颜色传感器在新型养路机械中的应用

邵阳学院信息工程系 王 波 江世明

颜色传感器在新型养路机械中的应用

邵阳学院信息工程系 王 波 江世明

利用光敏二极管作为颜色传感器的核心元件。通过滤光镜，将来自地面反射光中的红色光通过光敏二极管转换为电信号，用以控制水切割机工作。

颜色传感；光敏二极管；导引装置；新型养路机械

0 引言

目前大部分公路养护一直维持在镐挖肩挑的原始状态，而公路养护的黄金季节却恰好在盛夏初秋的炎热季节，头上烈日如火焚，脚下路面似炉烤，养路工人的工作条件十分恶劣。为了提高公路养护速度和质量，近年来，用风镐、电锤破碎等方法来修理破损路面。然而用风镐、电锤破碎路面时，往往引起周围路面的结构损坏，造成新的路损隐患。基于上述原因，拟采用高压水射流技术，以红外光为引导，实现破损路面的切割。

1 电路原理

如图1所示，系统由颜色检测电路、带通滤波电路、信号放大等电路组成。

图1 系统电路原理

1.1 颜色检测电路

光源发出的是可见光。它是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光的综合。而七色光中各种单色光的频率是不同的，因而对颜色传感器作用的效果也是不同的。为了使颜色传感器得到比较高的灵敏度，我们只需要七色光中的一种光，在这里只需要红色光，而将其他六种颜色的光滤掉，这就需要采用滤光器。光波和频率的关系如表1所示。从表中选择某种光，对颜色进行检测，然后通过带通波电路进行滤波。当检测到某种颜色时，输出为高电平。

表1 不同光的反射情况

1.2 带通滤波电路

带通滤波器起滤波作用，只允许某一频率的有用信号通过，低于或高于这个频率的信号将被衰减。带通滤波器可由低通和高通两个滤波器串联而成，两者同时覆盖的频率形成通带。其辐频特性如图2所示。

图2 带通滤波器构成

1.3 信号放大电路

由于前级输出的信号电流不能驱动自动感应开关电路。为此，必须采用多级放大电路。其工作原理图如图1所示。

当带通滤波器输出 来的信号经过电容C1隔直作用后，被加到T1的基极经放大后从发射极输出，再通过C2的隔直作用加到T2的基极再一次把信号放大，放大后输出的信号便是我们所需要的信号。

2 路面切割原理

如图2所示为机器手，其本体由CPU控制。先在破损路面用某一颜色进行标记，检测探头、高压射流装置装在机器手上。机器手对路面进行扫描，当扫描到某一颜色时，就由颜色传感器引导，同时高压射流装置对路面进行切割。

3 模拟试验结果

新型养路机械尚在试验中，我们从“一是红外引导、高压射流控制”三个方面进行了实验一。先在路面用红色笔画了任意路径，试验时高压射流用压力为4MPa的压力泵模拟，开机后，看到机器手通过扫描找到红线，然后沿红线进行慢速运动，同时喷头在找红线后开始喷水。实出了预期目标。

图2 机器手

4 结束语

以颜色传感器实现路面颜色的检测，引导机器传动装置，以高压射流对路面进行切割，实验结果表明，实现了预期目标。该装置使用于我国的养路机器，具有切割无粉尘、切缝小、对路面无损伤等特点。

[1](日)吉野新治.传感器电路设计手册[M].颜色检测电路,P65.

[2]筑山.辨色传感器电路[M].P68.

[3]何圣静,陈彪编.新型传感器[M].兵器工业出版社,1993,3(第1版):159.

王波（1998—），男，重庆綦江人，大学本科，现就读于邵阳学院信息工程系电子信息工程专业。

江世明（1965—），男，湖南新宁人，硕士生导师，副教授，高级工程师，从事电气控制、嵌入式应用等方面的教学与科研工作。