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摘要 本文针对距离对颜色识别系统的影响进行了研究，通过调整传感器与被测物体之间的距离，讨论距离对颜色识别系统的影响。本文利用MATLAB的绘图及回归功能，对测量结果进行变量间定性及定量关系的分析与处理，并计算出相关系数，说明光强分量的表现差异有99.58％是由距离的变化所引起的，同时分析光强分量、距离和R、G、B的关系，得出传感器与被测物体之间的最佳检测距离为3～6cm。
关键词 TCS230 单片机 透镜 颜色识别
中图法分类号：TP212.9 文献标识码： A 文章编号：
1 序言
颜色在检测的过程中，会受到多种因素的影响，比如：光源、物体、角度、传感器性能等，这些参数中有一个发生变化，都会使颜色发生变化。而这些影响因素中，被测物体表面特性是其中的一个重要的因素，因为物体表面的特性（材质、粗糙度）不同，它们的光谱反射因数也会不同。光源照射到被测物体表面有一定的距离，距离的远近决定着被反射到传感器的感光芯片上光线的多少，所以传感器与被测物体之间的距离直接影响着颜色信号的输出，而距离的远近决定着被测物体的颜色。
本文通过搭建颜色识别系统试验平台，着重研究距离对于颜色识别系统的影响。
2 平台及实验方案
2.1 颜色识别系统实验平台
实验平台的搭建采用TCS230颜色传感器模块、单片机开发板(TX-1C)、1602液晶、固定支架、电脑等。实验电路的实物图如图1所示。
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2.2 实验方案
实验方案的总体思路为：光照射到TCS230颜色传感器的感光芯片上，通过单片机STC89C52选通红色、绿色、蓝色三种颜色的滤波器，TCS230颜色传感器将输出脉冲信号送给单片机，对颜色信号进行采集和处理，再由1602液晶显示出测量结果，即RGB的值。调整TCS230与被测物体之间的距离，得到不同RGB值，讨论距离对颜色识别系统的影响。
2.3 实验过程
1．实验条件
颜色识别系统、手提电脑、固定支架、红色物体、光源方位固定、室温。
2．实验过程及数据
（1）将颜色识别系统通过夹具固定在支架上，连接数据线到手提电脑；
（2）采用四个高亮白LED作为基准光源；
（3）打开单片机烧录工具STC-ISP V4.83，将颜色识别程序的BIN文件打开，下载程序到单片机STC89C52芯片中。
（4）开机，调整颜色传感器TCS230与标准白板之间距离，进行白平衡操作。（注：之后被测物体与传感器的距离应保证与白平衡时传感器到标准白板的距离一致；TCS230颜色识别模块第一次使用及再次启动时，均须重新进行白平衡操作）。
（5）调整传感器与被测红色物体之间的距离，分别取1cm、2 cm 、3 cm、4 cm 、5 cm、6 cm 、7 cm、8 cm 、9 cm 、10 cm，测量RGB值。
3 结果与讨论
3.1红色物体在不同检测距离下的测量结果如表1所示。
3.2 数据处理及分析
本文利用MATLAB的绘图及回归功能，进行变量间定性及定量关系的分析与处理。
1．光强分量和距离的拟合
（1）作出光强分量和距离之间的散点图，并对光强分量和距离进行拟合，如图2所示。
2．光强分量、距离和R、G、B的关系
上述数据表明，随着距离的不断增大，光强分量逐渐减小，被测物体的颜色也逐渐变浅。通过多次测量的结果表明，3cm到6cm的不同距离下，所测RGB值与被测物体的RGB值相比偏差不大，颜色接近；而7cm到10cm的不同距离下，所测RGB值与被测物体的RGB值相比偏差较大，颜色变浅。这说明，测量距离的远近直接影响着颜色识别的效果，这是因为距离的远近决定着TCS230颜色传感器感光芯片上的入射光线的多少，若距离太远，进入传感器感光芯片的光强值减小，环境中的其他光线会被传感器感光芯片接收，物体反射到传感器芯片上的光线减少，使检测的物体颜色变浅；若距离太近，进入传感器感光芯片的光强值增大，则物体反射到传感器芯片上的光线增多，使检测的物体颜色变深。
4 结论
距离影响着颜色识别的结果，通过数据结合经验，得出传感器与被测物体之间的最佳检测距离为3～6cm。
参考文献
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论文作者:郝美香
论文发表刊物:《中国科技教育·理论版》2015年第10期供稿
论文发表时间:2016/1/15
标签：颜色论文; 距离论文; 物体论文; 传感器论文; 识别系统论文; 测量论文; 单片机论文; 《中国科技教育·理论版》2015年第10期供稿论文;