本实用新型涉及台球领域，尤其涉及台球花色识别，具体为一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置。
背景技术：
目前，台球已经成为大众喜爱的娱乐活动，在现在的台球运动中，基本上所有的摆球工作都是通过人工完成。摆球的过程分为两个步骤:1、按照台球规则严格码放；2将码放完整的台球放置在台面规定位置。另外台球码放还要求台球间的缝隙足够小，以保证开球的质量。这使得球童很难既快速又高质量地完成摆球工作，在台球厅顾客较多的时候，常常会出现球童忙不过来的现象。这种人工的摆球方式如果能够通过机器自动地高质量地完成，将能为台球厅带来更少的经营成本，为顾客带来更佳的体验。
而对于这样一套自动摆球的系统，在对于台球花色识别方面是一大问题，如何分辨出台球的花色是整套系统的关键所在，现有的一些技术方案，比如说在台球内部置入IC电子标签，这样也可以很快的识别台球，但是采用识别台球内部IC电子标签的方式，只能适用于内部具有IC电子标签的台球，适用性差；如人工植入IC电子标签，则会损伤球体，台球运动中对器材要求高，微小变化都是专业球手或爱好者不能接受的；订制这种专用台球，在大批量运作中势必改变现有台球生产线流程，难以实现。另外一种现有技术是通过摄像头采集待识别球的颜色分布信息，然后通过数字图像处理算法，区分不同种类的球。这种方案以强大的硬件为依托，能实现复杂的花色识别算法，但是硬件的成本相对较高。此外所需要处理的数据量太过于庞大，会使得整个程序的运行效率较低。
因此，本领域技术人员亟需研发一款低成本、结构简单、紧凑、能够快速准确的识别台球花色的颜色识别装置。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，根据台球球体本身自有特性，进一步对颜色识别装置进行了优化，并且将每颗球采集时间缩短至10秒以为。具体提供一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置。该识别装置结构简单、精确度高、各部分协调性好。
为解决上述技术问题，本实用新型具体实施方式提供一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置，该装置包括：壳体；挡光罩，设置于所述壳体上，用于阻挡外界光线照射到台球的采集区域；传感器，设置于所述挡光罩内，用于感测所述采集区域的颜色分布特性；发光件，设置于所述挡光罩内，用于照射所述采集区域；以及处理器，与所述传感器连接，用于根据所述颜色分布特性确定所述台球的类型。
本实用新型的具体实施方式中，该识别装置还包括：运动机构，与所述处理器连接，用于根据所述台球的类型将所述壳体移动到码球位置，并在移动过程中带动所述壳体内的所述台球滚动；以及设置于所述壳体上的舵机，与所述处理器连接，用于将所述壳体内的所述台球释放到所述码球位置。
本实用新型的具体实施方式中，该识别装置还包括：支撑板，设置于所述运动机构的下面，所述运动机构带动所述壳体移动时，所述支撑板接触所述壳体内的所述台球，从而使所述台球滚动，以便所述传感器检测所述台球的多个所述采集区域。
本实用新型的具体实施方式中，所述舵机与所述传感器位于所述台球的两侧。
本实用新型的具体实施方式中，所述传感器为颜色传感器。
本实用新型的具体实施方式中，所述挡光罩具有圆筒形外沿。
其中，所述挡光罩的圆筒形外沿直径为8mm。
其中，采集所述台球的颜色分布特性时，所述圆筒形外沿的轴心穿过所述台球的球心。
其中，采集所述台球的颜色分布特性时，所述台球的球面与所述圆筒形外沿紧贴，所述圆筒形外沿圈定的区域为所述采集区域。
本实用新型的具体实施方式中，所述发光件为高亮LED灯。
根据本实用新型上述具体实施方式可知，一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置至少具有以下有益效果：通过颜色传感器对台球的花色进行识别，可以做到识别速度快、识别精度高、结构简单和可靠性高，而且对台球本身没有损害，还能提高自动摆球机的摆球效率，大大降低了人工的使用程度。
应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。
附图说明
下面的附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本实用新型的原理。
图1为本实用新型具体实施方式提供的一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置的整体结构图。
图2为本实用新型具体实施方式提供的一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置的识别示意图。
图3为本实用新型具体实施方式提供的一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置的识别示意图侧视图。
图4为本实用新型具体实施方式提供的一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置的挡光罩示意图。
图5为本实用新型具体实施方式提供的一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置的电路结构图。
图6为本实用新型具体实施方式提供的一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置的识别路径图。
附图标记说明：
1-壳体、2-挡光罩、3-传感器、4-发光件、5-处理器、6-运动机构、7-舵机、8-支撑板、21-圆筒形外沿、A-路径A、B-路径B、C-台球、L1-距离L1、L2-距离L2
具体实施方式
现详细说明本实用新型的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本实用新型的限制，而应理解为是对本实用新型的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
在不背离本实用新型的范围或精神的情况下，可对本实用新型说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本实用新型的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
图1为本发明具体实施方式提供的一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置的整体结构图。如图1所示，台球C在检测用的壳体1内部，利用运动机构6带动壳体1在支撑板8上按长方形轨迹运动，使得台球C在支撑板8上滚动，同时传感器3采集台球C球面上多点数据，根据数据确定台球C的类型，运动机构6带动壳体1将台球C移动至码球位置；当到达预定码球位置时，舵机7释放壳体1内的台球C，到达对应的码球位置(码球位置通常在支撑板8的三角形区域内)。如图2和图4所示，该识别装置还包括：挡光罩2、传感器3、发光件4和舵机7，挡光罩2安装在PCB电路板上，PCB电路板与壳体1相固定，挡光罩2在PCB电路板上圈出区域设置有传感器3和发光件4。如图5所示，该识别装置还具有处理器5。其中，挡光罩2设置于壳体1上，用于阻挡外界光线照射到台球C的采集区域，挡光罩2具有圆筒形外沿21，挡光罩2的圆筒形外沿21直径为8mm。采集台球C的颜色分布特性时，台球C的球面与圆筒形外沿21紧贴，圆筒形外沿21圈定的区域为采集区域，这样能保证内外光线无交流，并且不影响台球C运动。采集台球C的颜色分布特性时，圆筒形外沿21的轴心穿过台球C的球心。传感器3设置于挡光罩2内，用于感测采集区域的颜色分布特性。传感器3为颜色传感器，这种颜色传感器能够直接返回检测到的RGB数据，数据特征明显，使用简单，不需要多余的外围硬件和处理算法。发光件4为高亮LED灯，发光件4设置于挡光罩2内，用于照射采集区域。由于颜色传感器检测原理是基于不同光成分光照强度的，使用中需要对台球C球面打光。在开放环境下，外界光线会混入传感器，对结果产生影响，所以需要封闭打光光源，与外界光隔离开，这样保证了检测结果的准确性。处理器5与传感器3连接，处理器5用于根据颜色分布特性确定台球C的类型，处理器5可以为图形处理器(GPU)、FGPA、ASIC(专用集成电路)等，传感器3可以采用TELESKY公司生产的GY-21TCS230系列传感器，处理器5可以采用天恩公司生产的Cyclone EPIC3T144C8N系列处理器，或者美时龙公司生产的TMS320DM368ZCED嵌入式处理器。舵机7设置于壳体1上，与处理器5连接，用于将壳体1内的台球C释放到码球位置。如图3所示，舵机7与传感器3位于台球C的两侧，舵机7及壳体1上的两个支柱共同限定台球C，防止台球C在滚动的过程中与挡光罩2分开，影响采集的结果。采集的整个运动过程中，舵机7一直是保持阻挡台球C的状态，当采集装置移动到台球C摆放位置时，舵机7就会释放以让台球C落入对应位置。另外，运动机构6与处理器5连接，用于根据台球C的类型将壳体1移动到码球位置。支撑板8设置于运动机构6的下面，运动机构6带动壳体1移动时，支撑板8接触壳体1内的台球C，从而使台球C滚动，以便传感器3检测台球C的多个采集区域。壳体1为金属材质，通过钣金工艺加工而成。这样的材质，会使壳体1更加的结实耐用，延长使用期限。
图5为本发明具体实施方式提供的一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置的电路结构图。图中，舵机7受处理器5的控制卡住台球，然后处理器5控制发光件4发出光，用于将检测区域照亮，随后处理器5控制传感器3进行检测，在检测的同时，处理器5也控制运动机构6进行预定轨迹运动，以便对台球的多个区域进行颜色检测。
图6为本实用新型具体实施方式提供的一种基于单个颜色传感器的台球花色识别装置的识别路径图。台球C分为全色和半色，要完成对台球C的花色识别，需要球面多点的颜色数据，即需要让传感器对台球表面多个点采集。对于采集点的位置，本实用新型根据半色台球球面的颜色分布特性，提出一种特定的采集路径，能避免多余的采集点，尽可能地提高采集速度。本实用新型以滚动方式采集，在支撑板8上，壳体1的运动轨迹就是一个长方形，长为1/2台球周长，宽为1/4台球周长。宽方向运动可以快速通过，长方向运动才进行实时定时采样，可以中速运动。
台球C进入到壳体1内，舵机7阻挡台球C，使得台球C尽量贴合于挡光罩2。LED灯打开，为传感器3的检测提供光源，传感器3对台球表面进行颜色数据采集。颜色数据的采集需要对台球表面进行多点数据采集，壳体1安装于支撑板8上，台球C在壳体1内，随着壳体1在支撑板8上的固定轨道上移动，台球C也跟随壳体1的移动而滚动，这样就可以对台球C的表面进行多点数据采集，当到达预计的码球位置时舵机7释放台球C，最后壳体1复位，等待下一颗台球C进入，重复上述过程。
考虑到全色球在带有数字的一小部分圆形区域也是白色，因此全色球检测到的数据会有白色的点，此时也会检测到黑色数字的颜色点，将采集到的黑色点附近的白色点与黑色点都进行去除，此时全色球只剩下彩色点。半色球同样采用这种去除点的方式，以免这些白色点影响检测的结果。因此，如果一颗球存在大量黑色点，则可以直接判定为黑球；如果一颗球存在部分白色点和部分彩色点，则认为是半色球；如果一颗球基本都是彩色点，则认为其全色球。
台球落入壳体1后的球体姿态是随机的，滚动的路径的起点、方向也都是随机的。现在考虑的是图6所示的临界情况，即台球落下后，传感器3与彩色环的外沿相切，向着最大接触彩色区域的方向移动。该情况对应的路线如图6中从左上到右下的路线A。如图6所示，本实用新型中挡光罩2选用直径为8mm，传感器3位于挡光罩2的中间位置，所以相切时该路线A与彩色环的外沿相切且距离L1为4mm。路线A上的点除了数字区域外均呈现“非白色”，而从路线A逆时针旋转的很大一角度范围内的路线也是均呈现“非白色”。因为壳体1的运动轨迹是一个长方形，长为1/2台球周长，宽为1/4台球周长，所以路线B为路线A逆时针旋转90°，通过测量，如图6，路线B和台球上的彩色环的外圆边界的交点之间的直线距离L2为5.7mm，大于挡光罩2的半径4mm。即在路线B上，存在“白色”的采集点。对于图6的极限情况的一对相互正交的路线也能满足同时涉及到“白色”和“彩色”取余，所以其具有一般性。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。