[实用新型]一种教学用自动追踪装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种辅助教学领域，尤其能动态锁定目标的教学用自动追踪装置。

背景技术

    随着计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在宇航、机器人控制等高新技术领域中的应用也愈来愈深入广泛。不仅如此，自动控制技术的应用范围现在已扩展到生物、医学、环境、经济管理和其它许多社会生活领域中，成为现代社会生活中不可缺少的一部分。自动控制技术的应用不仅使生产过程实现了自动化，极大地提高了劳动生产率，而且减轻了人的劳动强度。自动控制原理课程作为一门重要的专业基础课，在教学中，占有较大的比重。而教学实践又是人才培养的重要环节。我们通过加强实验教学实践环节，进一步全面提高学生的思维能力、动手能力和创新能力，全面提高学生的综合素质。但是在日常教学中，对于自动化课程的教学辅助工具却很少，满足不了学生对自动控制原理的深入理解，也不能对学生的实际应用能力得到锻炼，达不到教学的真正的目的。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种教学用自动追踪装置，该装置能够提高学生对自动控制原理的深入理解，通过亲自动手安装和控制操作，可以锻炼学生的实际应用能力。该装置能够实时追踪前方目标，其功能是建立在目标检测与追踪的算法之上的，它要求从摄像头所得到的图像中，检测有无运动运动进入摄像头的视场，并且通过转动舵机驱动激光器来精确定位出运动目标的位置。

为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案：

一种教学用自动追踪装置，包括基座，其特征在于，在基座上通过螺杆将摄像机固定于一定高度的空中，且将摄像头对准运动目标；摄像机上连接有图像采集卡，该图像采集卡与基座上的单片机连接，基座上有交叉放置的用于控制激光器定位的第一舵机和第二舵机，激光器的中心轴与摄像头的中心线在一条直线上，所述的第一舵机和第二舵机分别与单片机相连接，通过转动第一舵机带动第二舵机，使激光器在左右方向和上下方向移动和定位，使激光器始终对准运动目标。

本实用新型的其它特点是，所述的单片机采用MC9S12XS128型号的单片机。

所述的第一舵机的型号为S-9402，第二舵机的型号为S-3010。所述的运动目标为带有黑斑的白色KT板。

本实用新型的教学用自动追踪装置，在摄像头固定不动的情况下，能对视场内的运动黑斑进行追踪。在移动基座的情况下，摄像头也将因为基座的运动而移动，随着运动黑斑的移动，激光器能始终追踪黑斑，使激光打在黑斑的中心。并且采用硬件控制的方法，通过单片机对舵机进行控制，进而控制激光器的位置，其响应时间短，可以对移动黑斑进行精确追踪。其优点主要包括以下几个方面：

（1）制作简单，所需材料较少。该实用新型主要部件包括两个舵机、一个单片机、电源、一个摄像机、一个激光器以及若干导线和小型电子元器件。材料的获得容易，价格低廉，整个制造过程对技能要求也比较低。

（2）所需材料少且易于获取，因而成本较低。

（3）操作简单，易于实现所需目标。由于该实用新型主要由核心芯片控制，只需打开开关，将其置于追踪环境下，装置就能自动检测追踪运动目标。

（4）改进简单容易，容易实现多种功能。由于主要由软件部分控制，在不需要改进硬件的条件下，只需改动软件程序，则可以实现不同功能。例如，目标在整个空间内六自由度移动的情况下也能实现自动追踪。

附图说明

图1为本实用新型的运动目标示意图。

图2为本实用新型的装置的结构示意框图。

图3为本实用新型的软件系统流程框图。

具体实施方式

参见图1和图2，本实施例给出一种基于MC9S12XS128单片机的教学用自动追踪装置，能追踪与激光器垂直的某个平面内黑斑直径为5cm的运动目标。

该教学用自动追踪装置包括基座，在基座的中央偏右方通过螺杆将摄像机固定于一定高度的空中，确保摄像头能够清晰的扫描到前方目标且在视场范围内没任何障碍物。

装置选用两个舵机，两个舵机交叉放置，将第一舵机固定于基座的最右方，并且将第一舵机与第二舵机相连接，激光器则固定于第二舵机的侧方，尽量能够使激光器的中心轴与摄像头的中心线在一条直线上。

两个舵机与MC9S12XS128单片机相应针脚焊连，从而通过单片机对其进行控制。