颜色传感器的应用.doc
《颜色传感器的应用.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《颜色传感器的应用.doc(4页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
高分辨率颜色传感器原理与应用 随着现代工业生产向高速化、自动化方向的发展,生产过程中长期以来由人眼起主导作用的颜色识别工作将越来越多地被相应的颜色传感器所替代。例如:图书馆使用颜色区分对文献进行分类,能够极大地提高排架管理和统计等工作:在包装行业,产品包装利用不同的颜色或装潢来表示其不同的性质或用途。目前的颜色传感器通常是在独立的光电二极管上覆盖经过修正的红、绿、蓝滤光片,然后对输出信号进行相应的处理,才能将颜色信号识别出来;有的将两者集合起来,但是输出模拟信号,需要一个A/D电路进行采样,对该信号进一步处理,才能进行识别,增加l『电路的复杂性,并且存在较大的识别误差,影响了识别的效果。美国TA0s公司最新推出的颜色传感器TCS23O。它能够实现颜色的识别与检测,同时与其它的颜色传感器相比,还具有许多优良的新特性。这种可编程的彩色光到频率转换器适合于色度计测量应用领域,如彩色打印、医疗诊断、计算机彩色监视器校准以及油漆、纺织品、化妆品、印刷材料的过程控制和色彩配合。 1 TCS23O芯片的结构框图与特点: TCS230 是TAOS (TexaS AdVanced Optoe1ec口onicSolutions)公司推出的可编程彩色光到频率的转换器。它把可配置的硅光电二极管与电流频率转换器集成在一个单一的CM0S电路上,同时在单一芯片上还集成了红绿蓝(RGB)三种滤光器,是业界第一个有数字兼容接口的RGB彩色传感器。TcS230的输出信号是数字量,可以驱动标准的TrL或CMOS逻辑输入,因此可直接与微处理器或其它逻辑电路相连接。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。图1是TCS230的引脚封装和功能框图。 图1 Tcs23O的引肢封装和功能框图 图1中,TCS23O采用8引脚的S0IC表面贴装式封装,在单一芯片上集成有64个光电二极管。这些二极管共分为四种类型。其中l6个光电二极管带有红色滤波器,16个光电二极管带有绿色滤波器,16个光电二极管带有蓝色滤波器,其余16个不带有任何滤波器,可以透过全部的光信息。这些光电二极管在 片内是交叉排列的,能够最大限度地减少入射光幅射的不均匀性,从而增加颜色识别的精确度;另一方面,相同颜色的l6个光电二极管足并联连接的,均匀分布在二极管阵列中,可以消除颜色的位置误差。工作时。通过两个可编程的引脚来动态选择所需要的滤波器。该传感器的典型输出频率范围扶2H 500kHz,用户还可以通过两个可编程引脚来选择lo0%、2O%或2%的输出比例因子,或电源关断模式。输出比例因子使传感器的输出能够适应不同的测量范围,提高了它的适应能力。例如,当使用低速的频率计数器时,就可以选择小的定标值,使TCS230的输出频率和计数器相匹配。 从功能框图可知:当入射光投射到TCS230上时,通过光电二极管控制引脚S2、s3的不同组合,可以选择不同的滤波器;经过电流到频率转换器后输出不同频率的方波(占空比是5O%),不同的颜色和光强对应不同频率的方波;还可以通过输出定标控制引脚S0、S1选择不同的输出比例因子,对输出频率范围进行调整,以适应不同的需求。 下面简要介绍Tcs230芯片各个引脚的功能及它的一些组合选项。 s0、s1用于选择输出比例因子或电源关断模式;s2、S3用于选择滤波器的类型;OE是频率输出使能引脚,可以控制输出的状态,当有多个芯片引脚共用微处理器的输入引脚时,也可以作为片选信号;OUT是频率输出引脚,GND是芯片的接地引脚,vcc为芯片提供工作电压。图2是SO、S1及S2、S3的可用组合。 图2 sO、s1及S2、s3的组合选项 2 TCS230识别颜色的原理 2.1三原色的感应原理 通常所看到的物体颜色,实际上是物体表面吸收了照射到它上面的白光(日光)中的一部分有色成分,而反射出的另一部分有色光在人眼中的反应。白色是由各种频率的可见光混合在一起构成的,也就是说自光中包含着各种颜色的色光(如红R、黄Y、绿G、青v、蓝B、紫P)。根据德国物理学家赫姆霍兹(Helinho1tz)的三原色理论可知,各种颜色是由不同比例的三原色(红、绿、蓝)混合而成的。 2.2 TCS23O识别颜色的原理 由上面的三原色感应原理可知,如果知道构成各种颜色的三原色的值,就能够知道所测试物体的颜色。对于Tcs230来说,当选定一个颜色滤波器时,它只允许某种特定的原色通过,阻止其它原色的通过。例如:当选择红色滤波器时,入射光中只有红色可以通过,蓝色和绿色都被阻止,这样就可以得到红色光的光强;同理,选择其它的滤波器,就可以得到蓝色光和绿色光的光强。通过这三个值,就可以分析投射到TCS23O传感器上的光的颜色。 2.3白平衡和颜色识别原理 白平衡就是告诉系统什么是白色。从理论上讲, 白色是由等量的红色、绿色和蓝色混合而成的;但实际上,白色中的三原色并不完全相等,并且对于1℃s23O的光传感器来说,它对这三种基本色的敏感性是不相同的,导致TCS230的RGB输出并不相等,因此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。进行白平衡调整是为后续的颜色识别作准备。在本装置中,白平衡调整的具体步骤和方法如下:将空的试管放置在传感器的上方,试管的上方放置一个白色的光源,使入射光能够穿过试管照射到TCS23O上;根据前面所介绍的方法,依次选通红色、绿色和蓝色滤波器,分别测得红色、绿色和蓝色的值,然后就可计算出需要的三个调整参数。当用TCS230识别颜色时,就用这三个参数对所测颜色的R、G和B进行调整。这里有两种方法来计算调整参数:①依次选通三种颜色的滤波器,然后对TCS230的输出脉冲依次进行计数。当计数到255时停止计数,分别计算每个通道所用的时间。这些时间对应于实际测试时TCS23O每种滤波器所采用的时间基准,在这段时间内所测得的脉冲数就是所对应的R、G和B的值。②设置定时器为一固定时间(例如1Oms),然后选通三种颜色的滤波器,计算这段时间内TCS230的输出脉冲数,计算出一个比例因子,通过这个比例因子可以把这些脉冲数变为255。在实际测试时,使用同样的时间进行计数,把测得的脉冲数再乘以求得的比例因子,然后就可以得到所对应的R、G和B的值。3TCS23O的应用基于上述分析,采用89C51和TCS230设计了一个医用液体颜色识别装置。该装置具有结构简单、识别精度和效率高的特点,并且能够和上位机通信,以将识别的结果实时传送给上位机。由于是说明TCS230的使用情况,下面仅给出其中的TCs230识别电路,如图3所示。图3中用89C51的P1口的几个引脚来控制TCS230的各个控制引脚,而TCS23O的输出引脚被连接到89C5l的定时器,计数器1的输入端(P3.5)。设置89C51定时器/计数器为相应的工作方式,初始化89C5l定时器为一个定值,再选择TCs23O的输出比例因子,并使能输出引脚。实际使用中通过读取89c51计数器的值,就可以分别计算出Tcs230的三种输出频率,进而确定R、G、B值及颜色。现结合上述分析给出相应的软件流程,如图4所示。 图3 Tcs230颜色识别技口电路 图4 软件流程 在程序流程中:系统初始化负责设置89C51的定时器,计数器的工作方式,选择TCS230的输出比例因子,使能输出引脚以及通信参数的设置。初始化完成后,检测是否需要进行白平衡调整。如有,调用白平衡子程序;否则,转到下一步,检测是否需要进行颜色识别。如没有,返回;如需要颜色识别,调用颜色识别子程序,直到颜色识别完毕。 4应用中需要注意的问题 4.1颜色识别时要避免外界光线的干扰,否则会影响颜色识别的结果,最好把传感器、光源等放置在一个密闭、无反射的箱子中进行测试; 4.2对光源没有特殊的要求,但是光源发出的光要尽量集中,否则会造成传感器之间的相互干扰; 4.3当第一次使用TCs23O时,或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。- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 颜色 传感器 应用
咨信网温馨提示:
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【pc****0】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【pc****0】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,个别因单元格分列造成显示页码不一将协商解决,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【pc****0】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【pc****0】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。
关于本文