基于51单片机的智能分拣搬送系统设计

2021-09-09张林

江苏通信 2021年4期

张林

商洛学院电子信息与电气工程学院

0 引言

人工智能、物联网等先进技术正在以“工业4.0”之名，掀起对传统工业的智能革命，随着“中国制造2025”的到来，智能化电子控制在智能物流生产领域的应用也越来越广泛，可实现搬运、分拣、装配等工作流程。以往的搬运分拣系统比较机械化，生产效率较低，而智能分拣搬送系统是建立在电、光、声等各类传感器和微处理控制器等先进技术基础上的。本系统以51单片机为最小控制器系统，实现了智能化搬运系统和智能识别系统的紧密结合，其高效、易操作、成本低，具有较强的实用性。

1 系统方案设计与选择

1.1 系统总体设计

本系统主要设计了一个智能物体分拣搬送装置，包括四大模块：最小控制系统、智能搬运系统、智能识别系统和供电系统。系统设计框架如图1所示。

图1 系统设计框架

最小控制系统采用STC51单片机为核心控制器。供电系统采用可调式的直流稳压电源。智能识别系统包括信息采集模块和信息显示模块，根据检测需求选择TCS320传感器采集信息。当物体趋近目的区域时，传感器首先对选定物体颜色进行滤波，得到相应的光强值，再分析光强值，并将其转换成相应的频率信号传送给单片机，单片机通过循环检测的方式检测出RGB饱和度，从而确认物块的颜色，达到分拣效果。

智能搬运系统采用4组直流减速电机驱动推杆摆臂作为智能搬运系统，整个系统采用横/纵向驱动方式，运用电机驱动传送带的运行，从而带动推杆摆臂。其中一组电机实现横向驱动，将分散的木块横向推到一定区域，实现集中操作；另一组电机实现纵向驱动，推动规定物体到达规定区域，完成物品的分拣搬送。

1.2 方案选择论证

（1）最小控制系统方案选择。采用STC89C51单片机，具有功耗低、指令周期短、运算速度快等优势；具有调速处理功能，易于编程与调试；具有较多的I/O口，具有一套完整的按位操作系统，被广泛用于各种控制电路。该单片机运用广泛，开发简单，较为成熟，成本较低。

（2）分拣搬送方案选择。采用机械手对物品进行逐个分拣后搬送，虽精准度高，但考虑到所要搬运的物品太过分散，机械手先是分拣后再搬送，浪费时间。采用交叉带式的小车分拣系统，可设置格口数多、布局灵活，但对物体体积的局限较大。考虑到时间与效率，最终采用推杆摆臂对物品统一集中操作，再根据采集信息进行分拣操作，最终提高工作效率。

（3）信息采集模块的选择。根据检测需求选取相应的传感器采集信息，本系统检测的物体可按颜色识别，在选取方案时，采用STM32f407摄像头进行颜色识别，其识别率高，但成本也较高，不便安装；采用红外对管实现颜色识别，只能识别深色；利用颜色传感器TCS320芯片实现颜色识别，具有高分辨率、可编程调整、温度系数稳定、可直接与微处理器通信等优点。

2 系统设计与实现

2.1 硬件电路设计

本供电系统需要设计一个输出为5~12 V的可调式直流稳压电源，作为整个系统的电源供给。原理是将220 V交流电通过变压器、整流电路、滤波电路转化为波形较为平滑的直流电，再利用7812、7912、7805三端集成稳压器稳压至+5~+12 V。以51最小系统为核心，控制颜色识别、电机驱动，通过对信号的处理来实现物体的感应。颜色识别传感器通过光源传出信号，识别到颜色后发出指令，如图2所示。