基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统，涉及胶印机检测技术领域。本发明专利技术包括超声波双张检测传感器，超声波双张检测传感器用于检测空张、单张、双张信号；双张逻辑控制器，双张逻辑控制器采用Arduino UNO R3作为主控制板，利用软件编程实现计数功能，计数器数值溢出时输出报警信号，实现双张报警停机。本发明专利技术通过超声波式双张检测控制系统最大限度的降低双张或多张漏检率，有效地避免了双张漏检带来的设备安全及空白张质量问题，取得了较好的经济效益。本发明专利技术具有控制系统的相对独立性，满足其在不同种类单张纸胶印机使用的通用性，只要进行简单的信号交互即可方便地推广应用于任何单张纸胶印机。

Ultrasonic double tension control system based on Arduino software and hardware platform

【技术实现步骤摘要】
基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统
本专利技术属于胶印机检测
，特别是涉及一种基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统。
技术介绍
近些年，就单张纸胶印机技术发展而言，机械技术相对稳定，大多数厂家都把重心放在智能化、自动化控制的改进提升上。由此，印刷机的运行速度、产品质量稳定性也都得到了飞速地提高。作为单张纸胶印机必不可少的重要部件，单张纸输纸机的控制技术也同样得到了很大的改善，特别是双张检测系统，其检测方式也由单一的机械式，发展为机械式、光电式、电容式、超声波式等多种组合使用模式。在输纸机运行过程中，由于调节不当、纸张静电、纸张质量等因素，不可避免会出现双张或多张，需要能及时准确地检出，以保护印刷滚筒运行安全，减少空白张等质量事故发生，提高设备运行效率。早期国产的胶印机均采用单一机械式双张检测方式，存在灵敏度低，漏检率高，且接触承印物易损伤其表面等诸多问题。现提供一种基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统，解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统，通过设计增配目前适应面最广、使用最方便、检测性能最可靠的超声波式双张检测控制系统，最大限度的降低双张或多张漏检率，此外，为满足其在不同种类单张纸胶印机使用的通用性，该控制系统应采用模块化设计，仅与胶印机进行简单信号交互即可实现双张控制功能。本专利技术要解决的问题为：1)超声波双张检测传感器：能够准确检测出双张或多张信号；2)双张逻辑控制器：能按照胶印机时序准确判断输出异常双张信号，使胶印机报警停机。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统，包括：一超声波双张检测传感器，所述超声波双张检测传感器用于检测空张、单张、双张信号；所述超声波双张检测传感器包括超声波发射器、接收器、处理器；所述超声波发射器、接收器位于同一倾斜直线上，且超声波发射器、接收器之间的直线距离为20～70mm，超声波发射器在下方、接收器在上方，纸张从超声波发射器、接收器之间输出；一双张逻辑控制器，所述双张逻辑控制器通过线路与超声波双张检测传感器连接；所述双张逻辑控制器采用ArduinoUNOR3作为主控制板，接入超声波双张检测传感器双张脉冲信号、胶印机合压信号、前规脉冲信号；并利用软件编程实现计数功能，通过计数器进行计数；所述双张逻辑控制器在计数器数值溢出时输出报警信号，并将报警信号与胶印机原有机械双张报警信号并联接入胶印机PLC，实现双张报警停机，有效地避免了双张漏检带来的设备安全及空白张质量问题。进一步地，所述处理器内置在接收器里，所述超声波双张检测传感器为透射式，输出为低电平，工作电压为24V直流电压。进一步地，所述超声波双张检测传感器安装在靠近胶印机的前规入口15～20cm处；所述胶印机的输纸台板上开设有一大于超声波双张检测传感器直径2～3mm的光孔；所述超声波双张检测传感器倾斜对准光孔安装，且与输纸台板的之间的水平夹角为45°～70°。安装时，在输纸台板上开一个略大于超声波双张检测传感器直径的光孔，并严格按角度和距离对准安装，下侧为超声波超声波发射器和上侧为接收器。进一步地，所述超声波双张检测传感器设有红、灰、绿、蓝、黄、白六种颜色的LED显示状态，并分别对应有红、灰、绿、蓝、黄、白六种颜色的接线；其中，LED显示蓝色表示空张，LED显示绿色表示单张，LED显示红色表示双张；所述超声波双张检测传感器的测试方式为：SS01：接线：安装完成后，将红色线接入+24V直流电压，灰色线接入0V直流电压，白色线待接入双张逻辑控制器，其余线不接；SS02：通电后，LED显示蓝色；否则，调整超声波发射器和接收器的角度、超声波发射器与接收器之间的距离；SS03：分别将一张纸和两张纸放入超声波发射器和接收器之间，一张纸时LED显示绿色，两张纸时LED显示红色，即为正常；否则，检查确认超声波双张检测传感器是否完好。进一步地，所述主控制板输入、输出均为+5V直流电压；输入信号采用一四路高速光耦隔离板、输出信号采用一5V直流电压继电器板实现主控制板与胶印机PLC之间的信号转换。进一步地，所述计数器启动信号为胶印机印刷滚筒合压信号，否则机器空转时，前规动作开始计数，造成双张误报警停机；所述计数器必须先接入前规脉冲信号，再才能接入双张脉冲信号，否则第一次出现双张时，计数器值不会溢出，不能准确检出双张。进一步地，设定所述计数器从0开始计数，溢出值设定为2，将前规脉冲下降沿信号作为正向加计数信号，将双张脉冲下降沿信号作为负向减计数信号。正常情况下，前规脉冲下降沿信号进入计数器计数值加1，双张脉冲下降沿信号进入计数器计数值减1，计数值始终在1-0之间交替变化，计数器值不会溢出；而一旦输纸机出现双张异常下纸，双张脉冲信号在本周期内始终保持高电平，这就在计数器上缺失了一个减计数信号，随着下一个周期的前规脉冲下降沿信号进入，计数器值会跳变至2，计数器值溢出，输出报警停机信号。进一步地，所述超声波双张检测传感器进行空张、单张、双张检测的方法为：所述超声波双张检测传感器根据超声波在空气、纸张不同介质中传输能量衰减程度不同的原理实现空张、单张、双张的检测，由于空气和纸张的阻抗不同，能量衰减程度存在较大差别，经过超声波双张检测传感器内部检测识别电路就能准确判断；S001：超声波发射器发出的声波仅穿透空气介质到达接收器，为空张；S002：超声波发射器发出的声波分别穿过空气、纸张、空气后到达接收器，为单张；S003：超声波发射器发出的声波分别穿过空气、纸张、空气、纸张、空气后到达接收器，为双张。进一步地，还包括所述超声波双张控制系统的调试方法：S0：将各硬件接线完成，并将程序代码编译下载至主控制板；S1：分别检查确认双张脉冲信号、胶印机合压信号、前规脉冲信号输入是否正常；S2：再模拟生产中出现的情况，输入各信号使计数器显示不同数值，确认报警输出功能是否可以实现；S3：借助监视窗口直观判断信号的有无，并针对性排除相应故障。进一步地，所述监视窗口通过ArduinoUNOR3串口监视器功能实现，且在编程时将各信号状态和计数器数值读取并显示在监视器窗口内。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术最大限度的降低双张或多张漏检率，有效地避免了双张漏检带来的设备安全及空白张质量问题，取得了较好的经济效益。本专利技术具有控制系统的相对独立性，满足其在不同种类单张纸胶印机使用的通用性，只要进行简单的信号交互即可方便地推广应用于任何单张纸胶印机。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统，其特征在于，包括：/n一超声波双张检测传感器，所述超声波双张检测传感器用于检测空张、单张、双张信号；/n所述超声波双张检测传感器包括超声波发射器、接收器、处理器；/n所述超声波发射器、接收器位于同一倾斜直线上，且超声波发射器、接收器之间的直线距离为20～70mm，超声波发射器在下方、接收器在上方，纸张从超声波发射器、接收器之间输出；/n一双张逻辑控制器，所述双张逻辑控制器通过线路与超声波双张检测传感器连接；/n所述双张逻辑控制器采用Arduino UNO R3作为主控制板，接入超声波双张检测传感器双张脉冲信号、胶印机合压信号、前规脉冲信号；并利用软件编程实现计数功能，通过计数器进行计数；/n所述双张逻辑控制器在计数器数值溢出时输出报警信号，并将报警信号与胶印机机械双张报警信号并联接入胶印机PLC，实现双张报警停机。/n

【技术特征摘要】
1.基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统，其特征在于，包括：
一超声波双张检测传感器，所述超声波双张检测传感器用于检测空张、单张、双张信号；
所述超声波双张检测传感器包括超声波发射器、接收器、处理器；
所述超声波发射器、接收器位于同一倾斜直线上，且超声波发射器、接收器之间的直线距离为20～70mm，超声波发射器在下方、接收器在上方，纸张从超声波发射器、接收器之间输出；
一双张逻辑控制器，所述双张逻辑控制器通过线路与超声波双张检测传感器连接；
所述双张逻辑控制器采用ArduinoUNOR3作为主控制板，接入超声波双张检测传感器双张脉冲信号、胶印机合压信号、前规脉冲信号；并利用软件编程实现计数功能，通过计数器进行计数；
所述双张逻辑控制器在计数器数值溢出时输出报警信号，并将报警信号与胶印机机械双张报警信号并联接入胶印机PLC，实现双张报警停机。


2.根据权利要求1所述的基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统，其特征在于，所述处理器内置在接收器里，所述超声波双张检测传感器为透射式，输出为低电平，工作电压为24V直流电压。


3.根据权利要求1所述的基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统，其特征在于：
所述超声波双张检测传感器安装在靠近胶印机的前规入口15～20cm处；
所述胶印机的输纸台板上开设有一大于超声波双张检测传感器直径2～3mm的光孔；
所述超声波双张检测传感器倾斜对准光孔安装，且与输纸台板的之间的水平夹角为45°～70°。


4.根据权利要求1所述的基于Arduino软硬件平台的超声波双张控制系统，其特征在于：
所述超声波双张检测传感器设有红、灰、绿、蓝、黄、白六种颜色的LED显示状态，并分别对应有红、灰、绿、蓝、黄、白六种颜色的接线；其中，LED显示蓝色表示空张，LED显示绿色表示单张，LED显示红色表示双张；
所述超声波双张检测传感器的测试方式为：
SS01：接线：安装完成后，将红色线接入+24V直流电压，灰色线接入0V直流电压，白色线待接入双张逻辑控制器，其余线不接；
SS02：通电后，LED显示蓝色；否则，调整超声波发射器和接收器的角度、超声波发射器与接收器之间的距离；
SS03：分别将一张纸和两张纸放入超声波发射器和接收器之间，一张纸时...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖巍，夏晓锋，朱卫，邱英华，王谦明，
申请(专利权)人：杭州日报报业集团盛元印务有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33