本帖最后由 xp2xp 于 2019-4-28 23:24 编辑
基于视觉的电磁炮
[size=10.5000pt]一、整体构造 完成版的整体构造如下图。
其中基座部分采用“全方位蜂巢云台”（http://www.dfrobot.com.cn/goods-1058.html），在上面分别安装了两个云台，分别用于搜索目标和瞄准目标。
使用“RosBot机器人主控板”（https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w5003-16507481177.2.7a92f97f08xHVH&id=551011963085）作为各舵机的控制枢纽。 使用“树莓派3B”作为主控部分，识别图像和距离，并判断如何瞄准定位，将图像投射到屏幕上。 使用“带功放喇叭模块”（http://www.dfrobot.com.cn/goods-1228.html）播放配乐。 [size=10.5000pt]二、各功能模块 [size=10.5000pt]1、基座 采用舵机调整瞄准镜和炮口。 [size=10.5000pt]2、瞄准（位置/距离检测）功能 使用小MU和53L0X进行目标物位置和距离判定。 由于小MU和53L0X都可以使用IIC连接，因此可以将两个器件并连起来。
[size=10.5000pt]3、驱动板（下位机） 使用RosBot通过IIC读取瞄准器的信息，通过GPIO进行舵机和继电器的控制。基本代码通过Arduino编写。
[size=10.5000pt]4、主控单元（上位机） 使用树莓派做为主控单元，和下位机通过命令字进行交互。通过识别图像和距离，进行瞄准。 [size=10.5000pt]5、电磁炮发射装置 采用升压电路（考虑到儿童使用安全，升压至30V）给电容充电，由充满电的电容向电磁线圈放电，由磁力射出“子弹”。 [size=10.5000pt]6、瞄准装置 所谓瞄准装置，其实就是一个激光管，在充电阶段可以指向目标（附近）。 [size=10.5000pt]7、电源 [size=10.5000pt]树莓派要求为usb供电，rosbot主控使用5V供电，电磁炮采用升压后的供电。
8、系统框图
9、业务流程
[size=10.5000pt]三、代码 [size=10.5000pt]1、协议命令字 定义上位机和下位机交互命令字如下： 由上位机发送命令，下位机仅做响应，包括3个部分： 1）舵机控制 包括四个舵机，分别驱动瞄准器的方位角、俯仰角，基座的方位角，发射器的俯仰角。例如： #o150,150,150,150 设置4个舵机均为150，无响应字。 2）IIC信息读取 读取小MU和53L0X的信息，命令字为i，响应字包括距离distance、位置x，y，颜色color。例如： #i 3）继电器控制 控制电磁炮发射的充放电、辅助瞄准激光的开启关闭等，命令字为l。例如： #l0,0 使能激光器和继电器（低电平有效）。 无响应字。 [size=10.5000pt]2、下位机代码 [size=10.5000pt]3、上位机代码
gui.rar
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[size=10.5000pt]四、开发心得 [size=10.5000pt]1、缺陷 这个电磁炮系统的核心是小MU视觉板，但这个视觉板相对比较“近视”，在目标物直径3cm时，有效的瞄准距离只有20cm，我试图加过镜头，但效果不明显。 小MU使用确实极大程度化简了视觉系统的开发，可以识别出图像（在这套系统中，目标物选择为红色的苹果和绿色的西瓜）。 53L0X测距似乎抖动有些偏大，因此瞄准距离计算并不是特别精确。 [size=10.5000pt]2、焊接心得 这个系统中用到焊接的地方不多，只是将电容和电压表焊接到一起、小MU和53L0X焊接到一起，我所说的心得无非是烙铁头的选择，因为不慎将小MU的接口烫坏，重新进行了粘贴修复，因此，建议大家如果进行类似操作，务必选择合适的烙铁，细小器件最好用尖头焊接，焊接时选择固定架子夹牢后再操作，烙铁温度切勿过高。 [size=10.5000pt]3、器件选择、机电安装心得 1）电磁线圈的选择 我曾自行进行了线圈的绕制，效果其实不错，但由于手工绕制，及时涂上树脂胶，仍然非常不稳定（直接散架），因此选择了现成的电磁阀线圈。 2）电容选择 理论上电容容量应该是越大越好，但实际上考虑到电压并不太高，由于“子弹”加速路程短，在电容容量过大时，反吸的情况很严重，经过测试0.1F左右是比较合适的（我使用了两个0.047F的并联）。 3）舵机选择 舵机真的可以说是1分钱1分货，用的铜芯的舵机明显精度高于塑料电机。在装配时，应先让舵机“归零”后再进行装配，防止由于阻挡让舵机不能旋转到正确位置，造成舵机“空烧”，事实上，我在调试中就因为这个原因烧毁了一个舵机。 [size=10.5000pt]4、UI开发心得 使用pygame开发界面。大约是树莓派本身性能原因，界面并没有在windows下流畅，但动画效果基本可以提现出来。 由于开发的课题是“ 基于视觉系统瞄准的电磁炮”，意思就是机器视觉，而不是人的视觉，因此人为的介入越少越好，在本系统中，人为输入只需要两次： 1）手工输入命令行：python gui.py 2）用鼠标选择苹果或者西瓜
完成视频如下：调试中 链接：https://pan.baidu.com/s/1VWIJfSPpZWNTZoG8aqQKTA 提取码：8o08 完成2 链接：https://pan.baidu.com/s/10XKmBIvU_fKxE4Pi1goWPQ 提取码：tqjd
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发表于 2019-3-25 14:17
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