0　引言

红外光电探边仪广泛应用在纺织、印染、轻工和化工等行 业中。在纺织、印染等实际应用中,很多道工序需要精确地锁 定布的位置才能进行后续处理,如印花、染色、整形等。布匹在 印花机、热定型机等设备的导轨上高速移动,要锁定布边的位 置,一般是在进入这些设备之前用机械装置(布铗或针板)卡住 布边,由于布边在运动中是左右摆动的,红外探边装置能自动 精确地跟踪住布边的位置,再利用机械机构锁住布边,从而保 证布边正确地纳入针板,使加工织物布边的上针宽度保持一 致,并在终端将其整齐地卷成布卷的过程,然后进入后续的处理工序。该系统利用MCU高控功能和伺服电机速度模式的精密控速技术的结合,实现红外探边仪的快速跟踪、高速调整等功能,从而提高布卷的质量。

1　红外光电探边设计原理

红外光电探边仪主要由探测装置(红外探头)、执行机构 (电机调速系统)2部分组成。

1·1　红外探头

红外探头即检测机构,采用一组红外发射和接收对管器件,红外发光管向布发射红外光,布反射的红外光被正对着的 红外接收管检测到,由于接收管和布位置很近,而且装在导光 孔中,因而只有布正上方的接收管才能接收到反射光,而旁边 正下方没有布的接收管则接收不到反射光。该系统采用4个红外发射管和10个红外接收管如图1所示,红外接收管交错排列,这样能减少接收信号误差以及提高整个系统的精度。接收管接收的信号经滤波、比较电路后变为适合单片机的信号, 再经过抗干扰处理,将其反映信号转换为执行机构的给定信号,

1·2　执行电机

早期的红外探边仪电控系统一般采用进口的电机直流调速系统作为执行机构,直流调速具有控制简单、起动转矩大、调速性能好等优点,但同时也有电机成本高、换向电路不可靠、不利于工作在恶劣的工作环境等缺点。因此在本系统中,执行电 机采用ASDA-B系列交流伺服电机,ASDA-B系列为一开放 型(Open Type)伺服驱动器,本驱动器利用精密的回授控制与结合高速运算能力的数位信号处理器(Digital Signal Processor, DSP),控制IGBT产生精确之电流输出,用来驱动三相永磁式同步交流伺服马达(PMSM)达到精确定位。因此,此电机为一款定位精确、响应迅速、性能/价格比高的伺服电机。

2　硬件设计

2·1　MCU

基于C8051F020的红外光电探边仪系统的硬件设计如电路结构图2所示。MCU采用C8051F020八位微控制器。以 CIP51微处理器为内核的C8051F020是高集成度的混合信号系 统芯片,它符合IEEE1149. 1标准,支持JTAG接口进行片内的 调试和边界扫描,便于在线调试和运行程序。它独有的海量 FLASH程序存储器和数据存储器,可在线多次重复编程,使程 序和数据的存储更加方便。与标准8051相比,它丰富的1/O 接口、大量的特殊功能寄存器使编程的工作更加轻松。所有这 些资源非常适合于把红外光的检测、控制、显示集中在一个嵌 入式系统中,运行可靠、稳定、快速、维护方便,经济上节省。因 此不仅简化了硬件和相应软件的设计和调试工作,缩短了开发 周期,更重要的是使系统的稳定性和抗干扰性显著提高。