科技領域教學系列十八:認識工程積木模型套件 - 攝影鏡頭的顏色探測

科技領域教學系列十八:認識工程積木模型套件 - 攝影鏡頭的顏色探測

▲(圖/翻攝自智慧機器人網,下同)

文 / 楊晴心

教育部宣布自108年起課綱將從原由的七大領域增加為八大領域,也就是增開了「科技領域」這個新領域,以因應未來科技主導的時代。但很多家長會問什麼是科技領域?學生們又該學什麼?師資足不足夠?這一連串的問題已普遍在國內教育圈彌漫起來。

108年課綱中改變最大的是國中及高中職新增了程式設計這門課程,而國小則著重於生活科技的認識,為深入探討這個新領域,智慧機器人網與從事科技領域教學二十多年的宋德震老師合作,將從簡易的模型套件、基礎程式設計,甚至即將面臨的工業4.0時代的相關資訊,智慧機器人網將有系統的完整報導,讓學生們充分理解他們所要面臨的科技時代。

慧魚工程積木於1964年誕生於德國,是目前歐美日普遍運用於國中小淺易入門的基礎程式設計課程教具,是技術性很高的工程技術類積木。

慧魚工程積木的主要部件採優質尼龍塑膠製造,尺寸精確,不易磨損,可以保證反覆拆裝的同時不影響模型結合的精確度;構件的工業燕尾槽專利設計使六面都可併接,獨特的設計可實現隨心所欲的組合與擴充。

利用工業標準的基本構件(機械元件、電氣元件與氣動元件),輔以控制器和編程軟體,運用設計構思和實驗分析,可以實現任何技術過程的還原。

慧魚工程積木更涵蓋了機械、電子、控制、氣動、汽車技術,能原技術和機器人等多層技術領域。

認識慧魚工程積木套件:

《攝影鏡頭的顏色探測》

1.功能介紹

在進行本功能測試前要注意,外部光源對攝影鏡頭的顏色識別是有影響的,在程式設計測試期間請保證不變的外部光源,否則測試資料會受到影響,還有當攝影鏡頭前的探測區域沒有明顯反光時,識別顏色也較為準確。 最好提供一個黑色、白色或者單色的背景色,被測物體的顏色最好也是單色。 顏色探測時被測物要保持穩定。

實驗元件:

按照下圖組裝結構:

按照下圖安裝上攝影鏡頭並組裝好試驗台:

在軟體中新建一個程式,打開攝影鏡頭視窗。 點擊左上角的「感應器域」,在下面的程式模組中將顯示出 5 種攝影鏡頭探測模組:

本實例中,選擇「顏色探測」模組:

按一下「顏色探測」模組後,滑鼠形狀變為筆形,現在在影像監控視窗中繪製監測區域:

可以拖動監測區域框四周的錨點以改變形狀,確定形狀後,滑鼠點擊監測區域以外的地方以確定設置,滑鼠變回游標形狀:

按右鍵設置好的監測區域,彈出屬性面板,在這裡給監測視窗設置一個唯一的名稱,這裡我們將名稱改為「Detect」:

確認後,你會看到,監測區域框內的名稱變更為你設置的「Detect」:

勾選「即時預覽」核取方塊,你將看到攝影鏡頭拍攝的即時畫面:

我們的電腦是使用 RGB 顏色標準的。 RGB 顏色標準是指每種顏色都是由:Red(紅)、Green(綠)、Blue(藍)三種顏色按照不同比例混合而成。 R 、 G 、 B 每種色各分為 256 階亮度,數值從 0 到 255 表示,一些顏色的 RGB 表示如下:

此外,監測系統還提供一個 B/W 屬性來表示不同顏色的總體亮度值。

現在你可以從電腦上列印幾張不同顏色的紙,並將其 RGB 值和 B/W 總體亮度值記錄在其上,以備後面使用:

2.     程式測試

3.     切換到程式介面,從「輸入,輸出」子分類中拖拽「攝影鏡頭輸入」和「面板顯示」模組到程式視窗中:

4.

5.     從操作模組下的「顯示」子分類中,拖拽一個「文本顯示」模組到程式視窗中:

6.   

7.     複製上面的三個模組如下:

8.

9.     按右鍵第一個「攝影鏡頭輸入」模組,在其屬性面板上,將其指向「Detect監測區域」中的「R」屬性:

10.  

11.   重複這個操作,將其他的兩個「攝影鏡頭輸入」模組分別指向「Detect監測區域」中的「G」屬性和「B」屬性:

12.   右鍵第一個「文本顯示」模組,在其屬性面板中,設置其名稱為「Color R」,修改其文字顯示內容為「Color R=   0」,然後將背景色改為「紅色」:

13.  

14.   之後重複這個操作,將其他兩個文字方塊分別設置顯示「綠色」和「藍色」:

15.  

16.   接下來 ,分別設置三個「面板顯示」模組指向上面這三個「文本顯示」模組,使程式顯示如下:

17.  

18.   現在運行程式,將不同顏色的彩紙放在架子上,觀察測得的資料應該接近彩紙上記錄的RGB色值。

接下來我們進一步修改這個程式,使其功能更完善:

拖拽「起始」模組到程式視窗中:

從「變數、計時器...」子分類中,拖拽2個「變數」模組到程式視窗中:

從「指令」子分類中,拖拽「賦值」模組和「加」模組到程式視窗中:

從「分支、等待...」子分類中,拖拽「等待...」和「帶資料輸入的分支」模組到程式視窗中:

從「操作模組」中的「控制模組」子分類中,拖拽「按鈕」模組到程式視窗中:

從「輸入輸出」子分類中,拖拽「面板輸入」模組到程式視窗中,並在其屬性面板中設置指向「按鈕」模組:

複製模組,修改相應的屬性,將上面這些模組組織成下面的程式顯示:

在上面這個程式裡,我們用RGB中的「R」值作為分支判斷的資料輸入值,我們修改分支判斷的條件數值,以便判斷每次放置的顏色卡片是否是我們要監測的顏色。 但是每種顏色的RGB三個通道的色值有時是非常接近的,因此用一個顏色通道的數值來做條件判斷往往不夠準確,這時我們可以考慮用多個條件來做顏色判斷:

如果在自然光干擾較小的環境中,如果顏色紙張的測試數值較為穩定,那麼我們可以用上面的這種多通道顏色的「等值」判斷來確認顏色,但是如果數值不夠穩定,這種顏色的判斷也是不准確的會存在誤差。 完整的測試程式如下:

19.   實驗

有多種邏輯來選擇你想要的顏色,請嘗試不同的方法程式設計來實現顏色篩選功能。

科技領域教學系列:

科技領域教學系列一:認識工程積木模型套件

科技領域教學系列二:認識工程積木模型套件

科技領域教學系列三:認識工程積木模型套件

科技領域教學系列四:認識工程積木模型套件-組裝範例

科技領域教學系列五:認識工程積木模型套件-變速器

科技領域教學系列六 :認識工程積木模型套件 - 模擬感測器【 NTC 熱敏電阻】

科技領域教學系列七:認識工程積木模型套件 - 模擬傳感器【超聲波傳感器】

科技領域教學系列八:認識工程積木模型套件 - 模擬傳感器【電位器】

科技領域教學系列九:認識工程積木模型套件 - 數字傳感器【乾簧管】

科技領域教學系列十:認識工程積木模型套件 - 數字傳感器【光電晶體管】

科技領域教學系列十一:認識工程積木模型套件 - 數字傳感器【光敏電阻】

科技領域教學系列十二:認識工程積木模型套件 - 數位感應器【軌跡感應器】

科技領域教學系列十三:認識工程積木模型套件 - 數位感應器【行程開關】

科技領域教學系列十四:認識工程積木模型套件 - 類比感應器【顏色感應器】

科技領域教學系列十五:認識工程積木模型套件 - USB攝像頭的基本介紹

科技領域教學系列十六:認識工程積木模型套件 - 攝影鏡頭的運動探測

科技領域教學系列十七:認識工程積木模型套件 - 攝影鏡頭的小球探測

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