使用TCS3200和Arduino UNO制作颜色分选机

科技观察员 2022-09-01 3640

描述

　　顾名思义，颜色分类就是简单地根据事物的颜色对事物进行分类。它可以通过看到它来轻松完成，但是当要分类的东西太多并且这是一项重复性任务时，自动色选机非常有用。这些机器有颜色传感器来感知任何物体的颜色，并在检测到颜色伺服电机后抓住物体并将其放入相应的盒子中。它们可用于颜色识别、颜色区分和颜色分类很重要的不同应用领域。一些应用领域包括农业（基于颜色的谷物分选）、食品工业、钻石和采矿业、回收等。应用不仅限于此，还可以进一步应用于不同的行业。

　　在本教程中，我们将使用颜色传感器 TCS3200、一些伺服电机和 Arduino 板制作颜色分选机。本教程将包括彩球的分类并将它们保存在相关的彩盒中。盒子将处于固定位置，伺服电机将用于移动分拣手以将球保持在相关盒子中。

　　所需组件

　　Arduino UNO

　　TCS3200 颜色传感器

　　伺服电机

　　跳线

　　面包板

　　色选机械臂底盘的制作方法

　　为了制作包括底盘、臂、滚轮、垫子在内的完整设置，我们使用了 2 毫米厚的白色Sunboard。它在固定商店很容易买到。我们使用切纸机切割 Sunboard Sheet 和 FlexKwik 或 FeviKwik 来连接不同的部分。以下是构建颜色分类臂

　　的一些步骤：

　　1）拿取防晒板。

TCS3200

　　2）如图所示，用刻度尺和记号笔测量好所有边后，将阳光板切成小块。

TCS3200

　　3）现在将两块阳光板放在一起，然后在上面倒一滴 FeviKwik 将它们粘在一起。按照图继续连接。

TCS3200

　　4）将所有部件连接在一起后，这台色选机将如下所示：

TCS3200

　　TCS3200 颜色传感器

TCS3200

　　TCS3200 是一种颜色传感器，可以通过正确的编程检测任意数量的颜色。TCS3200 包含 RGB（红绿蓝）阵列。如图所示，在显微镜下可以看到传感器眼睛内部的方框。这些方块是 RGB 矩阵的数组。这些盒子中的每一个都包含三个传感器，一个用于感测红光强度，一个用于感测绿光强度，最后一个用于感测蓝光强度。

TCS3200

　　这三个阵列中的每个传感器阵列都是根据需要单独选择的。因此它被称为可编程传感器。该模块可以用来感知特定颜色并离开其他颜色。它包含用于该选择目的的过滤器。第四种模式称为“无滤镜模式”，其中传感器检测白光。

　　Arduino色选机电路图

　　这个Arduino 颜色分类器的电路图很容易制作，不需要太多连接。示意图如下。

TCS3200

　　这是色选机设置背后的电路：

TCS3200

对 Arduino Uno 进行编程以对彩色球进行分类

对 Arduino UNO 进行编程非常简单，需要一个简单的逻辑来简化颜色分类所涉及的步骤。最后给出了带有演示视频的完整程序。

由于使用的是伺服电机，所以伺服库是程序的重要组成部分。这里我们使用两个伺服电机。第一个伺服将彩球从初始位置移动到 TCS3200 检测器位置，然后移动到将落下的分拣位置。移动到分拣位置后，第二个伺服将使用其手臂将球落到所需的颜色桶中。请参阅最后给出的视频中的完整工作。

第一步将包含所有库并定义伺服变量。

#include 
伺服拾取伺服；
伺服下降伺服；

TCS3200 颜色传感器可以在没有库的情况下工作，因为只需要从传感器引脚读取频率来决定颜色。所以只需定义 TCS3200 的引脚号。

#define S0 4 
#define S1 5 
#define S2 7 
#define S3 6 
#define sensorOut 8 
int 频率 = 0; 
诠释颜色=0；

使选择引脚作为输出，因为这将使彩色光电二极管高或低，并将TCS3200 的 Out 引脚作为输入。OUT 引脚将提供频率。最初选择频率缩放为 20%。

  pinMode（S0，输出）；
  pinMode（S1，输出）；
  pinMode（S2，输出）；
  pinMode（S3，输出）；
  pinMode（传感器输出，输入）；
  数字写入（S0，低）；
  数字写入（S1，高）；

伺服电机连接在 Arduino 的引脚 9 和 10。将拾取彩球的拾取伺服器连接在引脚 9 上，将根据颜色掉落彩球的下落伺服器连接在引脚 10 上。

  pickServo.attach(9); 
  dropServo.attach(10);

最初，拾取伺服电机设置在初始位置，在这种情况下为 115 度。它可能会有所不同，并且可以相应地进行定制。电机在延迟一段时间后移动到检测器区域并等待检测。

  pickServo.write(115); 
  延迟（600）；
  for(int i = 115; i > 65; i--) { 
    pickServo.write(i); 
    延迟（2）；
  }
  延迟（500）；

TCS 3200从Out Pin 读取颜色并给出频率。

  颜色 = 检测颜色（）；
  延迟（1000）；

根据检测到的颜色，下落伺服电机以特定角度移动，并将彩球落入相应的盒子中。

  开关（颜色）{
    案例1：
    dropServo.write（50）；
    休息; 
    案例2：
    dropServo.write(80)；
    休息; 
    案例3：
    dropServo.write(110)；
    休息; 
    案例4：
    dropServo.write(140)；
    休息; 
    案例5：
    dropServo.write(170)；
    休息; 
    案例0：
    中断；
  }
  延迟（500）；

伺服电机返回初始位置，等待下一个球被拾取。

  for(int i = 65; i > 29; i--) { 
    pickServo.write(i); 
    延迟（2）；
  }
  延迟（300）；
  for(int i = 29; i < 115; i++) { 
    pickServo.write(i); 
    延迟（2）；
  }

函数detectColor()用于测量频率并比较颜色频率以得出颜色结论。结果打印在串行监视器上。然后它返回用于移动下降伺服电机角度的案例的颜色值。

诠释检测颜色（）{

写入 S2 和 S3 (LOW,LOW) 会激活红色光电二极管以获取红色密度读数。

  数字写入（S2，低）；
  数字写入（S3，低）；
  频率 = 脉冲输入（传感器输出，低）；
  int R = 频率；
  Serial.print("红色 = "); 
  Serial.print(frequency);//打印红色频率
  Serial.print(" "); 
  延迟（50）；

写入 S2 和 S3（低、高）会激活蓝色光电二极管以获取蓝色密度读数。

  数字写入（S2，低）；
  数字写入（S3，高）；
  频率 = 脉冲输入（传感器输出，低）；
  int B = 频率；
  Serial.print("蓝色 = ");
  Serial.print（频率）；
  序列号.println(" ");

写入 S2 和 S3 (HIGH,HIGH) 会激活绿色光电二极管以获取绿色密度读数。

  数字写入（S2，高）；
  数字写入（S3，高）；

  // 读取输出频率
  频率 = pulseIn(sensorOut, LOW); 
  int G = 频率；
  Serial.print("绿色 = "); 
  Serial.print（频率）；
  序列号.print(""); 
  延迟（50）；

然后比较这些值以做出颜色决定。不同实验设置的读数不同，因为在进行设置时每个人的检测距离都不同。

 如果（R<22 & R>20 & G<29 & G>27）{
    颜色 = 1; // Red 
    Serial.print("检测到的颜色是 = "); 
    Serial.println("RED"); 
  } 
  if(G<25 & G>22 & B<22 &B>19){
    颜色 = 2; // 橙色
      Serial.println("橙色"); 
  } 
  if(R<21 & R>20 & G<28 & G>25){
    颜色 = 3; // 绿色
      Serial.print("检测到的颜色是 = "); 
    Serial.println("绿色"); 
  } 
  if(R<38 & R>24 & G<44 & G>30){
    颜色 = 4; // 黄色
       Serial.print("检测到的颜色是 = "); 
    Serial.println("黄色"); 
  } 
  if (G<29 & G>27 & B<22 &B>19){
    颜色 = 5; // 蓝色
     Serial.print("检测到的颜色是 = ");
    Serial.println("蓝色"); 
  }
  返回颜色；
}

TCS3200

　　这样就完成了使用 TCS3200 和 Arduino UNO 的色选机。如果需要，您还可以对其进行编程以检测更多颜色。

#include

伺服拾取伺服；

伺服下降伺服；

#define S0 4

#define S1 5

#define S2 7

#define S3 6

#define sensorOut 8

int 频率 = 0;

诠释颜色=0；

int detectColor() {

// 激活红色光电二极管以读取

digitalWrite(S2, LOW);

数字写入（S3，低）；

频率 = 脉冲输入（传感器输出，低）；

int R = 频率；

Serial.print("红色 = ");

Serial.print(frequency);//打印红色频率

Serial.print(" ");

延迟（50）；

// 激活蓝色光电二极管以读取

digitalWrite(S2, LOW);

数字写入（S3，高）；

频率 = 脉冲输入（传感器输出，低）；

int B = 频率；

Serial.print("蓝色 = ");

Serial.print（频率）；

序列号.println(" ");

// 激活绿色光电二极管以读取

digitalWrite(S2, HIGH);

数字写入（S3，高）；

// 读取输出频率

频率 = pulseIn(sensorOut, LOW);

int G = 频率；

Serial.print("绿色 = ");

Serial.print（频率）；

序列号.print("");

延迟（50）；

延迟（50）；

//不同设置

的读数不同 //根据您的项目和检测到的读数更改读数

if(R<22 & R>20 & G<29 & G>27){

color = 1; // Red

Serial.print("检测到的颜色是 = ");

Serial.println("RED");

}

if(G<25 & G>22 & B<22 &B>19){

颜色 = 2; // 橙色

Serial.println("橙色");

}

if(R<21 & R>20 & G<28 & G>25){

颜色 = 3; // 绿色

Serial.print("检测到的颜色是 = ");

Serial.println("绿色");

}

if(R<38 & R>24 & G<44 & G>

30){颜色 = 4; // 黄色

Serial.print("检测到的颜色是 = ");

Serial.println("黄色");

}

if (G<29 & G>27 & B<22 &B>19){

颜色 = 5; // 蓝色

Serial.print("检测到的颜色是 = ");

Serial.println("蓝色");

}

返回颜色；

}

无效设置（）{

pinMode（S0，输出）；

pinMode（S1，输出）；

pinMode（S2，输出）；

pinMode（S3，输出）；

pinMode（传感器输出，输入）；

//频率缩放到 20% 选定

的 digitalWrite(S0, LOW);

数字写入（S1，高）；

pickServo.attach(9);

dropServo.attach(10);

序列号.开始（9600）；

}

void loop() {

//伺服电机的初始位置

pickServo.write(115);

延迟（600）；

for(int i = 115; i > 65; i--) {

pickServo.write(i);

延迟（2）；

}

延迟（500）；

//通过调用函数读取颜色值。将结论值保存在变量

color = detectColor();

延迟（1000）；

开关（颜色）{

案例1：

dropServo.write（50）；

休息;

案例2：

dropServo.write(80)；

休息;

案例3：

dropServo.write(110)；

休息;

案例4：

dropServo.write(140)；

休息;

案例5：

dropServo.write(170)；

休息;

案例0：

中断；

}

延迟（500）；

for(int i = 65; i > 29; i--) {

pickServo.write(i);

延迟（2）；

}

延迟（300）；

for(int i = 29; i < 115; i++) {

pickServo.write(i);

延迟（2）；

}

颜色=0;

}

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