一種服裝斷針檢測系統的設計

陳思　林錦純

摘要：在現代的生產中，服裝紡織品、玩具、皮革制品在生產的過程中，可能會有斷針殘留其中，威脅人們的人身安全。本文針對服裝紡織品，設計一個基于單片機技術和電感傳感器技術的斷針檢測系統。本系統便于安裝，能夠安裝在已有的流水線上。

Abstract： In the modern production， clothing， broken needle may be hided in the clothing， toys and leather products in the process of production， which threatens people's personal safety. In this paper， a broken-needle-detection system based on single chip microcomputer technology and inductance sensor technology is designed. The system is easy to be installed and can be installed on the existing assembly line.

關鍵詞：單片機；電感傳感器；斷針檢測

Key words： single chip microcomputer；inductance sensor；broken needle detection

中圖分類號：TP212.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）05-0185-02

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對生活用品的質量要求也越來越高了，對產品的安全更是重視。[1]對服裝的要求不僅僅停留的美觀的層次上，更是要求衣服穿得安全。在紡織生產中，在縫紉工序中常發生斷針，殘留在衣物的斷針對人身安全造成極大的威脅。殘留在衣服的斷針曾引起了一單命案，一個幼兒被殘留在衣物中的生銹的針扎傷后受到細菌感染，后來不治身亡。日本制定了《檢針法》明令所有進入日本國銷售的紡織品及相關規定制品都必須進行檢針后才能銷售。出口到歐美一些國家的紡織品，也要求進行檢針。[1]隨著科學技術的進步，金屬探測技術也在迅猛發展，不斷更新，應用的范圍也越來越廣泛，從最初軍事應用和地下金屬探測，發展到出行安檢、食品安全、藥品安全等領域。在電子技術不斷進步及金屬探測技術應用范圍不斷增大的時代背景下，怎么提升金屬檢測技術的可用性能，已成為自動化領域一個亟待解決的問題。[2]本文應基于AT89S52單片機，應用遠距離電感接近開關來設計一個可以安裝在已有的流水線上的斷針檢測系統，完成檢測出含有斷針的衣物和將檢針不合格品推出流水線的任務。

1 遠距離電感式接近開關的介紹

TCC-3010120A電感式接近開關主要由振蕩器、開關電路及放大輸出電路組成。[3]當金屬接近由振蕩器產生的磁場并進入感應的范圍時，金屬內產生渦流，使得振蕩逐漸衰減，甚至停止振蕩。這些變化經過電路轉變成開關信號。[4]本文使用的TCC-3010120A是一種常開（N型的遠距離電感式接近開關傳感器，如圖1所示，外形直徑為210mm，高為64mm，檢測最大的距離為120mm，輸出的最大電流為300mA，工作電壓為6-32V。

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2 硬件電路設計

本文使用四個CC-3010120A傳感器搭建斷針檢測模塊。傳感器信號輸出管腳輸出的最大電流為300mA，驅動能力較強，所以將報警指示燈可以由對應的傳感器輸出信號直接驅動，這樣設計，報警指示燈不需要單片機驅動，使得程序設計的難度減少。傳感器使用的電源和單片機系統使用的電源電壓不一致，本設計使用光耦來轉換電平，作為傳感器和單片機的連接橋梁。考慮到減少人工勞動力，在流水線上設計了分揀裝置，當產品通過斷針檢測系統，合格的產品繼續前進到下一個工序，不合格的產品被分揀裝置推落傳送帶。分揀裝置應用了一個電機來帶動擺臂，擺臂擺動將不合格產品推落傳送帶。當四個遠距離電感式接近開關傳感器中任何一個或者兩個傳感器檢測到金屬，對應的報警燈自動亮，同時傳感器輸出高電平信號給單片機處理器，單片機輸出信號驅動報警蜂鳴器和分揀裝置的電機。硬件設計框圖如圖2所示。硬件電路設計如圖3所示。四個電感接近開關傳感器接12V的直流電源作為工作電源，輸出信號分別接在單片機的的P1.0-P1.4IO接口。單片機的P3.3IO接口用于輸出信號控制報警蜂鳴器，P3.4IO接口用于輸出驅動信號驅動電機。

3 軟件設計

本設計使用了四個遠距離電感式接近開關傳感器，每個傳感器檢測到斷針的時候輸出線會輸出一個高電平信號，可以將四個輸出信號短接起來連接到單片機的中斷口，用中斷的方式來處理信號，也可以將四個傳感器的輸出信號分別接在單片機的四個IO接口，用掃描查詢的方式查看傳感器的輸出信號。本文使用使用循環掃描的方式來查看傳感器的輸出信號。開始先將P3.3和P3.4IO接口初始化置為低電平。當接電感式接近開關傳感器P1.0-P1.4IO接口任意一個或者兩個接口接收到高電平信號時，單片機的P3.3和P3.4IO接口輸出高電平，分別驅動蜂鳴器報警模塊和分揀電機模塊，延時十秒，留有充足的時間給分揀模塊完成分揀動作。然后重新將P3.3和P3.4IO接口置為低電平，繼續查看四傳感器的輸出信號，做相應的判斷再執行任務。軟件設計框圖如圖4，程序框架如圖4。

4 結束語

市場上也有很多現成的流水線式的斷針檢測機器，本設計的特點是能靈活安裝在已有的流水線上，安裝簡單，而且成本較低。本文的用意在于推廣檢針技術的應用，呼吁各界人士能夠重視紡織品的安全，重視檢針技術，加大對檢針技術的研究力度和支持力度。

參考文獻：

[1]顧虎，顧偉，胡惠強.服裝生產過程中金屬針的控制與檢測[J].國外絲綢，2009（04）.

[2]黃永.金屬探測器的研究與設計[D].華南理工大學，2010.

[3]明軍，賈海波，王新.一種在線智能金屬檢測裝置[J].儀表技術與傳感器，2013（05）.

[4]曹青松，周繼惠.基于電渦流的金屬種類識別技術的理論與實驗研究[J].儀器儀表學報，2007，28（9）.endprint