超声波传感器元件自动检测分拣台 的系统设计

田志勇

成都市技师学院 611731

摘 要：超声波传感器元件是汽车主动安全预警重要的组成部件，为了减少由于人为分拣失误导致不合格率，使产品符合质量管理体系认证iso，对超声波传感器元件生产线分拣台进行自动化升级改造，使超声波传感器元件分拣不合格率由10000\1下降到1000000\1或更低。文章主从机械设计、电气设计、程序设计，再到调试运行。整个改造升级过程总结些了经验和做法，与大家分享。

关键字：超声波传感器、改造

0 引言

随着汽车保有量的越来越大，汽车主动安全预警超声波传感器已是不可缺少的元件。笔者为了提高超声波传感器分拣的准确率，降低产品不合理率，保证超声波传感器满足车规级质量标准，对超声波传感器元件生产线分拣台进行自动化升级改造，通过总体设计、机械设计、电气设计、程序设计、调试时运行全部流程，总结了一些经验与做法，通过与大家一起分享，通过对超声波传感器元件生产线分拣台进行自动化升级改造，提高分拣效率合格率。

1 分拣台的工作原理

超声波传感器元件自动检测分拣台,是一种生产用的检测分拣装置,其包括：一搬运单元、一检测单元、一分拣单元及控制单元,所述的搬运单元是指经皮带平面运输及校正区域将元件送往下一单元；所述的检测单元是指经气缸组合和气动推杆装置、按内置标准对元件检测和反馈信息；所述的分拣单元是指经分料系统、按检测参数及生产要求对元件分类并经滑轨落入存放箱；所述的控制单元为PLC控制模块,驱动方式为伺服、步进电机控制模块；所述各单元可按需要调整,以适应不同元件的要求,实现自动检测分拣,并兼顾了拆解拼装的便捷化、自动化操作的简易性、维护保养的低成本等特点,全面提升了元件检测分拣的效率、可靠性及自动化程度。

2 分拣台的机械设计

超声波传感器元件自动检测分拣台机械结构包括：一个搬运单元、一个检测单元、一个分拣单元、工作台架组成。搬运单元主要是将作为超声波传感器元件入口，通过人工放置将超声波传感器元件按一定的间隔放到皮带上通过搬运单元皮带将搬运单元传送到检测单元，为了保证检测单元能顺利进入检测单元我们采用了人字口的设计方案；搬运皮带有三段组成，入口放入超声波传感器元件皮带较长，另外两段皮带背靠背，超声波传感器元件在进入人字口方便推举传感器元件，使之透出超声波传感器元件检测头，方便检测测量。检测单元由两组气缸组成，一组气缸将传感器元件的接头移动到检测点位置，另一组气缸将检测仪器的触头，移动到检测点位置与传感器元件的接头接触。分拣单元，由漏斗加步进电机组成，根据检测仪器的值放入三个不同的地方。工作台架支撑三个单元安装，工作台架下方空余的方法放置电气控制柜，指示灯面板等。

3分拣台电气设计

超声波传感器元件自动检测分拣台电气设计由电源控制系统、PLC控制系统,驱动控制三大部分。电源控制是整个设备的供电系统，它具有短路保护、过载保护、接地保护。由总进线空开、PLCAC220V分线空开、开关稳压电源空开组成，其中开关稳压电源由两个独立开关稳压组成，为三台步进驱动器控制电源供电、PLC输出端电源和电磁阀控制电源供电，分开设计好处在于减少开关稳压电源故障影响设备运行效率。PLC控制系统由一台三菱FX3U32MT组成，本控制器由数字量16路输入和数字量16路输出组成，同时控制三个步进驱动器，选用本型号PLC兼顾了功能的同时控制了成本。驱动控制系统由三台步进驱动器、8个气动电磁阀、一台24V直流电机组成，在直流电机选择时考虑到负载问题，我们选用了减速比为1:24，步进驱动器选用6A，步进电机选用5A。在电气设计过程中，考虑到企业运行环境，超声波传感器元件自动检测分拣台加强其他的安全设计，也预留了未来的升级改造空间和PLC设备通讯接口。

4分拣台PLC程序控制设计

（1）程序设计流程框图

（2）通电设备原位自检

超声波传感器元件自动检测分拣台通电后，检测单元的气缸伸缩位、传感器检测位；分拣单元初始分拣位；搬运单元皮带初始位。检测是否在原点位置，如果在设备可以正常启动，没有不在设备指示灯报警提示，触摸屏弹出提示信息，问题解决后恢复正常。

（3）设备启动停止

设备在原点后，启动超声波传感器元件自动检测分拣台，设备正常工作，运行指示灯亮，触摸屏自动进入监控界面。运行过程中设备停机，工人停止放入超声波传感器元件，超声波传感器元件自动检测分拣台处理完成工作台上所有元件后自动停止运行，返回到初始状态。

（4）搬运单元运行

入口传感器检测到有超声波传感器元件后皮带运行，工人根据指示灯提示放入搬运单元的超声波传感器元件，由于检测能力制约，需要注意放入超声波传感器元件间隔距离。

（5）检测单元运行

超声波传感器元件从搬运单元进入检测单元时，检测单元运行。将 超声波传感器元件移动到检测位，气缸动作将超声波传感器元件接口固定，电桥检测接头伸出与超声波传感器元件接口接触测量，测量完成后检测接头和固定气缸缩回。电桥将测量的值发送给PLC。

（6）分拣单元运行

根据电桥发送给PLC测量值进行分拣作业。0-1000进入A位。1000-2000进入B位。2000以上的进入C位。步进电机根据测量值提前旋转到对应值位置的上面完成超声波传感器元件分拣任务。触摸屏完成相关数据的统计。

5触摸屏操作界面

为了使超声波传感器元件生产线分拣台手动调试、参数设置及自动运行操作更为方便、直观，控制系统采用昆仑通泰MCGS7062TD触摸屏设计了图形操作界面。图形操作界面实现功能如下:

( 1) 在手动调试操作界面下，手动操作实现搬运单元正反转、检测单元单步运行和点动运行、分拣单元分拣入口选择，步进参数设置。

（2）在自动运行操作界面下，实现正常启动停止、急停，故障报警，不在原位报警。

(3 )运行数据统计：对超声波传感器元件生产线分拣台运行过程中，分拣的三种不同检测值的传感器个数，统计各自的占比。

6 结语

本文研究设计了超声波传感器元件生产线分拣台，通过总体设计、机械设计、电气设计、程序设计、触摸屏界面设计、调试运行全部流程，通过对超声波传感器元件生产线分拣台进行自动化升级改造，杜绝人工分拣过程中的错误，提升超声波传感器元件分拣效率合格率，使产品符合质量管理体系认证iso，为企业完成了提质增效的目标。

参考文献：

[1]陆波，盛强.基于 PLC 的绝热层打磨机控制系统设计[J].制造技术与机床，2020年第三期