CN206192511U - 长距离非对焦式颜色识别传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种长距离非对焦式颜色识别传感器，包括处理电路和颜色感应体，颜色感应体包括第一感应体、第二感应体、第三感应体、第四感应体、第五感应体和第六感应体，第一感应体包括第一反光杯、高透度红色滤光片和第一光敏电阻，第二感应体包括大功率绿色光LED、第一LED散热片和第一聚光灯罩，第三感应体包括高透度蓝色滤光片、第二反光杯和第二光敏电阻，第四感应体包括大功率红色光LED、第二LED散热片和第二聚光灯罩，第五感应体包括高透度绿色滤光片、第三反光杯和第三光敏电阻，第六感应体包括大功率蓝色光LED、第三LED散热片和第三聚光灯罩。本实用新型的结构设计合理，提高了抗干扰性能和识别准确率，适用性强且实用性好。

Description

长距离非对焦式颜色识别传感器

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，具体涉及一种长距离非对焦式颜色识别传感器。

背景技术

目前颜色传感器主要有基于图像处理的传感器和基于三原色检测的颜色传感器，如TCS230、TCS3200等。

基于图像处理的传感器是通过摄像头采集图像信息，然后对图像信息进行分析，最后判断颜色的。

基于三原色检测的颜色传感器是使用单色光(如白光LED)提供光源，通过滤光片提取出三原色，然后再判断RGB的大小来判断颜色的。

基于图像处理的传感器需要调节焦距，操作麻烦；要对图像进行处理，单次检测响应时间长，价格高昂。基于三原色检测的颜色传感器通常使用白光LED作为光源，但由于白光LED的RGB比例确定，进行白平衡校准时通常要结合软件调整，调节复杂；并且检测距离仅为几厘米级别，若使用镜头增加检测距离，又要涉及对焦问题，操作麻烦。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、抗干扰性能强且可有效提高识别准确率的长距离非对焦式颜色识别传感器。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种长距离非对焦式颜色识别传感器，包括处理电路和与所述处理电路相连接的颜色感应体，所述颜色感应体包括分别与处理电路相连接的第一感应体、第二感应体、第三感应体、第四感应体、第五感应体和第六感应体，所述第一感应体包括第一反光杯、高透度红色滤光片和第一光敏电阻，所述第二感应体包括大功率绿色光LED、第一LED散热片和第一聚光灯罩，所述第三感应体包括高透度蓝色滤光片、第二反光杯和第二光敏电阻，所述第四感应体包括大功率红色光LED、第二LED散热片和第二聚光灯罩，所述第五感应体包括高透度绿色滤光片、第三反光杯和第三光敏电阻，所述第六感应体包括大功率蓝色光LED、第三LED散热片和第三聚光灯罩。

所述处理电路包括设有稳压电路、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第六放大器、第一非门、第二非门、第三非门、第四非门、第五非门、第六非门、与非门、VOUT red端、VOUT green端、VOUT blue端和GND端，所述GND端与稳压电路的负极端相连接，所述第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻分别串联电阻后并联在稳压电路的正极与负极之间，所述第一光敏电阻的负极连接在第一放大器、第三放大器的同向输入端同时连接在第二放大器、第四放大器的反向输入端，所述第三光敏电阻的负极连接在第一放大器和第六放大器的反向输入端同时连接在第二放大器和第五放大器的同向输入端，所述第二光敏电阻的负极连接在第三放大器、第五放大器的反向输入端同时连接在第四放大器、第六放大器的同向输入端，所述VOUT red端连接在第一光敏电阻的负极端，所述VOUT green端连接在第三光敏电阻的负极端，所述VOUT blue端连接在第二光敏电阻的负极端，所述第一放大器的输出端经过第一非门连接在与非门的输入端、第二放大器的输出端经过第二非门连接在与非门的输入端、第三放大器的输出端经过第三非门连接在与非门的输入端、第四放大器的输出端经过第四非门连接在与非门的输入端、第五放大器的输出端经过第五非门连接在与非门的输入端、第六放大器的输出端经过第六非门连接在与非门的输入端，所述与非门的输出端经发光二极管连接在稳压电路的正极，所述大功率绿色光LED、大功率蓝色光LED、大功率红色光LED并联在稳压电路的两端。

其工作原理简述如下：红色、绿色、蓝色的LED发出的光线，经过聚光灯罩聚光后，直接照射在被检测的物体上。被检测物体反射物体本身的颜色回到传感器，由滤光片将反射光线分成红色、绿色、蓝色三种光线，每个滤光片后都有反光杯，每个反光杯都将光线汇聚到对应的光敏电阻上。光敏电阻的阻值随照射光线的大小在一定范围内线性变化，分别读取三个光敏电阻的分压大小，即可得到反射光的RGB比例，从而判断颜色。

在电路中，白平衡调节主要为将传感器正对白色物体，调节红绿蓝三个大功率LED的电压，改变出射光RGB的成分，反射光线经过滤光片分别滤光后，三个光敏电阻的分压即反映出反射光线的RGB成分大小，若三个光敏电阻的分压大小相同，则放大器输出均为零，通过反向器和与非门处理后，指示灯点亮，表示白平衡调节完成。这样的调节方式不需要软件辅助，可以直接在传感器上进行调节。

物体颜色的读取：直接读取Vout red、Vout green、Vout blue对GND之间的电压，即可知道反射光线RGB成分的比例，从而判断颜色。

本实用新型具有积极的效果：本实用新型的结构设计合理，在产生入射光线的结构中使用聚光罩和大功率LED，因此发出的光线直线性好，强度高，使得反射光线明显增强。对于接收反射光的结构中使用了反光杯汇聚光线，能更好接收反射光线，并且不需要对焦，并且能有效提高检测距离，在10cm到1m范围内均可，并且检测效果几乎不受距离影响；从而可以大大提高抗干扰性能和可有效提高识别准确率，适用性强且实用性好；

同时由于使用红色、绿色、蓝色三个LED发出的光线作为探测光线，而不使用一个白光LED作为探测光线，所以结合电路可以分别调节发出光线的RGB成分的比例，直接在传感器上进行白平衡调节，不需要软件的辅助。

并且，使用六个电压比较器比较Vout red、Vout green、Vout blue对GND之间的电压，若电压相等，则放大器输出均为零，通过反向器和与非门处理后，指示灯点亮，表示白平衡调节完成。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的具体电路图。

具体实施方式

(实施例1)

图1和图2显示了本实用新型的一种具体实施方式，其中图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的具体电路图。

见图1和图2，一种长距离非对焦式颜色识别传感器，包括处理电路1和与所述处理电路1相连接的颜色感应体2，所述颜色感应体2包括分别与处理电路1相连接的第一感应体21、第二感应体22、第三感应体23、第四感应体25、第五感应体26和第六感应体24，所述第一感应体包括第一反光杯、高透度红色滤光片和第一光敏电阻，所述第二感应体包括大功率绿色光LED、第一LED散热片和第一聚光灯罩，所述第三感应体包括高透度蓝色滤光片、第二反光杯和第二光敏电阻，所述第四感应体包括大功率红色光LED、第二LED散热片和第二聚光灯罩，所述第五感应体包括高透度绿色滤光片、第三反光杯和第三光敏电阻，所述第六感应体包括大功率蓝色光LED、第三LED散热片和第三聚光灯罩。

所述处理电路1包括设有稳压电路11、第一放大器12、第二放大器13、第三放大器14、第四放大器15、第五放大器16、第六放大器17、第一非门18、第二非门19、第三非门110、第四非门111、第五非门112、第六非门113、与非门114、VOUT red端、VOUT green端、VOUTblue端和GND端，所述GND端与稳压电路的负极端相连接，所述第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻分别串联电阻后并联在稳压电路的正极与负极之间，

其工作原理简述如下：红色、绿色、蓝色的LED发出的光线，经过聚光灯罩聚光后，直接照射在被检测的物体上。被检测物体反射物体本身的颜色回到传感器，由滤光片将反射光线分成红色、绿色、蓝色三种光线，每个滤光片后都有反光杯，每个反光杯都将光线汇聚到对应的光敏电阻上。光敏电阻的阻值随照射光线的大小在一定范围内线性变化，分别读取三个光敏电阻的分压大小，即可得到反射光的RGB比例，从而判断颜色。

在电路中，白平衡调节主要为将传感器正对白色物体，调节红绿蓝三个大功率LED的电压，改变出射光RGB的成分，反射光线经过滤光片分别滤光后，三个光敏电阻的分压即反映出反射光线的RGB成分大小，若三个光敏电阻的分压大小相同，则电放大器输出均为零，通过反向器和与非门处理后，指示灯点亮，表示白平衡调节完成。这样的调节方式不需要软件辅助，可以直接在传感器上进行调节。

物体颜色的读取：直接读取Vout red、Vout green、Vout blue对GND之间的电压，即可知道反射光线RGB成分的比例，从而判断颜色。

本实用新型的结构设计合理，在产生入射光线的结构中使用聚光罩和大功率LED，因此发出的光线直线性好，强度高，使得反射光线明显增强。对于接收反射光的结构中使用了反光杯汇聚光线，能更好接收反射光线，并且不需要对焦，并且能有效提高检测距离，在10cm到1m范围内均可，并且检测效果几乎不受距离影响；从而可以大大提高抗干扰性能和可有效提高识别准确率，适用性强且实用性好；

同时由于使用红色、绿色、蓝色三个LED发出的光线作为探测光线，而不使用一个白光LED作为探测光线，所以结合电路可以分别调节发出光线的RGB成分的比例，直接在传感器上进行白平衡调节，不需要软件的辅助。并且，使用六个电压比较器比较Voutred、Voutgreen、Vout blue对GND之间的电压，若电压相等，则放大输出均为零，通过反向器和与非门处理后，指示灯点亮，表示白平衡调节完成。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种长距离非对焦式颜色识别传感器，包括处理电路和与所述处理电路相连接的颜色感应体，其特征在于：所述颜色感应体包括分别与处理电路相连接的第一感应体、第二感应体、第三感应体、第四感应体、第五感应体和第六感应体，所述第一感应体包括第一反光杯、高透度红色滤光片和第一光敏电阻，所述第二感应体包括大功率绿色光LED、第一LED散热片和第一聚光灯罩，所述第三感应体包括高透度蓝色滤光片、第二反光杯和第二光敏电阻，所述第四感应体包括大功率红色光LED、第二LED散热片和第二聚光灯罩，所述第五感应体包括高透度绿色滤光片、第三反光杯和第三光敏电阻，所述第六感应体包括大功率蓝色光LED、第三LED散热片和第三聚光灯罩。

2.根据权利要求1所述的长距离非对焦式颜色识别传感器，其特征在于：所述处理电路包括设有稳压电路、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第六放大器、第一非门、第二非门、第三非门、第四非门、第五非门、第六非门、与非门、VOUT red端、VOUT green端、VOUT blue端和GND端，所述GND端与稳压电路的负极端相连接，所述第一光敏电阻、第二光敏电阻、第三光敏电阻分别串联电阻后并联在稳压电路的正极与负极之间，所述第一光敏电阻的负极连接在第一放大器、第三放大器的同向输入端同时连接在第二放大器、第四放大器的反向输入端，所述第三光敏电阻的负极连接在第一放大器和第六放大器的反向输入端同时连接在第二放大器和第五放大器的同向输入端，所述第二光敏电阻的负极连接在第三放大器、第五放大器的反向输入端同时连接在第四放大器、第六放大器的同向输入端，所述VOUT red端连接在第一光敏电阻的负极端，所述VOUT green端连接在第三光敏电阻的负极端，所述VOUT blue端连接在第二光敏电阻的负极端，所述第一放大器的输出端经过第一非门连接在与非门的输入端、第二放大器的输出端经过第二非门连接在与非门的输入端、第三放大器的输出端经过第三非门连接在与非门的输入端、第四放大器的输出端经过第四非门连接在与非门的输入端、第五放大器的输出端经过第五非门连接在与非门的输入端、第六放大器的输出端经过第六非门连接在与非门的输入端，所述与非门的输出端经发光二极管连接在稳压电路的正极，所述大功率绿色光LED、大功率蓝色光LED、大功率红色光LED并联在稳压电路的两端。