[发明专利]二维球-面系统控制装置及方法

权利要求书

1.一种球-面系统控制装置，包括工业计算机和控制柜，其特征在于还包括球面装置本体；所述球面装置本体包括球、支脚、码盘、电机、同步带、摄像头、连杆、平面、万向节、同步带轮、支撑平台和倾角传感器； 所述的小球放置于平面上，平面由支脚固定在支撑平台上，平面与支脚由二自由度的万向节连接，平面的四个顶点由两根同步带对角相连；每根同步带经过两个同步带轮，四个同步带轮分别固定于平面平行于支撑平台的时候平面四个顶点在支撑平台的投影位置，四个同步带轮中，选择两个相邻同步带轮由电机驱动；所述的摄像头由四根连杆固定于平面正上方，四根连杆分别连接平面的一个顶点，随时采集小球在平面上的位置，摄像头的输出端与工业计算机的输入端连接； 所述的倾角传感器放置于平面的底面，倾角传感器的输出端与工业计算机的输入端连接；所述码盘安装在电机的后方，以测量电机的转角。

2.根据权利要求1所述的球-面系统控制装置，其特征在于：所述控制柜分别通过导线与摄像头、倾角传感器、电机、工业计算机连接，由控制柜给这些设备提供电力。

3.根据权利要求1所述的球-面系统控制装置，其特征在于：所述工业计算机通过控制柜的电机驱动电路控制电机的运转。

4.根据权利要求1所述装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）小球的位置信息通过摄像机采集得到，摄像头将采集的信息发送到工业计算机；

（2）码盘采集电机的转角信息，并发送到工业计算机；

（3）倾角传感器采集的平面两自由度倾角，并发送到工业计算机；

（4）工业计算机计算分析倾角传感器、码盘与摄像头采集到的信息，控制算法根据反馈信息和控制目标给出控制信号，控制信号由工业计算机发送到控制柜，由控制柜中的电机驱动两台电机的运转，以控制同步带轮转速记转角，从而保证小球在平面上的平衡并到达所期许的位置。