一种用于物体检测的动作机构及物体检测装置的制作方法

本发明涉及物位传感器领域，尤其涉及一种用于物体检测的动作机构及物体检测装置。

背景技术：

在工业生产中，很多的贮料仓要求测量料位，检测出空仓或者满仓，目前常用的物体检测装置主要有阻旋式，杠杆拨动式、音叉式、电容式、射频导纳式。使用这些种类物体检测装置检测物料的料位，通常具有寿命低，可靠性差，而且检测效果不准确的弊端。

例如，授权公告号为cn102155968b的中国专利，提出了一种“电磁推敲式物体检测装置”其包括磁性摆杆和设置在磁性摆杆一侧的电磁铁，及控制电磁铁驱动磁性摆杆摆动并将电磁铁采集到的磁性摆杆摆动的信号进行放大、处理并延时输出的电子模块，其中：所述的磁性摆杆由一吊挂装置将磁性摆杆吊设在主体外壳的一侧；主体外壳内设置电磁铁，电磁铁由电磁铁铁芯和电磁铁线圈组成。这种电磁推敲式物体检测装置，在使用过程中存在以下问题：1、安装垂直度要求高，若发生倾斜则会导致失灵。2、磁性摆锤与电磁铁外壳有敲击动作，既产生噪音又增加了磨损，还降低了防爆安全等级；3、由于永磁体摆杆与被检测物料直接接触，检测粘附性强的物料时就容易造成磁性摆杆与电磁铁粘附在一起而摆动失灵；4、检测含铁磁性的杂质如铁矿石等因磁性摆杆吸附上过多的铁屑等杂质影响摆动而失灵。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种物体检测装置，提高物体检测装置的工作稳定性。

本发明的另一个目的在于提供一种物体检测装置，减小物体检测装置在检测过程中的磨损。

为实现上述发明目的，本发明提供一种用于物体检测的动作机构，包括：主体，固定设置在所述主体上的电磁装置，与所述主体摆动连接的摆杆；

所述摆杆与所述主体相连接位置与所述电磁装置的铁芯相对设置，且所述摆杆的摆杆上端与所述电磁装置相对且间隔设置；

所述摆杆上端设有永磁体，所述永磁体的磁极方向与所述电磁装置的磁极方向相交设置。

根据本发明的一个方面，所述主体包括用于安装所述电磁装置的第一安装部分，用于安装所述摆杆的第二安装部分；

所述第一安装部分为一端密封的筒状体，所述电磁装置设置于所述第一安装部分内侧，所述摆杆位于所述第一安装部分的外侧。

根据本发明的一个方面，所述第二安装部分上设置有支撑轴，所述摆杆上设置有贯穿其本体的第一通孔，所述摆杆通过所述第一通孔与所述支撑轴摆动连接。

根据本发明的一个方面，所述支撑轴为弧形轴。

根据本发明的一个方面，所述第二安装部分还设置有柔性保护罩；

所述第二安装部分的侧壁和所述柔性保护罩构成一容纳空腔，所述永磁体、所述摆杆上端和所述支撑轴均位于所述容纳空腔内，所述摆杆与所述摆杆上端相对的一端位于所述容纳空腔外。

根据本发明的一个方面，所述第二安装部分为筒状体，其一端设置有用于安装所述柔性保护罩的第一夹紧结构；

所述柔性保护罩具有供所述摆杆穿过的第二通孔。

根据本发明的一个方面，所述摆杆设置有第一连杆；

所述第一连杆与所述摆杆可拆卸地连接，且所述摆杆与所述第一连杆连接位置将所述柔性保护罩夹紧；

根据本发明的一个方面，所述摆杆、所述第一连杆中至少一个采用抗磁性材料。

根据本发明的一个方面，所述摆杆还设置有第二连杆；

所述第二连杆与所述第一连杆通过弹性件相互同轴的连接。

根据本发明的一个方面，所述摆杆、所述第一连杆和所述第二连杆中的至少一个采用抗磁性材料。

为实现上述发明目的，本发明提供一种物体检测装置，包括：动作机构，以及与所述动作机构中的电磁装置相互电连接的电子模块。

根据本发明的一种方案，通过将摆杆上的永磁体与电磁装置相对且间隔设置，从而使本发明在工作过程中，摆杆与电磁装置始终为不接触的，因此避免了产生摆杆与其它组件的敲击动作，从而既没有敲击噪音又减少了磨损，提高了本发明的防爆安全等级。同时，其稳定性高，寿命长。由于摆杆悬吊在电磁装置的下方，调整二者之间的间隙，和调整电磁装置的线圈的安匝数与铁芯的端面积以及永磁体的磁感应强度，就可调整电磁装置对摆杆的驱动力，不仅方便快捷，而且节约成本。

根据本发明的一种方案，通过将永磁体设置在本发明的摆杆的端部，从而在不通电的情况下，能够通过永磁体与铁芯之间的吸引力即可以使本发明在倾斜甚至水平状态下依然能够进行检测，降低了安装垂直度的要求，甚至于能倾斜到水平位置都能可靠工作，使本发明能够应用到不同的安装位置下工作，使用范围更广，适用性更强。

根据本发明的一种方案，由于永磁体的磁极方向与电磁装置的磁极方向相交设置，因此电磁装置通电后由于铁芯只有一端与永磁体相对，进而其产生的电磁驱动力与永磁体之间不但有同性相斥的推力还有异性相吸的吸引力，从而使得电磁驱动力成倍提高，就可大幅缩小电磁装置12的体积，节省了材料，降低了生产、运输及保管成本，同时功耗也大为降低，就可生产出微功耗的二线制产品，安装使用时就可减少布线成本，节约能源。另外，因为摆杆摆动使得线圈中的磁通不但有磁通量大小的变化还有方向的变化，所以电磁装置断电后采集到的摆杆摆动的信号也是成倍增长，进而使本发明的检测精度和灵敏度更高。

根据本发明的一种方案，通过采用柔性保护罩能将摆杆上的永磁体1311和被检测物隔离，并且因此摆杆、第一连杆和第二连杆等部件可采用抗磁性材料，从而使本发明可以检测铁磁性的物料与粘附力大的物料。

根据本发明的一种方案，由于本发明的物体检测装置体积减小了，因此减小了对被测物料正常流动的阻碍，也就减少了被检测物料结拱而形成局部空洞，还减少了被测物料在本发明的物体检测装置上残留的影响，提高了信号输出的可靠性。

附图说明

图1示意性表示根据本发明的一种实施方式的物体检测装置的主视图；

图2示意性表示根据本发明的一种实施方式的物体检测装置的侧视图；

图3示意性表示根据本发明的一种实施方式的电子模块的结构图；

图4示意性表示根据本发明的一种实施方式物体检测装置倾斜安装图；

图5示意性表示根据本发明的一种实施方式物体检测装置水平安装图；

图6示意性表示根据本发明的另一种实施方式物体检测装置主视图；

图7示意性表示根据本发明的另一种实施方式物体检测装置主视图；

图8示意性表示根据本发明的另一种实施方式物体检测装置主视图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

在针对本发明的实施方式进行描述时，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”所表达的方位或位置关系是基于相关附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细地描述，实施方式不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施方式。

结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的一种用于物体检测的动作机构，包括：主体11、电磁装置12和摆杆13。在本实施方式中，电磁装置12固定设置在主体11上，摆杆13与主体11相互活动连接。在本实施方式中，摆杆13与主体11摆动连接，即其可以在主体11上摆动。在本实施方式中，摆杆13与主体11相连接位置与电磁装置12的铁芯121相对设置，且摆杆13的摆杆上端131与电磁装置12相对且间隔设置。参见图1所示，在本实施方式中，在摆杆13与主体11相连接位置与电磁装置12的铁芯121相对的位于铁芯121的正下方，使得摆杆上端131能够与铁芯121相对，当然摆杆13与主体11相连接位置也是可以改变的，保证摆杆上端131能够与铁芯121相对即可。在本实施方式中，摆杆上端131设有永磁体1311，永磁体1311的磁极方向与电磁装置12的磁极方向相交设置，即如图1所示，永磁体1311的两极(n级和s级)分布与电磁装置12在通电状态下的两极分布不是平行的。

结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，主体11包括用于安装电磁装置12的第一安装部分111和用于安装摆杆13的第二安装部分112。在本实施方式中，第一安装部分111为一端密封的筒状体，电磁装置12设置于第一安装部分111内侧，摆杆13位于第一安装部分111的外侧。即电磁装置12和摆杆13被第一安装部分111的侧壁隔开。通过将电磁装置12设置在密封的第一安装部分111中提高了本发明的使用安全性，其防爆性更高。

结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，第二安装部分112上设置有支撑轴1121。在本实施方式中，摆杆13上设置有贯穿其本体的第一通孔132，摆杆13通过第一通孔132与支撑轴1121摆动连接。在本实施方式中，第一通孔132位于摆杆上端131的下方。在本实施方式中，支撑轴1121为弧形轴。通过将支撑轴1121设置为弧形轴从而能够保证本发明的摆杆13在支撑轴1121上实现全方位的摆动，相应的也可以调整支撑轴1121的直径小于第一通孔132的孔径，能够使摆杆13的摆动更加灵活。同时，通过将支撑轴1121设置为弧形轴还能够保证在不受外力作用时，摆杆13始终位于支撑轴1121的中间位置，保证在自由状态下摆杆13上的永磁体1311与电磁装置12的铁芯121保持相对。进而能够在对电磁装置12通电时，摆杆13能够及时响应。

结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，第二安装部分112还设置有柔性保护罩1122。在本实施方式中，第二安装部分112的侧壁和柔性保护罩1122构成一容纳空腔，永磁体1311、摆杆上端131和支撑轴1121均位于容纳空腔内，摆杆13与摆杆上端131相对的一端位于容纳空腔外。在本实施方式中，第二安装部分112为筒状体，其一端设置有用于安装柔性保护罩1122的第一夹紧结构1123。在本实施方式中，第一夹紧结构1123包括第一夹紧件1123a和第二夹紧件1123b。其中，第一夹紧件1123a与第二安装部分112相互固定连接，第二夹紧件1123b与第一夹紧件1123a相互固定连接。柔性保护罩1122位于第一夹紧件1123a和第二夹紧件1123b之间。通过连接件(如铆钉、螺钉)等依次穿过第二夹紧件1123b、柔性保护罩1122和第一夹紧件1123a即可将柔性保护罩1122固定夹紧，而且连接件穿过柔性保护罩1122避免了柔性保护罩1122在第一夹紧结构1123中滑动，保证了柔性保护罩1122位置的稳定，从而保证了第二安装部分112具有良好的密封性。在本实施方式中，柔性保护罩1122具有供摆杆13穿过的第二通孔1122a。需要指出的是，根据实际工况的需要，柔性保护罩1122可选择的进行设置。

结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，摆杆13设置有第一连杆133。在本实施方式中，摆杆13与摆杆上端131相对的一端(即摆杆下端)穿过柔性保护罩1122上的第二通孔1122a，从而实现第一连杆133与摆杆13的可拆卸连接。在本实施方式中，第一连杆133与摆杆13采用螺纹连接。在第一连杆133的端部设置有螺纹连接套，摆杆13上设置有与螺纹连接套相配合的螺纹，因此，在摆杆13与第一连杆133相互旋合连接后，在摆杆13与第一连杆133的连接位置将柔性保护罩1122夹紧，从而保证了连接位置的密封性，保证了柔性保护罩1122的密封效果。在本实施方式中，在摆杆13与第一连杆133相互连接的位置还分别设置有销孔，当摆杆13与第一连杆133旋合后，采用开口销或铆钉穿过摆杆13与第一连杆133连接位置的销孔即可防止摆杆13与第一连杆133的松动。在本实施方式中，摆杆13、第一连杆133中的一个或多个采用抗磁性材料。在本实施方式中，第一连杆133远离摆杆13的一端还设置有挡片133b，通过设置挡片133b，从而有利于增大与检测物体的接触面积，从而有效提高了本发明检测物体时的灵敏度和精度。

结合图1和图2所示，根据本发明的一种实施方式，本发明的物体检测装置，包括：动作机构1和电子模块2。在本实施方式中，电子模块2位于主体11的第一安装部分111内，电子模块2与电磁装置12相互电连接。在本实施方式中，电子模块2与电磁装置12上的线圈122相互电连接。

如图3所示，根据本发明的一种实施方式，电子模块2包括电源电路21、脉冲产生电路22、脉冲驱动电路23、信号放大电路24、信号处理电路25、信号延时输出电路26。在本实施方式中，脉冲产生电路22与脉冲驱动电路23相连，脉冲驱动电路23与电磁装置12上的线圈122相连，线圈122与信号放大电路24相连，信号放大电路24与信号处理电路25相连接，信号处理电路25与信号延时输出电路26相连，电源电路21与上述各电路都相连，引出线与信号延时输出电路26和电源电路21相连，电磁装置12具有驱动与信号采集二方面的功能，在无物料阻挡的情况下摆杆13会悬吊在电磁装置12的铁芯121下方。通电后，先由脉冲产生电路22产生脉冲信号并输送到脉冲驱动电路23后控制在线圈122中流过周期性的脉冲电流，使电磁装置12产生脉冲电磁场。调整电磁装置12的电极方向与电磁场的磁极方向，就能调整摆杆13的摆动方向。由于摆杆13悬吊在电磁装置12的下方，通过调整二者之间的间隙，和调整线圈122的线圈安匝数与铁芯121的端面积以及永磁体1311的磁感应强度，就可调整电磁装置12对摆杆13的驱动力。因电磁装置12固定在第一安装部分11内，摆杆13即可全方位自由摆动。当脉冲电流消失后电磁场也随即消失，摆杆13随即回摆，如此反复，摆杆13在回摆的过程中在摆杆上端131安装的永磁体1311引起穿过线圈122中的磁通产生变化进而由于电磁感应产生对应于摆杆13摆动的电压信号，此感应电压信号的极性、振幅、宽度、相位、频率等参数都与摆杆13摆动的方向、速度、幅度、频率等相对应，由于摆杆13在气体、液体、固体三类介质中所受到的阻尼明显不同，在气体介质中受到的阻尼最小可以忽略，感应出的电压信号最强，在液体介质中受到的阻尼居中，相对于气体介质中摆杆13摆动要偏于缓慢，有些迟滞，因此其感应出的电压信号的相位有些滞后，幅度、频率、持续时间等都有所减小，在固体中受到的阻尼最大以致于不能摆动而没有感应出电压信号，信号放大电路24将来自线圈122感应的电压信号放大并输入到信号处理电路25，信号处理电路25将根据摆杆13在气体、液体、固体三类介质中摆动而被电磁装置12所感应出的电压信号的振幅或相位等的明显不同就可判断出固体介质或液体介质的有无，并将此物体位置位信号输入到信号延时输出电路26经过若干时间延时后经引出线引出作指示、报警、自动控制等用。

需要指出的是，当电磁装置12未通电时，摆杆13受到自身重力以及永磁体1311与铁芯121的吸力，从而使得摆杆13在两个力的作用而处于平衡状态。如图1所示，当本发明的物体检测装置处于垂直向下状态时，这时摆杆13与铁芯121的吸力与摆杆13的自身重力在一条直线上并通过摆动支点(即摆杆13与第二安装部分12摆动连接的位置)。参见图4所示，当本发明的物体检测装置倾斜安装时，摆杆13由于受到永磁体1311与铁芯121的吸力的作用也会保持相应的倾斜角度，如果电磁装置12通电产生的电磁力将打破这个平衡态，从而使得摆杆13摆动偏移这个平衡态，当电磁装置12断电后摆杆13又会回到之前的平衡态.调整本发明的摆杆13的重心位置，以及永磁体1311的磁场强度，即使在水平放置时，也能使得摆杆13处于水平的平衡态(参见图5所示)。因此，通过将永磁体1311设置在本发明的摆杆13的端部，并且永磁体1311与摆杆13同轴设置，从而在不通电的情况下，能够通过永磁体1311与铁芯121之间的吸引力即可以使本发明在倾斜甚至水平状态下依然能够进行检测，使本发明能够应用到不同的安装位置下工作，使本发明的使用范围更广，适用性更强。

如图6所示，根据本发明的另一种实施方式，主体11包括第一安装部分111和第二安装部分112。在本实施方式中，第二安装部分112与第一安装部分111相互垂直设置，其中，各组件之间相互之间的设置方式与前述实施方式保持一致，在此不再赘述。通过上述设置方式，使本发明的物体检测装置能够水平横装，适用于安装在贮料仓侧壁的垂直面或斜面部位，降低了对本发明的安装要求，保证了本发明的检测结果的准确。

如图7所示，根据本发明的另一种实施方式，主体11包括第一安装部分111和第二安装部分112。在本实施方式中，第二安装部分112为敞口且呈弧状的侧壁，支撑轴1121固定设置在第二安装部分112上。在本实施方式中，摆杆13的摆杆上端131的一侧设置有一延伸臂，从而使摆杆13整体呈l型。永磁体1311设置在摆杆上端131的一侧的延伸臂上。摆杆13上的第一通孔132与支撑轴1121相互连接，并且连接位置与电磁装置12相对设置，永磁体1311同样位于电磁装置12与支撑轴1121之间，使永磁体1311与电磁装置12的铁芯121相对设置，从而保证了本发明的良好的检测效果。参见图7所示，在本实施方式中，在摆杆13与主体11相连接位置与电磁装置12的铁芯121相对的位于铁芯121的右侧，使得永磁体1311能够与铁芯121相对，当然摆杆13与主体11相连接位置也是可以改变的，保证永磁体1311能够与铁芯121相对即可。在本实施方式中，摆杆13上设置的第一连杆133与摆杆13是一体，当然也可以是可拆卸的。另外，由于第二安装部分112为敞口的，因此其可以根据需要选择性的设置柔性保护罩1122。其余各组件之间相互之间的设置方式与前述实施方式保持一致，在此不再赘述。通过上述设置方式，使本发明的物体检测装置能够水平横装，适用于安装在贮料仓侧壁的垂直面或斜面部位，降低了对本发明的安装要求，保证了本发明的检测结果的准确。

如图8所示，根据本发明的另一种实施方式，摆杆13还设置有第二连杆134。在本实施方式中，第二连杆134与第一连杆133通过弹性件135相互同轴的连接。通过设置第二连杆134从而能够有效延长第一连杆133的长度，并且在第二连杆134与第一连杆133连接位置之间设置弹性件135，通过采用弹性件135使第二连杆134与第一连杆133连接位置之间构成柔性连接，从而能够在第二连杆134受到被测物料过大的冲击时或受到被测物料过大的侧压力时发生弹性变形，而不致于发生永久变形而影响到检测的可靠性，保证了本发明的工作稳定。在本实施方式中，挡片133b设置在第二连杆134远离第一连杆133的一端，通过设置挡片133b，从而有利于增大与检测物体的接触面积，从而有效提高了本发明检测物体时的灵敏度和精度。

根据本发明的一种实施方式，摆杆13、第一连杆133和第二连杆134中的一个或多个采用抗磁性材料。由于本发明的摆杆13上设置有永磁体1311，因此在检测过程中，若被检测物体具有磁性或者含有磁性杂质，则容易吸附在本发明的摆杆13、第一连杆133和第二连杆134上，进而严重影响本发明检测的精度，因此，通过采用抗磁性材料，从而避免摆杆13、第一连杆133和第二连杆134上吸附磁性颗粒，保证了本发明的检测精度。

根据本发明，通过将摆杆13上的永磁体1311与电磁装置12相对且间隔设置，从而使本发明在工作过程中，摆杆12与电磁装置始终为不接触的，因此避免了产生摆杆12与其它组件的敲击动作，从而既没有敲击噪音又减少了磨损，提高了本发明的防爆安全等级。由于摆杆13悬吊在电磁装置12的下方，通过调整二者之间的间隙，和调整线圈122的线圈安匝数与铁芯121的端面积以及永磁体1311的磁感应强度，就可调整电磁装置12对摆杆13的驱动力，不仅方便快捷，而且节约成本。

根据本发明，通过将永磁体1311设置在本发明的摆杆13的端部，从而在不通电的情况下，能够通过永磁体1311与铁芯121之间的吸引力即可以使本发明在倾斜甚至水平状态下依然能够进行检测，降低了安装垂直度的要求，甚至于能倾斜到水平位置都能可靠工作，使本发明能够应用到不同的安装位置下工作，使用范围更广，适用性更强。

根据本发明，由于永磁体1311的磁极方向与电磁装置12的磁极方向相交设置，因此电磁装置12通电后由于铁芯121只有一端与永磁体1311相对，进而其产生的电磁驱动力与永磁体1311之间不但有同性相斥的推力还有异性相吸的吸引力，从而使得电磁驱动力成倍提高，就可大幅缩小电磁装置12的体积，节省了材料，降低了生产、运输及保管成本，同时功耗也大为降低，就可生产出微功耗的二线制产品，安装使用时就可减少布线成本，节约能源。另外，因为摆杆13摆动使得线圈122中的磁通不但有磁通量大小的变化还有方向的变化，所以电磁装置12断电后采集到的摆杆13摆动的信号也是成倍增长，进而使本发明的检测精度和灵敏度更高。

根据本发明，通过采用柔性保护罩1122能将摆杆13上的永磁体1311和被检测物隔离，并且因此摆杆13、第一连杆133和第二连杆134等部件可采用抗磁性材料，从而使本发明可以检测铁磁性的物料(例如铁、钴、镍等物料)与粘附力大的物料。

根据本发明，由于本发明的物体检测装置只有摆杆13与被测物料接触，因此减小了对被测物料正常流动的阻碍，也就减少了被检测物料因结拱搭桥而形成局部空洞，还减少了被测物料在本发明的物体检测装置上残留的影响，提高了信号输出的可靠性。

上述内容仅为本发明的具体方案的例子，对于其中未详尽描述的设备和结构，应当理解为采取本领域已有的通用设备及通用方法来予以实施。

以上所述仅为本发明的一个方案而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。