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专利名称：在线机械尺寸和色差检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种在线机械尺寸和色差检测装置，可用来在线动态测试用
于生产竹制品的竹条外观尺寸和表面色差是否一致。
背景技术：
在许多产品的生产中，原材料的质量决定了产品的最终品质，如生产竹制品所需 的竹条等。如果每根竹条的尺寸不一致、颜色不均匀，则生产出来的竹制品品质肯定大打折 扣。目前，虽然在原材料的最初加工和染色时，已经尽量在加工精度和染色配料上使其保持 一致，但仍然难以保证生产出来的原材料全部符合标准，仍然有一部分竹条会出现表面缺 损，颜色不均匀等问题。 现阶段，工厂中对这些不合格品的挑选基本采用人工方式，这样的检测存在较多 的不足，首先是存在很大的误判，每个人的眼睛对颜色的敏感度不一样，同时物体的颜色也 受周围光线的影响，而且长时间工作会造成眼睛的疲劳，因此很容易出现误判或漏检；其次 要投入很多的人力；第三人工检查降低了生产效率且提高成本。 因此也有人提出红外非接触式尺寸和色差测量，但纵观这些方案，虽然通过系统 的精心设计可以满足高精度的要求，但无法满足竹条在产线上每秒数米的流线速度，降低 了生产效率；同时由于CCD的外围电路比较复杂，特别是驱动时序电路的实现，因此造成系 统电路复杂、体积较大，而且调试修改的灵活性较差。

发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能提高竹制品生产 中对原材料尺寸和表面色差的检测效率，同时提高检测的可靠度、降低不良率的在线机械 尺寸和色差检测装置。 本实用新型提出了一种基于CPLD和线阵CCD的在线机械尺寸和色差检测装置，同 时设计了专用的机械结构，其最主要的特点在于系统在线非接触式测量、测量速度快精度 高、开发成本较低以及各部件独立可调的机械结构设计。 本实用新型是通过以下方案来实现的，它主要由机械支架、光电开关、标准光源、 线阵CCD、时序驱动电路和数据处理电路组成；光电开关安装在机械支架的两端，用来判断 待测竹条是否进入或退出检测区域；水平面方向布置有两对线阵CCD和光源，且它们分别 位于竹条的两侧，用来检测竹条的宽度和两面的色差；垂直方向布置由一对线阵CCD和光 源，用来检测竹条的厚度；线阵CCD时序驱动由CPLD完成，实现较快的在线检测速度；数据 处理电路将线阵CCD检测信号转换为控制信号，并通过232接口与其它外部控制装置进行 数据通讯。 所述的机械支架上设置有两套光电开关固定架，每个固定架上安装有一个光电开 关，并使竹条刚好在光电开关的发射和接收端之间穿过，当竹条从左侧光电开关处进入时， 系统即启动程序开始测试，当竹条尾端经过右侧光电开关时，系统即停止测试，以实现在线
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测试的自动启停。 所述的机械支架的水平面上设置有标准光源夹具、水平支架、水平滑件及水平电 路板固定架，并各组成一套光源照射和CCD接收系统，它们被分别置于行进中竹条的左右 两侧，其中标准光源夹具安装有如卤钨灯光源，水平电路板固定架上安装有带有线阵CCD 的电路板。 本实用新型使用2048象元的线阵CCD，用来测量几个毫米宽度的竹条，具有很高 的尺寸和色差测量精度；CCD时序驱动由CPLD提供，因此具有很高的测量速度，使竹条的行 进速度可达5米/秒，完全可以满足目前产线的流线速度，同时因时序驱动采用CPLD，因此 降低了系统成本，而且程序可随时修改，维护方便。此检测系统只要稍加改动，还可用于纸 张、布匹等的尺寸和色差检测。

图1是本实用新型的机械支架结构示意图。 图2是竹条行进方向和与光电开关固定架在实际测量时的位置关系示意图。 图3是本实用新型的测试原理框图。
具体实施方式图1中所示的有，三套标准光源夹具1，两套水平支架2，两套水平滑件3，垂直滑件 4，垂直支架5，两套水平电路板固定架6，两套光电开关固定架7，垂直电路板固定架8，两套 旋转连接件9，中心连接件10。 本实用新型主要由机械支架、光电开关、标准光源、线阵CCD、时序驱动电路和数据
处理电路组成；光电开关安装在机械支架的两端，用来判断待测竹条是否进入或退出检测
区域；水平面方向布置有两对线阵CCD和光源，且它们分别位于竹条的两侧，用来检测竹条
的宽度和两面的色差；垂直方向布置由一对线阵CCD和光源，用来检测竹条的厚度；线阵
CCD时序驱动由CPLD完成，实现较快的在线检测速度；数据处理电路将线阵CCD检测信号
转换为控制信号，并通过232接口与其它外部控制装置进行数据通讯。 所述的机械支架上设置有两套光电开关固定架，每个固定架上安装有一个光电开
关，并使竹条刚好在光电开关的发射和接收端之间穿过，当竹条从左侧光电开关处进入时，
系统即启动程序开始测试，当竹条尾端经过右侧光电开关时，系统即停止测试，以实现在线
测试的自动启停。 所述的机械支架的水平面上设置有标准光源夹具1、水平支架2、水平滑3及水平 电路板固定架6，并各组成一套光源照射和CCD接收系统，它们被分别置于行进中竹条的左 右两侧，其中标准光源夹具1安装有如卤钨灯光源，水平电路板固定架6上安装有带有线阵 CCD的电路板。 下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍 图l所示，机械支架上设置有2套光电开关固定架，分别安装在两端，每个固定架 上安装有一个光电开关，使竹条刚好在光电开关的发射和接收端之间穿过，当竹条从左侧 光电开关处进入时，系统即启动程序开始测试，当竹条尾端经过右侧光电开关时，系统即停 止测试，从而实现在线测试的自动启停；机械支架的水平面上设置有标准光源夹具l，两套
4水平支架2，两套水平滑件3，两套水平电路板固定架6并各组成一套光源照射和CCD接收 系统，分别位于行进中竹条的左右两侧，其中标准光源夹具1安装光源如卤钨灯；水平电路 板固定架6上安装有带有线阵CCD的电路板，机械支架的每一部分均可独立调节，因此通 过调节使左右两侧的光源以竹条为中线对称、CCD同样以竹条为中线对称，并使光源、线阵 CCD中心及竹条中心位于同一水平面内，以及使同一侧的光源经竹条表面反射后落到线阵 CCD的感光面上，这样每一侧的线阵CCD即可通过检测同侧光源照射在竹条表面的反射光 强度进行色差的判别，水平面上的其中一只线阵CCD可通过检测对面光源通过竹条所产生 的阴影进行竹条宽度的检测，如果一根竹条的色差值和尺寸值与设定标准相比超过允许范 围，即将此竹条判为不合格品；垂直电路板固定架8用于安装一套带有线阵CCD的电路板， 位于行进中竹条的上方，一只安装有光源的标准光源夹具位于竹条的下方，仔细调节使光 源和线阵CCD以竹条为中线上下对称，线阵CCD同样通过检测下方光源通过竹条所形成的 阴影进行竹条厚度的测量，如与标准值相比超出允许范围，则判为不合格品。 图2为竹条行进方向和与光电开关固定架在实际测量时的位置关系图，竹条会经 测量系统前方的辊轮校正方向后进入左侧光电开关，即启动系统检测程序。竹条检测完成 经右侧的光电开关流出后会根据系统的判定结果进入不同的料槽，实现不合格品的剔除。 图3是系统测试原理框图，光源经准直后均匀照射在被测物即竹条上，产生反射 光或被遮挡的直射光，并照射在线阵CDD的光敏面上，线阵CCD器件把光敏面上影像的光学 信息转换成与光强成正比的电荷量，经CPLD用一定频率的时序脉冲驱动CCD,在CCD输出端 获得被测件的视频信号，此输出信号经A/D转换并经单片机系统作出是否合格的判断，经 232接口与其他外部装置进行通讯。 系统采用2048个象元、每个像元尺寸为14iimX14iim的线阵CCD作为尺寸和色 差测量的接收器件，线阵CCD结构简单，成本较低，由于其单排感光单元的数目可以做得很 多，因此其测量精度较高，并且由于线阵CCD实时传输光电变换信号和自扫描速度快、频率 响应高，能够实现动态测量，并能在低照度下工作。 CCD的外围时序驱动电路比较复杂，如通过数字电路芯片设计驱动电路，或通过单 片机驱动，则电路会很复杂同时很难满足高速度的在线测试要求。系统采用复杂可编程逻 辑器件CPLD技术，实现对线阵CCD的时序驱动，使用CPLD开发周期短，驱动信号稳定，系统 功能模块完成后先通过计算机进行仿真，再投入使用，可降低设计风险。线阵CCD测得的电 压模拟量经A/D转换得到数字量，并经MCU处理后以判断当前竹条是否为合格品。
权利要求一种在线机械尺寸和色差检测装置，其特征在于它主要由机械支架、光电开关、标准光源、线阵CCD、时序驱动电路和数据处理电路组成；光电开关安装在机械支架的两端，用来判断待测竹条是否进入或退出检测区域；水平面方向布置有两对线阵CCD和光源，且它们分别位于竹条的两侧，用来检测竹条的宽度和两面的色差；垂直方向布置由一对线阵CCD和光源，用来检测竹条的厚度；线阵CCD时序驱动由CPLD完成，实现较快的在线检测速度；数据处理电路将线阵CCD检测信号转换为控制信号，并通过232接口与其它外部控制装置进行数据通讯。
2. 根据权利要求1所述的在线机械尺寸和色差检测装置，其特征在于所述的机械支架 上设置有两套光电开关固定架，每个固定架上安装有一个光电开关，并使竹条刚好在光电 开关的发射和接收端之间穿过，当竹条从左侧光电开关处进入时，系统即启动程序开始测 试，当竹条尾端经过右侧光电开关时，系统即停止测试，以实现在线测试的自动启停。
3. 根据权利要求1或2所述的在线机械尺寸和色差检测装置，其特征在于所述的机械 支架的水平面上设置有标准光源夹具1、水平支架2、水平滑3及水平电路板固定架6，并各 组成一套光源照射和CCD接收系统，它们被分别置于行进中竹条的左右两侧，其中标准光 源夹具1安装有如卤钨灯光源，水平电路板固定架6上安装有带有线阵CCD的电路板。
专利摘要一种在线机械尺寸和色差检测装置，它主要由机械支架、光电开关、标准光源、线阵CCD、时序驱动电路和数据处理电路组成；光电开关安装在机械支架的两端，用来判断待测竹条是否进入或退出检测区域；水平面方向布置有两对线阵CCD和光源，且它们分别位于竹条的两侧，用来检测竹条的宽度和两面的色差；垂直方向布置由一对线阵CCD和光源，用来检测竹条的厚度；线阵CCD时序驱动由CPLD完成，实现较快的在线检测速度；数据处理电路将线阵CCD检测信号转换为控制信号，并通过232接口与其它外部控制装置进行数据通讯；它具有很高的尺寸和色差测量精度，具有很高的测量速度，能降低了系统成本，维护方便，结构简单等特点。
文档编号G01J3/50GK201463835SQ200920122479
公开日2010年5月12日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者史明星, 周立兵, 徐云燕 申请人:平湖品立光电技术有限公司;浙江清华长三角研究院