顏色識(shí)別系統(tǒng)在物料分揀系統(tǒng)中的應(yīng)用

郝美香

（石嘴山工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，753000，寧夏石嘴山）

隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不斷向高速、自動(dòng)、智能的方向發(fā)展，顏色識(shí)別方法被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)檢測(cè)、自動(dòng)控制和生活領(lǐng)域。目前，國內(nèi)針對(duì)顏色識(shí)別方法離線應(yīng)用的研究比較多，而在線顏色識(shí)別方法的應(yīng)用比較缺乏，它可以應(yīng)用于汽車、包裝、電子、表面顏色控制、有色標(biāo)記檢測(cè)等場(chǎng)合，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化流水線上對(duì)不同顏色的產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)分、歸類的應(yīng)用最為廣泛。筆者所在學(xué)校光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)室的THJDQJ-1 光機(jī)電氣一體化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)就是一個(gè)濃縮的、典型的工廠流水線物料分揀系統(tǒng)，它在進(jìn)行顏色識(shí)別的時(shí)候采用的是色標(biāo)傳感器，它能識(shí)別出物體微小的差別，但是存在兩個(gè)缺陷：其一，它的標(biāo)定復(fù)雜；其二，它的抗干擾能力比較差。為克服這些缺陷，本文設(shè)計(jì)了顏色識(shí)別系統(tǒng)，并確定了影響顏色識(shí)別系統(tǒng)準(zhǔn)確性的量值，將其應(yīng)用于物料分揀系統(tǒng)，并通過實(shí)時(shí)檢測(cè)來驗(yàn)證顏色識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別的準(zhǔn)確性。

1 實(shí)施方案

顏色識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用于物料分揀系統(tǒng)，由單片機(jī)控制顏色識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)顏色信號(hào)進(jìn)行采集與處理，然后將識(shí)別結(jié)果送給PLC（可編程邏輯控制器），由PLC 控制物料分揀系統(tǒng)的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最后將物料分揀入庫。整個(gè)過程如圖1 結(jié)構(gòu)框圖所示。

圖1 顏色識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用于物料分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

1.1 顏色識(shí)別系統(tǒng)

顏色識(shí)別系統(tǒng)由TCS230 顏色傳感器模塊、單片機(jī)開發(fā)板(TX-1C)、1602 液晶、固定支架組成。實(shí)物圖如圖2 所示。

圖2 顏色識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)物圖

1.2 物料分揀系統(tǒng)

物料分揀系統(tǒng)即THJDQJ-1 光機(jī)電氣一體化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的作用是模擬工廠流水線的上料、機(jī)械手抓取物料、皮帶輸送物料、分類儲(chǔ)存物料的過程，按照不同的控制要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的分揀入庫。

1.3 物料分揀系統(tǒng)中顏色識(shí)別的實(shí)現(xiàn)

1.3.1 電氣控制線路的連接

物料分揀系統(tǒng)的電氣控制由電源控制部分、按鈕、PLC 單元、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)部分、變頻器等組成。

顏色識(shí)別系統(tǒng)是由單片機(jī)控制的，驅(qū)動(dòng)電壓是5 V，THJDQJ-1 光機(jī)電氣一體化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)（物料分揀系統(tǒng)）是由PLC 控制的。要將顏色識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用于物料分揀系統(tǒng)，就得把兩個(gè)控制模塊連接起來，即由單片機(jī)輸出一個(gè)信號(hào)，作為PLC 的輸入信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)不同顏色物料的分揀，那么就需要設(shè)計(jì)一個(gè)接口電路。本文設(shè)計(jì)的接口電路是將輸出的電壓轉(zhuǎn)化為電流輸送給三極管的基極，三極管對(duì)電流有放大作用，放大后的集電極電流可以驅(qū)動(dòng)繼電器線圈吸合，而繼電器的觸點(diǎn)動(dòng)作信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量作為PLC 的輸入信號(hào)。具體的接口電路實(shí)物連接圖如圖3 所示。

圖3 接口電路實(shí)物連接圖

1.3.2 軟件控制

本系統(tǒng)的軟件控制針對(duì)的是PLC（Programmable Logic Controller）的軟件編程控制，它的主機(jī)是由日本三菱公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，型號(hào)是FX2N—48MT。在充分了解系統(tǒng)的控制要求后，通過合理分配輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)、設(shè)計(jì)PLC 接線圖、編寫控制程序、程序調(diào)試四個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的軟件控制。

1.4 實(shí)驗(yàn)條件及過程

實(shí)驗(yàn)條件：顏色識(shí)別系統(tǒng)、手提電腦、固定支架、接口電路、THJDQJ-1 光機(jī)電氣一體化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)、紅綠藍(lán)黃色物料、室溫。

實(shí)驗(yàn)過程：

（1）將顏色識(shí)別系統(tǒng)通過夾具固定在支架上，連接數(shù)據(jù)線到手提電腦；

（2）采用四個(gè)高亮白LED 作為基準(zhǔn)光源；

（3）觀測(cè)條件選擇45°/0°，測(cè)試距離選擇3 cm；

（4）按圖3 連接接口電路，并將變壓器的另一端接220 V 電源；

（5）打開單片機(jī)燒錄工具STC-ISP 4.83，將顏色識(shí)別程序的BIN 文件打開，燒錄到單片機(jī)STC89C52 芯片中；

（6）將THJDQJ-1 光機(jī)電氣一體化控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的各個(gè)模塊單元連接好，接通電源；

（7）將GX Developer 里編輯好的程序通過數(shù)據(jù)線下載到FX2N—48MT 內(nèi)；

（8）在料筒里放入紅色、綠色、藍(lán)色、黃色物料若干，按下啟動(dòng)按鈕SB5，開始實(shí)時(shí)檢測(cè)物料，并分揀入庫，記錄分揀物料正確和錯(cuò)誤的數(shù)量。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

分揀物料正確和錯(cuò)誤的數(shù)量及正確率如表1 所示。

表1 在線檢測(cè)顏色識(shí)別準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，顏色識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用于物料分揀系統(tǒng)，在線檢測(cè)的準(zhǔn)確率大于80%，基本達(dá)到要求；在有限分揀數(shù)量范圍內(nèi)，紅色物料分揀的準(zhǔn)確率最高，達(dá)到100%；綠色、藍(lán)色、黃色物料都存在不同程度的錯(cuò)誤率，以綠色物料的錯(cuò)誤率為最高。