基于机器视觉的模型飞机发射装置的制作方法

本发明涉及，具体地，涉及基于机器视觉的模型飞机发射装置，尤其是一种能以多种角度多种姿态多种力量发射模型飞机的装置。

背景技术：

模型飞机一直以来都是儿童最喜爱的玩具之一，同时模型飞机也可以应用于许多科学实验的测试。而现在市面上的模型飞机一般都是采用人工投掷发射的发射方式，自动控制的基于机器视觉的模型飞机发射装置还比较少见。基于机器视觉的模型飞机发射装置一方面可以应用于玩具制造业，另一方面，以确定的弹射力和发射角度发射模型飞机，得到模型飞机的飞行轨迹，对科学研究也有一定指导意义。

查阅相关文献，没有找到类似的基于机器视觉的模型飞机发射装置的相关专利，本发明具有很好的创新性和前瞻性。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于机器视觉的模型飞机发射装置，能以多种角度多种姿态多种力量发射模型飞机，具有弹射力大，发射过程稳定，发射距离远，发射角度姿态采用视觉跟踪技术自动调整的特点。

根据本发明提供的基于机器视觉的模型飞机发射装置，包括：飞机模型支架、弹射机构、俯仰角度调整机构、视觉控制机构和底座；飞机模型支架通过螺栓与弹射机构的滑块相连接；弹射机构通过活动铰链与俯仰角度调整机构连接，通过轴承座和转轴与固定在底座上的支架连接；俯仰角度调整机构的丝杠滑台通过角件与底座型材连接，视觉控制机构的带摄像头的智能手机放在带摄像头的智能手机支座上，带摄像头的智能手机支座通过螺栓固定在与底座的支架上。

本发明的飞机模型支架，包括：支撑板和限位板。其中：发射时，模型飞机平放在支撑板上，模型飞机的机身插在两块限位板之间，模型飞机的尾翼位于支撑板与限位板之间，发射过程中，模型飞机的姿态和指向均被限位，飞机模型支架通过螺栓与弹射机构的滑块相连接。

本发明的弹射机构，包括：压缩弹簧、弹簧轴、滑块、弹簧轴支座、丝杠滑台、步进电机、舵机、舵机支座、解锁钩、挡板、活动铰链、轴承座以及型材搭成的框架。其中：两个弹簧轴通过弹簧轴支座安装在型材搭成的框架上端，两个滑块和两根压缩弹簧分别套在两根弹簧轴上，挡板通过螺栓固定在滑块的下侧；步进电机安装在丝杠滑台的一侧，丝杠滑台通过角件固定在型材搭成的框架上；舵机通过舵机支座固定在丝杠滑台上，解锁钩连接在舵机的输出轴上由舵机带动转动；活动铰链安装在型材搭成的支架下侧，与俯仰角度调整机构连接；两个轴承座安装在型材搭成的框架左右两侧，通过转轴与固定在底座上的支架连接。工作时，首先是锁定阶段，即步进电机带动丝杠转动，滑台向前运动到前端制定位置，舵机控制解锁钩向上转动30°，解锁钩勾住挡板，此时发射机构锁定；之后为压缩弹簧阶段，步进电机带动丝杠转动，滑台向后移动，带动舵机、解锁钩以及被锁住的挡板向后移动，由于挡板与滑块固结，滑块也向后移动，从而压缩弹簧，直至到达需要的压缩量，步进电机停转；最后为解动，锁发射阶段，舵机带动解锁钩向下转动30°，解锁钩松开挡板，在弹簧弹力的作用下，滑块被向前推动，带动滑块上连接的飞机模型支架一起向前运动，当滑块撞到前端的弹簧轴支座后，滑块和飞机模型支架停下，模型飞机在惯性的作用下发射出去。本发明的整个发射过程原理简单，弹射力大，发射稳定，飞机模型的飞行效果良好。

本发明的俯仰角度调整机构，包括：丝杠滑台、步进电机、活动铰链和型材连杆。其中：步进电机安装在丝杠滑台的一侧，丝杠滑台通过角件固定在底座上；型材连杆的一端通过活动铰链与弹射机构连接，另一端与滑台连接。工作时，丝杠滑台、型材连杆、弹射机构以及固定在底座上的支架构成了一个四杆机构，而通过步进电机带动丝杠转动滑台滑动，使得在四杆机构的原理下，整个弹射机构可以绕轴承座与固定在底座上的支架之间连接的转轴转动，从而可以调整整个弹射机构与水平面之间的夹角。本发明的俯仰角度调整机构的俯仰角度的调节范围从负10°至正55°。

本发明的视觉控制机构，包括带摄像头的智能手机和带摄像头的智能手机支座。其中，带摄像头的智能手机固定在带摄像头的智能手机支座上，带摄像头的智能手机支座通过螺栓固定在底座的支架上端。工作时，带摄像头的智能手机通过自带的摄像头采集到模型飞机的发射目标位置，通过图像处理技术得到模型飞机的发射参数，再通过蓝牙通信将参数传输到下位机，之后由下位机根据参数自动控制模型飞机发射的俯仰角度和弹射力。

本发明的底座，包括底座由铝型材和角件搭成的框架以及固定在底座上的支架。其中，固定在底座上的支架与通过转轴与弹射装置的轴承座连接；底座框架可以固定在地面，也可以固定在各种移动平台上以增加发射模型飞机的自由度。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用压缩弹簧的弹性力作为飞机发射的驱动力，弹力强度大，范围广且大小可控，发射飞机的稳定性高；

2、本发明的俯仰角度调整结构具有65°的角度调节范围，可以以不同的角度姿态发射模型飞机，以适应不同的发射要求；

3、本发明的飞机模型支架可以拆卸，通过更换不同的支架可以发射不同类型的飞机模型，具有高度的适应性；

4、本发明的底座可以固定在地面或其他移动平台上，使得发射模型飞机的适应条件进一步扩大；

5、本发明采用带摄像头的智能手机作为上位机自动控制模型飞机的发射姿态，采用带摄像头的智能手机摄像头进行视觉采集，运用图像处理技术和蓝牙通信技术，很好地实现了模型飞机发射的自动化。

附图说明

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：

图1为本发明提供的基于机器视觉的模型飞机发射装置的总体示意图。

图2为本发明提供的基于机器视觉的模型飞机发射装置中弹射机构的示意图。

图中示出：

带摄像头的智能手机101、带摄像头的智能手机支架102、限位板103、支撑板104、模型飞机105、型材连杆106、丝杠滑台107、步进电机108、固定在底座上的支架109、底座1010；

弹簧轴201、舵机202、压缩弹簧203、弹簧轴支座204、型材搭成的框架206、轴承座207、活动铰链208、滑块209、挡板2010、解锁钩2011、舵机支座2012。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供的基于机器视觉的模型飞机发射装置包括：飞机模型支架、弹射机构、俯仰角度调整机构、视觉控制机构、底座：

飞机模型支架通过螺栓与弹射机构的滑块209相连接；

弹射机构通过活动铰链208与俯仰角度调整机构连接，弹射机构通过轴承座207和转轴连接底座的支架109连接；

俯仰角度调整机构的丝杠滑台107通过角件与底座1010连接；

视觉控制机构的带摄像头的智能手机101放在带摄像头的智能手机支座102上，带摄像头的智能手机支座102通过螺栓固定在与底座的支架上109。

如图1、图2所示，本实例的飞机模型支架，包括：支撑板104和限位板103。其中：发射时，模型飞机105平放在支撑板104上，模型飞机105的机身插在两块限位板103之间，模型飞机105的尾翼位于支撑板104与限位板103之间，发射过程中，模型飞机105的姿态和指向均被限位，飞机模型支架通过螺栓与弹射机构的滑块209相连接。

如图1、图2所示，本实例的弹射机构，包括：压缩弹簧203、弹簧轴201、滑块209、弹簧轴支座204、丝杠滑台107、步进电机108、舵机202、舵机支座2012、解锁钩2011、挡板2010、活动铰链208、轴承座207以及型材搭成的框架206。其中：两个弹簧轴201通过弹簧轴支座204安装在型材搭成的框架206上端，两个滑块209和两根压缩弹簧203分别套在两根弹簧轴201上，挡板2010通过螺栓固定在滑块209的下侧；步进电机108安装在丝杠滑台107的一侧，丝杠滑台107通过角件固定在型材搭成的框架206上；舵机202通过舵机支座2012固定在丝杠滑台107上，解锁钩2011连接在舵机202的输出轴上由舵机202带动转动；活动铰链208安装在型材搭成的支架206下侧，与俯仰角度调整机构连接；两个轴承座207安装在型材搭成的框架206左右两侧，通过转轴与固定在底座上的支架109连接。工作时，首先是锁定阶段，即步进电机108带动丝杠转动，滑台2013向前运动到前端制定位置，舵机202控制解锁钩2011向上转动30°，解锁钩2011勾住挡板2010，此时发射机构锁定；之后为压缩弹簧阶段，步进电机108带动丝杠转动，滑台2013向后移动，带动舵机202、解锁钩2011以及被锁住的挡板2010向后移动，由于挡板2010与滑块209固结，滑块209也向后移动，从而压缩弹簧203，直至到达需要的压缩量，步进电机108停转；最后为解锁发射阶段，舵机202带动解锁钩2011向下转动30°，解锁钩2011松开挡板2010，在弹簧203弹力的作用下，滑块209被向前推动，带动滑块209上连接的飞机模型支架一起向前运动，当滑块209撞到前端的弹簧轴支座204后，滑块209和飞机模型支架停下，模型飞机105在惯性的作用下发射出去。本发明的整个发射过程原理简单，弹射力大，发射稳定，飞机模型的飞行效果良好。

如图1、图2所示，本实例的俯仰角度调整机构，包括：丝杠滑台107、步进电机108、活动铰链和型材连杆106。其中：步进电机108安装在丝杠滑台107的一侧，丝杠滑台107通过角件固定在底座1010上；型材连杆106的一端通过活动铰链208与弹射机构连接，另一端与滑台107连接。工作时，丝杠滑台107、型材连杆106、弹射机构以及固定在底座上的支架109构成了一个四杆机构，而通过步进电机108带动丝杠转动滑台107滑动，使得在四杆机构的原理下，整个弹射机构可以绕轴承座207与固定在底座上的支架109之间连接的转轴转动，从而可以调整整个弹射机构与水平面之间的夹角。本发明的俯仰角度调整机构的俯仰角度的调节范围从负10°至正55°。

如图1、图2所示，本实例的视觉控制机构，包括带摄像头的智能手机101和带摄像头的智能手机支座102。其中，带摄像头的智能手机101固定在带摄像头的智能手机支座102上，带摄像头的智能手机支座102通过螺栓固定在底座的支架109上端。工作时，带摄像头的智能手机101通过自带的摄像头采集到模型飞机105的发射目标位置，通过图像处理技术得到模型飞机105的发射参数，再通过蓝牙通信将参数传输到下位机，之后由下位机根据参数自动控制模型飞机105发射的俯仰角度和弹射力。

如图1、图2所示，本实例的底座，包括由铝型材和角件搭成的框架1010以及固定在底座上的支架109。其中，固定在底座上的支架109与通过转轴与弹射装置的轴承座207连接；底座框架1010可以固定在地面，也可以固定在各种移动平台上以增加发射模型飞机的自由度。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。