基于ZigBee技术的机械零件检测系统设计

1、第11卷第3期2012年6月常州信息职业技术学院学报JournalofChangzhouVocationalCollegeofInformationTechnologyVol. 11No. 3Jun. 2 012基于ZigBee技术的机械零件检测系统设计 王云良 宋先斌2(1.常州机电职业技术学院2.常州信息职业技术学院江苏常州213164)摘要：针对机械零件质量人工检测工作量大、效率低等现状，设计零件在线自动 检测系统，通过影像传感器、霍尔传感器等进行零件数据采集，利用ZigBee协议将采集的数据传输到协调器，再通过以太 网将数据传输到远程服务器，经过与数据库中数据的比对与分析，将零件是否合

2、 格的信息写入到RFID标签中，最终由分拣机构实现对零件的分离，达到零件质 量自动检测的效果。关键词：质量检测分拣系统；ZigBee技术；传感器 中图分类号：TP274文献标志码：A2434 (2012) 03-0015-04 文章编号：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引言现合格产品与不合格产品的分离。机械零部件加工已经实现了机械化、自动化，而1机械零部件的质量检测，主要依靠人工来完成，2通常有目视检查法、仪器测量法等，在检测过程检测工作量大，为了避免检测工作成中人为因素大、1系统总体设计及系统结构图被检测的机械零部件进入检测工序时，通过扫并记录到数据库，系统从数据描枪获取零件的ID,产品类型以及各类参数库中查询出该零件的名称、的标准。在检测过程中，零件要经过图像采集、霍尔传感器检测、超声波传感器 检测和红外传感器检测等区域，当产品经过传感器区域时，传感器获取的数据通 过扩展通

6、讯模块节点，利用ZigBee网络传输至簇头节点，再传输给协调器，协 调器将采集到的数据为生产的瓶颈，本文设计了一套机械零部件质量检测分拣系统，通过传感器获取机械零部件各类参数，通过 ZigBee协议传送数据 至协调器，协调器将采集到的数据发送至服务器，通过与标准件参数的比对，实 现机械零部件的自动检测，利用分拣装置最终实02-10收稿日期：2012-),作者简介：王云良(1968-男，副教授，从事研究方 向：物联网技术16常州信息职业技术学院学报2012年6月3G等网络发送至服务器，通过 WiFi、通过把采集到的数据和该零件的标准数据进行分析比较，判断该并将相关信息写入该零件的 RFID零件是

7、否合格，标签中，当产品经过分拣机构时，系统会从服务器中查询 到该产品的检测结果，并利用分拣机构的汽缸对不良品进行分类处理，从而实现 对机械零部件检测的自动处理。系统结构图如图1所示要一个全功能设备作为网络协调器，完成网络的启传感节点可以是动和分配其他 设备角色与之通信，加入网络协调器已组建好的网络中精简功能设备， 进行数据的采集工作，其实现较为简单，可以降低系 统的成本。ZigBee网络层支持三种类型的网络拓扑结构，即星型网络结构（Star）、簇树状网络结构（Cluster-Tree）和网状网络结构（Mesh）。考虑到本系统的复杂程度，采用簇树状网络结Tree路由协议来传输数构，节点可以采用

8、Cluster-据。簇树状网络中，终端节点 负责数据的采集，并将簇头节点对数据做简单的处数据传输给簇头节点， 理后，发送至协调器，这些子网络的协调器又与上一级的子网络协调器或直接与 主网络的ZigBee协调器进行通信。簇树状网络的网络结构可以延伸至复杂的结 构，但网络信息的实时性也会变差，但它的一并且路个显著优点就是它的网络覆 盖范围非常大，由算法也比Mesh网络简单。ZigBee簇树状网络拓扑结构如图2 所示图1系统结构图2. 1系统ZigBee网络组建无线传感器网络拓扑结构在构建机械零部件质量检测分拣系统时，应该考虑多方面的技术要求，如拓扑控制、通信机制、节 图2簇树状网络拓扑结构当协调器

9、启动配置一个新的网络时，它会给自己配置一个网络地址0x0000,网络深度Depth0=0。如果一个新节点（i）想要加入这个ZigBee网络，且通过这个网 络中的节点（j）连入，那么节点（j）被称作节点（i）的父节点。节点（j）根据 自身的网络地址Address （j）和网络深度Depth （j）,给新节点（i）配置一个网 络地址Address （i）和网络深度Depthi=Depth+1。在采用父子关系的树状网 络中，网络深度仅仅表示一个数据帧传递到 ZigBee协调器所需要的最小跳数。ZigBee树状网络中协调器自身的网络深度为 0,它的子设备网 络深度配置为1。2. 2终端节点设计传感器节

10、点是一个微型的嵌入式系统，通常由传感器单元（数据采集单元）、处理器单元（数据处理单）、无线通信单元（数据传输单元）和能量供应单元4个部分组成，如图3所示。传感器单元负责监测区域内信息的采集和数据 转换；处理器单元包存储器、嵌入式操作系统等，负责整个传感括CPU、存储和处理本身采集的数据以及其器节点的操作，他节点发来的数据进行数据融合；无线通信单元负责与其他传感器节点进行无线 通信，交换控制信息和收发采集数据；能量供应单元为传感器节点提供所需的能 量，通常采用微型高能电池传感器AC/DC传感器单元能量供应单元处理器 存储器网络MACC- - 处理器单元 无线通信单元018常州信息职业技术学院学报

11、2012年6月3. 2数据库设计3. 3系统检测Web界面设计根据系统需求分析，后台数据库共设计了 3张产品类型表”、产品质量检测表”分别为和 临表，,产品类型表”时测量数据表”中存储机械零部件,产品质量的基本信息，包括类型、名称和规格等， 临时测量检测表”中存储零件的测量数据等信息数据表”中存储在测量过程中的临时数据。表结构如表 1、表2、表3所示。表1字段ID类型名称规格1Min规格1Max规格2Min规格2Max前台界面采用 VS2005. NET设计，通过 Web页可以远程监测机械零部件的检测过程，实现实时面，监测功能。界面如图5所示机怙单羽件度第施El壬俄产品类型表备注标志列产品类型

12、名称规格1最小值规格1最大值规格2最小值规格2最大值 数据类型intnvarcharfloatfloatfloatfloat图5机械零部件质量检测系统运行界面4结束语表2字段产品ID长度测量值长度是否合格宽度测量值宽度是否合格高度测量值高度是否合格最终检测结果产品质量检测表数据类型 nvarcharfloatintfloatintfloatintint备注产品ID长度测量值长度是否合格宽度测量值宽度是否合格高度测量值高度是否合格是否合格产品针对机械零部件人工质量检测效率低、漏检率高等问题，根据机械零部件质量检 测分拣系统的技术要求，本系统通过 RFID读写器、扫描枪、摄像头、红外传感 器等终端设备采集数据，通过 ZigBee网络将数据传输至协调器，并通过以太网 将数据保存在服务器里，通过与产品标准值的比对实现对产品质量的检测，最终 通过分拣系统实现了合格产品与不合格产品的分离，具有较好的应用前景。参考文献：1张振祥.微小轴承表面缺陷检测中的自动分拣系统设J .机电工程，2010 (5) : 35-37.计2李旦，俞承芳.基于影像传感器的机械零件检测系统备注产品ID长度测量值宽度测量值高度测量值表3字段产品ID长度