一種低功耗智能ccd重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種低功耗智能CCD重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)，包括工業(yè)CCD攝像頭、視頻采集卡、面板、控制板、重錘、鋼絲繩和纜線滾輪。重錘和線纜滾輪三者之間是通過鋼絲繩直接相連的；面板和控制板之間是通過多芯排線直接相連的；工業(yè)CCD攝像頭被固定在執(zhí)行柜表面正對(duì)著終端纜線滾輪的地方；工業(yè)CCD攝像頭和工控機(jī)之間是通過BNC轉(zhuǎn)USB連接線直接相連的；視頻采集卡是插在工業(yè)CCD攝像頭的視頻采集插槽里的。本發(fā)明增加了圖像識(shí)別功能，能夠辨別鋼絲繩在運(yùn)動(dòng)過程中的各種形態(tài)變化從而在檢測(cè)出重錘的到位情況后準(zhǔn)確做出相應(yīng)動(dòng)作，解決傳感器到位信號(hào)不可靠的問題，達(dá)到替代人眼監(jiān)控重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)工作，提高了測(cè)量精度，隔塵效果佳，穩(wěn)定性好，檢測(cè)靈敏度高，成本低。
【專利說明】
一種低功耗智能CCD重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于料位檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種低功耗智能CCD重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技水平的不斷提高，越來越多的人希望通過某些自動(dòng)化設(shè)備來取代人工設(shè)備，這樣既能減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，又能節(jié)省勞動(dòng)成本。料位檢測(cè)系統(tǒng)是一種對(duì)封閉容器中固體材料高度的變化情況進(jìn)行測(cè)量的儀器，按照測(cè)量方式來劃分主要有電容式、音叉式、光波式、薄膜式、阻旋式這么幾種。料位計(jì)檢測(cè)的主要問題是要保證在具有高粉塵的惡劣環(huán)境下依然能夠保持較高的測(cè)量精度，避免較大誤差的產(chǎn)生。
[0003]傳統(tǒng)的檢測(cè)方式存在著精度低、使用壽命短的缺點(diǎn)。例如用光波檢測(cè)物體的料位時(shí)，倉庫中彌漫的灰塵會(huì)通過吸收儀器發(fā)出聲波，當(dāng)固體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)凸凹不平時(shí)便會(huì)引起聲波的第二次散射，使測(cè)量信號(hào)衰減了很多;粉塵粘附在探頭能使其表面結(jié)垢，進(jìn)而造成儀表在長時(shí)間使用后出現(xiàn)信號(hào)錯(cuò)誤，導(dǎo)致無法正常進(jìn)行測(cè)量。就此問題，我們有必要開發(fā)這套兼顧抗干擾能力和測(cè)量精度的智能重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)相比，這種低功耗智能料位檢測(cè)系統(tǒng)增加了圖像識(shí)別功能，能夠辨別鋼絲繩在運(yùn)動(dòng)過程中的各種形態(tài)變化從而在檢測(cè)出重錘的到位情況后準(zhǔn)確做出相應(yīng)動(dòng)作，從而解決傳感器到位信號(hào)不可靠的問題，達(dá)到替代人眼監(jiān)控重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)工作的目的，并在一定程度上提高了測(cè)量精度。并且攝像頭部分采用了一種套接式的防塵裝置，隔塵效果極佳。這種重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)所采用的控制芯片功耗很低，因此，使用壽命長。另外，它檢測(cè)靈敏度高，成本低，并且采用標(biāo)準(zhǔn)的4mA?20mA直流信號(hào)輸出電路，方便在工業(yè)領(lǐng)域使用。總之，該檢測(cè)系統(tǒng)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，適合水泥廠及廣大的化工廠使用，是一種理想的料位檢測(cè)工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有料位檢測(cè)系統(tǒng)的不足，本發(fā)明提供了一種低功耗智能CCD重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)及其檢測(cè)方法，將傳統(tǒng)的機(jī)械式料位檢測(cè)系統(tǒng)的主要控制部件替換為電子部件，并且采用電磁感應(yīng)測(cè)速原理結(jié)合可靠的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，成功的解決了電火花干擾、埋錘以及各種機(jī)械故障問題;增加了圖像識(shí)別功能，能夠辨別鋼絲繩在運(yùn)動(dòng)過程中的各種形態(tài)變化從而在檢測(cè)出重錘的到位情況后準(zhǔn)確做出相應(yīng)動(dòng)作，解決傳感器到位信號(hào)不可靠的問題，達(dá)到替代人眼監(jiān)控重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)工作的目的，從而在一定程度上提高了測(cè)量精度，并且攝像頭部分采用了一種套接式的防塵裝置，隔塵效果極佳;在保證對(duì)固體物料位置的準(zhǔn)確檢測(cè)的前提下，采用低功耗控制芯片MSP430F4250單片機(jī)作為控制核心，降低了面板的使用功耗，延長了整機(jī)使用壽命。此外，其具有很強(qiáng)的抗干擾能力，不會(huì)因信號(hào)失真而出現(xiàn)較大測(cè)量誤差這類現(xiàn)象的產(chǎn)生。
[0005]—種低功耗智能CXD重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)主要包括執(zhí)行柜、工業(yè)CCD攝像頭、工控機(jī)、視頻采集卡、BNC轉(zhuǎn)USB連接線、重錘、鋼絲繩以及纜線滾輪。其特征在于:執(zhí)行柜、重錘和線纜滾輪三者之間是通過鋼絲繩直接相連的；工業(yè)CCD攝像頭被固定在執(zhí)行柜表面正對(duì)著終端纜線滾輪的地方;工業(yè)CXD攝像頭和工控機(jī)之間是通過BNC轉(zhuǎn)USB連接線直接相連的;視頻采集卡是插在工業(yè)CCD攝像頭的視頻采集插槽里的。
[0006]執(zhí)行柜包括面板和控制板。面板和控制板之間是通過多芯排線直接相連的。
[0007]面板包括單片機(jī)單元、按鍵單元、指示燈單元、液晶顯示單元、運(yùn)動(dòng)指示條單元以及面板輸出單元;單片機(jī)單元分別連接按鍵單元、指示燈單元、液晶顯示單元、運(yùn)動(dòng)指示條單元以及面板輸出單元。
[0008]控制板包括位置傳感器單元、光耦隔離單元、面板接口單元、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制單元、電機(jī)接線單元、供電電源單元、報(bào)警繼電器單元、蜂鳴器報(bào)警單元、4mA?20mA信號(hào)輸出單元以及控制板輸出單元;控制板輸出單元分別連接位置傳感器單元、光耦隔離單元、面板接口單元、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制單元、電機(jī)接線單元、供電電源單元、報(bào)警繼電器單元、蜂鳴器報(bào)警單元以及4mA?20mA信號(hào)輸出單元。
[0009]按鍵單元包括設(shè)置鍵、消音鍵和手動(dòng)鍵;指示燈單元包括高限位報(bào)警顯示燈、低限位報(bào)警顯示燈和自動(dòng)測(cè)量模式顯示燈;液晶顯示單元包括LCD12864液晶顯示屏及其驅(qū)動(dòng)電路;運(yùn)動(dòng)指示條單元包括LS06門電路以及數(shù)碼管光柱電路;面板輸出單元為一個(gè)16引腳的排針式連接器。
[0010]位置傳感器單元包括位置傳感器、到頂開關(guān)以及到底開關(guān);光耦隔離單元包括光耦隔離器及其電路；電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制單元包括電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路；電機(jī)接線單元為一個(gè)三引腳插針式連接器;供電電源單元包括兩塊LM7805三端集成穩(wěn)壓電路芯片、一 ±夬六1^1117三端集成穩(wěn)壓電路芯片以及穩(wěn)壓電路;報(bào)警繼電器單元包括一個(gè)上限位動(dòng)作繼電器、一個(gè)下限位動(dòng)作繼電器以及一個(gè)故障動(dòng)作繼電器;蜂鳴器報(bào)警單元包括一個(gè)有源蜂鳴器及其驅(qū)動(dòng)電路;4mA?20mA信號(hào)輸出單元包括含有LM258運(yùn)算放大器的運(yùn)算放大電路和MOS管電路;面板接口單元為一個(gè)16引腳插針式連接器;控制板輸出單元為一個(gè)24引腳插針式連接器。
[0011 ]如上所述的一種低功耗智能CCD重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于:該方法步驟如下:
[0012](I)設(shè)置工控機(jī)上的“監(jiān)控與圖像識(shí)別軟件”的使用權(quán)限，并進(jìn)入圖像識(shí)別軟件主界面。
[0013](2)設(shè)置檢測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行柜上的密碼。本系統(tǒng)最多能夠設(shè)置16位密碼。
[0014](3)設(shè)置定時(shí)時(shí)間，開啟自動(dòng)模式(定時(shí)時(shí)間為00.00為手動(dòng)模式)。
[0015](4)給執(zhí)行柜上電，位置傳感器檢測(cè)到到頂開關(guān)是否閉合，如未閉合，則將信號(hào)回傳給面板單元上的單片機(jī)，再由單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直接升錘至開關(guān)閉合，進(jìn)入待測(cè)量狀態(tài)。此時(shí)，LCDl 2864液晶屏顯示“HH”參數(shù)值，運(yùn)動(dòng)指示條單元上的數(shù)碼管光柱全亮，指示100%。在升錘階段開始前，為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，防止因傳感器到底開關(guān)的誤動(dòng)作而有較大測(cè)量誤差這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，啟用工控機(jī)上的“監(jiān)控與圖像識(shí)別軟件”，點(diǎn)擊工控機(jī)圖像識(shí)別軟件主界面上的“圖像實(shí)時(shí)識(shí)別與處理”按鈕。進(jìn)入降錘階段時(shí)，工業(yè)CCD攝像頭首先采集鋼絲繩形狀圖像，并經(jīng)過BNC轉(zhuǎn)USB連接線傳送到工控機(jī)上，再由圖像識(shí)別軟件對(duì)采集而來的鋼絲繩形狀圖像進(jìn)行相應(yīng)的識(shí)別處理，從而得出鋼絲繩的形狀是直的還是彎的。若鋼絲繩是彎的，則繼續(xù)降錘;若鋼絲繩是直的，則會(huì)自動(dòng)發(fā)送一個(gè)開關(guān)告知單片機(jī)控制電機(jī)停轉(zhuǎn)，此時(shí)，LCD12864液晶屏上的測(cè)量值來即為重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)的最終測(cè)量值;另一方面，位置傳感器不斷檢測(cè)到底開關(guān)狀態(tài)，同時(shí)將信號(hào)回傳給單片機(jī)，單片機(jī)輸出控制信號(hào)，開始脈沖計(jì)數(shù)，LCD12864液晶屏實(shí)時(shí)顯示測(cè)量值，當(dāng)位置傳感器檢測(cè)到到底開關(guān)閉合時(shí)，IXD12864液晶屏顯示的測(cè)量值即為重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)的最終測(cè)量值。
[0016]本發(fā)明的有益效果:
[0017](I)將傳統(tǒng)的機(jī)械式料位檢測(cè)系統(tǒng)的主要控制部件替換為電子部件，并且采用電磁感應(yīng)測(cè)速原理結(jié)合可靠的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，成功的解決了電火花干擾、埋錘以及各種機(jī)械故障問題。
[0018](2)增加了圖像識(shí)別功能，能夠辨別鋼絲繩在運(yùn)動(dòng)過程中的各種形態(tài)變化從而在檢測(cè)出重錘的到位情況后準(zhǔn)確做出相應(yīng)動(dòng)作，解決傳感器到位信號(hào)不可靠的問題，達(dá)到替代人眼監(jiān)控重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)工作的目的，從而在一定程度上提高了測(cè)量精度，并且攝像頭部分采用了一種套接式的防塵裝置，隔塵效果極佳；
[0019 ] (3)米用標(biāo)準(zhǔn)的4mA?2OmA直流信號(hào)輸出電路來進(jìn)行控制板的信號(hào)輸出，方便在工業(yè)領(lǐng)域使用。
[0020](4)采用MSP430F4250單片機(jī)作為主控芯片，因此功耗低，延長了系統(tǒng)面板的使用壽命。此外，它的操作性和加密性好，且價(jià)格上要比高位單片機(jī)便宜。
[0021](5)具有加密功能，通過按鍵就能設(shè)置密碼，而且最多可以設(shè)置16位，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了安全性。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的面板結(jié)構(gòu)原理圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的控制板結(jié)構(gòu)原理圖；
[0025]圖4為本發(fā)明的面板上的運(yùn)動(dòng)指示條單元電路原理圖；
[0026]圖中:10、執(zhí)行柜;20、工業(yè)CXD攝像頭;30、工控機(jī);40、面板;50、控制板;60、單片機(jī)單元;70、按鍵單元;80、指示燈單元;90、液晶顯示單元；100、運(yùn)動(dòng)指示條單元；110、面板輸出單元；120、位置傳感器單元、130、光親隔離單元；140、面板接口單元；150、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制單元；160、電機(jī)接線單元；170、供電電源單元；180、報(bào)警繼電器單元；190、蜂鳴器報(bào)警單元;200、4?20mA信號(hào)輸出單元;210、控制板輸出單元。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明提出了一種低功耗智能CCD重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)，如圖1中所示，主要包括執(zhí)行柜10、工業(yè)CCD攝像頭20、工控機(jī)30、面板40、控制板50、視頻采集卡、BNC轉(zhuǎn)USB連接線、重錘、鋼絲繩以及纜線滾輪，其特征在于:執(zhí)行柜10、重錘和線纜滾輪三者之間都是通過鋼絲繩直接相連的；工業(yè)CCD攝像頭20被固定在執(zhí)行柜表面正對(duì)著終端纜線滾輪的地方;工業(yè)CXD攝像頭20和工控機(jī)30之間是通過BNC轉(zhuǎn)USB連接線直接相連的；視頻采集卡是插在工業(yè)CCD攝像頭20的視頻采集插槽里的;面板40和控制板50之間是通過多芯排線直接相連的；
[0028]如圖2中所示，面板40包括工控機(jī)30、單片機(jī)單元60、按鍵單元70、指示燈單元80、液晶顯示單元90、運(yùn)動(dòng)指示條單元100以及面板輸出單元110;單片機(jī)單元60分別連接工控機(jī)30、按鍵單元70、指示燈單元80、液晶顯示單元90、運(yùn)動(dòng)指示條單元以100及面板輸出單元HO。
[0029]如圖3中所示，控制板50包括位置傳感器單元120光耦隔離單元130、面板接口單元140、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制單元150、電機(jī)接線單元160、供電電源單元170、報(bào)警繼電器單元180、蜂鳴器報(bào)警單元190、4mA?20mA信號(hào)輸出單元200以及控制板輸出單元210;控制板輸出單元210分別連接位置傳感器單元120、光耦隔離單元130、面板接口單元140、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制單元150、電機(jī)接線單元160、供電電源單元170、報(bào)警繼電器單元180、蜂鳴器報(bào)警單元190以及4?20mA信號(hào)輸出單元200。
[0030]如圖4中所示，運(yùn)動(dòng)指示條單元100包括LS06門電路以及數(shù)碼管光柱電路。
[0031]如上所述的一種低功耗智能CCD重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，其特征在于:檢測(cè)步驟如下:
[0032](I)設(shè)置工控機(jī)上的“監(jiān)控與圖像識(shí)別軟件”的使用權(quán)限，并進(jìn)入圖像識(shí)別軟件主界面。
[0033](2)設(shè)置檢測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行柜上的密碼。本系統(tǒng)最多能夠設(shè)置16位密碼。
[0034](3)設(shè)置定時(shí)時(shí)間，開啟自動(dòng)模式(定時(shí)時(shí)間為00.00為手動(dòng)模式)。
[0035](4)給執(zhí)行柜上電，位置傳感器檢測(cè)到到頂開關(guān)是否閉合，如未閉合，則將信號(hào)回傳給面板單元上的單片機(jī)，再由單片機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，直接升錘至開關(guān)閉合，進(jìn)入待測(cè)量狀態(tài)。此時(shí)，LCDl 2864液晶屏顯示“HH”參數(shù)值，運(yùn)動(dòng)指示條單元上的數(shù)碼管光柱全亮，指示100%。在升錘階段開始前，為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，防止因傳感器到底開關(guān)的誤動(dòng)作而有較大測(cè)量誤差這一現(xiàn)象的產(chǎn)生，啟用工控機(jī)上的“監(jiān)控與圖像識(shí)別軟件”，點(diǎn)擊工控機(jī)圖像識(shí)別軟件主界面上的“圖像實(shí)時(shí)識(shí)別與處理”按鈕。進(jìn)入降錘階段時(shí)，工業(yè)CCD攝像頭首先采集鋼絲繩形狀圖像，并經(jīng)過BNC轉(zhuǎn)USB連接線傳送到工控機(jī)上，再由圖像識(shí)別軟件對(duì)采集而來的鋼絲繩形狀圖像進(jìn)行相應(yīng)的識(shí)別處理，。若鋼絲繩是彎的，則繼續(xù)降錘;若鋼絲繩是直的，則會(huì)自動(dòng)發(fā)送一個(gè)開關(guān)告知單片機(jī)控制電機(jī)停轉(zhuǎn)，此時(shí)，LCD12864液晶屏上的測(cè)量值來即為重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)的最終測(cè)量值;另一方面，位置傳感器不斷檢測(cè)到底開關(guān)狀態(tài)，同時(shí)將信號(hào)回傳給單片機(jī)，單片機(jī)輸出控制信號(hào)，開始脈沖計(jì)數(shù)，LCD12864液晶屏實(shí)時(shí)顯示測(cè)量值，當(dāng)位置傳感器檢測(cè)到到底開關(guān)閉合時(shí)，LCD12864液晶屏顯示的測(cè)量值即為重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)的最終測(cè)量值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低功耗智能CXD重錘料位檢測(cè)系統(tǒng)，包括執(zhí)行柜(10)、工業(yè)CXD攝像頭(20)、工控機(jī)(30)、視頻采集卡、BNC轉(zhuǎn)USB連接線、重錘、鋼絲繩和纜線滾輪;其特征在于:執(zhí)行柜(10)、重錘和線纜滾輪三者之間是通過鋼絲繩直接相連的；工業(yè)CCD攝像頭被固定在執(zhí)行柜表面正對(duì)著終端纜線滾輪的地方;工業(yè)CCD攝像頭和工控機(jī)之間是通過BNC轉(zhuǎn)USB連接線直接相連的;視頻采集卡是插在工業(yè)CCD攝像頭的視頻采集插槽里的； 執(zhí)行柜(10)包括面板(40)和控制板(50);面板和控制板之間是通過多芯排線直接相連的;面板(40)包括單片機(jī)單元(60)、按鍵單元(70)、指示燈單元(80)、液晶顯示單元(90)、運(yùn)動(dòng)指示條單元(100以及面板輸出單元(110);單片機(jī)單元60分別連接按鍵單元(70)、指示燈單元(80)、液晶顯示單元(90)、運(yùn)動(dòng)指示條單元以(100)及面板輸出單元(110);控制板(50)包括位置傳感器單元(120)、光耦隔離單元(130)、面板接口單元(140)、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制單元(150)、電機(jī)接線單元(160)、供電電源單元(170)、報(bào)警繼電器單元(180)、蜂鳴器報(bào)警單元(190)、4?20HA信號(hào)輸出單元(200)以及控制板輸出單元(210);控制板輸出單元(210)分別連接位置傳感器單元(120)、光耦隔離單元(130)、面板接口單元(140)、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制單元(150)、電機(jī)接線單元(160)、供電電源單元(170)、報(bào)警繼電器單元(180)、蜂鳴器報(bào)警單元(I 90)以及4?20mA信號(hào)輸出單元(200);按鍵單元(70)包括三個(gè)設(shè)置鍵及其電路;指示燈單元包括高限位報(bào)警顯示燈、低限位報(bào)警顯示燈、自動(dòng)測(cè)量模式顯示燈及其電路;液晶顯示單元(90)包括LCD12864顯示屏及其驅(qū)動(dòng)電路;運(yùn)動(dòng)指示條單元(80)包括LS06門電路以及數(shù)碼管光柱電路;位置傳感器單元(120)包括位置傳感器、到頂開關(guān)以及到底開關(guān)；電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制單元(150)包括電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路;光耦隔離單元(130)包括光耦隔離器及其電路;控制板上的供電電源單元(170)包括兩塊LM7805三端集成穩(wěn)壓電路芯片、一塊AMSl 117三端集成穩(wěn)壓電路芯片以及穩(wěn)壓電路;4?20mA信號(hào)輸出單元(200)包括含有LM258運(yùn)算放大器的運(yùn)算放大電路和MOS管電路。
【文檔編號(hào)】G01F23/00GK105953864SQ201610256728
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】李英順, 陶加云, 陸濤, 王德彪, 劉皓, 李犇
【申請(qǐng)人】北京石油化工學(xué)院, 沈陽順義科技有限公司