摘

 要： 设计一种对圆签、扁签进行分拣的系统，系统利用光敏三极管的光电转换特性，采

用微处理器对检测信号进行处理。介绍系统的组成和性能特点，阐述系统软硬件的设计。
　　关键词：

 竹签；分拣；光电

　　中图分类号：

TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）1110053-01

　　

0 引言

　　随着人们生活水平的提高，竹签的消费市场不断扩大，对竹签品质的要求也不断提高。
特别是出口产品对圆形竹签的圆度要求严格。当前在竹签生产过程中对竹签外观的分拣操作
主要由人工完成，劳动量大，效率低，误拣率高。采用非接触式、自动化的分拣方法成为竹
签生产的迫切要求。
　　

1 系统功能及组成介绍

　　

1.1 系统的功能

　　本分拣系统使用于竹签加工过程中，用于对拉丝加工后生产的圆柱形竹签进行圆柱度
的检测和对检测结果所识别的合格圆签和不合格的扁签进行分类。
　　

1.2 系统的组成

　　该系统由检测模块、

CPU 主控模块、分拣动作模块、输入模块和显示模块五部分组成。检

测模块主要由两组光敏三极管组成，负责对进入检测区域的竹签圆度进行检测，并将结果
传送给主

CPU；主 CPU 模块用于整个系统的控制，主要包括接收输入模块的控制参数，对

检测模块发送来的数据进行分析处理，根据判断结果对分拣动作模块进行输出控制；分拣
动作模块主要是用于对检测后的竹签进行去向分流，实现分类归放；输入模块和显示模块
作为系统的人机交互界面，操作者可以对系统的参数进行设置，并可随时观看到系统的工
作状态。圆扁签分拣系统的原理框图如图

1 所示。

　　

2 系统的硬件设计

　　

2.1 检测模块

　　通过对合格的圆签和不合格的扁签的对比观察，发现不合格竹签的不圆横截面缺陷方
式都是一致的，这是由拉丝成圆形的加工之前的竹条裁切尺寸不均造成的。检测模块主要由
两组互成

90°的发光管和光敏三极管组成，安装在竹签下落管道上，圆签、扁签横截面对比

及检测模块安装位置如图

2、图 3 所示。系统工作时，竹签经由比竹签稍大的下落管道自由

落下，经过传感器检测范围时，竹签会阻挡住由发光管向光敏三极管发射的光线，若是扁
签，则由于在竹签两个方向上的截面的宽度不同，挡住的光量多少有所不同，使得光敏三
极管接受到的光量有所差别，因此通过光敏三极管的光电转换效应，两组传感器电路得到
的输出电压将有所不同。检测模块的功能即是将得到的模拟信号传送至主控

CPU 的 A/D 通

道，以便于

CPU 进行比较和判断当前竹签截面宽度是否一致，是否合格。由于竹签检测是

在快速运动且发光管采用的是可见光，为了尽量减少外界日光和灯光干扰，保证检测效果
竹签的下落管道用不透光材料进行包裹。
　　

2.2 CPU 主控模块

　　该系统

CPU 模块采用 ATmega16 单片机作为控制芯片，ATmega16 是基于增强的 AVR 

RISC 结构的低功耗 8 位 CMOS 微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时
间，

ATmega16 的数据吞吐率高达 1MIPS/MHz，并具有 8 路 10 位具有可选差分输入级可编

程增益的

ADC 引脚。其引脚端口便捷的使用性能和高速的数据处理能力完全可以满足对传

感器采集到的模拟量电压信号进行实时处理的需求。

CPU 主控模块负责接收输入模块对系

统参数的设置信息，如两传感器信号差异值多大可当作本批次产品合格与不合格品的区分
值等，在每根竹签通过时，从

ADC 引脚读入两组传感器电压信号，进行比对，通过处理判

断发出是否驱动下落通道下方的分拣挡板动作的控制信号，并统计分拣的总数和增加相应
圆签或扁签的数目，及分拣时间等。