專利名稱：一種基于位移傳感器提取鑰匙牙花編碼的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎖具設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種提取鑰匙牙花編碼裝置。
背景技術(shù)：
彈子鎖是一個(gè)尺寸要求精度高，產(chǎn)品外觀精美，生產(chǎn)批量大，生產(chǎn)效率要求高的產(chǎn)品。盡管國(guó)內(nèi)一些制鎖設(shè)備公司有關(guān)于鑰匙加工、鎖體加工的機(jī)器，但對(duì)于彈子鎖鎖芯的自動(dòng)裝配在國(guó)內(nèi)卻是無可考證，而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家如意大利已有類似的自動(dòng)裝配機(jī)器，但成本昂貴，且只能用于單一的鎖型，不能適用于國(guó)內(nèi)品種繁多的且標(biāo)準(zhǔn)不一的鎖型。提取鑰匙的牙花編碼是彈子鎖鎖芯自動(dòng)裝配的第一步，能否準(zhǔn)確無誤地采集鑰匙的牙花編碼， 是實(shí)現(xiàn)彈子鎖鎖芯正確組裝的首要條件。中國(guó)專利“一種提取鑰匙牙花編碼裝置，公開號(hào) CN101936092A”公布了一種利用應(yīng)變片提取鑰匙牙花編碼，通過CAN總線進(jìn)行通信，然而， 利用應(yīng)變片來采集鑰匙的牙花編碼時(shí)，應(yīng)變片及其擴(kuò)展電路受溫度等環(huán)境的影響較大，導(dǎo)致其穩(wěn)定性很差，同時(shí)應(yīng)變片受測(cè)量時(shí)的系統(tǒng)誤差較大，測(cè)量的線性誤差很大，達(dá)到2. 76%， 精度很低；另外，應(yīng)變片的靈敏度相對(duì)較低，且應(yīng)變片的模具只能對(duì)應(yīng)特定的型號(hào)批次的鑰匙，若要測(cè)量不同型號(hào)的鑰匙只能重新生產(chǎn)應(yīng)變片。此外，應(yīng)變片的使用壽命較短，采用應(yīng)變片提取鑰匙牙花編碼時(shí)，還需要額外增加放大電路，極大的提高了成本。其次，盡管基于 CAN總線的通訊適合遠(yuǎn)距離傳輸和通訊。但基于CAN總線的通訊需要CAN控制器和CAN收發(fā)器，該通訊協(xié)議靠這些芯片來實(shí)現(xiàn)，由于帶CAN控制器的MCU的價(jià)格都不低，而外接CAN 控制器則更貴，這將導(dǎo)致裝置的生成成本增加，不利于大規(guī)模推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)的缺陷，提出一種利用直線型位移傳感器的提取鑰匙牙花編
碼裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種基于位移傳感器提取鑰匙牙花編碼的裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、鑰匙夾具、鑰匙座、鑰匙夾具座、探測(cè)部件和信號(hào)處理電路，所述鑰匙夾具座為凹形底座，其底座兩側(cè)設(shè)有安裝孔，所述安裝孔用于設(shè)置第一沖針，所述鑰匙座滑動(dòng)套設(shè)于所述第一沖針上；
所述的探測(cè)部件包括直線型位移傳感器、傳感器安裝板、氣缸、傳感器導(dǎo)軌座，所述直線型位移傳感器設(shè)置在所述傳感器安裝板的板內(nèi)凹槽內(nèi)，所述傳感器安裝板通過設(shè)置在所述傳感器導(dǎo)軌座的第二沖針與所述傳感器導(dǎo)軌座固定，所述氣缸固定在所述傳感器導(dǎo)軌座上；
所述步進(jìn)電機(jī)控制所述鑰匙夾具座的運(yùn)動(dòng)方向；
所述信號(hào)處理電路包括微處理器C8051F020、通訊接口芯片MAX485，所述直線型位移傳感器輸出的電流信號(hào)通過電阻Rl、電阻R2轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸入所述微處理器C8051F020 的ΑΙΝΟ. 0端口，所述微處理器C8051F020的串行信號(hào)接收端口 RXD、IO 口、串行信號(hào)發(fā)送端口 T)(D分別與所述通訊接口芯片MAX485的TTL信號(hào)接收端口 R0、RE與DE 口、TTL信號(hào)發(fā)送端口 DI相連，所述通訊接口芯片MAX485的差分信號(hào)端口 A和B用于外接RS485通訊接 Π ；
所述微處理器C8051F020用于控制所述步進(jìn)電機(jī)、探測(cè)部件和信號(hào)處理電路。作為可選方案，上述裝置中還包括一個(gè)微動(dòng)開關(guān)，所述微動(dòng)開關(guān)通過插入鑰匙自動(dòng)開啟設(shè)備。本發(fā)明的有益效果在于
1、由于直線型位移傳感器的穩(wěn)定性很高，可通過程序控制傳感器測(cè)量不同種類型號(hào)的鑰匙牙花，不需要特別定制，且使用壽命極長(zhǎng)，多可進(jìn)行千萬 上億次的測(cè)量，最重要的是其測(cè)量的精度非常高，線性誤差僅為0. 186%，相對(duì)于應(yīng)變片來說，其測(cè)試精度也有了質(zhì)的飛躍，在實(shí)際生產(chǎn)中其精度小于0.01mm (1絲)，完全可以用于鑰匙牙花編碼的提取。2、基于RS485接口的通訊的成本優(yōu)勢(shì)很大，可大幅降低成本，適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)， 且就國(guó)內(nèi)情況而言，國(guó)內(nèi)工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛采用RS485接口的通訊，故RS485通訊廣泛兼容工控PLC等設(shè)備。


圖1為本發(fā)明的正視圖； 圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖3為本發(fā)明整體框架圖； 圖4為本發(fā)明信號(hào)處理電路框圖； 圖5為鑰匙X—Y方向坐標(biāo)圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本發(fā)明的整體框圖如圖3所示，所述微處理器C8051F020用于控制所述步進(jìn)電機(jī) 13、光耦14、所述探測(cè)部件和所述信號(hào)處理電路，并通過RS485與彈子鎖鎖芯自動(dòng)裝配機(jī)控制器進(jìn)行通信，微處理器C8051F020還可以用于控制液晶顯示屏和鍵盤。如圖1和圖2所示，包括步進(jìn)電機(jī)13、鑰匙夾具10、鑰匙座1、鑰匙夾具座2、探測(cè)部件和信號(hào)處理電路。所述的鑰匙夾具座2為一凹型底座，其底座兩側(cè)設(shè)有安裝孔，所述安裝孔設(shè)置有2 個(gè)沖針3，所述沖針3用于設(shè)置所述鑰匙座1，并與所述鑰匙夾具座2的兩側(cè)配合限制所述鑰匙夾具10的滑動(dòng)范圍，在鑰匙座1的凹糟內(nèi)可以放置不同型號(hào)的鑰匙夾具10，鑰匙夾具 10將根據(jù)不同型號(hào)的鑰匙選擇不同的型號(hào)，調(diào)節(jié)螺母12可根據(jù)需要通過旋進(jìn)旋出，來設(shè)置鑰匙座1的滑動(dòng)范圍，鑰匙夾具座2通過其安裝孔與氣缸4相連固定，氣缸4可以控制鑰匙座1在鑰匙夾具座2內(nèi)水平運(yùn)動(dòng)，用以雙排孔鑰匙的定位。例如氣缸4壓下時(shí)，傳感器檢測(cè)頭正下方對(duì)應(yīng)雙排鑰匙的其中一排孔的方向，當(dāng)氣缸4回退時(shí)，傳感器檢測(cè)頭正下方對(duì)應(yīng)雙排鑰匙的另一排孔的方向。所述鑰匙夾具座2固定在工作臺(tái)面5上，在鑰匙座1后面還可以設(shè)置微動(dòng)開關(guān)20，當(dāng)鑰匙可以插入鑰匙夾具10的糟內(nèi)，當(dāng)插入到底時(shí)，可以頂?shù)角岸说奈?dòng)開關(guān)20，以觸發(fā)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。所述的探測(cè)部件包括直線型位移傳感器18、傳感器安裝板19、氣缸17、傳感器導(dǎo)軌座16 ；傳感器安裝板19通過板內(nèi)凹糟(在圖中未表示)將直線型位移傳感器18固定，直線型位移傳感器18可以在凹槽滑動(dòng)，直線型位移傳感器18下端為傳感器檢測(cè)頭，其內(nèi)部彈簧控制檢測(cè)頭伸縮，氣缸17控制直線型位移傳感器18壓下或抬起，傳感器檢測(cè)頭的正下方對(duì)應(yīng)鑰匙的牙花孔，傳感器安裝板19通過沖針可在傳感器導(dǎo)軌座16上在沖針的范圍內(nèi)來回滑動(dòng)，氣缸17通過安裝孔內(nèi)的螺絲固定在傳感器導(dǎo)軌座16上，傳感器導(dǎo)軌座16通過螺絲固定在傳感器支架15上。步進(jìn)電機(jī)模塊包括步進(jìn)電機(jī)13與電機(jī)法蘭21、軸承座22相連，步進(jìn)電機(jī)13的旋轉(zhuǎn)控制著小絲桿9的旋轉(zhuǎn)，小絲桿9的另一端與小銅螺母8相連，小銅螺母8與兩導(dǎo)軌上開口滑塊6及其他部件相連，因此，步進(jìn)電機(jī)13的旋轉(zhuǎn)使導(dǎo)軌上的物體在導(dǎo)柱底板7上的圓導(dǎo)軌上前進(jìn)或后退。光耦14、光耦座與軸承座相連，用來定位設(shè)備上電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)13所連接的部件工作原點(diǎn)。如圖4所示，信號(hào)處理電路為電流輸出型直線位移傳感器18通過電流輸出轉(zhuǎn)電壓輸出電路，將采集到的模擬電壓信號(hào)輸出至微控制器C8051F020的模擬輸入端口 ΑΙΝΟ. 0， 電流輸出型直線位移傳感器兩端輸出的是電流信號(hào)，通過兩個(gè)RJ電阻(溫度系數(shù)小，精度高，低噪聲，高頻性能好)RU R2將輸出的電流轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，二極管Dl對(duì)電路起保護(hù)作用。本發(fā)明采用的微控制器C8051F020，它自帶12位片內(nèi)A/D，高于ATMEGA128的10 位A/D，在實(shí)際測(cè)試中10位A/D采樣是根本無法達(dá)到0.01mm (1絲)的精度，這樣就需要額外使用A/D芯片才能達(dá)到提取鑰匙牙花編碼的要求，而C8051F020就可以直接利用片內(nèi)A/ D進(jìn)行采樣。通訊信號(hào)電路采用MAX485將TTL電平信號(hào)與RS485差分信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換， 它用于將提取的鑰匙牙花信號(hào)傳輸至例如帶有RS485通訊接口的彈子鎖鎖芯裝配機(jī)，微控制器C8051F020的R)(D、TXD為其串行信號(hào)接收和發(fā)送端口，其IO 口即P3. 4端口控制著芯片MAX485的收發(fā)狀態(tài)，微控制器C8051F020的RXD與MAX485的TTL信號(hào)接收端RO相連， T)(D與MAX485的TTL信號(hào)發(fā)送端DI相連，IO 口為高電平時(shí)為發(fā)送狀態(tài)，RO 口為低電平時(shí)為接收狀態(tài)，MAX485的差分信號(hào)端口 A、B與彈子鎖鎖芯自動(dòng)裝配機(jī)的485通訊接口相連。本發(fā)明裝置通過電流輸出型直線位移傳感器采集鑰匙的牙花編碼，通過電路將采集的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)至C8051F020單片機(jī)的12位A/D輸入端口，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，并通過微處理器C8051F020的處理從而測(cè)出鑰匙的牙花編碼，另外，通過RS485通訊接口將牙花編碼傳輸至例如帶有RS485通訊接口的彈子鎖鎖芯自動(dòng)裝配機(jī)控制器。當(dāng)裝置開啟或復(fù)位后，通過按鍵控制設(shè)備開始檢測(cè)鑰匙的牙花編碼。步進(jìn)電機(jī)自動(dòng)回到設(shè)定好的工作原點(diǎn)，如圖5所示此時(shí)傳感器檢測(cè)頭正對(duì)鑰匙第一排孔的第一個(gè)齒的正上方，即X軸與Y軸的交點(diǎn)齒孔的正上方，之后，傳感器氣缸17將傳感器檢測(cè)頭壓下，檢測(cè)頭正好壓入第一個(gè)齒的孔內(nèi)，檢測(cè)到鑰匙第一個(gè)齒的牙花后，氣缸抬起，步進(jìn)電機(jī)13控制將導(dǎo)軌上的物體往Y軸正方向移動(dòng)至鑰匙第二個(gè)齒的正上方，具體操作過程與檢測(cè)鑰匙第一個(gè)齒的方式相同，當(dāng)檢測(cè)完鑰匙Y軸方向最后一個(gè)齒的時(shí)候，步進(jìn)電機(jī)返回至第二排孔的第一個(gè)齒的X方向的正上方，通過夾具方向的氣缸4控制，使傳感器檢測(cè)頭正對(duì)第二排孔的第一個(gè)齒的正上方，從而檢測(cè)第二排的的齒孔，檢測(cè)方式和第一排相同。檢測(cè)完成后， 牙花編碼的信號(hào)再通過RS485接口傳輸至例如彈子鎖鎖芯自動(dòng)裝配機(jī)控制器或其它設(shè)備， 同時(shí)釋放對(duì)氣缸4的控制，步進(jìn)電機(jī)返回工作原點(diǎn)。如果為單排鑰匙，則工作原理相似，在此不再贅述。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于位移傳感器提取鑰匙牙花編碼的裝置，包括步進(jìn)電機(jī)、鑰匙夾具、鑰匙座、 鑰匙夾具座、探測(cè)部件和信號(hào)處理電路，其特征在于，所述鑰匙夾具座為凹形底座，其底座兩側(cè)設(shè)有安裝孔，所述安裝孔用于設(shè)置第一沖針， 所述鑰匙座滑動(dòng)套設(shè)于所述第一沖針上；所述的探測(cè)部件包括直線型位移傳感器、傳感器安裝板、氣缸、傳感器導(dǎo)軌座，所述直線型位移傳感器設(shè)置在所述傳感器安裝板的板內(nèi)凹槽內(nèi)，所述傳感器導(dǎo)軌座設(shè)有第二沖針，所述傳感器安裝板套設(shè)于所述傳感器導(dǎo)軌座的第二沖針上，所述氣缸固定在所述傳感器導(dǎo)軌座上；所述步進(jìn)電機(jī)控制所述鑰匙夾具座的運(yùn)動(dòng)方向；所述信號(hào)處理電路包括微處理器C8051F020、通訊接口芯片MAX485，所述直線型位移傳感器輸出的電流信號(hào)通過電阻R1、電阻R2轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)輸入所述微處理器 C8051F020的ΑΙΝΟ. 0端口，所述微處理器C8051F020的串行信號(hào)接收端口 RXD、IO 口、串行信號(hào)發(fā)送端口 T)(D分別與所述通訊接口芯片ΜΑΧ485的TTL信號(hào)接收端口 R0、RE與DE 口、TTL信號(hào)發(fā)送端口 DI相連，所述通訊接口芯片MAX485的差分信號(hào)端口 A和B用于外接 RS485通訊接口 ；所述微處理器C8051F020用于控制所述步進(jìn)電機(jī)、探測(cè)部件和信號(hào)處理電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于位移傳感器提取鑰匙牙花編碼的裝置，其特征在于，還包括一個(gè)微動(dòng)開關(guān)，所述微動(dòng)開關(guān)通過插入鑰匙自動(dòng)開啟設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種提取鑰匙牙花編碼裝置,通過采用直線型位移傳感器，使得本發(fā)明裝置的穩(wěn)定性很高，并可通過程序控制傳感器測(cè)量不同種類型號(hào)的鑰匙牙花，不需要特別定制，使用壽命極長(zhǎng)，最重要的是其測(cè)量的精度非常高，采用基于RS485接口的通訊的成本優(yōu)勢(shì)明顯，可大幅降低成本，適應(yīng)大規(guī)模的生成，且就國(guó)內(nèi)情況而言可廣泛兼容工控PLC等設(shè)備，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E05B19/06GK102268933SQ20111018908
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月7日
發(fā)明者史維玉, 呂小燕, 張偉, 張海峰, 張?chǎng)? 李琪, 童肇哲 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)