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、智能的方向發(fā)展,顏色識別方法被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)檢測、自動控制和生活領(lǐng)域。目前,國內(nèi)針對顏色識別方法離線應(yīng)用的研究比較多,而在線顏色識別方法的應(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)記檢測等場合,尤其是在工業(yè)生產(chǎn)自動化流水線上對不同顏色的產(chǎn)品進行區(qū)分、歸類的應(yīng)用最為廣泛。筆者所在學(xué)校光機電一體化實訓(xùn)室的THJDQJ-1 光機電氣一體化控制實訓(xùn)系統(tǒng)就是一個濃縮的、典型的工廠流水線物料分揀系統(tǒng),它在進行顏色識別的時候采用的是色標(biāo)傳感器,它能識別出物體微小的差別,但是存在兩個缺陷: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)計了顏色識別系統(tǒng),并確定了影響顏色識別系統(tǒng)準(zhǔn)確性的量值,將其應(yīng)用于物料分揀系統(tǒng),并通過實時檢測來驗證顏色識別系統(tǒng)識別的準(zhǔn)確性。
顏色識別系統(tǒng)應(yīng)用于物料分揀系統(tǒng),由單片機控制顏色識別系統(tǒng),對顏色信號進行采集與處理,然后將識別結(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)行機構(gòu),最后將物料分揀入庫。整個過程如圖1 結(jié)構(gòu)框圖所示。
圖1 顏色識別系統(tǒng)應(yīng)用于物料分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖
顏色識別系統(tǒng)由TCS230 顏色傳感器模塊、單片機開發(fā)板(TX-1C)、1602 液晶、固定支架組成。實物圖如圖2 所示。
圖2 顏色識別系統(tǒng)的實物圖
物料分揀系統(tǒng)即THJDQJ-1 光機電氣一體化控制實訓(xùn)系統(tǒng),該系統(tǒng)的作用是模擬工廠流水線的上料、機械手抓取物料、皮帶輸送物料、分類儲存物料的過程,按照不同的控制要求,實現(xiàn)對物料的分揀入庫。
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、步進電機及驅(qū)動部分、變頻器等組成。
顏色識別系統(tǒng)是由單片機控制的,驅(qū)動電壓是5 V,THJDQJ-1 光機電氣一體化控制實訓(xùn)系統(tǒng)(物料分揀系統(tǒng))是由PLC 控制的。要將顏色識別系統(tǒng)應(yīng)用于物料分揀系統(tǒng),就得把兩個控制模塊連接起來,即由單片機輸出一個信號,作為PLC 的輸入信號,來實現(xiàn)對不同顏色物料的分揀,那么就需要設(shè)計一個接口電路。本文設(shè)計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,三極管對電流有放大作用,放大后的集電極電流可以驅(qū)動繼電器線圈吸合,而繼電器的觸點動作信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量作為PLC 的輸入信號。具體的接口電路實物連接圖如圖3 所示。
圖3 接口電路實物連接圖
1.3.2 軟件控制
本系統(tǒng)的軟件控制針對的是PLC(Programmable Logic Controller)的軟件編程控制,它的主機是由日本三菱公司設(shè)計生產(chǎn)的,型號是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和輸出點、設(shè)計PLC 接線圖、編寫控制程序、程序調(diào)試四個步驟,實現(xiàn)系統(tǒng)的軟件控制。
實驗條件:顏色識別系統(tǒng)、手提電腦、固定支架、接口電路、THJDQJ-1 光機電氣一體化控制實訓(xùn)系統(tǒng)、紅綠藍黃色物料、室溫。
實驗過程:
(1)將顏色識別系統(tǒng)通過夾具固定在支架上,連接數(shù)據(jù)線到手提電腦;
(2)采用四個高亮白LED 作為基準(zhǔn)光源;
(3)觀測條件選擇45°/0°,測試距離選擇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)打開單片機燒錄工具STC-ISP 4.83,將顏色識別程序的BIN 文件打開,燒錄到單片機STC89C52 芯片中;
(6)將THJDQJ-1 光機電氣一體化控制實訓(xùn)系統(tǒng)的各個模塊單元連接好,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、藍色、黃色物料若干,按下啟動按鈕SB5,開始實時檢測物料,并分揀入庫,記錄分揀物料正確和錯誤的數(shù)量。
分揀物料正確和錯誤的數(shù)量及正確率如表1 所示。
表1 在線檢測顏色識別準(zhǔn)確性實驗結(jié)果
實驗數(shù)據(jù)表明,顏色識別系統(tǒng)應(yīng)用于物料分揀系統(tǒng),在線檢測的準(zhǔn)確率大于80%,基本達到要求;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,達到100%;綠色、藍色、黃色物料都存在不同程度的錯誤率,以綠色物料的錯誤率為最高。