台球全色和双色的连续识别装置及识别方法
【专利摘要】本发明提供了一种台球全色和双色的连续识别装置，其中：台球滚道，整体成U型槽结构；颜色识别装置，包括多个颜色传感器，分别设置于台球滚道的上方及两侧；台球阻挡放行装置，包括前阻挡片、后阻挡片、连杆以及舵机；中央控制系统，分别与多个颜色传感器相连接。同时还提供了上述识别装置的识别方法。本发明能不对球进行额外改动，适用性广，采用颜色传感器在两个球位的四个检测点从台球的不同方位全面采集台球颜色数据，综合分析判断对全色球和双色球进行区分，可靠性高，台球阻挡放行装置能精准控制台球一个接一个依次进入到检测球位进行检测，阻挡放行时间精准可控，通用性好，可完全应用于自动台球机的进一步设计与开发。
【专利说明】台球全色和双色的连续识别装置及识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及自动化装备【技术领域】的台球识别装置，具体是一种台球全色和双色的连续识别装置及识别方法，尤其适用于美式16球自动台球机对全色球和双色球的识别。
【背景技术】
[0002]台球是一项在国际上广泛流行的高雅室内体育运动，是一种用球杆在台上击球、依靠计算得分确定比赛胜负的室内娱乐体育项目。美式16球有一颗白色母球和15颗不同颜色子球。子球中有全色球7个、双色球7个以及全色8号黑球一个。比赛开始时，15颗子球摆放成正三角形。全色黑8号球居于三角形正中心，其他球按照全色球和双色球依次间隔摆放。每局球结束后开始新一局时都需要人工将已经落袋的所有子球放回台面，并按照上述规律进行摆放。而人工手动摆放既耗时费力，同时从经济上而言也需要很多人力成本。因而，研制一款自动摆球的自动台球机的要求应运而生。而对各个子球的识别区分技术设计则是自动台球机设计工作中的一个关键环节，也是首要攻克的难题。
[0003]目前国内已有的美式16球台球识别方面的专利及资料都是需要对台球进行个性化改动，例如要在里面嵌入芯片或其他磁性物质，以保证球能够被识别。这样设计不仅大大增加了生产成本，同时由于制造加工精度的限制，这种特制球将不可避免的出现重心偏离中心的现象。同时,一副球的各个球之间的重心分布情况也不能做到一致。而重心的分布直接影响台球在受到撞击时的运动情况。这样就造成不同的球在相同的撞击条件下将产生不同的运动方式。而台球运动的要求是各个球除颜色以外不能有其他的区别。因而，现行的这种设计是对台球规则的一种挑战，不适合进行标准化推广以及大规模应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于颜色识别的台球全色和双色的连续识别装置及识别方法，用以在遵守台球运动规则的前提下实现对全色球和双色的区分与识别。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种台球全色和双色的连续识别装置，包括:台球滚道、颜色识别装置、台球阻挡放行装置以及中央控制系统，其中:
[0007]-台球滚道，整体成U形槽结构，并呈一定倾斜角度安装，台球滚道的槽宽小于台球的直径；
[0008]-颜色识别装置，包括多个颜色传感器，分别设置于台球滚道的上方及两侧；
[0009]-台球阻挡放行装置，包括前阻挡片、后阻挡片、连杆以及舵机，所述前阻挡片和后阻挡片一前一后依次设置于台球滚道的槽底，并位于多个颜色传感器的感知范围内，所述舵机通过连杆与前阻挡片和后阻挡片相连接，并用于控制前阻挡片和后阻挡片相对于槽底进行抬升下降交替动作，当前阻挡片抬升时，形成检测球位Si，当前阻挡片下降、后阻挡片抬升时，形成检测球位S2 ;检测球位SI到检测球位S2所转过的角度小于双色球两侧球冠之间的张角；
[0010]-中央控制系统，分别与多个颜色传感器相连接，用于接收多个颜色传感器采集到的颜色信息并进行分析，从而对台球进行识别。
[0011]优选地,对于直径为57.2mm的标准台球,所述台球滚道的槽宽为50mm,槽高为25mm。
[0012]优选地，所述颜色识别装置还包括传感器安装架，所述传感器安装架架设于台球滚道的上方，所述多个颜色传感器分别固定于传感器安装架的顶板及侧板上。
[0013]优选地，所述颜色传感器为四个，分别为第一颜色传感器、第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器，其中，第一颜色传感器设置于检测球位Si的正上方，用于对检测球位Si进行检测，第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器分别设置于检测球位S2的正上方及左右两侧，用于对检测球位S2进行检测；所述第一颜色传感器、第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器检测点的检测方向相互垂直。
[0014]优选地，当双色球两侧球冠之间的张角为120°时，所述检测球位SI到检测球位S2所转过的角度为114.6°。
[0015]优选地，所述槽底开有一前一后两个矩形槽，所述前阻挡片和后阻挡片分别通过合页连接在两个矩形槽处；所述舵机设置于矩形槽的下方。
[0016]优选地，所述中央控制系统还与舵机相连接，用于控制舵机转动，从而控制前阻挡片和后阻挡片进行抬升下降交替动作。
[0017]优选地，所述中央控制系统设置有黑色特征信息。
[0018]根据本发明的另一个方面，提供了一种上述台球全色和双色的连续识别装置的识别方法，包括以下步骤:
[0019]步骤1，将待识别台球依次摆放在台球滚道上；舵机通过连杆同时控制前阻挡片和后阻挡片的抬起和，从而控制待识别台球依次通过检测球位SI和检测球位S2 ；
[0020]步骤2，前阻挡片抬升，当第一个待识别台球进入检测球位SI，第一颜色传感器工作，采集待识别台球的颜色数据并传送至中央控制系统暂时存储；
[0021]步骤3，前阻挡片下降，后阻挡片抬升，第一个待识别台球进入检测球位S2，第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器轮流工作，分别采集待识别台球的顶部及两侧颜色数据，并将采集到的颜色数据传送至中央控制系统暂时存储；
[0022]步骤4，中央控制系统对四个颜色传感器采集到的颜色数据进行对比:
[0023]当四个颜色传感器采集到的颜色数据相同时，待识别台球为全色球；
[0024]当四个颜色传感器采集到的颜色数据与中央控制系统中设置的黑色特征信息相匹配时，待识别台球为黑色8号球；
[0025]当四个颜色传感器采集到的颜色数据不相同时，待识别台球为半色球。
[0026]与现有技术相比，本发明具有以下技术特点:
[0027]1、采用槽宽小于台球直径且以一定倾斜角度安装的U形槽作为台球滚道，台球放置于滚道上时被U型槽槽壁架起，实现悬空，不与滚道底部接触，使台球着滚道做严格的直线滚动；
[0028]2、通过两块一前一后安装的阻挡片抬升和下降组合交替进行控制台球依次经过两个颜色检测球位，从两个检测球位中获得的颜色数据综合分析识别处台球全色和双色的特征。
[0029]3、颜色识别装置由4个颜色传感器组成，沿着滚道方向看，第一颜色传感器布置在检测球位SI的正上方进行预检测，另外3个颜色传感器分别布置在与检测球位SI相邻的检测球位S2正上方和两侧，这三个传感器围绕检测球位S2进行检测，能够得到精确的颜色信息；
[0030]本发明能完全遵守台球运动现行规则，不对球进行额外改动，适用性广，采用颜色传感器在两个球位的4个检测点从台球的不同方位全面采集台球颜色数据，综合分析判断对全色球和双色球进行区分，可靠性高，另外，台球阻挡放行装置能精准控制台球一个接一个依次进入到检测球位进行检测，阻挡放行时间精准可控，通用性好，可完全应用于自动台球机的进一步设计与开发。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
[0032]图1为本发明整体结构示意图；
[0033]图2为台球滚道结构示意图；
[0034]图3为台球阻挡放行装置阻挡状态示意图；
[0035]图4为台球阻挡放行装置放行状态示意图；
[0036]图5为颜色识别装置示意图；
[0037]图6为双色台球整体示意图；
[0038]图7为双色台球色带角度关系示意图；
[0039]图8为待测球位示意图；
[0040]图中:1为第一颜色传感器，2为第二颜色传感器，3为第三颜色传感器，4为第四颜色传感器，5为颜色传感器安装架，6为台球滚道，7为前阻挡片，8为后阻挡片，9为连杆，10为舵机，11为色带，12为球冠I，13为球冠II。
【具体实施方式】
[0041]下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
[0042]请同时参阅图1至图8。
[0043]本实施例提供了 一种根据本发明的一个方面，提供了 一种台球全色和双色的连续识别装置，包括:台球滚道、颜色识别装置、台球阻挡放行装置以及中央控制系统，其中:
[0044]-台球滚道，整体成U形槽结构，并呈一定倾斜角度安装，台球滚道的槽宽小于台球的直径；
[0045]-颜色识别装置，包括多个颜色传感器，分别设置于台球滚道的上方及两侧；
[0046]-台球阻挡放行装置，包括前阻挡片、后阻挡片、连杆以及舵机，所述前阻挡片和后阻挡片一前一后依次设置于台球滚道的槽底，并位于多个颜色传感器的感知范围内，所述舵机通过连杆与前阻挡片和后阻挡片相连接，并用于控制前阻挡片和后阻挡片相对于槽底进行抬升下降交替动作，当前阻挡片抬升时，形成检测球位Si，当前阻挡片下降、后阻挡片抬升时，形成检测球位S2 ;检测球位SI到检测球位S2所转过的角度小于双色球两侧球冠之间的张角；
[0047]-中央控制系统，分别与多个颜色传感器相连接，用于接收多个颜色传感器采集到的颜色信息并进行分析，从而对台球进行识别。
[0048]进一步地，对于直径为57.2mm的标准台球，所述台球滚道的槽宽为50mm，槽高为25mm0
[0049]进一步地，所述颜色识别装置还包括传感器安装架，所述传感器安装架架设于台球滚道的上方，所述多个颜色传感器分别固定于传感器安装架的顶板及侧板上。
[0050]进一步地，所述颜色传感器为四个，分别为第一颜色传感器、第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器，其中，第一颜色传感器设置于检测球位Si的正上方，用于对检测球位Si进行检测，第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器分别设置于检测球位S2的正上方及左右两侧，用于对检测球位S2进行检测；所述第一颜色传感器、第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器检测点的检测方向相互垂直。
[0051]进一步地，当双色球两侧球冠之间的张角为120°时，所述检测球位SI到检测球位S2所转过的角度为114.6°。
[0052]进一步地，所述槽底开有一前一后两个矩形槽，所述前阻挡片和后阻挡片分别通过合页连接在两个矩形槽处；所述舵机设置于矩形槽的下方。
[0053]进一步地，所述中央控制系统还与舵机相连接，用于控制舵机转动，从而控制前阻挡片和后阻挡片进行抬升下降交替动作。
[0054]进一步地，所述中央控制系统设置有黑色特征信息。
[0055]本实施例提供的台球全色和双色的连续识别装置，其识别方法包括以下步骤:
[0056]步骤1，将待识别台球依次摆放在台球滚道上；舵机通过连杆同时控制前阻挡片和后阻挡片的抬起和，从而控制待识别台球依次通过检测球位SI和检测球位S2 ；
[0057]步骤2，前阻挡片抬升，当第一个待识别台球进入检测球位SI，第一颜色传感器工作，采集待识别台球的颜色数据并传送至中央控制系统暂时存储；
[0058]步骤3，前阻挡片下降，后阻挡片抬升，第一个待识别台球进入检测球位S2，第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器轮流工作，分别采集待识别台球的顶部及两侧颜色数据，并将采集到的颜色数据传送至中央控制系统暂时存储；
[0059]步骤4，中央控制系统对四个颜色传感器采集到的颜色数据进行对比:
[0060]当四个颜色传感器采集到的颜色数据相同时，待识别台球为全色球；
[0061]当四个颜色传感器采集到的颜色数据与中央控制系统中设置的黑色特征信息相匹配时，待识别台球为黑色8号球；
[0062]当四个颜色传感器采集到的颜色数据不相同时，待识别台球为半色球。
[0063]上述实施例具体为:
[0064]如图1所示，本实施例包括:颜色传感器1、颜色传感器2、颜色传感器3、颜色传感器4、颜色传感器安装架5、台球滚道6、前阻挡片7、后阻挡片8、连杆9、舵机10。
[0065]所述的台球滚道6采用宽度小于台球直径的U型槽，将台球架在槽壁上沿着滚道做严格的直线滚动，如图2。
[0066]所述的舵机10通过连杆9同时控制前阻挡片7和后阻挡片8的升降，来控制依次通过检测球位SI和S2。检测球位SI和检测球位S2的相对位置参见图8.前阻挡片7处于抬升状态，后阻挡片片8处于下降状态时，第一个待测台球停于检测球位SI等待检测，如图3。之后舵机转过一个角度，使得前阻挡片7处于下降状态，后阻挡片片8处于抬升状态时，第一个待测台球滚到检测球位S2等待检测，同时与之相邻的第二个待测台球停在检测球位SI等待检测，如图4。前后阻挡片的上升下降配合交替进行使得每个台球连续不断地依次通过检测球位SI和检测球位S2得到对应的检测数据。
[0067]所述的颜色传感器1、2、3、4安装在颜色传感器安装架5上。颜色传感器安装架5安装于检测球位S1、S2上方。沿着台球滚动方向看，颜色传感器I在检测球位SI正上方，颜色传感器2、3、4分别在检测球位S2右侧、正上方、左侧，如图5。当待检测球停于检测球位SI时，颜色传感器I工作,采集颜色数据,并暂时储存。待该检测球到达检测球位S2时，颜色传感器2、3、4轮流工作采集数据，加上之前颜色传感器I检测到的数据，总共4组数据送入控制器进行判断，得出球的颜色性质结论。
[0068]接下来对本发明所设计装置识别全色台球和双色台球的可靠性进行论证。
[0069]美式16球一副球包含I个白色母球和15个子球。15个子球由8个全色球和7个双色球组成。美式16球打法中7个双色球地位相同，8个全色球中的黑色8号球是特殊球，剩余的7个全色球地位相同。台球摆放时，15颗子球摆放成正三角形。全色黑8号球居于三角形正中心，其他球按照全色球和双色球依次间隔摆放。台球识别的任务是要区分出7个地位等同的全色球、7个地位等同的双色球和I个全黑色8号球。而基于颜色识别原理的设计可以识别多种不同颜色，因而8号球可以直接从全色球中根据其黑色特征区分出来。进而言之，基于颜色识别的台球识别任务就是根据台球中全色球和双色球的颜色分布特征将这两类球进行识别区分。
[0070]所述的全色球整个表面的颜色相同。所述的双色球的颜色分布特征如图6所示。球体中央有一条色带11，色带11中颜色相同。球体表面被色带I分割后剩余的对称的球冠112和球冠1113均为白色。双色台球色带角度关系如图7所示。色带11的两边缘张角为60°，球冠112和球冠1113的张角为120°。
[0071]所述的检测球位SI和检测球位S2的相对位置关系如图8所示。待测台球从检测球位SI沿着滚道滚到检测球位S2所转过的角度为:
[0072]
【权利要求】
1.一种台球全色和双色的连续识别装置，其特征在于，包括:台球滚道、颜色识别装置、台球阻挡放行装置以及中央控制系统，其中: -台球滚道，整体成U形槽结构，并呈一定倾斜角度安装，台球滚道的槽宽小于台球的直径； -颜色识别装置，包括多个颜色传感器，分别设置于台球滚道的上方及两侧； -台球阻挡放行装置，包括前阻挡片、后阻挡片、连杆以及舵机，所述前阻挡片和后阻挡片一前一后依次设置于台球滚道的槽底，并位于多个颜色传感器的感知范围内，所述舵机通过连杆与前阻挡片和后阻挡片相连接，并用于控制前阻挡片和后阻挡片相对于槽底进行抬升下降交替动作，当前阻挡片抬升时，形成检测球位Si，当前阻挡片下降、后阻挡片抬升时，形成检测球位S2 ;检测球位SI到检测球位S2所转过的角度小于双色球两侧球冠之间的张角； -中央控制系统，分别与多个颜色传感器相连接，用于接收多个颜色传感器采集到的颜色信息并进行分析，从而对台球进行识别。
2.根据权利要求1所述的台球全色和双色的连续识别装置，其特征在于，对于直径为57.2mm的标准台球,所述台球滚道的槽宽为50mm,槽高为25mm。
3.根据权利要求1所述的台球全色和双色的连续识别装置，其特征在于，所述颜色识别装置还包括传感器安装架，所述传感器安装架架设于台球滚道的上方，所述多个颜色传感器分别固定于传感器安装架的顶板及侧板上。
4.根据权利要求1所述的台球全色和双色的连续识别装置，其特征在于，当双色球两侧球冠之间的张角为120°时，所述检测球位SI到检测球位S2所转过的角度为114.6°。
5.根据权利要求1所述的台球全色和双色的连续识别装置，其特征在于，所述颜色传感器为四个，分别为第一颜色传感器、第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器，其中，第一颜色传感器设置于检测球位Si的正上方，用于对检测球位SI进行检测，第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器分别设置于检测球位S2的正上方及左右两侧，用于对检测球位S2进行检测；所述第一颜色传感器、第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器检测点的检测方向相互垂直。
6.根据权利要求1所述的台球全色和双色的连续识别装置，其特征在于，所述槽底开有一前一后两个矩形槽，所述前阻挡片和后阻挡片分别通过合页连接在两个矩形槽处；所述舵机设置于矩形槽的下方。
7.根据权利要求1所述的台球全色和双色的连续识别装置，其特征在于，所述中央控制系统还与舵机相连接，用于控制舵机转动，从而控制前阻挡片和后阻挡片进行抬升下降交替动作。
8.根据权利要求7所述的台球全色和双色的连续识别装置，其特征在于，所述中央控制系统设置有黑色特征信息。
9.一种权利要求1至8中任一项所述的台球全色和双色的连续识别装置的识别方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1，将待识别台球依次摆放在台球滚道上；舵机通过连杆同时控制前阻挡片和后阻挡片的抬起和，从而控制待识别台球依次通过检测球位SI和检测球位S2 ； 步骤2，前阻挡片抬升，当第一个待识别台球进入检测球位SI，第一颜色传感器工作，采集待识别台球的颜色数据并传送至中央控制系统暂时存储； 步骤3，前阻挡片下降，后阻挡片抬升，第一个待识别台球进入检测球位S2，第二颜色传感器、第三颜色传感器和第四颜色传感器轮流工作，分别采集待识别台球的顶部及两侧颜色数据，并将采集到的颜色数据传送至中央控制系统暂时存储； 步骤4，中央控制系统对四个颜色传感器采集到的颜色数据进行对比: 当四个颜色传感器采集到的颜色数据相同时，待识别台球为全色球； 当四个颜色传感器采集到的颜色数据与中央控制系统中设置的黑色特征信息相匹配时，待识别台球为黑色8号球； 当四个颜色传感器采集到的颜色数据不相同时，待识别台球为半色球。
【文档编号】A63D15/00GK103638675SQ201310589933
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月20日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】叶超强, 张昊若, 苏率斌, 罗晶晶, 张强, 梁庆华 申请人:上海交通大学