CN118121923A - 一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统，属于通信领域。本系统主要包括起点设备模块、终点设备模块、上位机数据接收模块，计分系统四部分。起点设备模块中包括摄像头模块，摄像头模块与起点装置中微处理器相连接，终点设备模块中包括摄像头模块，摄像头模块与终点装置中微处理器相连接，该摄像头模块体积小，仅需在迷宫起点和终点板一侧留出小窗口即可实现图像采集，不会对迷宫机器人的运行造成影响。基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统具有检测精度高，检测速度快的特点；同时可以避免环境因素对迷宫机器人计分系统的影响，与现有技术相比，该系统提高了系统工作的稳定性，避免系统受环境干扰，进一步提高了其测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统，属于通信领域。
背景技术
当前迷宫机器人竞赛计分系统主要有三种，分别为激光对射式计分系统、超声波测距式计分系统以及激光测距式计分系统。激光对射式计分系统共有五个装置，其中用于起点检测和终点检测的装置各两个，分别为激光发射板和环境光检测板，另外包括一个数据接收板；超声波测距式计分系统共有三个装置，其中用于起点检测和终点检测的装置各一个，另外包括一个数据接收模块；激光测距式计分系统共有三个装置，其中用于起点检测和终点检测的装置各一个，另外包括一个数据接收模块。
现有技术存在以下问题：
1、激光对射式计分系统中光照返回数据计算简单，测算间隔低，但是整套系统需要五个装置，成本较高；且安装时须保证环境光传感器处于激光照射下，安装要求较高。
2、超声波测距式计分系统仅有三个装置，降低了成本，但是超声波测距范围广、线性度差，存在较大的误差，对于计分系统需要高精度的需求不适用。
3、激光测距式计分系统同样减少了装置的数量，但是对环境光较为敏感，需要配备遮光罩；且激光测距传感器需要进行校准及距离测算，操作不当容易影响精度产生误判。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统，能够避免上述所发生的问题，并且可以使结果更加精确。
本发明提供了一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统，本系统主要包括起点设备模块，终点设备模块，数据接收模块及计分软件。
进一步地，上述系统还具有以下特点，起点设备模块仅需要一个装置完成检测；终点设备模块只需一个装置完成检测。
进一步地，上述系统还具有以下特点，起点设备模块包括摄像头模块、微处理器、通信模块；终点设备模块包括摄像头模块、微处理器、通信模块。
进一步地，上述系统还具有以下特点，摄像头模块与微处理器相连，用于判断是否有机器人经过，并将采集到的信息传输给微处理器。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点，未处理器与通信模块相连，将摄像头模块传递的信息处理后，经由通信模块发给数据接收模块。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点，数据接收模块与上位机PC相连，上位机PC在获取到起点设备模块和终点设备模块传输的数据，通过数据处理后将选手的比赛信息显示在计分软件上。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点，起点设备模块和终点设备模块包含辅助电源电路，为其他模块提供能量。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点，起点设备模块和终点设备模块还含有充电模块，USB接口为Type-C口，当电池供电不足时，可用常规Type-C接口即可给电池充电。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点，起点设备模块和终点设备模块的充电模块中包含USB-PD充电协议，可以实现大功率充电。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点，起点设备模块和终点设备模块的Type-C接口集成了JTAG接口下载和调试协议，可通过Type-C接口实现STM32F407程序下载。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点，起点设备模块和终点设备模块还含有低电压报警电路，当电池电压低于阈值时，蜂鸣器会报警。
进一步地，上述系统还可以具有以下特点，起点设备模块和终点设备模块中还含有电池管理模块，使用TP5400监测电池充电过程，防止电池过充；另外包含充电指示灯，充满时灯会发光作为提示。
本发明根据图像检测起点信号和终点信号，有以下优点：
第一，图像检测更加灵敏，可以避免对信号的遗漏，提高了计分系统的准确性。
第二，采用摄像头回传数据进行检测可以处理更多复杂的可能性，提高了计分系统的应对能力。
第三，摄像头模块不需要配备外围电路，可以有效减小系统的电路板面积，从而降低成本。
附图说明
为了能够使本发明更好的被使用者理解，下面特将列出实施例描述需要的附图；
图1为本发明一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统的结构示意图；
图2为本发明电池管理模块的示意图；
图3为本发明起点信号传输模块的示意图；
图4为本发明终点信号传输模块的示意图；
图5为本发明的工作流程示意图；
图6为本发明一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统的模型示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图进一步的详细说明本发明。基于本发明中的实施例，本领域中的普通技术人员在没有做出实质性创新性所获得的所有其他相似案例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统的结构示意图。在本发明实施例中，基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统包括起点摄像头模块001、终点摄像头模块002、放置于起点一侧挡板里的起点设备模块010、放置于终点一侧挡板里的终点设备模块020，微处理器011、通信模块012、数据接收模块030、计分软件040。
综上所述，利用起点摄像头模块001和终点摄像头模块002采集到的图像来判断迷宫机器人是否离开起点和是否到达终点；摄像头采集检测速度较快，可以有效避免信号的漏测；还可以通过软件更改判定阈值，从而提高了系统的灵活性。
图2为本发明电池管理模块的示意图，本模块具有低压报警模块050，当电池供电不足时，蜂鸣器会报警，此时电池能量不足以供电路使用，应当及时为电池充电052，通过Type-C充电接口051，电源管理模块系统还具有充电保护模块053，当充电完成时，指示灯054会亮起，表示电已充满可以投入工作。
图3为本发明起点信号传输模块的示意图，刚开始时，系统处于工作状态060，起点摄像头模块001，采集图像信息061，开始图像数据转换062，数据转换完成后，经过数据传输模块063发送给数据接收模块064，由数据接收模块064进一步发送信号给上位机计分软件065。
图4为本发明终点信号传输模块的示意图，系统刚开始处于工作状态070，终点摄像头模块071采集到图像数据后，开始图像数据处理072，数据转换完成后，经过数据传输模块073发送给数据接收模块074，由数据接收模块074进一步发送信号给上位机计分软件075。
图5为本发明的工作流程示意图，
首先第一步便是调试和配置通信模块100，将起点通信模块和终点通信模块分别与数据接收模块进行匹配，使两者之间可以传输数据。
第二步是101以及102，配置起点设备模块和终点设备模块，使起点和终点模块能够正常采集到图像。
第三步是103安装、检查，将起点设备模块放入迷宫起点一侧挡板中，调整起点设备模块使摄像头从挡板预留位置露出；将终点设备模块放入迷宫终点一侧挡板中，调整终点设备模块使摄像头从挡板预留位置露出；然后将电池开关打开，使其工作，检查是否能够正常工作。
第四步是104以及105，起点摄像头模块进行图像采集，并进行数据转换106及数据传输107。上位机接受到传来的数据108，对图像进行分析。当迷宫机器人离开起点时，上位机检测到图像变化，判断迷宫机器人离开起点，上位机计分软件开始计时；当迷宫机器人到达终点时，由终点设备模块传输到上位机的图像显示机器人已到达终点，上位机计分软件计时停止。然后进行109将信号处理得到参赛者的各项数据，之后进入最后一个步骤110，将所计算得到的数据在大屏幕上显示，更直观的让参赛者看到自己的成绩。
图6为本发明基于激光测距传感器的迷宫机器人竞赛计分系统的模型示意图。本发明主要包含起点设备模块200、终点设备模块210、数据接收装置230，计分软件；
起点设备模块200中包含电池管理模块203、数据传输模块201、微处理器202、摄像头模块204，其中微处理器为STM32F407，电池管理主要是有欠压保护，充电和工作模块，数据传输模块主要是使用ZigBee通信协议；
终点设备模块中包含电池管理模块203、数据传输模块201、微处理器202、摄像头模块204，其中微处理为STM32F407，电池管理主要是有欠压保护，充电和工作模块，数据传输模块主要是使用ZigBee通信协议；
摄像头模块204与起点设备模块和终点设备模块的微处理器202相连接，将采集到的数据经过数据处理模块202处理后，经由数据传输模块201发出。
当ZigBee无线通信模组正常接受的数据时，蓝色指示灯变亮，代表着接受装置将得到数据上传给了计分软件。最终计分软件会在大屏幕上显示各个竞赛者的成绩。
以上所述仅仅为本发明的一种实施例，并不用以去限制本发明的应用，凡是在不背离本发明的基本特征和原则的情况下，所作的任何修改，等同替换，改进等，均应该包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统，其特征在于，所述的系统包括：
一个起点设备模块，用于判断迷宫机器人是否离开和回到起点，并将信号发送给数据接收模块；
一个终点设备模块，用于判断迷宫机器人是否到达终点，并将信号发送给数据接收模块；
一个数据接收模块，用于接收起点设备模块及终点设备模块发送的信号，并将信号传输给计分软件；
一款计分软件，用于计时并实时显示各位参赛选手的比赛信息。
2.根据权利要求1所描述的一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统，其特征在于，
所述的起点设备模块包括摄像头模块、微处理器、通信模块、电池充电模块及低压报警模块；
所述的终点设备模块包括摄像头模块、微处理器、通信模块、电池充电模块及低压报警模块。
3.根据权利要求1所描述的一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统，其特征在于，
所述的起点设备模块和终点设备模块中采用了摄像头模块，该摄像头模块具有调整对比度、调整焦距的功能。
4.根据权利要求1所描述的一种基于摄像头的迷宫机器人竞赛计分系统，其特征在于，
所述的数据接收模块通过USB Type-C接口连接电脑，将数据传输给计分软件，由计分软件计算并显示各位选手的比赛信息。
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