CN207216927U - 板球系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于机械设备领域，尤其是一种板球系统；包括相互连接的板球本体和视觉系统；所述视觉系统包括第一转动轴、第二转动轴和视觉记录装置，所述第一转动轴和所述第二转动轴相互垂直，所述第一转动轴和所述第二转动轴通过第一联轴器相连，所述第一联轴器带动所述第二转动轴绕所述第一转动轴转动；本方案提供的板球系统采用高精度工业相机作为反馈机构，利用OpenCV图像处理算法实现目标定位，提高了系统的控制精度；与现有技术相比，本方案采用一体化设计结构，体积小巧；采用USB通讯接口，使用方便；开放式软件接口，提供模块化接口函数，方便二次开发。
Description
技术领域
本实用新型属于机械设备领域，尤其是一种板球系统。
背景技术
随着现代高科技的快速发展，将控制理论、软件和机械电气等硬件平台结合起来的自动化技术，成为了当今工业发展的主流，使我们从诸多繁琐重复的工作中解脱出来。为此，科学家们不断对生产自动化领域进行深入研究，得到了诸多理论成果。其中，蕴含了视觉检测技术和控制算法的板球系统，成为了许多高校和研究所必不可缺的实验平台。
板球系统是以图像或触摸屏作为反馈信息通过转动平板的角度来控制小球的运动轨迹及速度的实验研究设备，板球系统是一个典型的多变量、非线性控制对象，它是杆球系统的扩展，适合用以检验各种控制方案。
板球控制系统是一个非线性欠驱动的动力学系统，它通过摄像头采集球的位置信息，经过相应的控制算法来控制电机的运行，其目标是实现球的定位控制以及轨迹跟踪，是一个研究智能控制算法的典型实验平台。其研究内容涉及图像处理、智能控制，运动控制，机器视觉等，因此对它的研究有深远的意义。作为自动化领域的一个非常重要的基础研究项目，它不仅有助于学生们更好地理解大学期间学到的控制理论知识，也为后续科研奠定了坚实的根基。
对视觉板球系统的研究，不仅包含了自动控制算法、运动控制、图像处理、机器视觉等诸多研究领域，其理论成果还可以广泛应用于工业、农业、航天等实际工程应用当中。
现在研究板球系统主要采用变论域模糊逻辑控制策略实现了板球系统的轨迹跟踪控制，或者采用BP神经网络控制策略实现了板球系统的轨迹跟踪控制，也有的采用线性二次最优控制策略实现了板球系统的轨迹跟踪控制。
但是现有的板球系统采用传动关节采用连杆传动机械结构，而不是电机直接驱动，导致系统存在一定的控制误差，影响控制效果。
为此，有必要设计一种新型的板球机械系统，能够使用电机驱动，从而提高性能。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种板球系统，用来克服现有板球系统控制性能精准度不够的问题。
本实用新型是这样实现的，一种板球系统，包括相互连接的板球本体和视觉系统；所述视觉系统包括第一转动轴、第二转动轴和视觉记录装置，所述第一转动轴和所述第二转动轴相互垂直，所述第一转动轴和所述第二转动轴通过第一联轴器相连，所述第一联轴器带动所述第二转动轴绕所述第一转动轴转动；所述视觉记录装置和所述第二转动轴之间通过第二联轴器相连，所述视觉记录装置的朝向与所述第二转动轴的延伸方向相互垂直，所述第二联轴器带动所述视觉记录装置绕所述第二转动轴转动。
本实用新型的进一步技术方案是：所述板球本体包括驱动盒体和托盘，所述驱动盒体为空心腔体，所述托盘设置在所述驱动盒体之上并正对所述视觉记录装置。
本实用新型的进一步技术方案是：所述驱动盒体内部设有电源、驱动部和计算部，所述电源和所述驱动部相连，所述电源和所述计算部相连，所述驱动部和所述计算部相连，所述驱动部与所述托盘相连。
本实用新型的进一步技术方案是：所述驱动部设有X轴减速电机、X轴连杆机构、Y轴减速电机、Y轴连杆机构；所述X轴减速电机和所述X轴连杆机构相连，所述X轴连杆机构与所述托盘的X轴方向相连；所述Y轴减速电机和所述Y轴连杆机构相连，所述Y轴连杆机构与所述托盘的Y轴方向相连。
本实用新型的进一步技术方案是：所述驱动部设有相互电连的控制卡和驱动器，所述驱动器分别与所述X轴减速电机和所述Y轴减速电机相连。
本实用新型的进一步技术方案是：所述板球本体上还设有USB结构母槽，所述USB接口母槽与所述控制卡相连。 通过USB接口可以与外界电脑相连，从而记录板球的运动轨迹并计算控制板球运动。
本实用新型的进一步技术方案是：所述托盘为矩形结构。
本实用新型的进一步技术方案是：所述视觉记录装置为摄像头。摄像头价格便宜。
本实用新型的进一步技术方案是：所述板球本体的底部设有托角。
本实用新型的进一步技术方案是：所述X轴减速电机和所述Y轴减速电机为步进电机。步进电机性价比更高，控制性能更好。
本实用新型的有益效果是：本方案提供的板球系统采用高精度工业相机作为反馈机构，利用OpenCV图像处理算法实现目标定位，提高了系统的控制精度；与现有技术相比，本方案采用一体化设计结构，体积小巧；采用USB通讯接口，使用方便；开放式软件接口，提供模块化接口函数，方便二次开发。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的板球系统的整体示意图。
图2是本实用新型实施例提供的板球系统的视觉系统示意图。
图3是本实用新型实施例提供的板球系统的板球本体示意图。
附图标记。
具体实施方式
本实用新型提供一种板球系统。以下结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。
图1是本实用新型实施例提供的板球系统的整体示意图。一种板球系统，包括相互连接的板球本体2和视觉系统1。
图2是本实用新型实施例提供的板球系统的视觉系统示意图。从图中可见所述视觉系统1包括第一转动轴11、第二转动轴12和视觉记录装置15，所述第一转动轴和所述第二转动轴相互垂直，所述第一转动轴和所述第二转动轴通过第一联轴器13相连，所述第一联轴器带动所述第二转动轴绕所述第一转动轴转动；所述视觉记录装置和所述第二转动轴之间通过第二联轴器14相连，所述视觉记录装置的朝向与所述第二转动轴的延伸方向相互垂直，所述第二联轴器带动所述视觉记录装置绕所述第二转动轴转动。
图3是本实用新型实施例提供的板球系统的板球本体示意图。所述板球本体包括驱动盒体和托盘27，所述驱动盒体为空心腔体，所述托盘设置在所述驱动盒体之上并正对所述视觉记录装置。
从图中可见：所述驱动盒体内部设有电源29、驱动部和计算部，所述电源和所述驱动部相连，所述电源和所述计算部相连，所述驱动部和所述计算部相连，所述驱动部与所述托盘相连。
从图中可见：所述驱动部设有X轴减速电机21、X轴连杆机构23、Y轴减速电机25、Y轴连杆机构24；所述X轴减速电机和所述X轴连杆机构相连，所述X轴连杆机构与所述托盘的X轴方向相连；所述Y轴减速电机和所述Y轴连杆机构相连，所述Y轴连杆机构与所述托盘的Y轴方向相连。
从图中可见：所述驱动部设有相互电连的控制卡28和驱动器22，所述驱动器分别与所述X轴减速电机和所述Y轴减速电机相连。
进一步的：所述板球本体上还设有USB结构母槽，所述USB接口母槽与所述控制卡相连。 通过USB接口可以与外界电脑相连，从而记录板球的运动轨迹并计算控制板球运动。
进一步的：所述托盘为矩形结构。
进一步的：所述视觉记录装置为摄像头。摄像头价格便宜。
进一步的：所述板球本体的底部设有托角。
进一步的：所述X轴减速电机和所述Y轴减速电机为步进电机。步进电机性价比更高，控制性能更好。
工作时，摄像头采集托盘27上钢球26位置数据，控制卡28采集到X轴减速电机和Y轴减速电机两个电机尾部编码器数据，电机与托盘通过连杆X轴连杆机构Y轴连杆机构连接，所以通过相关数据处理及转换就可以得到托盘的倾斜角度，钢球位移差分求导可得小球速度，托盘倾斜角度求导可得托盘倾斜角速度，然后根据自动控制中的各种理论转化的算法计算出控制量，控制量由计算机通过USB数据线下发给控制卡，控制卡对控制信号处理成直流伺服驱动器可接受的量，最后由直流伺服驱动器驱动电机运动，电机尾部编码器连接到驱动器形成闭环系统，从而可以实现托盘上钢球的定位以及轨迹跟踪。
本方案提供的板球系统采用高精度工业相机作为反馈机构，利用OpenCV图像处理算法实现目标定位，提高了系统的控制精度；与现有技术相比，本方案采用一体化设计结构，体积小巧；采用USB通讯接口，使用方便；开放式软件接口，提供模块化接口函数，方便二次开发。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种板球系统，其特征在于：包括相互连接的板球本体和视觉系统；所述视觉系统包括第一转动轴、第二转动轴和视觉记录装置，所述第一转动轴和所述第二转动轴相互垂直，所述第一转动轴和所述第二转动轴通过第一联轴器相连，所述第一联轴器带动所述第二转动轴绕所述第一转动轴转动；所述视觉记录装置和所述第二转动轴之间通过第二联轴器相连，所述视觉记录装置的朝向与所述第二转动轴的延伸方向相互垂直，所述第二联轴器带动所述视觉记录装置绕所述第二转动轴转动。
2.根据权利要求1所述的板球系统，其特征在于：所述板球本体包括驱动盒体和托盘，所述驱动盒体为空心腔体，所述托盘设置在所述驱动盒体之上并正对所述视觉记录装置。
3.根据权利要求2所述的板球系统，其特征在于：所述驱动盒体内部设有电源、驱动部和计算部，所述电源和所述驱动部相连，所述电源和所述计算部相连，所述驱动部和所述计算部相连，所述驱动部与所述托盘相连。
4.根据权利要求3所述的板球系统，其特征在于：所述驱动部设有X轴减速电机、X轴连杆机构、Y轴减速电机、Y轴连杆机构；所述X轴减速电机和所述X轴连杆机构相连，所述X轴连杆机构与所述托盘的X轴方向相连；所述Y轴减速电机和所述Y轴连杆机构相连，所述Y轴连杆机构与所述托盘的Y轴方向相连。
5.根据权利要求4所述的板球系统，其特征在于：所述驱动部设有相互电连的控制卡和驱动器，所述驱动器分别与所述X轴减速电机和所述Y轴减速电机相连。
6.根据权利要求5所述的板球系统，其特征在于：所述板球本体上还设有USB结构母槽，所述USB接口母槽与所述控制卡相连。
7.根据权利要求2-6中任一所述的板球系统，其特征在于：所述托盘为矩形结构。
8.根据权利要求1-6中任一所述的板球系统，其特征在于：所述视觉记录装置为摄像头。
9.根据权利要求1-6中任一所述的板球系统，其特征在于：所述板球本体的底部设有托角。
10.根据权利要求4-6中任一所述的板球系统，其特征在于：所述X轴减速电机和所述Y轴减速电机为步进电机。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201720704567.6U CN207216927U (zh) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | 板球系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201720704567.6U CN207216927U (zh) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | 板球系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207216927U true CN207216927U (zh) | 2018-04-10 |
Family
ID=61811722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201720704567.6U Active CN207216927U (zh) | 2017-06-16 | 2017-06-16 | 板球系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN207216927U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109032041A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-18 | 长沙学院 | 一种基于摄像头位置检测的滚球控制系统 |
| CN111897206A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-06 | 江南大学 | 一种用于教学的板球控制装置及系统 |
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2017
- 2017-06-16 CN CN201720704567.6U patent/CN207216927U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109032041A (zh) * | 2018-09-11 | 2018-12-18 | 长沙学院 | 一种基于摄像头位置检测的滚球控制系统 |
| CN109032041B (zh) * | 2018-09-11 | 2020-09-22 | 长沙学院 | 一种基于摄像头位置检测的滚球控制系统 |
| CN111897206A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-06 | 江南大学 | 一种用于教学的板球控制装置及系统 |
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