摘要：針對當前印染行業(yè)中對紅外探邊儀精度要求高、跟蹤速度快的要求,開發(fā)了一種基于MCU C8051F020的紅外探邊儀。采用MCU C8051F020控制功能以及伺服電機速度模式下的精密控速技術(shù),實現(xiàn)了基于印染流水線的探邊儀的整機功能。測試表明:該探邊儀具有性能可靠、跟蹤速度快、控制精度高、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點,具有較高的推廣價值。
關(guān)鍵詞：紅外;C8051F020單片機;印染;伺服電機
0 引言
紅外光電探邊儀廣泛應用在紡織、印染、輕工和化工等行 業(yè)中。在紡織、印染等實際應用中,很多道工序需要精確地鎖 定布的位置才能進行后續(xù)處理,如印花、染色、整形等。布匹在 印花機、熱定型機等設(shè)備的導軌上高速移動,要鎖定布邊的位 置,一般是在進入這些設(shè)備之前用機械裝置(布鋏或針板)卡住 布邊,由于布邊在運動中是左右擺動的,紅外探邊裝置能自動 精確地跟蹤住布邊的位置,再利用機械機構(gòu)鎖住布邊,從而保 證布邊正確地納入針板,使加工織物布邊的上針寬度保持一 致,并在終端將其整齊地卷成布卷的過程,然后進入后續(xù)的處理工序。該系統(tǒng)利用MCU高控功能和伺服電機速度模式的精密控速技術(shù)的結(jié)合,實現(xiàn)紅外探邊儀的快速跟蹤、高速調(diào)整等功能,從而提高布卷的質(zhì)量。
1 紅外光電探邊設(shè)計原理
紅外光電探邊儀主要由探測裝置(紅外探頭)、執(zhí)行機構(gòu) (電機調(diào)速系統(tǒng))2部分組成。
1·1 紅外探頭
紅外探頭即檢測機構(gòu),采用一組紅外發(fā)射和接收對管器件,紅外發(fā)光管向布發(fā)射紅外光,布反射的紅外光被正對著的 紅外接收管檢測到,由于接收管和布位置很近,而且裝在導光 孔中,因而只有布正上方的接收管才能接收到反射光,而旁邊 正下方?jīng)]有布的接收管則接收不到反射光。該系統(tǒng)采用4個紅外發(fā)射管和10個紅外接收管如圖1所示,紅外接收管交錯排列,這樣能減少接收信號誤差以及提高整個系統(tǒng)的精度。接收管接收的信號經(jīng)濾波、比較電路后變?yōu)檫m合單片機的信號, 再經(jīng)過抗干擾處理,將其反映信號轉(zhuǎn)換為執(zhí)行機構(gòu)的給定信號,經(jīng)過D /A轉(zhuǎn)換后輸出到驅(qū)動機構(gòu)。
1·2 執(zhí)行電機
早期的紅外探邊儀電控系統(tǒng)一般采用進口的電機直流調(diào)速系統(tǒng)作為執(zhí)行機構(gòu),直流調(diào)速具有控制簡單、起動轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速性能好等優(yōu)點,但同時也有電機成本高、換向電路不可靠、不利于工作在惡劣的工作環(huán)境等缺點。因此在本系統(tǒng)中,執(zhí)行電 機采用ASDA-B系列交流伺服電機,ASDA-B系列為一開放 型(Open Type)伺服驅(qū)動器,本驅(qū)動器利用精密的回授控制與結(jié)合高速運算能力的數(shù)位信號處理器(Digital Signal Processor, DSP),控制IGBT產(chǎn)生精確之電流輸出,用來驅(qū)動三相永磁式同步交流伺服馬達(PMSM)達到精確定位。因此,此電機為一款定位精確、響應迅速、性能/價格比高的伺服電機。
2 硬件設(shè)計
2·1 MCU
基于C8051F020的紅外光電探邊儀系統(tǒng)的硬件設(shè)計如電路結(jié)構(gòu)圖2所示。MCU采用C8051F020八位微控制器。以 CIP51微處理器為內(nèi)核的C8051F020是高集成度的混合信號系 統(tǒng)芯片,它符合IEEE1149. 1標準,支持JTAG接口進行片內(nèi)的 調(diào)試和邊界掃描,便于在線調(diào)試和運行程序。它獨有的海量 FLASH程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器,可在線多次重復編程,使程 序和數(shù)據(jù)的存儲更加方便。與標準8051相比,它豐富的1/O 接口、大量的特殊功能寄存器使編程的工作更加輕松。所有這 些資源非常適合于把紅外光的檢測、控制、顯示集中在一個嵌 入式系統(tǒng)中,運行可靠、穩(wěn)定、快速、維護方便,經(jīng)濟上節(jié)省。因 此不僅簡化了硬件和相應軟件的設(shè)計和調(diào)試工作,縮短了開發(fā) 周期,更重要的是使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性顯著提高。
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