❶ 如何用攝像頭檢測激光槍發出的光
一、任務設計一個能夠控制激光槍擊發、自動報靶及自動瞄準等功能的電子系統。該系統由激光槍及瞄準機構、胸環靶、彈著點檢測電路組成，其結構示意見圖1。二、要求1．基本要求（1） 用激光筆改裝激光槍，激光槍可受電路控制發射激光束，激光束照射於胸環靶上彈著點的光斑直徑＜5mm；激光槍與胸環靶間距離為3m。 圖1 激光槍自動射擊裝置示意圖（2） 激光槍固定在一機構上，可通過鍵盤控制激光槍的彈著點（用鍵盤設置激光束在靶紙上上下、左右移動一定距離）。（3） 製作彈著點檢測電路，通過攝像頭識別激光槍投射在胸環靶上的彈著點光斑，並顯示彈著點的環數與方位信息。其中環數包括：10、9、8、7、6、5、脫靶；方位信息是指彈著點與10環區域的相對位置，包括：中心、正上、正下、正左、正右、左上、左下、右上、右下。詳見圖2-b。2．發揮部分（1） 在圖形點陣顯示器上顯示胸環靶的相應圖形，並閃爍顯示彈著點。（2） 自動控制激光槍，在15秒內將激光束光斑從胸環靶上的指定位置迅速瞄準並擊中靶心（即10環區域）。（3） 可根據任意設定的環數，控制激光槍瞄準擊中胸環靶上相應位置。（4） 其他 2-a 胸環靶尺寸 2-b胸環靶 環數及方位信息示意圖2 胸環靶示意圖三、說明1． 激光槍可以由市場上的激光筆改造，由電路控制擊發；每次擊發使光斑維持3～5s時間，但此期間不得移動光斑。2． 可採用步進電機、舵機或直流電機等機構對激光槍進行兩維控制，以實現瞄準。激光槍及相關機構可由支架支撐。3． 胸環靶是在不反光的白紙畫有一組相距5cm的同心圓(線寬不超過1mm)，最內圓環直徑10cm，圓環內為10環區域，從最內環至最外環間分別為9、8、7、6、5環區域，最外環外為脫靶。胸環靶上不允許設置攝像頭以外的感測器。4． 當激光槍的彈著點落在胸環靶的環線上時，報靶時採取就高不就低的原則。例如，彈著點在8環與9環之間的環線上時，則認為是9環。5． 在不影響靶紙上圓環線的前提下，允許在靶紙上做標記。6． 在完成發揮部分要求時，在正式擊發前允許進行1-2次試射；但試射次數越少越好。7． 不限制攝像頭及彈著點檢測電路的安裝位置，但應方便搬運與快速安裝。測試時自帶胸環靶紙，測試評審現場可提供粘貼胸環靶的支架。
❷ 激光槍自動射擊裝置中圖像處理問題 和 激光槍裝置中電機的技術參數對射擊裝置的影響
本設計以
TI
公司的超低功耗
MCU MSP430
處理器為核心，設計並製作一個
能檢測並顯示環數，
自動瞄準打靶的機關槍射擊裝置。
通過利用
**
攝像頭時時拍
攝胸環靶，處理圖上的信息，並找出彈著點，把具體位置發送給單片機，讓單片
機進行分析與計算，
並利用分析結果控制步進電機帶動激光筆運轉，
准確胸環靶
進行射擊。
系統由
430
單片機系統（含按鍵和液晶顯示）
、激光筆控制電路、彈著點檢
測電路、步進電機驅動控制電路、瞄準機構等組成。
攝像頭部分用
ARM7
控制，通過攝像頭拍攝胸環靶，用
ARM7
分析出圖像中
激光點
,
從而發送到單片機上，並顯示到液晶屏上。
本課題所採用的電路簡單，演算法合理。經過實際製作和測試，完全達到了
題目基本部分和發揮部分的所有要求，效果很好。
一、系統方案設計論證
1.1
攝像頭選用方案
攝像頭部分是整個設計的基礎，它對整個系統的工作尤為重要。
方案一：
採用模擬攝像頭。
模擬攝像頭可以將視頻採集設備產生的模擬視頻
信號轉換成數字信號，
進而將其儲存在計算機里。
模擬攝像頭捕捉到的視頻信號
必須經過特定的視頻捕捉卡將模擬信號轉換成數字模式，
並加以壓縮後才可以轉
換到計算機上運用。由於單片機控制的都是數字信號，所以用該攝像頭不合適。
方案二：
數字攝像頭可以直接捕捉影像，
然後通過串、
並口或者
USB
介面傳
到計算機里。正好有利於單片機的控制，因此選擇方案二。
1.2
瞄準機構方案
方案一：直流電機帶動激光筆轉台
直流電機是將直流電能轉換為機械能的轉動裝置，
電動機定子提供磁場，
直
流電源向轉子的繞組提供電流，
換向器使轉子電流與磁場產生的轉矩保持方向不
變。其調速性能好，調速范圍寬，可以均勻地實現轉速調節。但其換向困難，會
產生火花，壽命短，且其轉動角度不能精確控制。
方案二
:
雲台機構帶動激光筆轉台
使用雲台機構，利用全方位雲台內部的兩個電機，分別控制激光筆上下，
左右轉動；
這種方案的優點是控制起來比較方便，
機械性能較好，
但是市場上雲
台價格較高，由於雲台通過同步電機實現轉動，運動慣性比較大，不易控制。
方案三
:
用步進電機帶動激光筆轉台
步進電機是一種將電脈沖轉化為不連續的機械運動的機電裝置。當施加適
當的電脈沖指令時，
電機轉子的出軸或外轉子將會以不連續的步進增量旋轉。
所
加脈沖的順序直接決定著電機轉軸旋轉的方向。
電機轉軸旋轉的速度取決於所加
脈沖的頻率，而旋轉的角度或者圈數和所加的脈沖數成正比。
假定選用精度較高的
1.8
度，
64
細分的步進電機，在
300cm
的距離情況下，
電機每轉動一個步距，激光筆在光源位置行走的距離約為
1.5mm
，誤差小，控制
容易，可達到題目規定的要求。因此，我們根據需要，選擇了兩個步進電機帶動
激光筆轉台，分別控制激光筆上下，左右轉動。根據實驗情況，該方案完全滿足
題目要求，故選擇方案三。
1.3
電機驅動模塊方案
方案一：用分立元件構成驅動電路。由分立元件構成驅動電路，結構簡單，
價格低廉，在實際應用中應用廣泛。但是這種電路工作性能不夠穩定。
方案二：採用
ULN2003
作為電機驅動電路。
ULN2003
是高耐壓、大電流達林
頓系列，
由
7
個硅
NPN
達林頓管組成。
它工作電壓高，
工作電流大。
其結構簡單，
價格便宜，具有
7
路輸出電流，可達
500
毫安能夠驅動步進電機。