摘　要： 針對保溫瓶膽生產(chǎn)中的瓶膽長度可靠檢測這一問題，采用了紅外測控技術(shù)" title="測控技術(shù)">測控技術(shù)，設(shè)計(jì)了特殊的抗干擾電路，實(shí)現(xiàn)了瓶膽長度的自動控制。介紹了單片機(jī)瓶膽長度控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。
　　關(guān)鍵詞： 紅外技術(shù) 瓶膽長度? 自動控制? 抗干擾? 計(jì)數(shù)

　　目前，在國內(nèi)二十余家保溫容器生產(chǎn)廠家中，保溫瓶膽的生產(chǎn)均采用內(nèi)外膽真空鍍銀技術(shù)，瓶膽的成型要經(jīng)過胚料、吹制、拉底、封口、鍍銀、打壓、檢驗(yàn)等工序。長期以來，瓶膽生產(chǎn)普遍存在著破損多、產(chǎn)品難以規(guī)格化、成品率不高(僅達(dá)50%左右)、生產(chǎn)效率低等問題。其中拉底工序中的瓶膽長度控制是影響產(chǎn)品成品率的主要因素之一。在傳統(tǒng)拉底工序中，依靠煤氣燃燒直接將料胚加熱，由機(jī)器拉底，傳送帶定時傳送，瓶膽長度全靠人工經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)各工位進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行控制。由于風(fēng)壓無法保持恒定，因此造成長短瓶數(shù)量增多，破損量加大，成品率降低。解決這一問題的根本途徑在于實(shí)現(xiàn)瓶膽長度的自動控制。本文提出的基于紅外技術(shù)的瓶膽長度控制系統(tǒng)可有效地解決這一問題。
1 紅外檢測" title="紅外檢測">紅外檢測原理及抗干擾電路設(shè)計(jì)
1.1紅外檢測原理
　　本系統(tǒng)采用的紅外發(fā)射器件不是通以直流電發(fā)射連續(xù)的紅外光，而是通以一定頻率且占空比很大的脈沖電流，發(fā)出0.93μm左右的紅外光，由紅外接受器件以對射方式進(jìn)行檢測。由于紅外線對玻璃制品具有很強(qiáng)的透射性，故利用瓶膽拉底半球面形成過程中球面頂端阻擋紅外線產(chǎn)生的第一個信號為到位信號Q，向單片機(jī)申請中斷，由CPU進(jìn)行邏輯處理，從而實(shí)現(xiàn)了瓶膽長度的到位檢測。
1.2 抗干擾電路設(shè)計(jì)
　　瓶膽拉底現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣，據(jù)現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果，噪聲達(dá)95dB，可見光照度為100LX，不僅有日光、照明燈光、煤氣燃燒的可見光及輻射紅外光，還有發(fā)射與接受之間由于煤氣燃燒產(chǎn)生的火焰，因此，紅外檢測的可靠性就成為本系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用的關(guān)鍵。在這種情況下要使本系統(tǒng)能夠可靠工作，除了排除電磁、粉塵、噪音等干擾外，還必須有效地分離可見光、燃燒輻射的紅外光與系統(tǒng)發(fā)射的調(diào)制紅外光。為此本系統(tǒng)采用了脈沖調(diào)制方式以消除光電轉(zhuǎn)換和傳輸過程中的干擾，同時為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，進(jìn)行了特殊的抗干擾電路設(shè)計(jì)，如圖1所示。該電路由傳感器、紅外調(diào)制發(fā)射、紅外接收、選通判斷、解調(diào)等電路組成。

　　振蕩器產(chǎn)生的方波信號P₁經(jīng)波形變換I變成窄脈沖信號P₂，此信號經(jīng)功率放大后激勵紅外管發(fā)射調(diào)制紅外光，再將調(diào)制脈沖P2與受光器件" title="光器件">光器件接收到的脈沖P₄通過選通門進(jìn)行相位比較，只有與調(diào)制脈沖同頻率且同相位的信號，才有可能通過選通門，而阻擋其他可見光和煤氣燃燒的輻射紅外光以及噪聲干擾產(chǎn)生的干擾信號。最后經(jīng)解調(diào)器(D觸發(fā)器)同步解調(diào)。振蕩器產(chǎn)生的方波信號經(jīng)波形變換Ⅱ變成P₃后作為觸發(fā)器的CP信號，而把展寬了的選通脈沖引到觸發(fā)器的輸入端。當(dāng)受光器件接收到紅外脈沖時，產(chǎn)生選通脈沖P5，每次CP信號到來后觸發(fā)器Q端總呈現(xiàn)高電平“1”，而當(dāng)受光器件未接收到紅外脈沖時，選通脈沖消失，接收到CP后觸發(fā)器Q端變?yōu)榈碗娖健?”，此信號即可作為瓶膽長度到位信號。工作波形如圖2所示。

2 系統(tǒng)構(gòu)成
2.1瓶膽拉底工藝及長度控制原理
　　保溫瓶膽外膽成型及長度取決于拉底工序。胚料在拉底機(jī)定時間歇傳送過程中，要經(jīng)過預(yù)熱、拉底、加熱及預(yù)吹制、長度控制、冷卻、成型、長度檢測及打底部眼等工位。本系統(tǒng)采用控制吹制過程中最后一個工位的加風(fēng)時間來實(shí)現(xiàn)底部成型及長度控制。當(dāng)霍爾傳感器(安裝于曲柄部位)檢測到有瓶膽到達(dá)加工工位后，向單片機(jī)申請中斷INT1，由單片機(jī)輸出信號經(jīng)光隔、驅(qū)動后接通電磁閥開始加風(fēng)，紅外傳感器發(fā)出的不可見紅外脈沖作為測控信號；瓶膽未到達(dá)規(guī)定長度時，繼續(xù)加風(fēng)使長度增加，當(dāng)瓶膽到達(dá)規(guī)定長度時，由紅外傳感器將到位信號送入單片機(jī)INT0，經(jīng)邏輯處理后關(guān)閉電磁閥停止加風(fēng)，從而實(shí)現(xiàn)了對瓶膽長度的自動控制。瓶膽拉底工藝及長度控制原理如圖3所示。

2.2 系統(tǒng)組成
　　本系統(tǒng)將紅外技術(shù)、微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，采用了紅外測控技術(shù)，針對瓶膽長度控制中存在的關(guān)鍵問題，進(jìn)行了特殊的抗干擾電路設(shè)計(jì)，有效地解決了惡劣環(huán)境下瓶膽長度的檢測問題。系統(tǒng)由紅外傳感器、抗干擾電路、霍爾傳感器、光電傳感器、8751單片機(jī)、計(jì)數(shù)顯示、工作過程動態(tài)顯示、伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。系統(tǒng)構(gòu)成如圖4所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 主程序
　　主程序包括初始化程序、鍵盤掃描程序及計(jì)數(shù)顯示程序。計(jì)數(shù)采用了六位七段數(shù)碼管，運(yùn)用動態(tài)掃描方式進(jìn)行顯示。程序流程圖見圖5(a)。
3.2 INT1中斷服務(wù)子程序
　　瓶膽長度控制的實(shí)現(xiàn)是利用霍爾傳感器檢測到瓶膽到達(dá)長度控制工位信號后向單片機(jī)申請中斷INT1，開啟加風(fēng)電磁閥，使長度繼續(xù)增加。程序流程圖見圖5(b)。
3.3 INT0中斷服務(wù)子程序
　　當(dāng)瓶膽長度到達(dá)設(shè)定值時，由紅外傳感器檢測到瓶膽長度到位信號后向單片機(jī)申請中斷INT0，在INT0中斷服務(wù)子程序" title="子程序">子程序中發(fā)出控制信號，關(guān)閉加風(fēng)電磁閥，從而實(shí)現(xiàn)了瓶膽長度的自動控制。程序流程圖見圖5(c)。

3.4 瓶膽計(jì)數(shù)顯示
　　考慮到工廠對瓶膽生產(chǎn)的成品量、成品率、成本及工時核算的要求，在拉底工序長度檢測工位后的第一個工位安裝了一個封閉式光電檢測傳感器，將光電檢測頭安裝在瓶膽頸部。每當(dāng)拉底機(jī)傳送過來一個拉底合格的瓶膽時，光電傳感器就產(chǎn)生一個脈沖，經(jīng)整形、光電隔離后，送入單片機(jī)計(jì)數(shù)器T1進(jìn)行計(jì)數(shù)，經(jīng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換采用動態(tài)掃描方式進(jìn)行顯示。
　　本文介紹的基于紅外技術(shù)的瓶膽長度控制系統(tǒng)，為保溫容器行業(yè)瓶膽生產(chǎn)的長度自動控制提供了一種有效的控制手段。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、可靠性較高，投入生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行一年來，性能穩(wěn)定，工作可靠，與未使用該系統(tǒng)的拉底機(jī)相比，成品率改善，一級品率提高，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
1 李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999：P151～P155