木材颜色识别系统技术方案

本技术提供一种结构简单、运行速度快、成本低廉、失真小，准确性高的木材颜色识别系统，它包括白色发光光源、TCS3200D颜色传感器、可编程控制器、LCD液晶触摸屏，白色发光光源发出的光经木材反射进入颜色传感器，颜色传感器、白色发光光源、LCD液晶触摸屏均与可编程控制器连接。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及对木材表面颜色进行识别、分选的系统和方法。
技术介绍
目前国内家具、木质装饰等对木材的材色均匀性、色差变化要求严格的企业，多数 采用人工肉眼识别的方式对木材的色差进行分选，其存在分选精度不高、色差控制不准确、 分选人员多、分选效率低下、生产成本高、流水线作业难、机械化程度低等突出问题。也有人 采用摄像头对木材表面拍照，再以计算机对拍摄的照片进行处理，这种方法因照片需要的 存储空间大，对照片进行后续处理要求的计算速度要求很高，加上摄像头本身价格也很高， 所以整个系统十分昂贵。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构简单、运行速度快、成本低廉、失真小，准确性高的 木材颜色识别系统。 木材颜色识别系统，它包括白色发光光源、TCS3200D颜色传感器、可编程控制器、 IXD液晶触摸屏，白色发光光源发出的光经木材反射进入颜色传感器，颜色传感器、白色发 光光源、LCD液晶触摸屏均与可编程控制器连接。上述的木材颜色识别系统，所述可编程控制器为STM32F407ZGT6芯片。上述的木材颜色识别系统，颜色传感器有三个或三个以上，颜色传感器沿着被测 试木材的宽度方向排列。上述的木材颜色识别系统，白色发光光源和颜色传感器设置在可以相对于被测试 木材表面移动的移动支架上。这样可以调节移动支架的位置，使得颜色传感器到被测试木 材表面的距离处于颜色传感器的最佳工作距离。上述的木材颜色识别系统，STM32F407ZGT6的GPI0F5连接颜色传感器公用OUT引 脚，为线号捕获线；PA4连接各颜色传感器公用S2引脚，PA7连接各颜色传感器公用S3引 脚，PE5连接各颜色传感器公用S1引脚，PE6连接各颜色传感器公用S0引脚，PC6、PC7、PC8 分别与连接三个颜色传感器的0E引脚。 本技术同时提供了一种能够快捷识别木材颜色、运行速度快的木材颜色识别方 法。 本技术的木材颜色识别方法，使用上述的木材颜色识别系统，其步骤包括：a、标定：颜色传感器捕获由白色光源照射的纯白色光板反射的光，通过控制器测 定颜色传感器对于红色、绿色、蓝色三基色的输出周期tr、tg、tb; b、测试：光源发出的光照射在被测试木材的表面，木材的反射光进入颜色传感器， 通过控制器测定颜色传感器对于红色、绿色、蓝色的输出周期sr、sg、sb; c、灰度计算：以下式计算出灰度Gray并输出至显示器显示：Gray=30%X255Xsr/tr+59 %X255Xsg/tg+11 %X255Xsb/tb〇 上述的木材颜色识别方法，白色发光光源和颜色传感器设置在可以相对于被测试 木材表面移动的移动支架上；当进行所述步骤b时，实时调整移动支架的位置，使得颜色传 感器到被测试木材表面的距离为l〇mm。 上述的木材颜色识别方法，所述木材颜色识别系统还包括用于判断传感器下方是 否有被测试木材的物料传感器；当物料传感器检测到传感器下方有被测试木材时，进行所 述步骤b、c〇 上述的木材颜色识别方法，被测试木材从传感器下方通过；被测试木材从传感器 下方通过时， 进行所述步骤b、c得到木材的灰度。 上述的木材颜色识别方法，被测试木材从传感器下方通过；被测试木材从传感器 下方通过时， 重复进行所述步骤b、c得到木材不同部位的灰度。 上述的木材颜色识别方法，一个颜色传感器或多个的颜色传感器对被测试木板表 面的不同部位的灰度进行采集后，由控制器对采集到的各部位灰度数值进行计算，当被测 木材完全通过传感器后，以各部位灰度数值的算术平均值作为该木材的最终灰度值并输出 至显示器显示，最终灰度值与存储的颜色等级数据范围进行对比，最终确定被测试木板颜 色等级范围。同一个颜色传感器或不同的颜色传感器对被测试木板表面的不同部位的灰度 进行测试后，以各部位灰度的算术平均值作为该木材的最终灰度值并输出。 上述的木材颜色识别方法，在颜色传感器的前后两侧各设置一个用于判断传感器 下方是否有物料传感器；被测试木材从传感器下方通过；当前面的物料传感器检测到一块 被测试木材进入到颜色传感器下方的位置时，重复进行步骤b、c;当后面的物料传感器检 测到该块被测试木材离开颜色传感器下方后，由控制器对采集到的各部位灰度数值进行计 算，以各部位灰度数值的算术平均值作为该木材的最终灰度值并输出至显示器显示。这样， 本方法特别适用于连续流水作业工作，能够连续完成对一块块依次从传感器下方通过的被 测试木材的灰度测试工作。最好，物料传感器、白色发光光源和颜色传感器均设置在可以相 对于被测试木材表面移动的移动支架上；当前面的物料传感器检测到一块被测试木材进入 到颜色传感器下方的位置时，实时调整移动支架的位置，使得颜色传感器到被测试木材表 面的距离为1〇_，再重复进行步骤b、c;当后面的物料传感器检测到该块被测试木材离开 颜色传感器下方后，由控制器对采集到的各部位灰度数值进行计算，以各部位灰度数值的 算术平均值作为该木材的最终灰度值并输出至显示器显示。 本技术的有益效果：本技术仅仅以一个或多个颜色传感器对木材的反射光进行分 析，得出针对的反射光中的红色、绿色、蓝色等三原色的输出周期或频率，并根据白平衡校 正（标定）所得的比例因子（对于红色、绿色、蓝色的比例因子分别是为255/tr、255/tg、 255/tb)，得出该颜色传感器所测得的木材上某点的灰度。若木材表面的颜色基本一致，根 据一点基本可以确定木材的灰度。当然，为了降低测试的随机性和误差，可以对被测试木板 表面的不同部位的灰度进行测试后，以整块木材表面各部位灰度的算术平均值作为该木材 的最终灰度值并输出。 由于本专利只需要测试颜色传感器输出的脉冲数，运行速度极快，需要存贮的字 节很短，所以不但本测试系统成本低，而且能够适应快速移动的木材，尤其适用于流水线作 业。一般在测试时，标定只需要做一次即可，以后只需要重复对木材的测试和灰度计算即 可。【附图说明】 图1是木材颜色识别系统的总体框架图； 图2是TCS3200D颜色感应器的框架图； 图3是三个TCS3200D颜色感应器并联与STM32F407ZGT6微处理器相连的电路图； 图4是对三个TCS3200D颜色感应器轮番读取数据的流程图； 图5是STM3F407ZGT6微处理器捕获算法流程图。【具体实施方式】 1总体设计方案 设计的木材表面颜色采集-色差高效自动分析系统由TCS3200D颜色感应器、 STM32F407ZGT6微处理器、ILI9341液晶显示器及其相关电子辅助设备组成。各种设备间使 用SPI、8080、SCCB等通讯协议通讯，框架图如图1。TCS3200D感应器输出木材表面颜色RGB 各分量脉冲信号，STM32F407ZGT6捕获脉冲，再根据人眼识别习惯将读取的RGB数据转换灰 度值，与预先通过LCD显示器设置的10个灰度等级标准区间数据进行比较，确定被测试木 板颜色等级范围，并将分选结果通过显示器进行显示，提供操作人员参考操作。 2颜色采集设计 颜色感应部分核心硬件为T0AS公司生产的TCS3200D颜色感应器。该传感器工作 在电压为2. 7V-5. 5V，50KHz工作状态下误差小于0. 2%，并具有电源关闭功能，支持片选； 可输出2%、20%、100%三种频率波段；输出频率占空比为本文档来自技高网...

【技术保护点】
木材颜色识别系统，其特征是：它包括白色发光光源、TCS3200D颜色传感器、可编程控制器、LCD液晶触摸屏，白色发光光源发出的光经木材反射进入颜色传感器，颜色传感器、白色发光光源、LCD液晶触摸屏均与可编程控制器连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：白军杰，蔡家斌，周洪杰，康晓伟，
申请(专利权)人：南京林业大学，阜阳市金木工艺品有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32