[发明专利]一种基于图像处理的共平面板球实验系统及其工作方法

权利要求书

1.一种基于图像处理的共平面板球实验系统，其特征在于，包括平台支架、舵机架、平台和ARDUINO控制模块；所述舵机架通过第一舵机和第二舵机转动设置在平台支架上，所述平台通过第三舵机和第四舵机转动设置在所述舵机架上；所述舵机架的转动方向与所述平台的转动方向相垂直；所述平台上方设置有图像采集处理模块；所述平台的上表面设置有小球；第一舵机、第二舵机、第二舵机、第三舵机、第四舵机和图像采集处理模块分别与ARDUINO控制模块连接。

2.根据权利要求1所述的基于图像处理的共平面板球实验系统，其特征在于，所述平台为白色平板结构，所述小球为黑色小球。

3.根据权利要求1所述的基于图像处理的共平面板球实验系统，其特征在于，ARDUINO控制模块通过电机驱动模块分别与第一舵机、第二舵机、第三舵机和第四舵机连接。

4.根据权利要求1所述的基于图像处理的共平面板球实验系统，其特征在于，包括以下方案的任一项或多项：

(a)所述ARDUINO控制模块还连接有键盘模块、液晶显示模块和电源模块；键盘模块通过逐行扫描的方式循环检测输入值；

(b)所述舵机架为矩形框结构，第一舵机和第二舵机对称设置在舵机架的前后两侧；所述平台为矩形平板结构，第三舵机和第四舵机对称设置在所述平台的左右两侧；

(c)所述ARDUINO控制模块与计算机连接。

5.根据权利要求1所述的基于图像处理的共平面板球实验系统，其特征在于，所述图像采集处理模块包括STM32F765VIT6CPU和OpenMV视觉摄像头。

6.一种如权利要求1-5任意一项所述共平面板球实验系统的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)OpenMV视觉摄像头采集图像信息，并将图像信息发送给STM32F765VIT6CPU进行图像处理；STM32F765VIT6CPU对图像进行处理，为轮廓提取提供有效的低数据量图像信息；

2)通过步骤1)得到的图像信息对小球进行轮廓提取；

3)通过霍夫直线检测对图像中的坐标轴进行检测，进而建立平板坐标系；通过霍夫圆检测识别轮廓提取结果中的小球位置信息，并确定小球的实时位置坐标；最后将小球的实时位置坐标发送至ARDUINO控制模块；

4)ARDUINO控制模块将小球的实时位置坐标与设定值进行比较，计算位置偏差并计算相应的控制量；

5)所述的控制量控制舵机转动，控制小球运动到达目标坐标。

7.根据权利要求6所述的共平面板球实验系统的工作方法，其特征在于，所述步骤1)中，STM32F765VIT6CPU对图像进行的处理包括，灰度化、图像锐化、灰度拉伸、滤波和边缘检测。

8.根据权利要求6所述的共平面板球实验系统的工作方法，其特征在于，所述步骤2)的具体步骤为，对二值化处理后的黑白图像，如果某一黑点相邻的八个像素点都是黑点，同时再往外的16个像素点包含白点时，判定该点为目标物体轮廓上的点；当目标轮廓与圆形相似时，判定目标轮廓即为小球轮廓；通过小球轮廓确定小球圆心，为小球定位提供位置信息。

9.根据权利要求6所述的共平面板球实验系统的工作方法，其特征在于，所述步骤4)中的设定值为，通过键盘模块输入ARDUINO控制模块中的小球目标坐标。

10.根据权利要求6所述的共平面板球实验系统的工作方法，其特征在于，所述步骤5)的具体过程为，所述ARDUINO控制模块发出控制量控制电机驱动模块产生四路PWM控制信号，进一步控制舵机的运动。