CN1757422A

CN1757422A - 全自动发牌机

Info

Publication number: CN1757422A
Application number: CN 200510061315
Authority: CN
Inventors: 魏燕定; 高平波
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2006-04-12
Anticipated expiration: 2025-10-31
Also published as: CN100371042C

Abstract

本发明公开了一种全自动发牌机，发牌机主要由牌套室、储牌室、分牌室、识牌装置、拨牌机构、传牌机构、分牌机构、牌套传送机构和控制电路组成，其中识牌装置主要由摄像头和照亮灯组成；本发明基于计算机图像识别技术，对要识别的扑克牌无特别要求，能够把识别出的扑克牌按预定要求迅速准确地发放到指定位置，实现了高可靠性、高效率的发牌；自动推入和推出牌套盒，实现了真正意义上的连续自动发牌，大大提高了发牌效率，降低了工作人员的劳动强度。

Description

全自动发牌机

技术领域

本发明涉及纸脾游戏，尤其是涉及能识别和发放不同类型扑克牌的全自动发牌机。

背景技术

纸牌游戏，特别是桥牌比赛是人们生活中一种重要的娱乐和脑力锻炼方式，传统的洗牌和发牌完全由人工完成，但这种方式效率低、公平性差，于是人们期待一种代替人工的洗牌和发牌机器；特别的，在正规的桥牌比赛中，人们希望按照计算机做牌软件所生成的发牌数据库的要求进行发牌，并能实现多副牌按照同一要求的重复发牌(重复发牌意味者各副牌发放情况完全一样)，于是人们期待一种能自动识别扑克牌的自动识别发牌机器。

现有的发牌机可以分为三类，第一类是纯机械发牌机，这种发牌机完全模拟人工洗牌和发牌，不对扑克牌进行识别，只适合简单的纸牌游戏；第二类是顺序发牌机，这种发牌机可以按照计算机发牌数据库的要求发牌并可重复发牌，但要求所发的每一副牌发牌前都是按照特定的顺序排放的，这样将大大增加工作人员的劳动强度，因而它不是真正意义上的自动识别发牌机；第三类是条码发牌机，它通过印在特制扑克牌上的条码对扑克牌进行识别，是一种真正意义上的自动识别发牌机，但这种条码发牌机也存在严重不足：1、条码发牌机所发的牌只能是价格昂贵的专用条码扑克牌，而对于一般的扑克牌，这种发牌机就无能为力了；2、由于在条码扑克牌的两端印制了一系列条形码，其美观性变差，而且也不符合人们的习惯，使一些牌手在比赛中感到不适应。3、在比赛过程种，条码发牌的条形码很容易受到污染，而条码识别本身抗干扰能力差，这将严重影响发牌机对条码扑克牌识别的准确性和可靠性，往往一副崭新的牌在玩过几轮之后要清洗或者更换。

也有人申请过发牌机方面的专利，例如ZL 91101621的“发牌机”、ZL01237743的“自动发牌机”、ZL 200320108002的“一种自动发牌机”等，但这些发牌机均为无识别功能的纯机械发牌机，无法满足桥牌赛事“严格按照发牌数据库进行重复可靠发牌”的要求。

由此可见，研制一种能够适用于不同扑克牌并且具有高效率、高可靠性的自动识别发牌机是具有重要意义的。

发明内容

为了克服背景技术发牌机的不足，本发明的目的在于提供一种基于计算机图像识别的全自动发牌机，该发牌机对扑克牌本身无特殊要求，它能快速准确地识别不同类型的扑克牌，把识别出的扑克牌准确发放到相应位置，并能自动完成牌套盒的推入和推出工作。

本发明采用的技术方案是：

一种自动发牌机，包括储牌室、拨牌机构、传牌机构、识牌装置、分牌室、分牌机构、牌套室、牌套传送机构和控制电路；垂直固定于底板的两平行支撑板构成安装空间，其中：

1)储牌室位于安装空间的右端，储牌室的下方固定一个中间有开槽的横板，横板的右上角有一个矩形的识别窗口，横板中央开槽处及下方安装拨牌机构；

2)拨牌机构：包括直动电磁铁、拨杆、导杆、顶端带有小台阶的拨块和弹簧；拨块通过套有弹簧的导杆安装在横板的长方形开槽中，直动电磁铁通过拨杆与拨块的下端连接；拨块的顶端带有小台阶，小台阶的高度小于一张牌的厚度，拨块向左运动时只能把一张牌拨向左端；

3)传牌机构：包括电动机、带有传动槽的大传动轴、带有传动槽的小传动轴、带有传动槽的三个传送滚筒、大压紧滚筒、小压紧滚筒、压紧弹簧、长环形传送带和短环形传送带；大传动轴通过两根长环形传送带与套在各自传动轴上的三个传送滚筒传动连接，大传动轴又通过两根短环形传送带与小传动轴传动连接；四个大压紧滚筒分别通过压紧弹簧压紧在大传动轴和三个传送滚筒下端的长环形传送带上，小压紧滚筒通过压紧弹簧压紧在小传动轴下端的短传送带上；大传动轴的一端与电动机的转轴连接；传牌机构安装在安装空间的中间，四个分牌室处于传牌机构的下方；

4)识牌装置包括：摄像头和照亮灯；摄像头位于横板的识别窗口的正下方，照亮灯位于摄像头的旁边；摄像头通过通信电缆与PC机相连接；

5)分牌机构：包括四个V形杆、电磁铁、回复弹簧、光电行程开关；四个V形杆分别安装在各分牌室的上端，四个V形杆的一端分别与电磁铁连接，四个V形杆的另一端分别与支撑板转动连接；

6)牌套室位于发牌机的左前方；牌套传送机构包括：两根转动轴、同步传送带、步进电机和机械行程开关；两根转动轴分别装在两侧板上，两根转动轴通过两根同步传送带连接传动，一根转动轴通过弹性连轴节与步进电机连接，两根同步传送带上同一位置上各有一个台阶面，同步传送带在步进电机的带动下转动时，此台阶面把牌套室中最下的一个牌套盒推向分牌室的下方，机械行程开关安装在左侧板上；

7)控制电路：控制电路：包括微处理器、提示和报警电路、电机和电磁铁控制电路、行程开关检测电路和通信电路；提示和报警电路、电机和电磁铁控制电路、行程开关检测电路和通信电路通过线路和微处理器连接；提示和报警电路接发声元件，电机和电磁铁控制电路分别接电动机和各电磁铁，行程开关检测电路接各行程开关，通信电路通过通信电缆与机连接。

PC机对扑克牌的准确识别主要包括图形预处理、图像识别等两个步骤。图像预处理主要是通过图像滤波技术去除图像上的干扰点或干扰区域，这样有助于识别那些受到过污染或者图像不太清晰的扑克牌；图像识别主要是把获取的有效扑克牌图像数据与对应牌形数据库中的标准牌形图像数据进行对比运算或特征值运算，以识别出该牌。对于一般的扑克牌，识别过程采用一个通用的牌形数据库就够了，这是因为计算机在图像识别时能够容忍不同厂家生产扑克牌的细微差别；当然，若某种扑克牌的图像与一般的扑克牌相比区别很大时，也没有问题，这时可以让发牌机对该种特殊的扑克牌进行“学习”，即把该种扑克牌的图像数据存储到另外一个私有牌形数据库中，在对该种扑克牌进行识别时调用私有牌形数据库就可以了。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明基于计算机图像识别技术，对要识别的扑克牌无特别要求，能够识别不同厂家生产的不同类型的扑克牌，避免使用给牌手带来不适应且价格昂贵的专用条码牌；

2、本发明结构简单，能够把识别出的扑克牌按预定要求迅速准确地发放到相应位置，实现了高可靠性、高效率的发牌；

3、自动推入和推出牌套盒，实现了真正意义上的连续自动发牌，大大提高了发牌效率，并降低了工作人员的劳动强度；

4、本发明自动发化程度高，界面友好，操作简单。

附图说明

图1是实施例发牌机俯视图；

图2是实施例发牌机主视图；

图3是实施例电路原理框图；

图4是实施例电路图；

图5是实施例微处理器程序流程图；

图6是实施例PC机程序流程图。

图中：1、底板，2、支撑板，3、光电行程开关，4、电磁铁，5、回复弹簧，6、V形杆，7、长环形传送带，8、弹性连轴节，9、电动机，10、调节块，11、凸台，12、照亮灯，13、识别窗口，14、摄像头，15、横板，16、拨块，17、储牌室，18、导杆，19、长方形开槽，20、弹簧，21、短环形传送带，22、小传动轴，23、滚动轴承，24、小压紧滚筒，25、大传动轴，26、挡块，27、分牌室，28、压紧弹簧，29、大压紧滚筒，30、传送滚筒，31、直动电磁铁，32、拨杆，33、小台阶，34、窄缝，35、机械行程开关，36、同步传送带，37、牌套室，38、台阶面，39、转动轴，40、轴承，41、弹性连轴节，42、步进电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

一种自动发牌机，包括储牌室、拨牌机构、传牌机构、识牌装置、分牌室、分牌机构、牌套室、牌套传送机构和控制电路。如图1和图2所示，垂直固定于底板1的两平行支撑板2构成安装空间，其中：

1)储牌室17位于安装空间的右端，储牌室17的下方固定一个中间有开槽的横板15，横板15的右上角有一个矩形的识别窗口13，横板15中央开槽处及下方安装拨牌机构。

2)拨牌机构：包括直动电磁铁31、拨杆32、导杆18、顶端带有小台阶的拨块16和弹簧20；拨块16通过套有弹簧20的导杆18安装在横板15的长方形开槽19中，直动电磁铁31通过拨杆32与拨块16的下端连接；拨块16的顶端带有小台阶33，小台阶33的高度小于一张牌的厚度，拨块16向左运动时只能把一张牌拨向左端。小台阶33的高度和窄缝34的厚度保证了拨牌时每次只有一张牌被拨向左端的传牌结构，这也是发牌机得以顺利实施发牌的前提和关键。当直动电磁铁31通电的时候，使得储牌室17中最下面的一张牌在拨块16的推动下通过储牌室17左端的窄缝34向左运动。

3)传牌机构：包括电动机9、带有传动槽的大传动轴25、带有传动槽的小传动轴22、带有传动槽的三个传送滚筒30、大压紧滚筒29、小压紧滚筒24、压紧弹簧28、长环形传送带7和短环形传送带21；大传动轴25通过两根长环形传送带7与套在各自传动轴上的三个传送滚筒30传动连接，大传动轴25又通过两根短环形传送带21与小传动轴22传动连接；四个大压紧滚筒29分别通过压紧弹簧28压紧在大传动轴25和三个传送滚筒30下端的长环形传送带7上，小压紧滚筒24通过压紧弹簧28压紧在小传动轴22下端的短传送带21上；大传动轴25的一端与电动机9的转轴连接；传牌机构安装在安装空间的中间，四个分牌室27处于传牌机构的下方。当大传动轴25在电动机9的带动下转动时，小传动轴22及其下端的小压紧滚筒24、三个传送滚筒30、四个大压紧滚筒29都将一起转动，该传牌机构将把进入小传动轴22下端的扑克牌传向左边。

4)识牌装置包括：摄像头14和照亮灯12；摄像头14位于横板15的识别窗口13的正下方，照亮灯12位于摄像头14的旁边；摄像头14通过通信电缆与PC机相连接。摄像头14能够根据PC的命令把从识别窗口13拍摄的扑克牌图像传送给PC机。本实施例中采用USB电缆实现摄像头14和PC机的连接，其通信规则符合USB2.0的规范。

5)分牌机构：包括四个V形杆6、电磁铁4、回复弹簧5、光电行程开关3；四个V形杆6分别安装在各分牌室27的上端，四个V形杆6的一端分别与电磁铁4连接，四个V形杆6的另一端分别与支撑板2转动连接。与各个V形杆在所对应的电磁铁4的控制下可以绕支撑板2上的安装小孔实现一定角度的转动。当V形杆转动到紧贴长传送带7的下方时，进入该分牌室27的扑克牌将掉入其下方的牌套盒里，否则进入该分牌室27的扑克牌将继续向左运动。本实施例中，所述各分牌室由挡块26隔开，第4个分牌室对应电磁铁略去不安装。

6)牌套室位于发牌机的左前方；牌套传送机构包括：两根转动轴39、同步传送带36、步进电机42和机械行程开关35；两根转动轴39分别装在两侧板上，两根转动轴39通过两根同步传送带36连接传动，一根转动轴39通过弹性连轴节41与步进电机42连接，两根同步传送带36上同一位置上各有一个台阶面38，同步传送带36在步进电机42的带动下转动时，此台阶面38把牌套室37中最下的一个牌套盒推向分牌室27的下方，机械行程开关35安装在左侧板上；机械行程开关35用于检查牌套盒是否传送到正确位置。

7)控制电路：控制电路：包括微处理器A、提示和报警电路B、电机和电磁铁控制电路C、行程开关检测电路D和通信电路E；提示和报警电路B、电机和电磁铁控制电路C、行程开关检测电路D和通信电路E通过线路和微处理器A连接：提示和报警电路B接发声元件，电机和电磁铁控制电路C分别接电动机和各电磁铁，行程开关检测电路D接各行程开关，通信电路E通过通信电缆与PC机连接。

本实施例中，电动机9选用转速为600r/min的直流电机。相对与步进电机而言，直流电机不仅体积小，重量轻，而且价格便宜。

本实施例中，直动电磁铁31要求有较大的行程和较大的负载能力；电磁铁4选用小型直动电磁铁或者旋转电磁铁。

如图3所示，所述控制电路主要由微处理器、行程开关检测电路、电磁铁控制电路、通信电路、提示和报警电路所组；控制电路通过通信电缆与PC机连接，以实现PC机和微处理器的通信。图4是实施例电路图，在该电路图中。微处理器采用的ATMEL公司生产的AT89C58单片机，该单片机拥有32K的内部可擦写存储器，使用起来非常方便。为了提高单片机的运行速度，使用了24MHZ的晶振。行程开关检测电路主要是通过检测光电行程开关3的状态用来判定牌的当前位置。电磁铁控制电路用来控制电机和各电磁铁的通电状态，从而控制电机的转动和电磁铁的相应动作，拨牌结构、传牌机构、分牌结构也正是通过电磁铁控制电路来进行控制的。电磁铁控制电路用主要由IRF740芯片和光藕隔离电路所组成。通信电路主要由ICL232串口通信芯片组成，其作用是实现微处理器与PC机的通信。提示和报警电路主要在发牌出现错误时向工作人员进行提示和报警，本实施例中，采用简单的蜂鸣器进行声音提示和报警。图3中，P1口和P2口分别接7.5V和24V直流电源，P3口用于微处理器和PC的串口连接，P4口用于接各光电行程开关，P5口用于接直流电动机和各电磁铁，P6用于机械行程开关和接步进电机。

下面结合图5和图6详细叙述实施例工作的流程：

1、工作人员将一副或多副扑克牌放入发牌机右端的储牌室17，并将一个或多个空牌套盒放入牌套室37；

2、PC机程序通过摄像头14获取当前牌的图像；

3、PC机程序然后通过计算机图像处理和识别技术快速识别出该牌，并与发牌数据库进行对比，确定当前排的预定发牌位置；

4、PC机通过通信电缆发送发牌数据到发牌机控制电路的微处理器；

5、微处理器控制拨牌机构拨牌，储牌室17中最下面的一张牌在拨块16的推动下通过储牌室17左端的窄缝34向左运动；

6、传牌机构将把进入传牌机构右端的扑克牌继续向左传送；

7、微处理器通过光电行程开关3确定牌的当前位置，并通过控制分牌机构V形杆的转动6进行分牌，进而将牌发送到预定位置。

以上是一张牌的识别和发牌全过程；当上一张牌发牌发牌结束后，接着进行下一张牌的识别和发牌，直到整副牌全部发牌结束。当然，为了提高发牌的速度，各张牌的识别和发牌过程可以是重叠的，也就是说当上一张牌的分牌过程还未结束时，下一张牌的识别、拨牌过程已经可以开始了，这样两张或多张牌的发牌过程可以同时进行(这时发牌机的微处理器具有实时多任务的特性)。当整副牌全部发牌结束后，牌套传送结构将自动把发好的牌套盒推出来，把下一个空牌套盒推向分牌室的下方，从而进行下一副牌的发放。

Claims

1、一种自动发牌机，其特征在于包括储牌室、拨牌机构、传牌机构、识牌装置、分牌室、分牌机构、牌套室、牌套传送机构和控制电路；垂直固定于底板(1)的两平行支撑板(2)构成安装空间，其中：

1)储牌室(17)位于安装空间的右端，储牌室(17)的下方固定一个中间有开槽的横板(15)，横板(15)的右上角有一个矩形的识别窗口(13)，横板(15)中央开槽处及下方安装拨牌机构；

2)拨牌机构：包括直动电磁铁(31)、拨杆(32)、导杆(18)、顶端带有小台阶的拨块(16)和弹簧(20)；拨块(16)通过套有弹簧(20)的导杆(18)安装在横板(15)的长方形开槽(19)中，直动电磁铁(31)通过拨杆(32)与拨块(16)的下端连接；拨块(16)的顶端带有小台阶(33)，小台阶(33)的高度小于一张牌的厚度，拨块(16)向左运动时只能把一张牌拨向左端；

3)传牌机构：包括电动机(9)、带有传动槽的大传动轴(25)、带有传动槽的小传动轴(22)、带有传动槽的三个传送滚筒(30)、大压紧滚筒(29)、小压紧滚筒(24)、压紧弹簧(28)、长环形传送带(7)和短环形传送带(21)；大传动轴(25)通过两根长环形传送带(7)与套在各自传动轴上的三个传送滚筒(30)传动连接，大传动轴(25)又通过两根短环形传送带(21)与小传动轴(22)传动连接；四个大压紧滚筒(29)分别通过压紧弹簧(28)压紧在大传动轴(25)和三个传送滚筒(30)下端的长环形传送带(7)上，小压紧滚筒(24)通过压紧弹簧(28)压紧在小传动轴(22)下端的短传送带(21)上；大传动轴(25)的一端与电动机(9)的转轴连接；传牌机构安装在安装空间的中间，四个分牌室(27)处于传牌机构的下方；

4)识牌装置包括：摄像头(14)和照亮灯(12)；摄像头(14)位于横板(15)的识别窗口(13)的正下方，照亮灯(12)位于摄像头(14)的旁边；摄像头(14)通过通信电缆与PC机相连接；

5)分牌机构：包括四个V形杆(6)、电磁铁(4)、回复弹簧(5)、光电行程开关(3)；四个V形杆(6)分别安装在各分牌室(27)的上端，四个V形杆(6)的一端分别与电磁铁(4)连接，四个V形杆(6)的另一端分别与支撑板(2)转动连接；

6)牌套室位于发牌机的左前方；牌套传送机构包括：两根转动轴(39)、同步传送带(36)、步进电机(42)和机械行程开关(35)；两根转动轴(39)分别装在两侧板上，两根转动轴(39)通过两根同步传送带(36)连接传动，一根转动轴(39)通过弹性连轴节(41)与步进电机(42)连接，两根同步传送带(36)上同一位置上各有一个台阶面(38)，同步传送带(36)在步进电机(42)的带动下转动时，此台阶面(38)把牌套室(37)中最下的一个牌套盒推向分牌室(27)的下方，机械行程开关(35)安装在左侧板上；

7)控制电路：控制电路：包括微处理器(A)、提示和报警电路(B)、电机和电磁铁控制电路(C)、行程开关检测电路(D)和通信电路(E)；提示和报警电路(B)、电机和电磁铁控制电路(C)、行程开关检测电路(D)和通信电路(E)通过线路和微处理器(A)连接；提示和报警电路(B)接发声元件，电机和电磁铁控制电路(C)分别接电动机和各电磁铁，行程开关检测电路(D)接各行程开关，通信电路(E)通过通信电缆与PC机连接。