称重传感器高精度自动检测系统设计

文章摘要：摘要:介绍了一种适用于生产线的称重传感器自动检测系统.该系统使自动化检测过程代替传统的手动操作检测过程,提高了检测效率.系统使用可编程控制器(PLC)控制机械手完成压力加载过程,利用工控机通过高精度采集卡采集32路传感器的输出电压数据,并开发了专用软件用于自动判断检测结果.该自动检测系统集高精度数据采集、数据处理、搬运机械手控制功能于一身,避免了人为误差,实现了传感器检测流程的自动化.关键词:称重传感器;高精度A/D采集卡;自动检测 称重传感器是当前应用最为广泛的称量器件之一.随着科技的发展,对工业衡量、称量技术和器材的要求日渐提高,在称重传感器的生产过程中,其精确度的检测变得越

称重传感器高精度自动检测系统设计,标签：传感技术知识,传感器与检测技术,http://www.88dzw.com

　　　摘要:介绍了一种适用于生产线的称重传感器自动检测系统.该系统使自动化检测过程代替传统的手动操作检测过程,提高了检测效率.系统使用可编程控制器(PLC)控制机械手完成压力加载过程,利用工控机通过高精度采集卡采集32路传感器的输出电压数据,并开发了专用软件用于自动判断检测结果.该自动检测系统集高精度数据采集、数据处理、搬运机械手控制功能于一身,避免了人为误差,实现了传感器检测流程的自动化.

　　　关键词:称重传感器;高精度A/D采集卡;自动检测

        称重传感器是当前应用最为广泛的称量器件之一.随着科技的发展,对工业衡量、称量技术和器材的要求日渐提高,在称重传感器的生产过程中,其精确度的检测变得越来越重要.传统的检测方法是使用高精度万用表测量称重传感器的输出电压,再由人工记录检测数据,操作复杂而且速度慢、误差大.本文介绍的称重传感器高精度自动检测系统,使用可编程控制器(PLC)控制机械手完成检测过程中的压力加载和卸载动作,并利用工控机通过高精度数据采集卡采集数据,能高速检测32路称重传感器的输出电压,实现了称重传感器检测过程的自动化.

1    高精度称重传感器自动检测系统设计原理

1.1    称重传感器的测试原理
        称重传感器的测试流程如图1所示.称重传感器的电压输出范围为0～30mV.检测标准主要有:未受力的零点电压U₀≤5mV;20min前后输出电压变化范围和受力过程中最大电压和最小电压变化不超过0.006mV,即U_oe-U₀≤0.006mV,U_max-U_min≤0.006mV;受力过程中输出电压每间隔5min的变化不超过0.003mV.整个测试过程中所有输出电压符合以上测试标准,则说明传感器精确度达到要求,性能良好;否则,传感器不能准确反映出所受压力,线性误差大,传感器不合格.

1.2    称重传感器检测数据分析
        在传统检测中,通常使用高精度万用表测量传感器的输出电压,工作人员读表记录数据.其最大缺点是每次只能读取一支传感器的数据,而且每次切换测试机台时,万用表需要3s的稳定时间才能读数,记录数据需要1s时间.导致结果产生很大的时间误差,进而影响了合格品的判定.例如当读取U₅时,1号机台读取到的是1号传感器5min时的精确值,而读到32号机台时,实际时间已经进行到了(3s+1s)×32路+5min=422s,也就是说32号机台上的传感器的U5并不是5min时的电压,而是422s的电压.从第1路到第32路,产生了122s的时间误差.称重传感器自动检测系统使用多路数据采集卡,可将每路输出电压的平均读取时间降低到几秒钟之内,解决了传统检测中的时间误差问题.


图1    称重传感器测试流程图

        由测试标准可以看出,称重传感器的输出模拟信号变化范围较小,模数转换(A/D)精度较高,为1μV(10^-6V).因此,必须使用高精度及性能稳定的A/D采集卡,A/D分辨率位数x由2^x≥1/10^-6解得x≥19.93.即采集卡的A/D分辨率位数要在20位以上.因此选用24位的高精度采集卡可满足称重传感器自动检测系统的检测需要.

1.3    对称重传感器的加载压力与卸载压力过程
        对传感器加载和卸载压力是整个检测过程中必不可少的工作程序.如果使用人工施力和卸力,操作费时费力,而搬运机械手能模拟人手臂的部分动作,按照设定的程序对砝码进行抓取、搬运操作,不受砝码重量的限制,能在短时间内自动完成加载和卸载过程.机械手的移动使用电磁阀驱动气缸来实现,其操作是加载时将砝码搬至传感器测试机台上,卸载时将砝码搬回原处.搬运机械手加载压力的工艺流程如图2,图中的小方块代表各个方向的限位开关,当机械手移动时遇到限位开关停止当前的运动,进行下一步的运动.1)～8)是加载压力过程中搬运机械手的运动步骤.卸载压力过程的机械手运动类似.

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