本發(fā)明涉及，具體地，涉及基于機(jī)器視覺的模型飛機(jī)發(fā)射裝置，尤其是一種能以多種角度多種姿態(tài)多種力量發(fā)射模型飛機(jī)的裝置。

背景技術(shù)：

模型飛機(jī)一直以來都是兒童最喜愛的玩具之一，同時(shí)模型飛機(jī)也可以應(yīng)用于許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)的測(cè)試。而現(xiàn)在市面上的模型飛機(jī)一般都是采用人工投擲發(fā)射的發(fā)射方式，自動(dòng)控制的基于機(jī)器視覺的模型飛機(jī)發(fā)射裝置還比較少見?；跈C(jī)器視覺的模型飛機(jī)發(fā)射裝置一方面可以應(yīng)用于玩具制造業(yè)，另一方面，以確定的彈射力和發(fā)射角度發(fā)射模型飛機(jī)，得到模型飛機(jī)的飛行軌跡，對(duì)科學(xué)研究也有一定指導(dǎo)意義。

查閱相關(guān)文獻(xiàn)，沒有找到類似的基于機(jī)器視覺的模型飛機(jī)發(fā)射裝置的相關(guān)專利，本發(fā)明具有很好的創(chuàng)新性和前瞻性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于機(jī)器視覺的模型飛機(jī)發(fā)射裝置，能以多種角度多種姿態(tài)多種力量發(fā)射模型飛機(jī)，具有彈射力大，發(fā)射過程穩(wěn)定，發(fā)射距離遠(yuǎn)，發(fā)射角度姿態(tài)采用視覺跟蹤技術(shù)自動(dòng)調(diào)整的特點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明提供的基于機(jī)器視覺的模型飛機(jī)發(fā)射裝置，包括：飛機(jī)模型支架、彈射機(jī)構(gòu)、俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)、視覺控制機(jī)構(gòu)和底座；飛機(jī)模型支架通過螺栓與彈射機(jī)構(gòu)的滑塊相連接；彈射機(jī)構(gòu)通過活動(dòng)鉸鏈與俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)連接，通過軸承座和轉(zhuǎn)軸與固定在底座上的支架連接；俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的絲杠滑臺(tái)通過角件與底座型材連接，視覺控制機(jī)構(gòu)的帶攝像頭的智能手機(jī)放在帶攝像頭的智能手機(jī)支座上，帶攝像頭的智能手機(jī)支座通過螺栓固定在與底座的支架上。

本發(fā)明的飛機(jī)模型支架，包括：支撐板和限位板。其中：發(fā)射時(shí)，模型飛機(jī)平放在支撐板上，模型飛機(jī)的機(jī)身插在兩塊限位板之間，模型飛機(jī)的尾翼位于支撐板與限位板之間，發(fā)射過程中，模型飛機(jī)的姿態(tài)和指向均被限位，飛機(jī)模型支架通過螺栓與彈射機(jī)構(gòu)的滑塊相連接。

本發(fā)明的彈射機(jī)構(gòu)，包括：壓縮彈簧、彈簧軸、滑塊、彈簧軸支座、絲杠滑臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)、舵機(jī)、舵機(jī)支座、解鎖鉤、擋板、活動(dòng)鉸鏈、軸承座以及型材搭成的框架。其中：兩個(gè)彈簧軸通過彈簧軸支座安裝在型材搭成的框架上端，兩個(gè)滑塊和兩根壓縮彈簧分別套在兩根彈簧軸上，擋板通過螺栓固定在滑塊的下側(cè)；步進(jìn)電機(jī)安裝在絲杠滑臺(tái)的一側(cè)，絲杠滑臺(tái)通過角件固定在型材搭成的框架上；舵機(jī)通過舵機(jī)支座固定在絲杠滑臺(tái)上，解鎖鉤連接在舵機(jī)的輸出軸上由舵機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；活動(dòng)鉸鏈安裝在型材搭成的支架下側(cè)，與俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)連接；兩個(gè)軸承座安裝在型材搭成的框架左右兩側(cè)，通過轉(zhuǎn)軸與固定在底座上的支架連接。工作時(shí)，首先是鎖定階段，即步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，滑臺(tái)向前運(yùn)動(dòng)到前端制定位置，舵機(jī)控制解鎖鉤向上轉(zhuǎn)動(dòng)30°，解鎖鉤勾住擋板，此時(shí)發(fā)射機(jī)構(gòu)鎖定；之后為壓縮彈簧階段，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，滑臺(tái)向后移動(dòng)，帶動(dòng)舵機(jī)、解鎖鉤以及被鎖住的擋板向后移動(dòng)，由于擋板與滑塊固結(jié)，滑塊也向后移動(dòng)，從而壓縮彈簧，直至到達(dá)需要的壓縮量，步進(jìn)電機(jī)停轉(zhuǎn)；最后為解動(dòng)，鎖發(fā)射階段，舵機(jī)帶動(dòng)解鎖鉤向下轉(zhuǎn)動(dòng)30°，解鎖鉤松開擋板，在彈簧彈力的作用下，滑塊被向前推動(dòng)，帶動(dòng)滑塊上連接的飛機(jī)模型支架一起向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊撞到前端的彈簧軸支座后，滑塊和飛機(jī)模型支架停下，模型飛機(jī)在慣性的作用下發(fā)射出去。本發(fā)明的整個(gè)發(fā)射過程原理簡(jiǎn)單，彈射力大，發(fā)射穩(wěn)定，飛機(jī)模型的飛行效果良好。

本發(fā)明的俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括：絲杠滑臺(tái)、步進(jìn)電機(jī)、活動(dòng)鉸鏈和型材連桿。其中：步進(jìn)電機(jī)安裝在絲杠滑臺(tái)的一側(cè)，絲杠滑臺(tái)通過角件固定在底座上；型材連桿的一端通過活動(dòng)鉸鏈與彈射機(jī)構(gòu)連接，另一端與滑臺(tái)連接。工作時(shí)，絲杠滑臺(tái)、型材連桿、彈射機(jī)構(gòu)以及固定在底座上的支架構(gòu)成了一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，而通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)滑臺(tái)滑動(dòng)，使得在四桿機(jī)構(gòu)的原理下，整個(gè)彈射機(jī)構(gòu)可以繞軸承座與固定在底座上的支架之間連接的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以調(diào)整整個(gè)彈射機(jī)構(gòu)與水平面之間的夾角。本發(fā)明的俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的俯仰角度的調(diào)節(jié)范圍從負(fù)10°至正55°。

本發(fā)明的視覺控制機(jī)構(gòu)，包括帶攝像頭的智能手機(jī)和帶攝像頭的智能手機(jī)支座。其中，帶攝像頭的智能手機(jī)固定在帶攝像頭的智能手機(jī)支座上，帶攝像頭的智能手機(jī)支座通過螺栓固定在底座的支架上端。工作時(shí)，帶攝像頭的智能手機(jī)通過自帶的攝像頭采集到模型飛機(jī)的發(fā)射目標(biāo)位置，通過圖像處理技術(shù)得到模型飛機(jī)的發(fā)射參數(shù)，再通過藍(lán)牙通信將參數(shù)傳輸?shù)较挛粰C(jī)，之后由下位機(jī)根據(jù)參數(shù)自動(dòng)控制模型飛機(jī)發(fā)射的俯仰角度和彈射力。

本發(fā)明的底座，包括底座由鋁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與通過轉(zhuǎn)軸與彈射裝置的軸承座連接；底座框架可以固定在地面，也可以固定在各種移動(dòng)平臺(tái)上以增加發(fā)射模型飛機(jī)的自由度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明采用壓縮彈簧的彈性力作為飛機(jī)發(fā)射的驅(qū)動(dòng)力，彈力強(qiáng)度大，范圍廣且大小可控，發(fā)射飛機(jī)的穩(wěn)定性高；

2、本發(fā)明的俯仰角度調(diào)整結(jié)構(gòu)具有65°的角度調(diào)節(jié)范圍，可以以不同的角度姿態(tài)發(fā)射模型飛機(jī)，以適應(yīng)不同的發(fā)射要求；

3、本發(fā)明的飛機(jī)模型支架可以拆卸，通過更換不同的支架可以發(fā)射不同類型的飛機(jī)模型，具有高度的適應(yīng)性；

4、本發(fā)明的底座可以固定在地面或其他移動(dòng)平臺(tái)上，使得發(fā)射模型飛機(jī)的適應(yīng)條件進(jìn)一步擴(kuò)大；

5、本發(fā)明采用帶攝像頭的智能手機(jī)作為上位機(jī)自動(dòng)控制模型飛機(jī)的發(fā)射姿態(tài)，采用帶攝像頭的智能手機(jī)攝像頭進(jìn)行視覺采集，運(yùn)用圖像處理技術(shù)和藍(lán)牙通信技術(shù)，很好地實(shí)現(xiàn)了模型飛機(jī)發(fā)射的自動(dòng)化。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1為本發(fā)明提供的基于機(jī)器視覺的模型飛機(jī)發(fā)射裝置的總體示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的基于機(jī)器視覺的模型飛機(jī)發(fā)射裝置中彈射機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖中示出：

帶攝像頭的智能手機(jī)101、帶攝像頭的智能手機(jī)支架102、限位板103、支撐板104、模型飛機(jī)105、型材連桿106、絲杠滑臺(tái)107、步進(jìn)電機(jī)108、固定在底座上的支架109、底座1010；

彈簧軸201、舵機(jī)202、壓縮彈簧203、彈簧軸支座204、型材搭成的框架206、軸承座207、活動(dòng)鉸鏈208、滑塊209、擋板2010、解鎖鉤2011、舵機(jī)支座2012。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明提供的基于機(jī)器視覺的模型飛機(jī)發(fā)射裝置包括：飛機(jī)模型支架、彈射機(jī)構(gòu)、俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)、視覺控制機(jī)構(gòu)、底座：

飛機(jī)模型支架通過螺栓與彈射機(jī)構(gòu)的滑塊209相連接；

彈射機(jī)構(gòu)通過活動(dòng)鉸鏈208與俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)連接，彈射機(jī)構(gòu)通過軸承座207和轉(zhuǎn)軸連接底座的支架109連接；

俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的絲杠滑臺(tái)107通過角件與底座1010連接；

視覺控制機(jī)構(gòu)的帶攝像頭的智能手機(jī)101放在帶攝像頭的智能手機(jī)支座102上，帶攝像頭的智能手機(jī)支座102通過螺栓固定在與底座的支架上109。

如圖1、圖2所示，本實(shí)例的飛機(jī)模型支架，包括：支撐板104和限位板103。其中：發(fā)射時(shí)，模型飛機(jī)105平放在支撐板104上，模型飛機(jī)105的機(jī)身插在兩塊限位板103之間，模型飛機(jī)105的尾翼位于支撐板104與限位板103之間，發(fā)射過程中，模型飛機(jī)105的姿態(tài)和指向均被限位，飛機(jī)模型支架通過螺栓與彈射機(jī)構(gòu)的滑塊209相連接。

如圖1、圖2所示，本實(shí)例的彈射機(jī)構(gòu)，包括：壓縮彈簧203、彈簧軸201、滑塊209、彈簧軸支座204、絲杠滑臺(tái)107、步進(jìn)電機(jī)108、舵機(jī)202、舵機(jī)支座2012、解鎖鉤2011、擋板2010、活動(dòng)鉸鏈208、軸承座207以及型材搭成的框架206。其中：兩個(gè)彈簧軸201通過彈簧軸支座204安裝在型材搭成的框架206上端，兩個(gè)滑塊209和兩根壓縮彈簧203分別套在兩根彈簧軸201上，擋板2010通過螺栓固定在滑塊209的下側(cè)；步進(jìn)電機(jī)108安裝在絲杠滑臺(tái)107的一側(cè)，絲杠滑臺(tái)107通過角件固定在型材搭成的框架206上；舵機(jī)202通過舵機(jī)支座2012固定在絲杠滑臺(tái)107上，解鎖鉤2011連接在舵機(jī)202的輸出軸上由舵機(jī)202帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)；活動(dòng)鉸鏈208安裝在型材搭成的支架206下側(cè)，與俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)連接；兩個(gè)軸承座207安裝在型材搭成的框架206左右兩側(cè)，通過轉(zhuǎn)軸與固定在底座上的支架109連接。工作時(shí)，首先是鎖定階段，即步進(jìn)電機(jī)108帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，滑臺(tái)2013向前運(yùn)動(dòng)到前端制定位置，舵機(jī)202控制解鎖鉤2011向上轉(zhuǎn)動(dòng)30°，解鎖鉤2011勾住擋板2010，此時(shí)發(fā)射機(jī)構(gòu)鎖定；之后為壓縮彈簧階段，步進(jìn)電機(jī)108帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，滑臺(tái)2013向后移動(dòng)，帶動(dòng)舵機(jī)202、解鎖鉤2011以及被鎖住的擋板2010向后移動(dòng)，由于擋板2010與滑塊209固結(jié)，滑塊209也向后移動(dòng)，從而壓縮彈簧203，直至到達(dá)需要的壓縮量，步進(jìn)電機(jī)108停轉(zhuǎn)；最后為解鎖發(fā)射階段，舵機(jī)202帶動(dòng)解鎖鉤2011向下轉(zhuǎn)動(dòng)30°，解鎖鉤2011松開擋板2010，在彈簧203彈力的作用下，滑塊209被向前推動(dòng)，帶動(dòng)滑塊209上連接的飛機(jī)模型支架一起向前運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊209撞到前端的彈簧軸支座204后，滑塊209和飛機(jī)模型支架停下，模型飛機(jī)105在慣性的作用下發(fā)射出去。本發(fā)明的整個(gè)發(fā)射過程原理簡(jiǎn)單，彈射力大，發(fā)射穩(wěn)定，飛機(jī)模型的飛行效果良好。

如圖1、圖2所示，本實(shí)例的俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)，包括：絲杠滑臺(tái)107、步進(jìn)電機(jī)108、活動(dòng)鉸鏈和型材連桿106。其中：步進(jìn)電機(jī)108安裝在絲杠滑臺(tái)107的一側(cè)，絲杠滑臺(tái)107通過角件固定在底座1010上；型材連桿106的一端通過活動(dòng)鉸鏈208與彈射機(jī)構(gòu)連接，另一端與滑臺(tái)107連接。工作時(shí)，絲杠滑臺(tái)107、型材連桿106、彈射機(jī)構(gòu)以及固定在底座上的支架109構(gòu)成了一個(gè)四桿機(jī)構(gòu)，而通過步進(jìn)電機(jī)108帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)滑臺(tái)107滑動(dòng)，使得在四桿機(jī)構(gòu)的原理下，整個(gè)彈射機(jī)構(gòu)可以繞軸承座207與固定在底座上的支架109之間連接的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以調(diào)整整個(gè)彈射機(jī)構(gòu)與水平面之間的夾角。本發(fā)明的俯仰角度調(diào)整機(jī)構(gòu)的俯仰角度的調(diào)節(jié)范圍從負(fù)10°至正55°。

如圖1、圖2所示，本實(shí)例的視覺控制機(jī)構(gòu)，包括帶攝像頭的智能手機(jī)101和帶攝像頭的智能手機(jī)支座102。其中，帶攝像頭的智能手機(jī)101固定在帶攝像頭的智能手機(jī)支座102上，帶攝像頭的智能手機(jī)支座102通過螺栓固定在底座的支架109上端。工作時(shí)，帶攝像頭的智能手機(jī)101通過自帶的攝像頭采集到模型飛機(jī)105的發(fā)射目標(biāo)位置，通過圖像處理技術(shù)得到模型飛機(jī)105的發(fā)射參數(shù)，再通過藍(lán)牙通信將參數(shù)傳輸?shù)较挛粰C(jī)，之后由下位機(jī)根據(jù)參數(shù)自動(dòng)控制模型飛機(jī)105發(fā)射的俯仰角度和彈射力。

如圖1、圖2所示，本實(shí)例的底座，包括由鋁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與通過轉(zhuǎn)軸與彈射裝置的軸承座207連接；底座框架1010可以固定在地面，也可以固定在各種移動(dòng)平臺(tái)上以增加發(fā)射模型飛機(jī)的自由度。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。