❶ 如何用摄像头检测激光枪发出的光
一、任务设计一个能够控制激光枪击发、自动报靶及自动瞄准等功能的电子系统。该系统由激光枪及瞄准机构、胸环靶、弹着点检测电路组成，其结构示意见图1。二、要求1．基本要求（1） 用激光笔改装激光枪，激光枪可受电路控制发射激光束，激光束照射于胸环靶上弹着点的光斑直径＜5mm；激光枪与胸环靶间距离为3m。 图1 激光枪自动射击装置示意图（2） 激光枪固定在一机构上，可通过键盘控制激光枪的弹着点（用键盘设置激光束在靶纸上上下、左右移动一定距离）。（3） 制作弹着点检测电路，通过摄像头识别激光枪投射在胸环靶上的弹着点光斑，并显示弹着点的环数与方位信息。其中环数包括：10、9、8、7、6、5、脱靶；方位信息是指弹着点与10环区域的相对位置，包括：中心、正上、正下、正左、正右、左上、左下、右上、右下。详见图2-b。2．发挥部分（1） 在图形点阵显示器上显示胸环靶的相应图形，并闪烁显示弹着点。（2） 自动控制激光枪，在15秒内将激光束光斑从胸环靶上的指定位置迅速瞄准并击中靶心（即10环区域）。（3） 可根据任意设定的环数，控制激光枪瞄准击中胸环靶上相应位置。（4） 其他 2-a 胸环靶尺寸 2-b胸环靶 环数及方位信息示意图2 胸环靶示意图三、说明1． 激光枪可以由市场上的激光笔改造，由电路控制击发；每次击发使光斑维持3～5s时间，但此期间不得移动光斑。2． 可采用步进电机、舵机或直流电机等机构对激光枪进行两维控制，以实现瞄准。激光枪及相关机构可由支架支撑。3． 胸环靶是在不反光的白纸画有一组相距5cm的同心圆(线宽不超过1mm)，最内圆环直径10cm，圆环内为10环区域，从最内环至最外环间分别为9、8、7、6、5环区域，最外环外为脱靶。胸环靶上不允许设置摄像头以外的传感器。4． 当激光枪的弹着点落在胸环靶的环线上时，报靶时采取就高不就低的原则。例如，弹着点在8环与9环之间的环线上时，则认为是9环。5． 在不影响靶纸上圆环线的前提下，允许在靶纸上做标记。6． 在完成发挥部分要求时，在正式击发前允许进行1-2次试射；但试射次数越少越好。7． 不限制摄像头及弹着点检测电路的安装位置，但应方便搬运与快速安装。测试时自带胸环靶纸，测试评审现场可提供粘贴胸环靶的支架。
❷ 激光枪自动射击装置中图像处理问题 和 激光枪装置中电机的技术参数对射击装置的影响
本设计以
TI
公司的超低功耗
MCU MSP430
处理器为核心，设计并制作一个
能检测并显示环数，
自动瞄准打靶的机关枪射击装置。
通过利用
**
摄像头时时拍
摄胸环靶，处理图上的信息，并找出弹着点，把具体位置发送给单片机，让单片
机进行分析与计算，
并利用分析结果控制步进电机带动激光笔运转，
准确胸环靶
进行射击。
系统由
430
单片机系统（含按键和液晶显示）
、激光笔控制电路、弹着点检
测电路、步进电机驱动控制电路、瞄准机构等组成。
摄像头部分用
ARM7
控制，通过摄像头拍摄胸环靶，用
ARM7
分析出图像中
激光点
,
从而发送到单片机上，并显示到液晶屏上。
本课题所采用的电路简单，算法合理。经过实际制作和测试，完全达到了
题目基本部分和发挥部分的所有要求，效果很好。
一、系统方案设计论证
1.1
摄像头选用方案
摄像头部分是整个设计的基础，它对整个系统的工作尤为重要。
方案一：
采用模拟摄像头。
模拟摄像头可以将视频采集设备产生的模拟视频
信号转换成数字信号，
进而将其储存在计算机里。
模拟摄像头捕捉到的视频信号
必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，
并加以压缩后才可以转
换到计算机上运用。由于单片机控制的都是数字信号，所以用该摄像头不合适。
方案二：
数字摄像头可以直接捕捉影像，
然后通过串、
并口或者
USB
接口传
到计算机里。正好有利于单片机的控制，因此选择方案二。
1.2
瞄准机构方案
方案一：直流电机带动激光笔转台
直流电机是将直流电能转换为机械能的转动装置，
电动机定子提供磁场，
直
流电源向转子的绕组提供电流，
换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不
变。其调速性能好，调速范围宽，可以均匀地实现转速调节。但其换向困难，会
产生火花，寿命短，且其转动角度不能精确控制。
方案二
:
云台机构带动激光笔转台
使用云台机构，利用全方位云台内部的两个电机，分别控制激光笔上下，
左右转动；
这种方案的优点是控制起来比较方便，
机械性能较好，
但是市场上云
台价格较高，由于云台通过同步电机实现转动，运动惯性比较大，不易控制。
方案三
:
用步进电机带动激光笔转台
步进电机是一种将电脉冲转化为不连续的机械运动的机电装置。当施加适
当的电脉冲指令时，
电机转子的出轴或外转子将会以不连续的步进增量旋转。
所
加脉冲的顺序直接决定着电机转轴旋转的方向。
电机转轴旋转的速度取决于所加
脉冲的频率，而旋转的角度或者圈数和所加的脉冲数成正比。
假定选用精度较高的
1.8
度，
64
细分的步进电机，在
300cm
的距离情况下，
电机每转动一个步距，激光笔在光源位置行走的距离约为
1.5mm
，误差小，控制
容易，可达到题目规定的要求。因此，我们根据需要，选择了两个步进电机带动
激光笔转台，分别控制激光笔上下，左右转动。根据实验情况，该方案完全满足
题目要求，故选择方案三。
1.3
电机驱动模块方案
方案一：用分立元件构成驱动电路。由分立元件构成驱动电路，结构简单，
价格低廉，在实际应用中应用广泛。但是这种电路工作性能不够稳定。
方案二：采用
ULN2003
作为电机驱动电路。
ULN2003
是高耐压、大电流达林
顿系列，
由
7
个硅
NPN
达林顿管组成。
它工作电压高，
工作电流大。
其结构简单，
价格便宜，具有
7
路输出电流，可达
500
毫安能够驱动步进电机。