到位信號(hào)后向單片機(jī)申請(qǐng)中斷INT0，在INT0中斷服務(wù)子程序" title="子程序">子程序中發(fā)出控制信號(hào),，關(guān)閉加風(fēng)電磁閥,，從而實(shí)現(xiàn)了瓶膽長度的自動(dòng)控制。程序流程圖見圖5(c),。
3.4 瓶膽計(jì)數(shù)顯示
考慮到工廠對(duì)瓶膽生產(chǎn)的成品量,、成品率、成本及工時(shí)核算的要求，在拉底工序長度檢測(cè)工位后的第一個(gè)工位安裝了一個(gè)封閉式光電檢測(cè)傳感器,，將光電檢測(cè)頭安裝在瓶膽頸部,。每當(dāng)拉底機(jī)傳送過來一個(gè)拉底合格的瓶膽時(shí)，光電傳感器就產(chǎn)生一個(gè)脈沖,，經(jīng)整形,、光電隔離后，送入單片機(jī)計(jì)數(shù)器T1進(jìn)行計(jì)數(shù),，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采用動(dòng)態(tài)掃描方式進(jìn)行顯示,。
本文介紹的基于紅外技術(shù)的瓶膽長度控制系統(tǒng)，為保溫容器行業(yè)瓶膽生產(chǎn)的長度自動(dòng)控制提供了一種有效的控制手段,。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,、成本低、可靠性較高,，投入生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行一年來,，性能穩(wěn)定，工作可靠,，與未使用該系統(tǒng)的拉底機(jī)相比,，成品率改善，一級(jí)品率提高,，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益,，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
1 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社,，1999：P151～P155