一种服装断针检测系统的设计

陈思　林锦纯

摘要：在现代的生产中，服装纺织品、玩具、皮革制品在生产的过程中，可能会有断针残留其中，威胁人们的人身安全。本文针对服装纺织品，设计一个基于单片机技术和电感传感器技术的断针检测系统。本系统便于安装，能够安装在已有的流水线上。

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.

关键词：单片机；电感传感器；断针检测

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

中图分类号：TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）05-0185-02

0 引言

随着生活水平的提高，人们对生活用品的质量要求也越来越高了，对产品的安全更是重视。[1]对服装的要求不仅仅停留的美观的层次上，更是要求衣服穿得安全。在纺织生产中，在缝纫工序中常发生断针，残留在衣物的断针对人身安全造成极大的威胁。残留在衣服的断针曾引起了一单命案，一个幼儿被残留在衣物中的生锈的针扎伤后受到细菌感染，后来不治身亡。日本制定了《检针法》明令所有进入日本国销售的纺织品及相关规定制品都必须进行检针后才能销售。出口到欧美一些国家的纺织品，也要求进行检针。[1]随着科学技术的进步，金属探测技术也在迅猛发展，不断更新，应用的范围也越来越广泛，从最初军事应用和地下金属探测，发展到出行安检、食品安全、药品安全等领域。在电子技术不断进步及金属探测技术应用范围不断增大的时代背景下，怎么提升金属检测技术的可用性能，已成为自动化领域一个亟待解决的问题。[2]本文应基于AT89S52单片机，应用远距离电感接近开关来设计一个可以安装在已有的流水线上的断针检测系统，完成检测出含有断针的衣物和将检针不合格品推出流水线的任务。

1 远距离电感式接近开关的介绍

TCC-3010120A电感式接近开关主要由振荡器、开关电路及放大输出电路组成。[3]当金属接近由振荡器产生的磁场并进入感应的范围时，金属内产生涡流，使得振荡逐渐衰减，甚至停止振荡。这些变化经过电路转变成开关信号。[4]本文使用的TCC-3010120A是一种常开（N型的远距离电感式接近开关传感器，如图1所示，外形直径为210mm，高为64mm，检测最大的距离为120mm，输出的最大电流为300mA，工作电压为6-32V。

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2 硬件电路设计

本文使用四个CC-3010120A传感器搭建断针检测模块。传感器信号输出管脚输出的最大电流为300mA，驱动能力较强，所以将报警指示灯可以由对应的传感器输出信号直接驱动，这样设计，报警指示灯不需要单片机驱动，使得程序设计的难度减少。传感器使用的电源和单片机系统使用的电源电压不一致，本设计使用光耦来转换电平，作为传感器和单片机的连接桥梁。考虑到减少人工劳动力，在流水线上设计了分拣装置，当产品通过断针检测系统，合格的产品继续前进到下一个工序，不合格的产品被分拣装置推落传送带。分拣装置应用了一个电机来带动摆臂，摆臂摆动将不合格产品推落传送带。当四个远距离电感式接近开关传感器中任何一个或者两个传感器检测到金属，对应的报警灯自动亮，同时传感器输出高电平信号给单片机处理器，单片机输出信号驱动报警蜂鸣器和分拣装置的电机。硬件设计框图如图2所示。硬件电路设计如图3所示。四个电感接近开关传感器接12V的直流电源作为工作电源，输出信号分别接在单片机的的P1.0-P1.4IO接口。单片机的P3.3IO接口用于输出信号控制报警蜂鸣器，P3.4IO接口用于输出驱动信号驱动电机。

3 软件设计

本设计使用了四个远距离电感式接近开关传感器，每个传感器检测到断针的时候输出线会输出一个高电平信号，可以将四个输出信号短接起来连接到单片机的中断口，用中断的方式来处理信号，也可以将四个传感器的输出信号分别接在单片机的四个IO接口，用扫描查询的方式查看传感器的输出信号。本文使用使用循环扫描的方式来查看传感器的输出信号。开始先将P3.3和P3.4IO接口初始化置为低电平。当接电感式接近开关传感器P1.0-P1.4IO接口任意一个或者两个接口接收到高电平信号时，单片机的P3.3和P3.4IO接口输出高电平，分别驱动蜂鸣器报警模块和分拣电机模块，延时十秒，留有充足的时间给分拣模块完成分拣动作。然后重新将P3.3和P3.4IO接口置为低电平，继续查看四传感器的输出信号，做相应的判断再执行任务。软件设计框图如图4，程序框架如图4。

4 结束语

市场上也有很多现成的流水线式的断针检测机器，本设计的特点是能灵活安装在已有的流水线上，安装简单，而且成本较低。本文的用意在于推广检针技术的应用，呼吁各界人士能够重视纺织品的安全，重视檢针技术，加大对检针技术的研究力度和支持力度。

参考文献：

[1]顾虎，顾伟，胡惠强.服装生产过程中金属针的控制与检测[J].国外丝绸，2009（04）.

[2]黄永.金属探测器的研究与设计[D].华南理工大学，2010.

[3]明军，贾海波，王新.一种在线智能金属检测装置[J].仪表技术与传感器，2013（05）.

[4]曹青松，周继惠.基于电涡流的金属种类识别技术的理论与实验研究[J].仪器仪表学报，2007，28（9）.endprint