一种多通道颜色检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及颜色检测技术领域，尤其是一种多通道颜色检测装置。


背景技术：

2.目前市面上存在一种光纤色标颜色识别传感器，支持一键颜色标定，虽然使用很方便，但颜色识别芯片市场几乎被国外一家名为taos的公司垄断，市面上多数光纤色标颜色识别传感器也是采用taos的颜色识别芯片。通常做法是由控制器接收该颜色识别传感器识别的工件rgb值，并与控制器中预存的标定颜色进行对比从而确定该工件的颜色。
3.在工业自动化领域，涉及到颜色识别的应用需求往往需要识别不止一种颜色，但一个颜色识别传感器只能识别一种颜色，虽然单个传感器成本并不高，但需要识别的颜色种类越多，则总体使用成本就会越高。


技术实现要素：

4.本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种多通道颜色检测装置。
5.本实用新型的技术方案如下：
6.一种多通道颜色检测装置，包括电源模组、单片机、颜色检测装置和多通道输出单元；
7.电源模组分别连接单片机、颜色检测装置和多通道输出单元，用于提供电源；颜色检测装置的信号输出端连接单片机的模数转换端，单片机的输出端连接多通道输出单元，多通道输出单元的每个输出通道对应一个标定颜色；
8.颜色检测装置包括红、绿、蓝三片滤镜以及光源、三个电阻、三个电容和三个光敏三极管，光源用于照亮待检测工件表面，红、绿、蓝三片滤镜分别分布在待检测工件与对应的光敏三极管之间，每个光敏三极管的连接方式相同，光敏三极管的集电极通过电阻连接电源，集电极还连接电容的第一端，电容的第一端作为颜色检测装置的信号输出端输出检测电压，光敏三极管的发射极和电容的第二端接地；光敏三极管和滤镜配合用于对待检测工件表面的反射光线进行颜色分量检测。
9.其进一步的技术方案为，多通道输出单元包括作为输出通道的多个继电器模组，每个继电器模组的输入端分别连接单片机的输出端，继电器模组输出开关量反馈检测结果。
10.其进一步的技术方案为，多通道输出单元包括作为输出通道的多个晶体管模组，每个晶体管模组的输入端分别连接单片机的输出端，晶体管模组输出开关量反馈检测结果。
11.其进一步的技术方案为，多通道输出单元包括作为输出通道的多个继电器模组和晶体管模组，每个继电器模组和晶体管模组的输入端分别连接单片机的输出端，继电器模组或晶体管模组输出开关量反馈检测结果。
12.其进一步的技术方案为，多通道颜色检测装置还包括基于ch340g芯片构成的usb
转串口电路，usb转串口电路连接单片机的通讯端，用于向单片机传送标定颜色。
13.其进一步的技术方案为，电源模组基于lm2596s-3.3芯片实现，用于将24v直流电压源转换为3.3v直流电源；单片机基于stm32f051c8芯片实现。
14.本实用新型的有益技术效果是：
15.本装置无需使用任何颜色识别芯片或传感器，颜色检测部分仅利用三个光敏三极管和红、绿、蓝三片滤镜配合，待检测工件表面的反射光线通过三片滤镜后仅保留各自的红色、绿色、蓝色光线，光敏三极管分别对红色、绿色、蓝色光线进行强度检测，最后通过单片机自带的adc进行量化，得到待检测工件的rgb分量，与预存的标定颜色进行对比后，单片机控制多通道输出单元中相匹配的输出通道闭合反馈检测结果，该装置整体电路结构简单，在减少了传感器使用数量的基础上，还能够识别多种颜色，满足大部分工业需求。
附图说明
16.图1是本技术提供的装置原理图。
17.图2是本技术提供的电源模组的电路图。
18.图3是本技术提供的颜色检测装置的电路图。
19.图4是本技术提供的多通道输出单元的电路图。
20.图5是本技术提供的单片机的芯片引脚示意图。
21.图6是本技术提供的usb转串口电路的电路图。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
23.如图1所示，一种多通道颜色检测装置，包括电源模组、单片机、颜色检测装置、多通道输出单元和usb转串口电路。电源模组分别连接单片机、颜色检测装置和多通道输出单元，用于提供电源。颜色检测装置的信号输出端连接单片机的模数转换端，单片机的输出端out1-8连接多通道输出单元，多通道输出单元的每个输出通道对应一个标定颜色，可选的，本技术设定多通道输出单元有八个输出通道。usb转串口电路连接单片机的通讯端stm32_rx1和stm32_tx1，用于向单片机传送标定颜色。
24.结合图2所示，本技术的电源模组基于lm2596s-3.3芯片实现，用于将24v直流电压源转换为3.3v直流电源，具体电路结构为本领域常规电路，在此不进行赘述。
25.结合图3所示，颜色检测装置包括红、绿、蓝三片滤镜1、2、3以及光源4、三个电阻r1、r2、r3、三个电容c1、c2、c3和三个光敏三极管q1、q2、q3。光源4用于照亮待检测工件表面，红、绿、蓝三片滤镜1、2、3分别分布在待检测工件与对应的光敏三极管q1/q2/q3之间。每个光敏三极管q1/q2/q3的连接方式相同，以光敏三极管q1为例进行说明：光敏三极管q1的集电极通过电阻r1连接电源3.3v，集电极还连接电容c1的第一端，电容c1的第一端作为颜色检测装置的信号输出端adc_r输出检测电压至单片机的引脚11，光敏三极管q1的发射极和电容c1的第二端接地。由于红绿蓝三种颜色分量的强弱会造成光敏三极管获得的电压值呈现变化，因此利用光敏三极管和三色滤镜配合用于对待检测工件表面的反射光线进行颜色分量检测。
26.多通道输出单元包括作为输出通道的八个继电器模组，或者，包括作为输出通道
的八个晶体管模组，再或者，包括作为输出通道的四个继电器模组和四个晶体管模组，具体使用数量根据实际需求可以重新分配。三种情况的电路连接结构相似，本技术以继电器模组和晶体管模组的组合模式进行说明。
27.结合图4所示，继电器模组包括第一、第二发光二极管d1、d2、光耦u1、二极管d3、两个电阻r4、r5和继电器k1。光耦u1的第一输入端通过电阻r4连接电源3.3v，光耦u1的第二输入端连接第一发光二极管d1的阳极，第一发光二极管d1的阴极作为继电器模组的输入端连接单片机的输出端out5，光耦u1的第二输出端接地，光耦u1的第一输出端分别连接继电器k1的第一控制端、二极管d3的阳极和第二发光二极管d2的阴极，第二发光二极管d2的阳极通过电阻r5后分别连接二极管d3的阴极和继电器k1的第二控制端，继电器k1的动、静触点连接外设控制器。可选的，继电器k1基于g5v-1-24vdc型号实现。
28.晶体管模组包括第三发光二极管d4、二极管d5、光耦u2、三个电阻r6、r7、r8和两个npn晶体管q4、q5。光耦u2的第一输入端通过电阻r6连接电源3.3v，光耦u2的第二输入端连接第三发光二极管d4的阳极，第三发光二极管d4的阴极作为晶体管模组的输入端连接单片机的输出端out1，光耦u2的第二输出端连接晶体管q4的基极，串联的电阻r7、r8的串联第一端连接晶体管q4的基极，串联第二端连接二极管d5的阳极，串联公共端连接晶体管q4的发射极，晶体管q4的发射极还连接晶体管q5的基极，晶体管q4的集电极连接二极管d5的阴极，晶体管q5的集电极连接光耦u2的第一输出端后共同连接外设控制器，晶体管q5的发射极连接外设控制器的公共端。
29.当颜色检测装置检测出待检测工件的rgb分量与某一标定颜色匹配时，单片机控制相应的输出通道动作，若输出通道连接了外设控制器，比如plc，则继电器模组或晶体管模组输出开关量向plc反馈检测结果，表示该通道对应的颜色即为待检测工件表面的颜色。
30.结合图5所示，本技术的单片机基于stm32f051c8芯片实现，用于数据的采集、处理和结果判断，单片机内部预存了八个标定颜色的rgb值，该芯片为本领域常用芯片，在此不进行赘述。
31.结合图6所示，usb转串口电路基于ch340g芯片实现，还用于单片机固件的更新以及装置参数的在线设定，该电路为本领域的常规电路结构，在此不进行赘述。
32.多通道颜色检测装置的工作原理为：
33.将该检测装置和待测工件一起置于黑盒中，防止外部光源干扰检测，打开光源照亮待测工件表面后，待检测工件表面的反射光线通过三片滤镜后仅保留各自的红色、绿色、蓝色光线，光敏三极管分别对红色、绿色、蓝色光线进行强度检测，输出相应的电压值传输至单片机，由单片机自带的adc对三组电压值进行数字量化，得到待检测工件的rgb分量，与预存的八个标定颜色的rgb值进行对比找到最接近的标定值，最终单片机控制多通道输出单元中与该标定值相匹配的输出通道闭合向外设plc反馈检测结果，该装置整体电路结构简单，在减少了传感器使用数量的基础上，还能够识别多种颜色，满足大部分工业需求。
34.以上所述的仅是本技术的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。