实验传感器

实验一环形传送带工件计数综合实验

一、实验目的

通过本实验让学生掌握生产线输送带上对不同材质、不同颜色工件计数的常用方法与常用的各种传感器特点和应用方法。

二、实验原理

对生产线的输送带上流过的工件（零部件或产品）进行自动检测计数的主要是利用接近开关。接近开关是一种毋需与运动工件进行机械接触的电子开关量传感器，当某物体与接近开关接近并达到一定距离时，不需要施加任何压力即可输出开关量信号从而驱动交流或直流电器（如机电式计数器）或给计算机装置提供控制指令。它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点。目前应用较为广泛的接近开关按工作原理可以分为电感型、电容型、光电型、霍尔型等等。

图1所示为输送带上工件的自动计数原理框图。

图1 检测实验台与输送带上工件的自动计数原理框图

对输送带上工件的颜色识别实验中是运用了真彩颜色传感器。传感器有三个通道开关量输出并每个通道可预先标定设置工件的颜色；计算机经数据采集传感器每通道开关量信号就可识别输送带上工件的颜色。图2为颜色识别实验原理框图。

图2 工件颜色识别实验原理框图

三. 实验仪器和设备

1. CSY－5000型传感器测控技术实训公共平台；

2. 环形带综合测控实验台；

3. 数据采集模板及测控软件(LabVIEW试用版)；

4. 光电式（GY10-W3-3F1）、电容式（CG8-S18-3F1）、电感式（LG-S18-3F1）、涡流式（BZF-2）、磁电式（RP6660CF-12A）、超声波（S18UUA）传感器各一件；真彩颜色传感器（QC50A3P6XDWQ）一件；

5.不同材质（非金属、铁磁性金属、非铁磁性金属）、颜色（红、绿、黄）测试块共6件；

6. PC机及RS232通讯接口。

四．实验预习要求

1.掌握光电式、电容式、电感式、涡流式、磁电式、超声波传感器的工作原理及特点；

2.掌握真彩颜色传感器的工作原理和操作程序；

3.思考采用适当的传感器实现传送带上不同材质工件的计数方法；

4.熟悉CSY-5000型传感器测控技术实训平台的硬件配置。

五. 实验步骤及内容

通过实验实现下述几种情况下传送带上工件的正确计数：（1）所有材质工件的计数；（2）金属材质工件的计数（铁磁性、非铁磁性工件分别计数）；（3）不同颜色工件的计数。

实验步骤：

1、在关闭主机箱电源开关的前提下，选择适当的传感器正确安装接线。接线示例如图3所

示。

注意：红外光电式、电感式、电容式、磁电式传感器输出为开关量，超声波、涡流式传感器输出为模拟量！

图3 输送带上的工件计数实验安装接线示意图

2、仔细阅读颜色传感器说明书。调节传感器的安装高度使传感器检测窗面与被测体（工件）端面相距15mm左右；传感器按图4示意图接线（注意正、负极性）。

3、标定颜色传感器：需要在检测前对颜色传感器进行标定，将三种要辨别的颜色存储在传感器中，标定步骤如下：

（1）按住并保持SET 按键2S；

（2）液晶显示为SEL 1，表示第一通道；（切换通道，按SEL键）

（3）将红色工件放置于颜色传感器端面相距15mm左右；

（4）按住并保持SET 按键；等待出现Update更新成功标志；如未出现，则重复设置一次；还未成功，则可能因为工件与颜色传感器端面距离不合适，或者工件表面太光滑等原因造成，可通过调整距离，更换工件来实现。

图4 工件颜色识别实验安装接线示意图

（5）再次按住并保持SET 按键；等待出现RUN运行标志；可参考图5。

（6）其它通道设置仅有步骤（2）不同；可依次将第一通道设置为红色，第二通道设置为绿色，第三通道设置为黄色。

注意：在传感器的使用过程中请注意探头和被测物体表面的清洁，根据光的吸收与反射定律，如果被测物体表面有污物，会影响光的反射，也就是影响测量结果。

图5 颜色传感器设置示意图

4、将6只工件（测试块）均匀地分放在环形输送带上，调整接近开关前端面与被测工件的距离适当（电容式传感器要求<2mm）；

5、将主机箱0～12V可调电源（可调电源旋钮逆时针方向轻转到底即起始电压最小）与实验台电压表连接（电压表量程设置在20V档），同时其输出与环形带综合测控实验台背面的电机输入口相应连接；数据采集模板通讯口与计算机RS232串口相连；

6、桌面“环形带综合测试软件”（或者打开电脑上测试软件目录下“….\环形带测控对象

\SensorTest.vi”）双击打开；电脑显示环形带综合测试软件界面如图6所示。在界面采单

栏下方栏点击运行按钮进行数据采集模板与电脑通讯(软件界面中设置了连接超时，即

如果在10秒内，硬件联通有问题，会提示超时，如超时，则请检查串口连接、数据采集模

板电源连线是否正常；如果未显示超时，则软件已经与数据模板通讯成功)，通讯正常后选

择“开关量输入”。顺时针缓慢调节主机箱中0～12V可调电源启动环形带电机转动（用主机

箱中的电压表监测0～12V可调电源，调节到4～5V）并观察软件界面中各接近开关相应通

道的计数值。

图6 测试软件界面

7、观察各计数通道的计数值，验证理论计数与实验计数值是否一致。

如果理论计数与实验计数不一致，原因可能有：

1）对应通道线路未连接正确；通道接线交叉错误；

2）排除上述问题后，通道有计数但数值不对，则是传感器灵敏度调试存在问题；

8、实验正确无误后，记录试验结果；

9、实验完毕关闭所有电源。

六. 实验报告要求

1. 简述实验目的和原理。

2. 拷贝实验系统运行界面（“Ctrl+PrintScreen”），插入到Word格式的实验报告中

（“Ctrl+V”），保存实验界面结果。

3. 保存实验数据

在图形上点击鼠标右键，选择“导出”，导出数据至Excel；在Excel表中全选(“Ctrl+A” ),拷贝(“Ctrl+C” ),插入到Word格式的实验报告中（“Ctrl+V”），完成并上交实验报告。

七. 思考题

1.简述电容式接近开关传感器的结构及工作原理，为什么它可以对任何材质的工件计数？

2. 通过实验，请回答下列问题并说明原因：在可选用的几种传感器中，哪些能实现所有材质工件计数？哪些传感器能区分工件材质？

3. 假设现有红色色块三种，仅色差有较大区别，比如橙红，黄红，紫红三种色块能否识别?

比如浅红，红色，深红三种色块能否识别？为什么？