基于ZigBee技術的機械零件檢測系統(tǒng)設計

1、第11卷第3期2012年6月常州信息職業(yè)技術學院學報JournalofChangzhouVocationalCollegeofInformationTechnologyVol. 11No. 3Jun. 2 012基于ZigBee技術的機械零件檢測系統(tǒng)設計 王云良 宋先斌2(1.常州機電職業(yè)技術學院2.常州信息職業(yè)技術學院江蘇常州213164)摘要：針對機械零件質量人工檢測工作量大、效率低等現(xiàn)狀，設計零件在線自動 檢測系統(tǒng)，通過影像傳感器、霍爾傳感器等進行零件數據采集，利用ZigBee協(xié)議將采集的數據傳輸到協(xié)調器，再通過以太 網將數據傳輸到遠程服務器，經過與數據庫中數據的比對與分析，將零件是否合

2、 格的信息寫入到RFID標簽中，最終由分揀機構實現(xiàn)對零件的分離，達到零件質 量自動檢測的效果。關鍵詞：質量檢測分揀系統(tǒng)；ZigBee技術；傳感器 中圖分類號：TP274文獻標志碼：A2434 (2012) 03-0015-04 文章編號：1672- TheDesignofTestingSystemforMechanicalParts BasedonZigBeeTechnologyWANGYun-liang1SONGXian-bin2(1. ChangzhouInstituteofMechatronicTechnology2. ChangzhouCollegeofInformatio nTech

3、nology, Changzhou213164 China) Abstract: Facingwiththerealityoftheheavyworkload, lowefficiencyofartificialtestingsystemofmechanicalparts, thepaperdesigns anon-lineautomaticdetectingsystemonthebasisofthefollowing thedataarecollectbyimagesensor hallsensorandetcandthearetransferredtocoordinatorbasedonZ

4、igBeeprotocolandtransferredtothelong- distanceserverbyEthernet thein-formationoftestingresultiswrittenintheRFIDlabelaftercomparisonandanalysisinthedataba seandthemechanicalpartsareseparatedbythesortingsystemtoachievetheresultofautomatict estingandsortingofthemechanicalpartsKeywords： qualitytestingan

5、dsortingsystem； ZigBeetechnology; sensor0引言現(xiàn)合格產品與不合格產品的分離。機械零部件加工已經實現(xiàn)了機械化、自動化，而1機械零部件的質量檢測，主要依靠人工來完成，2通常有目視檢查法、儀器測量法等，在檢測過程檢測工作量大，為了避免檢測工作成中人為因素大、1系統(tǒng)總體設計及系統(tǒng)結構圖被檢測的機械零部件進入檢測工序時，通過掃并記錄到數據庫，系統(tǒng)從數據描槍獲取零件的ID,產品類型以及各類參數庫中查詢出該零件的名稱、的標準。在檢測過程中，零件要經過圖像采集、霍爾傳感器檢測、超聲波傳感器 檢測和紅外傳感器檢測等區(qū)域，當產品經過傳感器區(qū)域時，傳感器獲取的數據通 過擴展通

6、訊模塊節(jié)點，利用ZigBee網絡傳輸至簇頭節(jié)點，再傳輸給協(xié)調器，協(xié) 調器將采集到的數據為生產的瓶頸，本文設計了一套機械零部件質量檢測分揀系統(tǒng)，通過傳感器獲取機械零部件各類參數，通過 ZigBee協(xié)議傳送數據 至協(xié)調器，協(xié)調器將采集到的數據發(fā)送至服務器，通過與標準件參數的比對，實 現(xiàn)機械零部件的自動檢測，利用分揀裝置最終實02-10收稿日期：2012-),作者簡介：王云良(1968-男，副教授，從事研究方 向：物聯(lián)網技術16常州信息職業(yè)技術學院學報2012年6月3G等網絡發(fā)送至服務器，通過 WiFi、通過把采集到的數據和該零件的標準數據進行分析比較，判斷該并將相關信息寫入該零件的 RFID零件是

7、否合格，標簽中，當產品經過分揀機構時，系統(tǒng)會從服務器中查詢 到該產品的檢測結果，并利用分揀機構的汽缸對不良品進行分類處理，從而實現(xiàn) 對機械零部件檢測的自動處理。系統(tǒng)結構圖如圖1所示要一個全功能設備作為網絡協(xié)調器，完成網絡的啟傳感節(jié)點可以是動和分配其他 設備角色與之通信，加入網絡協(xié)調器已組建好的網絡中精簡功能設備， 進行數據的采集工作，其實現(xiàn)較為簡單，可以降低系 統(tǒng)的成本。ZigBee網絡層支持三種類型的網絡拓撲結構，即星型網絡結構（Star）、簇樹狀網絡結構（Cluster-Tree）和網狀網絡結構（Mesh）?？紤]到本系統(tǒng)的復雜程度，采用簇樹狀網絡結Tree路由協(xié)議來傳輸數構，節(jié)點可以采用

8、Cluster-據。簇樹狀網絡中，終端節(jié)點 負責數據的采集，并將簇頭節(jié)點對數據做簡單的處數據傳輸給簇頭節(jié)點， 理后，發(fā)送至協(xié)調器，這些子網絡的協(xié)調器又與上一級的子網絡協(xié)調器或直接與 主網絡的ZigBee協(xié)調器進行通信。簇樹狀網絡的網絡結構可以延伸至復雜的結 構，但網絡信息的實時性也會變差，但它的一并且路個顯著優(yōu)點就是它的網絡覆 蓋范圍非常大，由算法也比Mesh網絡簡單。ZigBee簇樹狀網絡拓撲結構如圖2 所示圖1系統(tǒng)結構圖2. 1系統(tǒng)ZigBee網絡組建無線傳感器網絡拓撲結構在構建機械零部件質量檢測分揀系統(tǒng)時，應該考慮多方面的技術要求，如拓撲控制、通信機制、節(jié) 圖2簇樹狀網絡拓撲結構當協(xié)調器

9、啟動配置一個新的網絡時，它會給自己配置一個網絡地址0x0000,網絡深度Depth0=0。如果一個新節(jié)點（i）想要加入這個ZigBee網絡，且通過這個網 絡中的節(jié)點（j）連入，那么節(jié)點（j）被稱作節(jié)點（i）的父節(jié)點。節(jié)點（j）根據 自身的網絡地址Address （j）和網絡深度Depth （j）,給新節(jié)點（i）配置一個網 絡地址Address （i）和網絡深度Depthi=Depth+1。在采用父子關系的樹狀網 絡中，網絡深度僅僅表示一個數據幀傳遞到 ZigBee協(xié)調器所需要的最小跳數。ZigBee樹狀網絡中協(xié)調器自身的網絡深度為 0,它的子設備網 絡深度配置為1。2. 2終端節(jié)點設計傳感器節(jié)

10、點是一個微型的嵌入式系統(tǒng)，通常由傳感器單元（數據采集單元）、處理器單元（數據處理單）、無線通信單元（數據傳輸單元）和能量供應單元4個部分組成，如圖3所示。傳感器單元負責監(jiān)測區(qū)域內信息的采集和數據 轉換；處理器單元包存儲器、嵌入式操作系統(tǒng)等，負責整個傳感括CPU、存儲和處理本身采集的數據以及其器節(jié)點的操作，他節(jié)點發(fā)來的數據進行數據融合；無線通信單元負責與其他傳感器節(jié)點進行無線 通信，交換控制信息和收發(fā)采集數據；能量供應單元為傳感器節(jié)點提供所需的能 量，通常采用微型高能電池傳感器AC/DC傳感器單元能量供應單元處理器 存儲器網絡MACC- - 處理器單元 無線通信單元018常州信息職業(yè)技術學院學報

11、2012年6月3. 2數據庫設計3. 3系統(tǒng)檢測Web界面設計根據系統(tǒng)需求分析，后臺數據庫共設計了 3張產品類型表”、產品質量檢測表”分別為和 臨表，,產品類型表”時測量數據表”中存儲機械零部件,產品質量的基本信息，包括類型、名稱和規(guī)格等， 臨時測量檢測表”中存儲零件的測量數據等信息數據表”中存儲在測量過程中的臨時數據。表結構如表 1、表2、表3所示。表1字段ID類型名稱規(guī)格1Min規(guī)格1Max規(guī)格2Min規(guī)格2Max前臺界面采用 VS2005. NET設計，通過 Web頁可以遠程監(jiān)測機械零部件的檢測過程，實現(xiàn)實時面，監(jiān)測功能。界面如圖5所示機怙單羽件度第施El壬俄產品類型表備注標志列產品類型

12、名稱規(guī)格1最小值規(guī)格1最大值規(guī)格2最小值規(guī)格2最大值 數據類型intnvarcharfloatfloatfloatfloat圖5機械零部件質量檢測系統(tǒng)運行界面4結束語表2字段產品ID長度測量值長度是否合格寬度測量值寬度是否合格高度測量值高度是否合格最終檢測結果產品質量檢測表數據類型 nvarcharfloatintfloatintfloatintint備注產品ID長度測量值長度是否合格寬度測量值寬度是否合格高度測量值高度是否合格是否合格產品針對機械零部件人工質量檢測效率低、漏檢率高等問題，根據機械零部件質量檢 測分揀系統(tǒng)的技術要求，本系統(tǒng)通過 RFID讀寫器、掃描槍、攝像頭、紅外傳感 器等終端設備采集數據，通過 ZigBee網絡將數據傳輸至協(xié)調器，并通過以太網 將數據保存在服務器里，通過與產品標準值的比對實現(xiàn)對產品質量的檢測，最終 通過分揀系統(tǒng)實現(xiàn)了合格產品與不合格產品的分離，具有較好的應用前景。參考文獻：1張振祥.微小軸承表面缺陷檢測中的自動分揀系統(tǒng)設J .機電工程，2010 (5) : 35-37.計2李旦，俞承芳.基于影像傳感器的機械零件檢測系統(tǒng)備注產品ID長度測量值寬度測量值高度測量值表3字段產品ID長度