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物料颜色识别电路的改进

时间:2023-07-31 18:37:00


  
  TCS230是美国T公司推出的可编程彩色光到频率的,它把可配置的硅与电流频率转换器集成在一个单一的CMOS电路上,同时在单一芯片上集成了红绿蓝(RCB)三种滤光器,是业界第一个有数字兼容的RGB彩色。TCS230的输出信号是数字量,可以驱动标准的ITL或CMOS逻辑输人,因此可直接与微处理器或其他逻辑电路相连接,由于输出的是数字量,并且能够实现每个彩色信道10位以上的转换精度,因而不再需要A/D转换电路,使电路变得更简单。
  
  和单片机AT89C2051配合,改进颜色的识别。TCS230模块主要用于颜色检测.AT89C2051则用于运行程序,实现颜色识别、编码和数据输出,电路图如下图所示。电路中,AT89C2051的P1.0控制TCS230的使能端OE,P1.1和P1.2分别控制S0和S1,P1.3和P1.4分别控制S2和S3,单片机P3.5 (T1)脚对OUT端输出的方波信号进行计数,P3.0和P3.1则与控制装置的主控单片机进行数据通信,输出对应颜色的编码值。

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  颜色识别电路功能的实现有赖于程序,程序包括单片机对TCS230的控制以及频率计数,颜色判断识别和编码。程序主要是根据TCS230颜色识别原理来设计,TCS230利用三原色感应原理来进行颜色检测识别,其内置不同的,当入射光投射到TCS230上时,通过单片机定时中断程序对两个可编程的光电二极管控制引脚S2、S3来动态选择所需要的滤波器,当选定一个颜色滤波器时,它只允许某种特定的原色通过,阻止其他原色的通过,再经过电流到频率转换器后由OUT端口输出不同频率的方波(占空比是50%),不同的颜色和光强对应不同频率的方波,单片机则通过外部定时器计数对方波进行计数。然后反复以这种方式分别识别红、绿、蓝并得出RGB值,就可以分析投射到TCS230传感器上的光的颜色。TCS230的典型输出频率范围从2Hz-500kHz.可通过单片机对两个可编程定标控制引脚SO、S1来选择100%、20%或2%的输出比例因子,对输出频率范围进行调整,或进入电源关断模式,以适应不同的测量范围需求,从而提高颜色识别电路的适应能力。与此同时,在测试前必须进行白平衡调整,使得TCS230对所检测的“白色”中的三原色是相等的。白平衡调整是为后续的颜色识别作准备,TCS230识别模块重启、更换光源等情况时,都需要进行白平衡调整,白平衡调整由单片机通过程序来实现(见下表)。

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  通过编写运行程序(程序见附录),实现了AT89C2051单片机对TCS230输出的脉冲进行计数,计算出R、G、B值后进行编码(颜色编码表如附表所示,颜色对应的R、G、B取一个范围值,是同一种颜色由浅色到深色之间的值),经串口发送给控制装置主控单片机,主控单片机则根据颜色识别电路传送的数据对物料搬运装置的机械手进行复杂的物料识别与搬运操作控制。经实验验证,改进后的颜色识别电路可识别多种颜色,能够识别十种颜色,并且识别灵敏度极高。

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