CN213024007U - 一种电磁弹射控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁弹射控制装置，包括主控模块、弹射部件，所述主控模块用于控制弹射部件工作以实现对物体进行弹射，所述控制装置还包括用于测量弹射部件与被弹射物体之间距离的红外测距模块，所述红外测距模块与所述主控模块连接，所述主控模块与提醒模块连接。本实用新型的优点在于：结构简单、成本低、实现方便，可给出距离提醒等功能，可以提高电磁弹射的可靠性。

Description

一种电磁弹射控制装置

技术领域

本实用新型涉及电磁弹射技术领域，特别涉及一种电磁弹射控制装置。

背景技术

电磁弹射技术是一种新兴的直线推进技术，采用电磁产生的能量推动物体向外运动，与传统的机械弹射、能量弹射相比更加稳定、可控、环保。目前的电磁弹射装置大多需要人工调节发射轨道，操作繁琐且误差较大。而且无法得知被弹射物是否在弹射距离内，使得弹射存在一定的误差缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电磁弹射控制装置，用于实现弹射控制装置可以检测被弹射物体是否在弹射距离内。并进一步对弹射控制电路进行优化改进。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电磁弹射控制装置，包括主控模块、弹射部件，所述主控模块用于控制弹射部件工作以实现对物体进行弹射，所述控制装置还包括用于测量弹射部件与被弹射物体之间距离的红外测距模块，所述红外测距模块与所述主控模块连接，所述主控模块与提醒模块连接。

所述提醒模块包括显示器和或报警器。

所述控制装置还包括机器视觉模块，所述机器视觉模块用于采集弹射部件前方的被弹射物体的图像数据并识别出物体与弹射部件的相对位置，其输出端连接主控模块。

所述弹射部件包括电磁弹射机构、升压电路、电源、继电器，所述主控模块的输出端与继电器连接，所述继电器的常开触点串接设置在电源与升压电路之间，用于控制电源与升压电路之间的连通，所述升压电路的输出端连接至电磁弹射机构，用于为电磁弹射机构供电。

所述控制装置还包括二维云台，所述电磁弹射机构设置在二维平台上，所述二维平台与主控模块连接，所述二维平台用于根据主控模块的信号来通过二维云台调节电磁弹射机构的弹射方向和角度。

所述主控模块与矩阵按键连接，所述矩阵按键用于输入按键控制信号。

本实用新型的优点在于：结构简单、成本低、实现方便，可给出距离提醒等功能，可以提高电磁弹射的可靠性；而且通过机器视觉模块可以获取被弹射物体的位置，方便给出弹射位置提醒；进一步可以通过云台调节弹射的角度方向，从而可以手动或自动的调节；并且由于可接收位置以及距离的提醒，也方便操作人员进行调整。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型控制装置原理图；

图2为升压芯片SX1308的外围连接示意图；

图3为弹射机构的电磁弹射电路原理图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，一种电磁弹射控制装置，包括主控模块、弹射部件，主控模块用于控制弹射部件工作以实现对物体进行弹射，控制装置还包括用于测量弹射部件与被弹射物体之间距离的红外测距模块，红外测距模块与主控模块连接，主控模块与提醒模块连接。

其中提醒模块包括显示器和或报警器，用于通过显示数据的方式或发出报警声音的方式给出提醒信号。一般弹射部件弹射的范围都是一定的，当物体防止位置在弹射范围之外就无法弹出需要给出报警，此时通过红外测距模块对距离进行测量，主控模块对距离进行判断，当距离超出设定的距离阈值(根据弹射范围进行设定)时，发出报警提醒信号，方便操作者进行调整，使得用户知道此时被弹射物体是否能够满足要求。

在一个优选的实施例中，装置还包括机器视觉模块，机器视觉模块用于采集弹射部件前方的被弹射物体的图像数据并识别出物体与弹射部件的相对位置，其输出端连接主控模块。由于物体的设置位置对于弹射来说十分重要，当弹射物体的位置不处于预设定位范围时，弹射可能无法对准物体，本申请增加机器视觉模块对物体进行定位，并可以通过提醒模块发出未对准的提醒。一般当弹射机构设定完成后，其可以满足弹射的位置也就固定，通过机器视觉模块预先标定这些位置即可实现对于位置采集以及对应的位置是否满足要求的判断。其中位置识别的算法均采用现有技术的图像位置识别算法。

弹射部件包括电磁弹射机构、升压电路、电源、继电器，主控模块的输出端与继电器连接，继电器的常开触点串接设置在电源与升压电路之间，用于控制电源与升压电路之间的连通，升压电路的输出端连接至电磁弹射机构，用于为电磁弹射机构供电。升压电路采用SX1308芯片来实现，如图2所示，当需要弹射时，主控模块控制继电器闭合，继电器闭合后电源的输出电压经升压电路升压后送入到电磁弹射机构中的电磁线圈中，电磁线圈通电后完成弹射，在不需要弹射时，继电器断开，线圈不通电。电磁弹射机构属于现有机构，其内的电磁弹射电路中通电后结构机构完成弹射，如图3所示为电磁弹射机构中的弹射电路原理图。

控制装置还包括二维云台，电磁弹射机构设置在二维平台上，二维平台与主控模块连接，二维平台用于根据主控模块的信号来通过二维云台调节电磁弹射机构的弹射方向和角度。主控模块与矩阵按键连接，矩阵按键用于输入按键控制信号。通过矩阵按键实现对于云台的调节，从而实现对于弹射角度和方向的调整，进而实现可靠的调节弹射，而结合距离和机器视觉的调整，可以有目的的调整，在得知不满足弹射的要求时可以方便的实现按键的调整，通过键盘输入距离值和角度值。

本申请主要由四部分组成，分别是由STM32为核心的控制模块，由OpenMv摄像头和激光测距模块组成的机器视觉模块，由SX1308升压电路和电磁弹射线圈组成的电磁弹射部件和由舵机云台组成的方位控制系统。

STM32为核心的控制模块，它是基于

M处理器内核的32位闪存微控制器，STM32系列单片机任一信号可以实现主要用于控制、负责数据的处理、控制指令的生成，协调其他部分模块共同运作。其本身也可以接入TFT显示屏，显示电磁弹射装置的测算结果，可操作性强，便于使用。

机器视觉模块(OpenMV模块)，它是一款基于STM32H7ARMCortexM7处理器的单片机和OV7725图像传感器的机器视觉模块，其可以直接向用户暴露出封装过的对象，方便用户在机器视觉算法中处理复杂的数据或执行算法，在图像处理方面有着高效快速的处理运算机制。其主要功能是对被弹射物体的位置检测处理，采用现有技术的常规算法，如采用了边缘检测、图像腐蚀处理和PID控制算法等，大大提高了摄像头的数据采集速度和对目标的位置锁定的准确性以及对输出控制量平稳输出的能力。

红外测距模块选择TFmini Plus测距模块，它是一款基于TOF原理的小型化，单点测距的模块。在测量距离时模块会向外发送近红外光调制波，红外光遇到障碍物反射。将发射波和接收波对比可以得到时间相位差，在乘以光的速度得到距离。模块外部留有USART通信接口，便于与各种设备进行通信适应性强且利于开发。

电磁弹射机构需要较大的能量和合适的电磁发射装置，采用SX1308电源芯片组成微型升压电路为电磁弹射提供能量，电磁弹射按照加速原理可区分为线圈型、导轨型两大类。其中导轨加速型体量大、不易控制且成本较高，所以本实验选择线圈加速型，将铜丝绕成线圈构成弹射轨道，铜丝的两端接入储能电路，当铜丝上电流瞬间变化时会引起线圈轨道内磁通量的变化，使得线圈内的导体产生电动势而获得加速动能。

二维舵机云台由两个RDS3115舵机、一个正副金属舵盘、一个正切U型支架以及若干底座支架构成。RDS3315舵机是工作电压在4.8V-6V的贵金属电刷电机，具有扭矩大、精度高、速度快且可以正反90°正切安装的特点。使得整个云台可以实现方向角和仰角两个角度的变化，方向角围绕Z轴旋转，控制着摄像头和电磁弹射装置的方向。

OpenMv摄像头和TFmini Plus激光测距组成的传感器模块与主控相连，用于实时采集追踪目标值，可以获得被弹射物体的距离以及方位角度。电磁弹射电路通过其中的继电器模块和主控连接。舵机云台与主控的PWM端口连接对弹射方位进行实时控制。

本申请有两种可以实现的工作方式，其一将被弹射物体设置后厚，可以通过按键手动调节弹射的方向和角度，并根据测距和图像识别的位置来进一步手动调节至满足位置，从而完成弹射。另一种属于自动调节方式，接通电磁弹射装置的电源，将被弹射物体置于装置同一水平面3m范围内，通过按键选择自动模式，装置将自动搜寻目标(可以通过机器视觉自动搜索)并将装置中的模拟待弹射物弹射至目标位置，选择手动模式可通过按键手动调整装置水平方向及仰角。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电磁弹射控制装置，包括主控模块、弹射部件，所述主控模块用于控制弹射部件工作以实现对物体进行弹射，其特征在于：所述控制装置还包括用于测量弹射部件与被弹射物体之间距离的红外测距模块，所述红外测距模块与所述主控模块连接，所述主控模块与提醒模块连接。

2.如权利要求1所述的一种电磁弹射控制装置，其特征在于：所述提醒模块包括显示器和或报警器。

3.如权利要求1所述的一种电磁弹射控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括机器视觉模块，所述机器视觉模块用于采集弹射部件前方的被弹射物体的图像数据并识别出物体与弹射部件的相对位置，其输出端连接主控模块。

4.如权利要求1所述的一种电磁弹射控制装置，其特征在于：所述弹射部件包括电磁弹射机构、升压电路、电源、继电器，所述主控模块的输出端与继电器连接，所述继电器的常开触点串接设置在电源与升压电路之间，用于控制电源与升压电路之间的连通，所述升压电路的输出端连接至电磁弹射机构，用于为电磁弹射机构供电。

5.如权利要求4所述的一种电磁弹射控制装置，其特征在于：所述控制装置还包括二维云台，所述电磁弹射机构设置在二维平台上，所述二维平台与主控模块连接，所述二维平台用于根据主控模块的信号来通过二维云台调节电磁弹射机构的弹射方向和角度。

6.如权利要求5所述的一种电磁弹射控制装置，其特征在于：所述主控模块与矩阵按键连接，所述矩阵按键用于输入按键控制信号。

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