專利名稱：一種跑偏傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶材跑偏光電傳 感器。
背景技術(shù)：
在諸如軟包裝印刷、塑料薄膜加工生產(chǎn)、紙品、紡織物、膠帶、金屬 箔帶等各類帶材加工、生產(chǎn)過(guò)程中，由于機(jī)組中的張力不穩(wěn)、各電機(jī)速度 同步性能不好、機(jī)械振動(dòng)、軸承磨損等而導(dǎo)致帶材在向前運(yùn)動(dòng)中伴隨著橫 向跑偏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了加工質(zhì)量及生產(chǎn)速度，甚至造成整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備無(wú) 法運(yùn)行。
對(duì)帶材跑偏的測(cè)控是各類帶材生產(chǎn)中的基本要求，而目前具有跟邊和 跟線檢測(cè)功能的光電傳感器均屬于反射型，其技術(shù)方案與特點(diǎn)主要有一 是以白熾燈為光源，其光路的核心是菱鏡，接收器件為光敏電阻；二是仍
以白熾燈為光源，但光路為同軸反射式結(jié)構(gòu)，是由凸透鏡、半反鏡、濾光
鏡等組成，接收器件為光電池；三是基于CCD圖像傳感技術(shù)的跑偏檢測(cè)方 案；四是以發(fā)光二極管替代白熾燈為光源的方案。在一、二方案中，由于 白熾燈發(fā)熱量大、傳感器腔內(nèi)溫度高，易導(dǎo)致溫漂與器件老化，此外，由 于白熾燈光譜成分的局限性而導(dǎo)致檢測(cè)的色盲問(wèn)題；在方案三中，目前主 要問(wèn)題在于實(shí)時(shí)性有待提高，適于帶材運(yùn)行速度較低及對(duì)跟線精度要求高 的場(chǎng)合；在方案四中，目前主要問(wèn)題在于信噪比有待提高，靈敏度不夠， 不適于生產(chǎn)速度較高的場(chǎng)合。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種帶材跑偏光電 傳感器。
本實(shí)用新型包括外殼，外殼為長(zhǎng)方體，其底面開(kāi)有窗口，窗口面上設(shè) 置有保護(hù)鏡。外殼內(nèi)對(duì)應(yīng)窗口位置設(shè)置有白光LED光源，白光LED光源正 下方依次設(shè)置有聚光鏡、上物鏡、分光鏡和下物鏡，其中聚光鏡、上物鏡 和下物鏡均為凸透鏡，且均與保護(hù)鏡平行設(shè)置，白光LED光源位于聚光鏡 上方的焦點(diǎn)處，下物鏡的上方焦點(diǎn)與上物鏡的下方焦點(diǎn)重合。分光鏡為反 光鏡，其下面為反光面，分光鏡與保護(hù)鏡的平面夾角為45度；分光鏡在
3上物鏡下方焦點(diǎn)處開(kāi)有直徑為1 3mrn的通孔。分光鏡的反射光路上依次
設(shè)置有像鏡、濾光鏡和兩個(gè)光敏接收器件，其中像鏡為凸透鏡、濾光鏡為 平面濾光鏡，像鏡和濾光鏡均與保護(hù)鏡垂直設(shè)置。兩個(gè)光敏接收器件均為
片狀的硅光電池，其平面形狀為直角三角形；兩個(gè)光敏接收器件處于同一 平面，且與濾光鏡平行；兩個(gè)光敏接收器件的斜邊位置對(duì)應(yīng)，組合后為成 長(zhǎng)方形。所述的白光LED光源的發(fā)射光為圓錐型散射光，圓錐型散射光內(nèi) 的邊沿位置設(shè)置有感光的光源光電池。光源光電池和兩個(gè)光敏接收器件均 與設(shè)置在外殼內(nèi)的穩(wěn)光控制與信號(hào)處理電路板連接。外殼上固定設(shè)置的航 空連接件與穩(wěn)光控制與信號(hào)處理電路板連接。
本實(shí)用新型采用穩(wěn)光控制技術(shù)使光源穩(wěn)定、采用高亮度的白光LED以 克服白熾燈光譜導(dǎo)致的檢測(cè)色盲問(wèn)題并消除了傳感器的發(fā)熱、克服了溫漂 問(wèn)題、采用具有中心通孔的分光鏡克服半反鏡對(duì)光源照度及反射信號(hào)的損 失，使檢測(cè)的信噪比與靈敏度得以很大提高。此外，直接分別輸出帶材邊 緣跑偏信號(hào)與標(biāo)志線跑偏信號(hào)，使后續(xù)應(yīng)用處理很簡(jiǎn)便。本實(shí)用新型在諸 如軟包裝印刷、塑料薄膜、紙類生產(chǎn)加工、紡織物、膠帶、金屬箔帶等各 類帶材的加工、生產(chǎn)過(guò)程中檢測(cè)帶材邊緣、帶材表面的印刷圖案邊緣或標(biāo) 志線的跑偏及糾偏控制方面用途廣泛、使用方便。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2為分光鏡的結(jié)構(gòu)示意圖3為邊緣跑偏在接受器件上的成像位置關(guān)系示意圖； 圖4為標(biāo)志線跑偏在接受器件上的成像位置關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施方式

如圖1所示，基于穩(wěn)光LED的帶材跑偏光電傳感器包括外殼1，外殼 1為長(zhǎng)方體，其底面開(kāi)有窗口，窗口面上設(shè)置有保護(hù)鏡9。外殼1內(nèi)對(duì)應(yīng) 窗口位置設(shè)置有白光LED光源2，白光LED光源2正下方依次設(shè)置有聚光 鏡13、上物鏡12、分光鏡11和下物鏡10，其中聚光鏡13、上物鏡12和 下物鏡10均為凸透鏡，且均與保護(hù)鏡9平行設(shè)置，白光LED光源2位于 聚光鏡13上方的焦點(diǎn)處，下物鏡10的上方焦點(diǎn)與上物鏡12的下方焦點(diǎn) 重合。分光鏡11為反光鏡，其下面為反光面，分光鏡11與保護(hù)鏡9的平 面夾角為45度。分光鏡11的反射光路上依次設(shè)置有像鏡8、濾光鏡7和 兩個(gè)光敏接收器件6，其中像鏡8為凸透鏡、濾光鏡7為平面濾光鏡，像鏡8和濾光鏡7均與保護(hù)鏡9垂直設(shè)置。白光LED光源2的發(fā)射光為圓錐 型散射光，圓錐型散射光內(nèi)的邊沿位置設(shè)置有感光的光源光電池4。光源 光電池4和兩個(gè)光敏接收器件6均與設(shè)置在外殼1內(nèi)的穩(wěn)光控制與信號(hào)處 理電路板5連接。外殼1上固定設(shè)置的航空連接件3與穩(wěn)光控制與信號(hào)處 理電路板5連接。圖中帶箭頭虛線為檢測(cè)光路。
如圖2，分光鏡11在上物鏡12下方焦點(diǎn)處開(kāi)有直徑為1 3mm的通孔。
如圖3和圖4，兩個(gè)光敏接收器件6-1和6-2均為片狀的硅光電池， 其平面形狀為直角三角形；兩個(gè)光敏接收器件6處于同一平面，且與濾光 鏡7平行。兩個(gè)光敏接收器件6的斜邊位置對(duì)應(yīng)，之間具有間隙，組合后 為成長(zhǎng)方形。
如圖3所示，當(dāng)傳感器用于檢測(cè)帶材15的邊緣17跑偏時(shí)，傳感器將 帶材15的邊緣17在由兩片三角形光敏元件6-1和6-2構(gòu)成的長(zhǎng)方形接收 器件組上產(chǎn)生邊緣17的成像19 (圖3中的陰影部分)，將三角形光敏元 件6-1和6-2輸出的信號(hào)I,、 12相加并減去背景信號(hào)后即得帶材15的邊 緣17的跑偏信號(hào)y,。
如圖4所示，當(dāng)傳感器用于檢測(cè)帶材15的標(biāo)志線16跑偏時(shí)，傳感器 將帶材15的標(biāo)志線16在由兩片三角形光敏元件6-1和6-2構(gòu)成的長(zhǎng)方形 接收器件組上產(chǎn)生標(biāo)志線16的的成像20，將三角形光敏元件6-1和6-2 輸出的信號(hào)L、 12相減后即得帶材15的標(biāo)志線16的跑偏信號(hào)y2。
工作中，白光LED光源發(fā)出的光經(jīng)聚光鏡與上物鏡聚光后穿過(guò)在光路 焦點(diǎn)處呈45度設(shè)置的分光鏡中的小孔、并通過(guò)下物鏡后形成平行光、再 經(jīng)一片保護(hù)鏡形成長(zhǎng)方形檢測(cè)光斑照射在帶材表面的被測(cè)區(qū)域，光線在帶 材表面被測(cè)的標(biāo)志線或邊緣的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)度隨跑偏而變化的反射光，其 再經(jīng)保護(hù)鏡、下物鏡及分光鏡反射后通過(guò)與主光路呈度設(shè)置的像鏡、濾光 鏡將被測(cè)的帶材邊緣或標(biāo)志線成像在由兩個(gè)光敏接收器件構(gòu)成的長(zhǎng)方形接 收器件組上，兩個(gè)光敏接收器件輸出的兩路短路電流信號(hào)由航空連接件輸 出，實(shí)現(xiàn)了跑偏檢測(cè)功能。帶材15在放巻過(guò)程中，當(dāng)其邊緣17或標(biāo)志線 16出現(xiàn)橫向跑偏時(shí)，跑偏傳感器即輸出相應(yīng)的信號(hào)到糾偏控制器，經(jīng)糾 偏控制器的控制算法運(yùn)算后輸出指令使糾偏執(zhí)行器推動(dòng)放巻機(jī)構(gòu)作與跑偏 方向相反的運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到糾偏控制的目的。
權(quán)利要求1、一種跑偏傳感器，包括長(zhǎng)方體的外殼，其特征在于外殼的底面開(kāi)有窗口，窗口面上設(shè)置有保護(hù)鏡；外殼內(nèi)對(duì)應(yīng)窗口位置設(shè)置有白光LED光源，白光LED光源正下方依次設(shè)置有聚光鏡、上物鏡、分光鏡和下物鏡；其中聚光鏡、上物鏡和下物鏡均為凸透鏡，且均與保護(hù)鏡平行設(shè)置，白光LED光源位于聚光鏡上方的焦點(diǎn)處，下物鏡的上方焦點(diǎn)與上物鏡的下方焦點(diǎn)重合；分光鏡為反光鏡，其下面為反光面，分光鏡與保護(hù)鏡的平面夾角為45度；分光鏡在上物鏡下方焦點(diǎn)處開(kāi)有直徑為1～3mm的通孔；分光鏡的反射光路上依次設(shè)置有像鏡、濾光鏡和兩個(gè)光敏接收器件，其中像鏡為凸透鏡、濾光鏡為平面濾光鏡，像鏡和濾光鏡均與保護(hù)鏡垂直設(shè)置；兩個(gè)光敏接收器件均為片狀的硅光電池，其平面形狀為直角三角形；兩個(gè)光敏接收器件處于同一平面，且與濾光鏡平行；兩個(gè)光敏接收器件的斜邊位置對(duì)應(yīng)，組合后為成長(zhǎng)方形；所述的白光LED光源的發(fā)射光為圓錐型散射光，圓錐型散射光內(nèi)的邊沿位置設(shè)置有感光的光源光電池；光源光電池和兩個(gè)光敏接收器件均與設(shè)置在外殼內(nèi)的穩(wěn)光控制與信號(hào)處理電路板連接；外殼上固定設(shè)置的航空連接件與穩(wěn)光控制與信號(hào)處理電路板連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種跑偏傳感器?，F(xiàn)有技術(shù)靈敏度不夠，不適于生產(chǎn)速度較高的場(chǎng)合。本實(shí)用新型外殼底面開(kāi)有窗口，窗口面上設(shè)置有保護(hù)鏡，外殼內(nèi)對(duì)應(yīng)窗口位置設(shè)置有白光LED光源，白光LED光源正下方依次設(shè)置有聚光鏡、上物鏡、分光鏡和下物鏡，分光鏡與保護(hù)鏡的平面夾角為45度；分光鏡在上物鏡下方焦點(diǎn)處開(kāi)有通孔。分光鏡的反射光路上依次設(shè)置有像鏡、濾光鏡和兩個(gè)光敏接收器件。兩個(gè)光敏接收器件均為片狀的硅光電池，其平面形狀為直角三角形，組合后為成長(zhǎng)方形。白光LED光源附近設(shè)置的光源光電池以及兩個(gè)光敏接收器件均與穩(wěn)光控制與信號(hào)處理電路板連接。本實(shí)用新型靈敏度高、后續(xù)應(yīng)用處理簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)G01B11/00GK201297925SQ20082016944
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者玲 盧, 陳德傳 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)