[发明专利]一种基于机器视觉与传感器技术的多功能教学工具箱

说明书

本发明提供了一种基于机器视觉与传感器技术的多功能教学工具箱，所述多功能教学工具箱包括装置主体以及设置在装置主体上的若干个功能模块，所述功能模块包括处理器以及与处理器电性连接的多自由度云台、激光雷达传感器模块、视觉测量模块、旋转编码器模块，所述多自由度云台包括用于实时测量云台角度变化的姿态传感器，所述激光雷达传感器模块包括激光雷达，通过激光雷达实现对特定方向不同距离的障碍物距离的实时测量，所述视觉测量模块包括摄像头，通过摄像头对面板上的物体进行摄影，结合视觉测距算法来测量摄像头和物体表面之间的距离，所述旋转编码器模块包括控制转台转速的旋转编码器。本发明能够提高教学效果。

技术领域

本发明涉及工程教学实验装置技术领域，具体地，涉及一种基于机器视觉与传感器技术的多功能教学工具箱。

背景技术

机器视觉与传感器技术已成为制造装备和制造系统信息化、智能化的核心关键技术之一，在现代制造过程中，设备运行状态和产品加工质量很大程度上取决于所用传感器与测量仪器的水平，特别是对实现制造装备和制造过程的智能化而言，其需要配置传感器以进行制造装备运行状态、零件尺寸、形状信息的反馈，以保证制造过程的稳定性，提高制造质量和制造效率。

然而传统的教学工具箱实验较为单一，实验流程繁杂且不易复现，不能深入浅出的示范相关原理。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于机器视觉与传感器技术的多功能教学工具箱，该多功能教学工具箱可以实现课程上所需的大部分传感器的实际应用，能够让学生在课堂上看到传感器的实际应用效果，增强他们的学习兴趣，提高教学效果。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种基于机器视觉与传感器技术的多功能教学工具箱，所述多功能教学工具箱包括装置主体以及设置在装置主体上的若干个功能模块，所述功能模块包括处理器以及与处理器电性连接的多自由度云台、激光雷达传感器模块、视觉测量模块、旋转编码器模块，所述多自由度云台包括用于实时测量云台角度变化的姿态传感器，所述激光雷达传感器模块包括激光雷达，通过激光雷达实现对特定方向不同距离的障碍物距离的实时测量，所述视觉测量模块包括摄像头，通过摄像头对面板上的物体进行摄影，结合视觉测距算法来测量摄像头和物体表面之间的距离，所述旋转编码器模块包括控制转台转速的旋转编码器。

可选地，所述多自由度云台还包括盖板，所述姿态传感器设置在盖板上，所述盖板由四个电动推杆支撑，通过控制四个电动推杆长度从而改变多自由度云台角度。

可选地，所述激光雷达传感器模块还包括标尺和挡板，打开所述激光雷达开关，激光雷达按照一定频率发射激光脉冲，通过测量激光脉冲到达挡板和返回激光接收机的往返时间，计算得到挡板与测距系统之间的距离，并将数据显示在显示屏上。

可选地，所述视觉测量模块包括一个与所述摄像头连接的推杆，所述摄像头拍摄的图像经由数据线传输给处理器，处理器根据摄像头所拍摄的图片调用视觉测距算法进行测距。

可选地，所述功能模块还包括红外对管模块，所述红外对管模块包括一对红外发送和接收传感器，通过红外发送和接收传感器根据计算公式可获得到物品的距离。

可选地，所述处理器将视觉测距算法和红外对管模块分别测得的距离进行比较，从而检测视觉测距算法的性能。

可选地，所述旋转编码器模块还包括步进电机、圆台和旋钮，通过旋转编码器模块来实现对圆台转速的控制。

可选地，所述功能模块还包括用于驱动所述步进电机的电机驱动模块，所述电机驱动模块与所述处理器连接并受处理器编程控制。

可选地，所述功能模块还包括通信模块和电源模块，通过电源模块为各模块供电，通过通信模块实现各模块与处理器之间的通信。