CN209356065U - 一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统，其特征在于：系统由颜色识别装置、第一单片机控制模块、第一Zigbee终端节点、Zigbee网关、第二Zigbee终端节点、第一继电器和第一受控设备组成，颜色识别装置连接第一单片机控制模块，第一单片机控制模块通过第一Zigbee终端节点连接Zigbee网关，第一继电器的输入端通过第二Zigbee终端节点连接Zigbee网关，第一继电器的输出端连接有第一受控设备，Zigbee网关连接服务器，服务器连接用户终端设备。本实用新型性能稳定，可扩展性强、安装快捷、维护简单、无发展瓶颈，同时能满足多组数据的双工工作，克服了控制信号无法远距离传输的缺陷，提高了设备的控制范围，应用更加广泛。

Description

一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统

技术领域

本实用新型属于颜色识别技术领域，具体设计一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统。

背景技术

Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

现有的颜色识别装置大都用特定的颜色传感器来进行颜色的识别，识别方式单一，功能受限；只能本地端使用，不能远距离传输数据信息去控制远距离设备，也不能远距离传输采集的信息去控制中心；只能识别一些不发光的物体，发光的物体，比如显示器显示的颜色不能识别，控制功能单一；受光照等拍摄环境影响，识别结果不够准确，而且只大都采用液晶屏显示单一的颜色信息，功能受限，无法对颜色信息灵活处理。

发明内容

基于上述的需求，本实用新型为了解决上述问题，提供了一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统。

本实用新型具体采用以下技术方案实现：

一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统，所述系统由颜色识别装置、第一单片机控制模块、第一Zigbee终端节点、Zigbee网关、第二Zigbee终端节点、第一继电器和第一受控设备组成，所述颜色识别装置连接第一单片机控制模块，所述第一单片机控制模块通过第一Zigbee终端节点连接Zigbee网关，所述第一继电器的输入端通过第二Zigbee终端节点连接Zigbee网关，所述第一继电器的输出端连接有第一受控设备，所述Zigbee网关连接服务器，所述服务器连接用户终端设备，所述用于终端设备为笔记本、台式机或手持移动设备，所述第一受控设备为颜色计数器、扬声器或指示灯。

进一步地，所述颜色识别装置为摄像头、手机或测色仪。

进一步地，所述测色仪由第二单片机控制模块、颜色传感器、电源、白色LED灯和黑色圆筒形遮罩构成，测色仪用于颜色信息采集，黑色圆筒形遮罩安装在颜色传感器的正上方，黑色圆筒形遮罩的内设置有白色LED灯，白色LED灯设置在颜色传感器的两侧，所述黑色圆筒形遮罩的内经为1.3厘米、外径为1.5厘米、高为1厘米。

进一步地，所述摄像头内置有颜色识别软件或所述手机内置有颜色识别软件。

进一步地，所述用户终端设备能够通过服务器、Zigbee网关、第一Zigbee终端节点和第一单片机控制模块控制颜色识别装置的工作。

进一步地，所述第一单片机控制模块连接有第二继电器，所述第二继电器连接第二受控设备，所述第二受控设备为颜色计数器、扬声器或指示灯。

本实用新型的能够产生的技术效果：采用ZigBee技术进行无线通信，具有性能稳定，可扩展性强、安装快捷、维护简单、无发展瓶颈。同时能满足多组数据的双工工作。克服了控制信号无法远距离传输的缺陷，提高了设备的控制范围，应用更加广泛。

附图说明

图1本实用新型系统网络结构示意图；

图2本实用新型系统控制框图；

图3本实用新型测色仪模块框图；

图4本实用新型黑色圆筒形遮罩结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示，一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统，所述系统由颜色识别装置、第一单片机控制模块、第一Zigbee终端节点、Zigbee网关、第二Zigbee终端节点、第一继电器和第一受控设备组成，所述颜色识别装置连接第一单片机控制模块，所述第一单片机控制模块通过第一Zigbee终端节点连接Zigbee网关，所述第一继电器的输入端通过第二Zigbee终端节点连接Zigbee网关，所述第一继电器的输出端连接有第一受控设备，所述Zigbee网关连接服务器，所述服务器连接用户终端设备，所述用于终端设备为笔记本、台式机或手持移动设备。所述颜色识别装置为摄像头、手机或测色仪。所述测色仪由第二单片机控制模块、颜色传感器、电源、白色LED灯和黑色圆筒形遮罩构成，测色仪用于颜色信息采集，黑色圆筒形遮罩安装在颜色传感器的正上方，黑色圆筒形遮罩的内设置有白色LED灯，白色LED灯设置在颜色传感器的两侧，所述黑色圆筒形遮罩的内经为1.3厘米、外径为1.5厘米、高为1厘米。所述摄像头内置有颜色识别软件或所述手机内置有颜色识别软件。所述用户终端设备能够通过服务器、Zigbee网关、第一Zigbee终端节点和第一单片机控制模块控制颜色识别装置的工作。所述第一单片机控制模块连接有第二继电器，所述第二继电器连接第二受控设备。所述第一受控设备和第二受控设备为颜色计数器、扬声器或指示灯等等。

本实用新型的能够产生的技术效果：采用ZigBee技术进行无线通信，具有性能稳定，可扩展性强、安装快捷、维护简单、无发展瓶颈。同时能满足多组数据的双工工作。克服了控制信号无法远距离传输的缺陷，提高了设备的控制范围，应用更加广泛。

本系统中单片机控制模块采用集射频与微控制器为一体的片上系统CC2530作为Zigbee无线网络的核心处理器件，并结合TI公司的Z-Stack协议栈来实现对所有终端节点的颜色信息识别和传输、继电器设备控制。

本系统识别方式采用直接用手机拍照识别、手机相册识别、手机实时拍摄识别、专用摄像头识别以及专用的测色仪识别五种方式，多样的识别方式，克服了无法对所有物体识别的缺陷，无论对发光或者不发光的物体均可以进行较准确的颜色识别。手机拍照识别，手机相册识别，手机实时拍摄识别和专用摄像头识别这四种方式适用于发光或者不发光的物体，多样的识别方式，克服了单一方式识别的局限性，提高了识别物体的通用性。

本系统中的测色仪采用黑色圆筒形遮罩，黑色圆筒形遮罩安装在颜色传感器正上方，圆筒形结构，优选的内直径1.3厘米，外直径1.5厘米，高1厘米。遮罩里面有白色LED提供照明条件，进行封闭式识别颜色，避免了受外围环境光照等拍摄环境影响，提高了准确率。双白色LED安装在颜色传感器的两侧，本专利的测色仪可以通过蓝牙串口通信模块和手机的蓝牙进行双向数据通信，测色仪可以把颜色等信息发送给手机，也可以在装有配套APP的手机上控制测色仪，比如控制采集开始和停止，控制颜色信息采集速度，控制模块采集LED灯的亮度以及进行白平衡操作，根据采集的颜色发送控制指令去控制测色仪上面的器件，比如普通LED灯的亮灭，控制继电器的开关。

本系统除了可以用显示模块(LCD/LED)显示颜色信息，还可以通过配套的手机APP显示和处理各种颜色信息，该APP可以根据颜色信息识别出相关的颜色信息，如颜色名称，颜色的十进制和十六进制码，YUV，LAB，LCH，YIQ，XYZ，CMYK，HSL，HSV，YCbCr，色温，亮度，潘通色卡，还有颜色的中文名称和英文名称，颜色信息显示和声音提示。支持从手机浏览照片识别颜色，利用手机拍照识别颜色，利用手机摄像头实时识别，也利用自主研发的测色仪通过蓝牙进行连接识别。还具有保存识别的颜色信息，浏览历史记录，学习颜色知识，颜色种类大全，猜猜颜色进行学习效果评估，自定义颜色信息等功能，对颜色信息处理方式多样化，满足用户对颜色信息的各种需求。

本系统功能多样，用途广泛，可以应用于各行业颜色品质控制，智能机器人，教学实验室仪器，生产线产品检测,生产线上颜色排序，色度计，LED颜色检测，色差仪，平面设计，装修设计，工业自动化控制，盲人或色盲辅助，黑暗环境的颜色识别辅助等场合。

如图1所示，整个系统网络架构分为两个部分，第一个部分是左边的Zigbee无线传感网络，第二个部分是右边的用户服务部分。本系统的Zigbee无线传感网络包含Zigbee网关、Zigbee终端节点。Zigbee终端节点分为两种类型，一种是颜色识别节点，通过单片机控制模块接分别与摄像头、手机、测色仪连接，采集到的颜色信息通过Zigbee终端节点传送到Zigbee网关；还有一种是受控设备节点，通过继电器控制受控设备，受控设备节点也可以把控制结果等信息发送回Zigbee网关。Zigbee网关一方面可以把颜色信息传送到其他Zigbee节点去控制继电器模块，继电器模块再去控制受控设备；另一方面也可以把颜色信息传送到服务器，再通过网络传送给用户终端设备，比如笔记本、台式机或手持移动设备，用户可以在用户终端设备上显示、搜集各种颜色信息，也可以下发控制指令到各个Zigbee终端节点，实现对所有设备的控制和管理。手机和测色仪通过蓝牙串口模块实现双向数据通信，单片机控制模块和测色仪通过串口实现双向数据通信。

如图2所示，本控制系统包括测色仪、电源、继电器、按键、单片机主控模块、蓝牙串口通信模块、显示器和配套的手机APP软件；所述电源模块给继电器、按键、测色仪、单片机主控模块、蓝牙串口通信模块以及显示器供电。单片机主控模块与按键连接，单片机主控模块与继电器连接，单片机主控模块与显示器连接，单片机主控模块与蓝牙串口通信模块连接，单片机主控模块与测色仪连接，单片机主控模块还与摄像头连接，单片机主控模块还包括复位电路、晶振电路和电阻电容等器件。单片机主控模块的MCU采用STC系列芯片。

本系统的测色仪中的颜色传感器采用TCS系列器件。TCS系列器件提供红色、绿色、蓝色(RGB)和清除感光值的数字返回。集成在芯片上并且局部化到颜色感测光电二极管的IR阻挡滤波器使入射光的IR光谱分量最小化，并且允许准确地进行颜色测量，可以得到颜色RGB信息、色温和亮度信息。

本系统的手机和摄像头颜色识别方式具体分为：直接用手机拍照识别，手机相册识别，手机实时拍摄识别以及专用摄像头拍照识别四种方式。前三种方式直接使用配套的手机APP实现，后一种方式采用单片机控制模块和摄像头配合实现。通过配套的手机APP显示和处理各种颜色信息，该APP可以根据颜色信息识别出相关的颜色信息，如颜色名称，颜色的十进制和十六进制码，YUV，LAB，LCH，YIQ，XYZ，CMYK，HSL，HSV，YCbCr，色温，亮度，潘通色卡，还有颜色的中文名称和英文名称，颜色信息显示和声音提示。

Claims (6)

1.一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统，其特征在于：所述系统由颜色识别装置、第一单片机控制模块、第一Zigbee终端节点、Zigbee网关、第二Zigbee终端节点、第一继电器和第一受控设备组成，所述颜色识别装置连接第一单片机控制模块，所述第一单片机控制模块通过第一Zigbee终端节点连接Zigbee网关，所述第一继电器的输入端通过第二Zigbee终端节点连接Zigbee网关，所述第一继电器的输出端连接有第一受控设备，所述Zigbee网关连接服务器，所述服务器连接用户终端设备，所述用于终端设备为笔记本、台式机或手持移动设备，所述第一受控设备为颜色计数器、扬声器或指示灯。

2.如权利要求1所述的一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统，其特征在于：所述颜色识别装置为摄像头、手机或测色仪。

3.如权利要求2所述的一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统，其特征在于：所述测色仪由第二单片机控制模块、颜色传感器、电源、白色LED灯和黑色圆筒形遮罩构成，测色仪用于颜色信息采集，黑色圆筒形遮罩安装在颜色传感器的正上方，黑色圆筒形遮罩的内设置有白色LED灯，白色LED灯设置在颜色传感器的两侧，所述黑色圆筒形遮罩的内经为1.3厘米、外径为1.5厘米、高为1厘米。

4.如权利要求2所述的一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统，其特征在于：所述摄像头内置有颜色识别软件或所述手机内置有颜色识别软件。

5.如权利要求2所述的一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统，其特征在于：所述用户终端设备能够通过服务器、Zigbee网关、第一Zigbee终端节点和第一单片机控制模块控制颜色识别装置的工作。

6.如权利要求1所述的一种基于Zigbee无线自组网的颜色识别和传感系统，其特征在于：所述第一单片机控制模块连接有第二继电器，所述第二继电器连接第二受控设备，所述第二受控设备为颜色计数器、扬声器或指示灯。