红外测量光幕又称为红外线扫描线阵,是一种特殊的对射式光电传感器,包含相互分离且相对放置的发射器和收光器两部分,其外形尺寸较大,为长管状。光幕发射器产生的检测光线并非像普通传感器只有一束,而是沿长度方向定间距产生一个载波红外线阵列,形成一个“光幕”,以一种扫描的方式,配合控制器及其软件实现监测和测量物体外形尺寸的功能。红外测量光幕具有结构简单、分辨率高等特点常用于工业生产线控制和分拣等作业中。本文介绍一种用于子午线轮胎自动化检测系统中轮胎内、外径检测的红外测量光幕。工作主要包括以下内容。以AT89C52单片机为核心设计了红外测量光幕硬件系统,硬件系统包括单片机控制系统电路,红外线发射电路和红外线接收电路三个部分,分别进行扫描与逻辑控制、红外线的发射与载波和接受与滤波。单片机控制系统电路除了实现上述功能之外,还分别扩展RS-485和RS-232接口用于和上位机的串行通讯。在发射和接收电路设计中,采用移位寄存器串联的方式,利用移位脉冲驱动一个选通信号在相互串联的移位寄存器中顺次传递,以实现红外通路的依次选通,最大程度地减少了单片机控制板与红外发射板、接收板的连线数目,同时有效地提高了系统稳定性和抗干扰能力。红外发射、接受线阵的PCB设计为级联结构,即由相同的1-8个长度254mm的PCB串联而成。依据用户参数进行软件选择,便可达到254mm-2032mm范围的测量要求。通过系统调试和优化,所设计红外测量光幕分辨率为4mm,检测宽度2032mm时的扫描速度可达每秒10行。单片机控制系统软件利用AT89C52单片机的T0、T1两个定时器产生五路脉冲信号用来控制扫描过程。其中TO作为载波频率发生器,用来产生38kHz载波红外。T2定时器作为波特率发生器,以实现串行通讯。通讯协议采用HEX-ASCII码数据格式,每帧数据由标识码、数据码、校验码构成,支持9600～19200比特的波特率。在Windows下基于Visual Basic语言开发了成像软件,利用上位机串行接口与光幕硬件进行数据传递,实现对测量光幕的参数设置、数据处理以及实时监测被测对象的外部轮廓等功能。实践证明该方法具有较好的精度和实时性,检测结果简洁直观。