專利名稱：一種電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器，具體說是電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器的一種改進(jìn)技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，人們經(jīng)常使用如圖1、圖2與圖4所示的現(xiàn)有電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器，實(shí)際上它不是真正意義上的檢測器，事實(shí)上它是一個TTL級電平輸出的檢測探頭，它的使用需要上層控制系統(tǒng)配套復(fù)雜的位置計(jì)數(shù)鎖存裝置來配合，并且對于探測頭長度需要Z軸位置計(jì)數(shù)鎖存裝置，而檢測直徑又需要X軸位置計(jì)數(shù)鎖存裝置?，F(xiàn)在本行業(yè)的機(jī)床主軸頭數(shù)多達(dá)8個，檢測器使用時共需要16個位置計(jì)數(shù)鎖存裝置來配合，從而使上層控制系統(tǒng)的復(fù)雜性大大提高；現(xiàn)有技術(shù)的每一個檢測器共有5條外引線，機(jī)床有8個主軸時的檢測器接線時共有12條線，連線多，使可靠性下降；現(xiàn)有技術(shù)的檢測器在使用時必須外加一個基準(zhǔn)電壓才能工作，溫度漂移也影響此值；現(xiàn)有技術(shù)的檢測器只能在+5V電源下工作，而機(jī)床的通用接口電源一般為+24V，故其使用時需額外配套一個+5V電源；現(xiàn)有技術(shù)的檢測器其輸出是TTL電平(0V或5V)，在工業(yè)環(huán)境下，無法適應(yīng)較遠(yuǎn)距離傳輸，只能在5m以下可靠傳輸，而現(xiàn)在大型機(jī)床的信號傳輸長度一般都超過5m，故其使用時需外加傳輸驅(qū)動電路，這樣又增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、傳輸距離遠(yuǎn)、受外界影響小的一種電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器。
本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的。
一種電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器，包括可關(guān)斷電源、激光發(fā)射管(2)、光欄、光敏接收管(3)與檢測器，其特征在于所述檢測器包括一單片機(jī)，單片機(jī)與一直流電壓放大器相連；單片機(jī)內(nèi)設(shè)有A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、一總線讀寫模塊、命令功能模塊、啟動檢測模塊以及計(jì)時模塊；所述單片機(jī)通過一總線與上層控制器相連；所述單片機(jī)外圍控制電路包括單片機(jī)(U1)、晶振(X1)、電容(C9)、電容(C10)、二極管(D3)、電阻(R8)、電容(C13)、二極管(D4)、電阻(R10)、電阻(R9)、二極管(D5)、二極管(D6)、二極管(D8)器件，其中晶振(X1)、電容(C9)、電容(C10)為單片機(jī)(U1)提供振蕩源；二極管(D3)、電阻(R8)、電容(C13)為單片機(jī)(U1)提供上電復(fù)位；二極管(D4)、電阻(R10)、電阻(R9)為單片機(jī)(U1)提供啟動控制；二極管(D5)、二極管(D6)、二極管(D8)為單片機(jī)(U1)提供狀態(tài)顯示，檢測電壓在單片機(jī)(U1)內(nèi)部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字量。
所述可關(guān)斷電源包括晶體三極管(Q2)、電阻(R34)、電阻(R35)、電阻(R1)、電阻(R33)、電阻(R32)器件，它提供三組可關(guān)斷電源供三個激光管使用。
所述直流電壓放大器包括放大器(U34)、電阻(R3)、電容(C4)、電阻(R4)、電阻(R5)、電阻(R6)、電阻(R7)與電容(C5)器件，其中電容(C4)、電容(C5)是防尖峰干擾，使用放大器(U34)的目的是提高檢測電壓的驅(qū)動能力。
所述一總線接口模塊包括三極管(Q1)、電阻(R16)、電阻(R17)、電阻(R18)、電容(C11)器件，它們實(shí)現(xiàn)一總線讀寫信號的電平轉(zhuǎn)換。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型中的檢測器是一個高度智能化的檢測系統(tǒng)，測長度和直徑的信息是檢測器本身自動記載的，不需要在上層控制器上加裝復(fù)雜的位置計(jì)數(shù)鎖存裝置，上層控制器對這些信息可通過一個通用的一總線來直接查詢，從而使上層控制器簡單化，提高了系統(tǒng)的可靠性。另外，本檢測器采用四條外引線，在使用時，不管幾個同時使用，其連接始終只有四條引線，大大減少了連線數(shù)量，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的可靠性；本檢測器使用時不需要外加基準(zhǔn)電壓，其基準(zhǔn)是檢測器自動獲取的，其值與溫度漂移無關(guān)；本檢測器的工作電壓范圍寬，可達(dá)+7V+35V，故可直接接在機(jī)床上的通用接口電源上(+24V電源)；本檢測器信號傳輸采用較高電壓(≥+15V)，在工業(yè)環(huán)境下可傳輸50m，完全滿足大型機(jī)床的傳輸需求。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的檢測器使用連接圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)的鉆頭長度、直徑檢測器的電路方框圖；圖3為本實(shí)用新型的鉆頭長度、直徑檢測器的電路方框圖；圖4為鉆頭長度、直徑檢測示意圖；圖5為本實(shí)用新型檢測器使用連接圖；圖6為本實(shí)用新型DC/DC變換電路原理圖；圖7為本實(shí)用新型可關(guān)斷電源電路原理圖；圖8為本實(shí)用新型直流電壓放大器電路原理圖；圖9為本實(shí)用新型單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路原理圖；圖10為本實(shí)用新型一總線接口模塊電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
現(xiàn)有技術(shù)如圖2與圖4所示，當(dāng)使能控制有效時，可關(guān)斷電源工作，激光發(fā)射管2得電而射出平行光柱，光敏接收管3受光，通過比較器比照基準(zhǔn)電壓，輸出一電平經(jīng)過整形后輸出TTL級信號，供控制系統(tǒng)采集使用。當(dāng)鉆頭1遮光或不遮光時，光敏接收管3的受光量是不同的，比較器據(jù)此而輸出高低電平。實(shí)際使用過程如下(a).上層控制器發(fā)出使能信號，加上檢測基準(zhǔn)電壓(一般2.5V)，移動機(jī)床X、Y軸直至鉆頭1軸線和激光發(fā)射管2的光軸線所處在同一ZY平面為止；(b).Z軸帶動標(biāo)準(zhǔn)鉆頭下降直至鉆頭尖進(jìn)入光柱區(qū)，而導(dǎo)致光敏接收管3的受光量發(fā)生變化；(c).此時檢測器輸出發(fā)生變化，上層控制系統(tǒng)中的Z軸位置鎖存裝置記下此時的Z軸位置；(d).控制器根據(jù)記下的Z軸位置，以此作為今后檢測其它鉆頭長度的比對基準(zhǔn)。
①鉆頭長度的測量方法a.被檢測的鉆頭夾在Z軸上的主軸中，重復(fù)(a)、(b)、(c)步驟，得知被檢鉆頭所處的Z軸位置；b.測得值與基準(zhǔn)值比對，通過計(jì)算最后顯示被檢鉆頭的實(shí)際長度值。
②鉆頭直徑的測量方法a.上層控制器發(fā)出使能信號，加上檢測基準(zhǔn)電壓(一般2.5V)，鉆頭旋轉(zhuǎn)，X、Y軸移動讓被檢鉆頭的母線處於激光光柱的邊緣近處；b.Z軸帶動鉆頭下降至鉆頭尖在檢測光柱的下邊的合適位置；c.X軸移動，當(dāng)鉆頭母線剛遮住檢測光線時，檢測器的輸出發(fā)生變化，上層控制系統(tǒng)中的X軸位置鎖存裝置起作用，記下此時的X軸坐標(biāo)，X軸繼續(xù)移動，當(dāng)鉆頭母線剛離開檢測光線時(不遮光)，上層控制系統(tǒng)中的X軸位置鎖存裝置起作用，再次記下此時X軸坐標(biāo)；d.控制系統(tǒng)根據(jù)上面記下的兩次X軸坐標(biāo)值和光柱的大小計(jì)算出鉆頭直徑。
本實(shí)用新型的智能檢測器工作原理如下如圖3與圖5所示，上層控制系統(tǒng)通過一總線發(fā)出打開使能命令，可關(guān)斷電源開始工作，激光發(fā)射管得電而射出平行光柱，光敏接收管受光量變化而導(dǎo)致電壓變化，此電壓通過放大器送到單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字量，當(dāng)啟動控制有效時，單片機(jī)開始計(jì)時，一旦A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)字量變化達(dá)到預(yù)設(shè)值時，單片機(jī)自動記下此時的時間，此時間包含有鉆頭長度(直徑)的信息，單片機(jī)可把此時間值上傳至上層控制器。實(shí)際使用過程如下①建立所需鉆頭長度標(biāo)準(zhǔn)值L的時間基準(zhǔn)。具體實(shí)現(xiàn)如圖3所示，檢測器裝在機(jī)床的縱向平臺上，并使光線與Y軸平行。其步驟是(a).上層控制器通過一總線發(fā)出打開光源指令，移動X、Y軸直至標(biāo)準(zhǔn)鉆頭軸線和激光光軸所處在同一ZY平面上，之后發(fā)出啟動信號；(b).Z軸帶動標(biāo)準(zhǔn)鉆頭下降直至鉆頭尖進(jìn)入光柱區(qū)，而導(dǎo)致光敏接收管的光通量發(fā)生變化，檢測器自動記下Z軸起止距離(規(guī)定)所需的時間值；(c).上層控制器通過一總線來讀取此時間值，以此作為今后檢測其它鉆頭長度的比對基準(zhǔn)。
②鉆頭長度測量方法a.將被檢測的鉆頭夾在Z軸上的主軸中，重復(fù)(a)、(b)步驟，得知被檢鉆頭進(jìn)入光區(qū)的時間值。
b.測得時間值與基準(zhǔn)值比對，通過計(jì)算最后顯示出被檢鉆頭的實(shí)際長度。
③鉆頭直徑測量方法a.上層控制器通過一總線發(fā)出打開光源指令，鉆頭旋轉(zhuǎn)，X、Y軸移動讓被檢鉆頭的母線處於激光檢測光柱的邊緣近處，發(fā)出啟動信號；b.Z軸帶動鉆頭下降至鉆頭尖在檢測光柱下面的合適位置；c.X軸移動，當(dāng)鉆頭母線剛遮住檢測光線時，檢測器自動記下此時的時間，X軸繼續(xù)移動，當(dāng)鉆頭母線剛不遮住光時，檢測器又自動記下此時的時間；d.上層控制系統(tǒng)通過一總線來讀取這兩次的時間值，通過計(jì)算求出鉆頭直徑。
下面分別說明各電路的組成部分。
圖6所述的DC/DC變換電路由D1、C12、C1、U2、T1、D2、C2、C3等器件組成，它將外界引入的接口+24V電源變換成+5V，供內(nèi)部電路使用。其中D1為保護(hù)二極管，因?yàn)橛辛怂拇嬖?，外接電源接反了也不會燒壞器件，U2為開關(guān)穩(wěn)壓器，是DC/DC的核心器件。圖7所述的可關(guān)斷電源電路由Q2、R34、R35、R1、R33、R32組成，它提供3組可關(guān)斷電源供3個激光管使用。圖8所述的直流電壓放大器電路由U34、R2、R3、C4、R4、R5、R6、R7、C5組成，其中C4、C5是防尖峰干擾，使用U34放大器的目的是提高檢測電壓的驅(qū)動能力。圖9所述的單片機(jī)系統(tǒng)外圍電路由U1、X1、Z1、C7、C8、C9、C10、D3、R8、C13、D4、R10、R9、D5、D6、D7、D8、R11、R12、R13、R14等器件組成。其中X1、C9、C10為單片機(jī)U1提供振蕩源；D3、R8、C13為單片機(jī)U1提供上電復(fù)位；D4、R10、R9等為單片機(jī)U1提供啟動控制；D5、D6、D8為單片機(jī)U1提供狀態(tài)顯示，檢測電壓在單片機(jī)U1內(nèi)部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字量。單片機(jī)U1內(nèi)部軟件包含A/D轉(zhuǎn)換模塊、一總線讀寫模塊、命令功能模塊、啟動檢測模塊以及計(jì)時模塊等。如圖10中，Q1、R16、R17、R18、C11等組成一總線接口模塊，它們實(shí)現(xiàn)一總線讀寫信號的電平轉(zhuǎn)換。長度檢測器可以外接三組激光檢測頭，當(dāng)電源打開時，激光管開始工作，光敏接收管受光，而導(dǎo)致電壓變化(光敏接收管與R2組成分壓電路)。
權(quán)利要求1.一種電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器，包括可關(guān)斷電源、激光發(fā)射管(2)、光欄、光敏接收管(3)與檢測器，其特征在于所述檢測器包括一單片機(jī)，單片機(jī)與一直流電壓放大器相連；單片機(jī)內(nèi)設(shè)有A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、一總線讀寫模塊、命令功能模塊、啟動檢測模塊以及計(jì)時模塊；所述單片機(jī)通過一總線與上層控制器相連；所述單片機(jī)外圍控制電路包括單片機(jī)(U1)、晶振(X1)、電容(C9)、電容(C10)、二極管(D3)、電阻(R8)、電容(C13)、二極管(D4)、電阻(R10)、電阻(R9)、二極管(D5)、二極管(D6)、二極管(D8)器件，其中晶振(X1)、電容(C9)、電容(C10)為單片機(jī)(U1)提供振蕩源；二極管(D3)、電阻(R8)、電容(C13)為單片機(jī)(U1)提供上電復(fù)位；二極管(D4)、電阻(R10)、電阻(R9)為單片機(jī)(U1)提供啟動控制；二極管(D5)、二極管(D6)、二極管(D8)為單片機(jī)(U1)提供狀態(tài)顯示，檢測電壓在單片機(jī)(U1)內(nèi)部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器，其特征在于所述可關(guān)斷電源包括晶體三極管(Q2)、電阻(R34)、電阻(R35)、電阻(R1)、電阻(R33)、電阻(R32)器件，它提供三組可關(guān)斷電源供三個激光管使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器，其特征在于所述直流電壓放大器包括放大器(U34)、電阻(R3)、電容(C4)、電阻(R4)、電阻(R5)、電阻(R6)、電阻(R7)與電容(C5)器件，其中電容(C4)、電容(C5)是防尖峰干擾，使用放大器(U34)的目的是提高檢測電壓的驅(qū)動能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器，其特征在于所述一總線接口模塊包括三極管(Q1)、電阻(R16)、電阻(R17)、電阻(R18)、電容(C11)器件，它們實(shí)現(xiàn)一總線讀寫信號的電平轉(zhuǎn)換。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電路板鉆銑機(jī)床鉆頭長度與直徑檢測器，包括可關(guān)斷電源、激光發(fā)射管、光欄、光敏接收管與檢測器，所述檢測器包括一單片機(jī)，單片機(jī)與一直流電壓放大器相連；單片機(jī)內(nèi)設(shè)有A/D數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、一總線讀寫模塊、命令功能模塊、啟動檢測模塊以及計(jì)時模塊；所述單片機(jī)通過一總線與上層控制器相連；所述單片機(jī)外圍控制電路包括單片機(jī)U1、晶振X1、電容C9、電容C10、二極管D3、電阻R8、電容C13、二極管D4、電阻R10、電阻R9、二極管D5、二極管D6、二極管D8器件，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、傳輸距離遠(yuǎn)、受外界影響小的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01B21/10GK2653441SQ0324732
公開日2004年11月3日 申請日期2003年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月12日
發(fā)明者蔡向林, 周啟發(fā) 申請人:惠州市大亞灣天馬電子機(jī)械有限公司