轉臺式自動分揀系統設計畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 設計也采用這種方法。針對圓形轉臺的特點和其旋轉的軌跡，箱體必須不能阻礙轉臺的旋轉，同時還要能裝下步進電機的驅動裝置，包括齒輪等零件。所以我采用圓形半封閉式的箱體，便于散熱和安裝。其具體尺寸請參考附圖。箱體的安裝是通過腳耳實現的，腳耳是通過電弧焊來連接的。可以保證其強度的要求。采用螺栓與墊圈螺母的緊固組合來把箱體固定在支腿上。其外表涂漆，使其美觀。為了美觀和更具有穩定性，我采用圓形鋼管作為支腿，鋼管焊接與頂板。鋼管選用GB149752002標準，材料選擇45＃熱軋無縫鋼管。鋼管的支撐如圖43所示：圖43 鋼管的地腳支撐圖這樣支腿的支腳接觸面積增大，減小了壓力，能更安全地支撐分揀轉臺的工作，支腿的墊片可以直接焊接在支腿上，并且在墊片上打地腳螺栓。此配合是間隙配合。引用滾動軸承的精度等級，取普通級P0級。但其旋轉精度要根據轉臺的整體的平穩性來確定。只要整體配合的精度能夠保證，則旋轉精度就可以滿足工作的要求。此外，軌道和鋼珠的表面要確保光潔度，確保鋼珠能夠穩定而精確地旋轉。由于鍵聯結的配合性質，主要由鍵寬及槽寬的尺寸公差來實現。而鍵的尺寸是根據軸的直徑來進行選取的。普通平鍵作為標準精拔鋼制造的標準件，它的聯結采用基軸制配合。查表可知（取較緊聯結）：鍵： h9軸鍵槽： h6孔鍵槽： S7各零件的形位公差的標注，具體尺寸請參考零件圖。下面是各項的選擇：（1）中間箱體。（2）支腿 ,就可以滿足功能要求。5 信號控制系統的設計 條形碼是由美國的N．T．Woodland在1949年首先提出的。近年來，隨著計算機應用的不斷普及，條形碼的應用得到了很大的發展。條形碼可以標出商品的生產國、制造廠家、商品名稱、生產日期、圖書分類號、郵件起止地點、類別、日期等信息，因而在商品流通、圖書管理、郵電管理、銀行系統等許多領域都得到了廣泛的應用。條形碼是由寬度不同、反射率不同的條和空，按照一定的編碼規則（碼制）編制成的，用以表達一組數字或字母符號信息的圖形標識符。即條形碼是一組粗細不同，按照一定的規則安排間距的平行線條圖形。常見的條形碼是由反射率相差很大的黑條（簡稱條）和白條（簡稱空）組成的。 為了閱讀出條形碼所代表的信息，需要一套條形碼識別系統，通常它由條形碼掃描器、放大整形電路、譯碼接口電路和計算機系統等部分組成；但是在這里這種形式并不適用，由于我們需要一組分揀臺，這組分揀臺是單獨動作的，它自己需要一個大腦，所以我們在這里將計算機的部分改成單片機。 條形碼掃描器內部結構如圖51所示，由于不同顏色的物體，其反射的可見光的波長不同，白色物體能反射各種波長的可見光，黑色物體則吸收各種波長的可見光，所以當條形碼掃描器光源發出的光經光闌及凸透鏡１后，照射到黑白相間的條形碼上時，反射光經凸透鏡２聚焦后，照射到光電轉換器上，于是光電轉換器接收到與白條和黑條相應的強弱不同的反射光信號，并轉換成相應的電信號輸出到放大整形電路。白條、黑條的寬度不同，相應的電信號持續時間長短也不同。但是，由光電轉換器輸出的與條形碼的條和空相應的電信號一般僅10mV左右，不能直接使用，因而先要將光電轉換器輸出的電信號送放大器放大。放大后的電信號仍然是一個模擬電信號，為了避免由條形碼中的疵點和污點導致錯誤信號，在放大電路后需加一整形電路，把模擬信號轉換成數字電信號，以便計算機系統能準確判讀。整形電路的脈沖數字信號經譯碼器譯成數字、字符信息。它通過識別起始、終止字符來判別出條形碼符號的碼制及掃描方向；通過測量脈沖數字電信號0、1的數目來判別出條和空的數目。通過測量0、1信號持續的時間來判別條和空的寬度。這樣便得到了被辯讀的條形碼符號的條和空的數目及相應的寬度和所用碼制，根據碼制所對應的編碼規則，便可將條形符號換成相應的數字、字符信息，通過接口電路送給計算機系統進行數據處理與管理，在此我們將其連接到單片機上，完成了條形碼辨讀的全過程。圖51 條形碼掃描器結構目前，條形碼掃描器常用接口有串行口、PS/2口、USB口、RJ45電話接頭等，本設計選用RS232型接口的條形碼掃描器，該類掃描器配有PS/2，RS232兩個標準接口，我選用標準的PS／2鍵盤接口和單片機通信。PS／2接口為6針接口，如圖52所示，其中只有4根有用，具體定義為：1為NC（未定義）、2為D（數據線）、3為VCC、4為GND、5為NC（未定義）、6為CLOCK（時鐘線）。標準PS／2接口鍵盤數據通信格式和發送數據的時序見圖53。圖52 RS232接口圖53 時序圖數據的并行傳輸方式：設計的核心是采用串入并出芯片74HC164,條碼輸入設備輸出的串行數據脈沖和時鐘脈沖分別接到74HC164的數據端A，B端及時鐘輸入CLK端 由CLOCK脈中的下降沿控制74HC164的位移操作條碼輸入設備每輸出一個字符的掃描碼由CLK控制在74HC164的輸出腳Q0Q7上分別輸出掃描碼的D7DO位這部分轉換完成后接口通知單片機將轉換完畢的掃描碼讀入。由于QOQ7不能直接和P0口相連，因此為了保證單片機準確讀取74HC164的QOQ7腳上的掃描碼，設計一片74HC245將他們隔開，74HC245是八位雙向3態緩沖電路,在ENABLE與DIR同時為低電平的時候，74HC245將B1B8上的數據傳送至A1A8上，為使單片機準確地發出讀數命令。接口電路要完成74HC164轉換完一個掃描碼之后通知單片機接收74HC164的Q0Q7數據 設計中采用對CLOCK脈沖的下降沿記數來實現，輸入至74HC164的CLK脈沖同時又輸入至單片機的T1腳，利用T1對CLK脈沖記數，因為條碼掃描器輸出數據中每9個負脈中對應一幀掃描碼，因此T1每記數9次向單片機發出中斷請求，從而保證單片機準確地讀取數據。圖54 掃描器單片機接口電路由于本設計中系統的分揀速度很快，故選擇識別響應速度較快的固定式掃描儀，但同時也要考慮價格的因素。采用新NLSFM001固定式掃描儀，能夠滿足設計要求，同時價格又是固定式掃描儀中價格便宜的。其外形如圖55所示。圖55 條形碼掃描器產品說明 ：該產品主要用于對生產流水線上各種器件、部件、成品上的條碼進行自動掃描，通過串口或鍵盤輸入本地監視器或數據庫，實施對生產或者物流的過程監控管理。該產品體積小，重量輕，便于安裝，通過靈活的調節裝置調整其在適當的位置上，對移動中的條碼進行掃描讀取數據。該產品的工業等級高，適應性強，適應于生產追溯系統，物流追溯系統管理的應用。功能介紹 ： 采用激光掃描方式，可產生多向掃描，允許25176。條形碼傾斜。工業產品，堅固耐用，外形小巧，使用方便。 采用RS232通訊接口。 。可識讀全容量二維碼、一維條碼 。 廣泛適用于：電子醫藥制造生產線的數據采集、郵件包裹分揀等。物理特性 ：尺寸： 長61mm，寬54mm，高80mm重量： 200克功耗： Max電源： Power supply：DC5V 使用環境 ： 工作溫度　：20到40度工作濕度　：5%到95%（無凝結）環境照度　：010000lux抗震性能　：光電開關（光電傳感器）是光電接近開關的簡稱，它是利用被檢測物對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測物體有無的。物體不限于金屬，所有能反射光線的物體均可被檢測。光電開關將輸入電流在發射器上轉換為光 信號射出，接收器再根據接收到的光線的強弱或有無對目標物體進行探測。多數光電開關選用的是波長接近可見光的紅外線光波型。工作原理以及放大整形圖如圖56所示。圖56光電開關工作原理和放大整形圖1 分類①漫反射式光電開關：它是一種集發射器和接收器于一體的傳感器，當有被檢測物體經過時，物體將光電開關發射器發射的足夠量的光線反射到接收器，于是光電開關就產生了開關信號。當被檢測物體的表面光亮或其反光率極高時，漫反射式的光電開關是首選的檢測模式。②鏡反射式光電開關：它亦集發射器與接收器于一體，光電開關發射器發出的光線經過反射鏡反射回接收器，當被檢測物體經過且完全阻斷光線時，光電開關就產生了檢測開關信號。③對射式光電開關：它包含了在結構上相互分離且光軸相對放置的發射器和接收器，發射器發出的光線直接進入接收器，當被檢測物體經過發射器和接收器之間且阻斷光線時，光電開關就產生了開關信號。當檢測物體為不透明時，對射式光電開關是最可靠的檢測裝置。④槽式光電開關：它通常采用標準的U字型結構，其發射器和接收器分別位于U型槽的兩邊，并形成一光軸，當被檢測物體經過U型槽且阻斷光軸時，光電開關就產生了開關量信號。槽式光電開關比較適合檢測高速運動的物體，并且它能分辨透明與半透明物體,使用安全可靠。⑤光纖式光電開關：它采用塑料或玻璃光纖傳感器來引導光線，可以對距離遠的被檢測物體進行檢測。通常光纖傳感器分為對射式和漫反射式。它們的工作光線示意圖如圖57所示。 圖57 各種光電開關光線工作示意圖2術語解釋①檢測距離：是指檢測體按一定方式移動，當開關動作時測得的基準位置（光電開關的感應表面）到檢測面的空間距離。額定動作距離指接近開關動作距離的標稱值。②回差距離：動作距離與復位距離之間的絕對值。③響應頻率：在規定的1s的時間間隔內，允許光電開關動作循環的次數。④輸出狀態：分常開和常閉。當無檢測物體時，常開型的光電開關所接通的負載由于光電開關內部的輸出晶體管的截止而不工作，當檢測到物體時，晶體管導通，負載得電工作。⑤檢測方式：根據光電開關在檢測物體時發射器所發出的光線被折回到接收器的途徑的不同，可分為漫反射式、鏡反射式、對射式等。⑥輸出形式：分NPN二線、NPN三線、NPN四線、PNP二線、PNP三線、PNP四線、AC二線、AC五線（自帶繼電器），及直流NPN/PNP/常開/常閉多功能等幾種常用的輸出形式。⑦指向角：見光電開關的指向角示意圖,即如圖4的下部三個小圖所示。⑧表面反射率：漫反射式光電開關發出的光線需要經檢測物表面才能反射回漫反射開關的接受器，所以檢測距離和被檢測物體的表面反射率將決定接受器接收到光線的強度。粗糙的表面反射回的光線強度必將小于光滑表面反射回的強度,而且，被檢測物體的表面必須垂直于光電開關的發射光線。⑨環境特性：光電開關應用的環境亦會影響其長期工作可靠性。當光電開關工作于最大檢測距離狀態時，由于光學透鏡會被環境中的污物粘住，甚至會被一些強酸性物質腐蝕，以至其使用參數和可靠性降低。較簡便的解決方法就是根據光電開關的最大檢測距離（Sn）降額使用來確定最佳工作距離。由于光電元件響應快，結構簡單，在現代測量和控制系統當中，應用非常廣泛。根據本系統的需求，鑒于輸送帶的寬度是500mm，另外，如果輸送帶在車間工作，那么避免不了輸送機周圍有工作人員走動或物品的移動，這樣一來勢必對光電開關造成影響，所以在此根據表51選用HGM18R03P0（漫反射，PNP,常開）型光電開關,其測距為0～50cm，其外形如圖58所示。圖58 光電傳感器外型表51 光電開關各類型及其參數類型圓柱形光電開關系列HGM18THGM18RHGM18M約定距離Sn020m050cm02m具體型號 直流三線式NPNHGM18T20NOHGM18RO3NOHGM18M2NOHGM18T20NCHGM18RO3NCHGM18M2NCPNPHGM18T20POHGM18RO3POHGM18M2POHGM18T20PCHGM18RO3PCHGM18M2PC交流二線式HGM18T20AOHGM18RO3AOHGM18M2AOHGM18T20ACHGM18RO3ACHGM18M2AC檢測體 半透明、不透明體 透明、不透明體 半透明、不透明體 最高響應頻率（HZ） DC： 200HZ AC： 20HZ 回差 Sn的20%以下 電源電壓 Sn≤5m:1030VDC Sn≤5m：1830VDC AC：90250V負載能力 150mA以下 壓降 DC三線式：≤1V AC二線式：≤10V 電源消耗 30mA以下 AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性CMOS8位微處理器，俗稱單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器，89C2051是它的一種精簡版本89C51單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。 　　與MCS51 兼容 　　4K字節可編程閃爍存儲器 　　壽命：1000寫/擦循環 　　數據保留時間長達10年 　　全靜態工作，0Hz24Hz 　　三級程序存儲器鎖定 　　128*8位內部RAM 　　32可編程I/O線 　　兩個16位定時器/計數器 　　5個中斷源 　　可編程串行通道 　　低功耗的閑置和掉電模式 片內振蕩器和時鐘電路VCC：供電電壓。 　　GND：接地。 　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8