玻璃瓶罐点状模具编码自动识别功能的实现

全春实，陈克科

山东三金玻璃机械有限公司，山东 淄博 255300

0 引言

玻璃瓶罐点状模具编码的自动识别系统，属于玻璃机械领域。随着玻璃瓶罐生产技术和现场管理水平的不断提高，对玻璃瓶罐检验统计的要求更加苛刻。能够满足这一特殊要求的系统就是玻璃瓶罐点状模具编码的自动识别系统。具体是一种玻璃瓶罐在低速或高速旋转情况下能够准确、快速读出点状模具编码号，自动过滤与点状模具编码号无关的信号的玻璃瓶罐点状模具编码的自动识别系统。

1 系统硬件设计

玻璃瓶罐点状模具编码的自动识别系统，包括读码控制器、数字激光传感器、旋瓶机构、活动支架。如图1所示各分部名称为：1）主板ZB；2）读码控制器U；3）数字激光传感器；4）活动支架；5）玻璃瓶罐；6）旋瓶机构。其结构特征在于：

主板通过扁平电缆与读码控制器相连，读码控制器通过数字激光控制器信号线与数字激光控制器相连接，旋转中的玻璃瓶罐可触发数字激光传感器。图1中读码控制板的IN6输入端子接数字激光传感器的信号线；读码控制器的16路输出J2与主板的16路输入J5一一对应相连。读码控制器和主板与DC24V、DC5V电源线相连，数字激光传感器与DC24V电源相连，提供需要的工作电源。

2 主板及读码控制器

主板及读码控制器是采用80C196KB为CPU的嵌入式控制板。主板嵌入式控制板中主要包含总线扩展输入/输出口、高速输入口、串行口、A/D转换口等，其主要完成职责为外来信号的采集、比较判断、数据统计以及发出相应的控制命令、与上位机的通讯等功能。读码控制器嵌入式控制板中主要包含总线扩展输入/输出口、高速输入口。其主要完成职责为外来信号的采集、运算处理、输出最终得出的玻璃瓶罐点状模具编码号的功能。

3 数字激光传感器

数字激光传感器是日本基恩士公司推出的通用数字激光传感器，提供了高速运行物体的信号采集功能。数字激光传感器最大的特点是在精密模式下响应速度达到80μs。根据检测物体的不同可调节灵敏度，调节方式有两点调谐、最大灵敏度设置、自动调谐、位置调整等。显示模式为同时显示设置值、接收光强度、多余增益等，而且有初始化设置功能，方便调节、使用灵活。

数字激光传感器分为两体，感测头和控制器。

4 旋瓶机构

旋瓶机构是带动玻璃瓶罐匀速旋转的机械结构，由同步电机带动旋转。旋瓶机构根据设定的机器速度高速或低速运行。由图1可以看出，旋瓶机构和玻璃瓶罐之间是摩擦接触，使得旋瓶机构旋转时带动玻璃瓶罐以旋瓶机构一样的线速度旋转。若旋瓶机构的旋转运动忽快忽慢或旋瓶机构和玻璃瓶罐之间的摩擦力不均匀导致玻璃瓶罐旋转不稳定，都会导致采集的信号失真，无法得出正确的玻璃瓶罐点状模具编码号。因此，让玻璃瓶罐匀速、稳定旋转非常重要。

图1

5 活动支架

活动支架又叫万向支架。用于数字激光传感器的感测头与玻璃瓶罐点状模具编码之间的位置调节。一端固定在底板，一端是活动关节，直接固定感测头。两端之间还有一个活动关节，此关节处有个调节轮。调节轮的作用是松开时，各个关节活动自如，随意的任意方向调节，当调整完毕准备将感测头固定在合适位置时，拧紧调节轮，锁住所有关节。

6 系统软件设计

本系统的软件设计围绕着数据的提取、传输和处理。从数据流向上看，数据经过3个阶段的处理，分别是读码控制器运算处理、主板的统计处理、上位机的显示处理。

6.1 读码控制器的运算处理

读码控制器对数字激光传感器发来的高速输入数字信号一一做标记，方法是利用CPU内部定时器以20μs一次中断的形式不断重复计数，当每收到一个信号，计数器内的内容放到当前指定的寄存器中，然后将计数器清零。在规定时间内采集到的所有高速输入数字信号，按照顺序将每一次重新计数数量集中存储在设定好的内部寄存器区域中。采集信号结束并进入计算时间后根据计数数量的多少，找出基准数，利用基准数与寄存器中计数数量之间的倍数关系，得出玻璃瓶罐点状模具编码号，并自动过滤掉不符合倍数关系的信号。最后将得出的模具编码号的组合排列以数字输出形式传输给主板，并按顺序用LED直观显示玻璃瓶罐点状模具编码号。

6.2 主板的统计处理

主板在设定时间内循环扫描读码控制器传输来的玻璃瓶罐点状模具编码号，根据得到的组合排列，与内部设定好的对应关系表比对，找出相对应的阿拉伯数字形式的玻璃瓶罐编码号。每一个玻璃瓶罐都有多个内部寄存器对其进行相关信息记录，包括点状模具编码号。将点状模具编码号相同的玻璃瓶罐集合在一起统计相关缺陷数据，以通讯的方式时时传输到上位机中显示。

6.3 上位机的显示处理

上位机是人机对话的窗口，用于设定参数、显示数据。上位机将以通讯方式传输来的玻璃瓶罐点状模具编码号及相关数据按照设定好的格式显示并备份。

7 结论

该玻璃瓶罐点状模具编码的自动识别系统，由于采集信号及处理信号的是单板机，瓶子在低速还是高速旋转时，不需要改变检测距离和信号采集放大系数，数字激光控制器和单板微机根据需要准确、快速读出点状模具编码号，有效过滤与点状模具编码号无关的信号，操作简单、可靠稳定。统计数据快速、准确，及时反映生产情况，减轻了管理人员的劳动强度，降低了管理费用。

[1]窦振中.单片机原理主程序设计[M].北京航空航天大学出版社.

[2]贾民平.测试技术[M].高等教育出版社.