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3.1 需求分析

首先还是分析买来的样机的功能,然后在此基础上设计自己的产品。图3-1是发球机的使用环境,发球机安装在乒乓球台上,在后方有收集网,机器发过来的球被人打过去以后落在收集网内,最终落到发球机的供球盒,在供球电动机的作用下依次被逐渐提升后通过发球电动机发射出来。球台分为 N 个发球落点,可以通过对发球机进行设置实现。

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图3-1 自动发球机使用环境

该自动发球机一共有7个落点,用户可通过红外遥控器设置好参数,然后通过红外遥控来命令发球机启动发球。

从图3-2可以看出,发球机由最底下的供球电动机将球输送到最上方的发球头,发球摆头装在陀机上,舵机则安装在机身梁上。因此前方的摆头是在舵机的控制下转动的。舵机通过左右摆动控制当前发球的落点,发球摆头内部有上下两个电动机,电动机轴上装胶轮,通过和球发生摩擦把球发出去。可以分别控制上下电动机的速度,如果上下的速度一样,球平飞出去;当下面的电动机快,上面的电动机慢时,球向下压着发出;当下面的电动机慢,上面的电动机快时,球向偏上方发出。上下速度差越大,发出的球角和水平夹角也越大。发球的电动机速度越高,球发出去的速度越快,力量也越大。

要设计同类产品,最重要的是分析市场,分析竞争的优势在哪里。如果完全做和样品一模一样的产品,首先是有知识产权侵权的风险,然后是销售优势并不具备。其他公司已经在这款产品上有了销售渠道和经验,你新做出来的如何能确保销售比他人顺利?最后肯定是打价格战,很可能生产的产品没有利润。因此完全模仿不是正常的发展方式。有不少公司为了降低研发投入采用抄袭的方式仿制产品,这除了有法律风险以外,也谈不上持续发展。

另外,不同的产品销售渠道和模式不同,比如前面提到的足疗机和本章的乒乓自动发球机相比,销售方式完全不同。足疗机走的是普通保健电子产品的销售模式,客户面向的是普通百姓,要靠量大,因此定价不能高。乒乓自动发球机面向的是行业用户,一般销售给俱乐部、体育馆、国外的家庭健身用。因此乒乓发球机的量不会有足疗机那么大,所以定价也要适当提高,故在设计中要显示一定的档次。

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图3-2 样品机产品图片——主机和遥控器

分析目前的样品机并结合对使用客户的调查,发现目前其他公司生产的发球机的遥控器使用不方便,遥控器是有线遥控方式,有一根很长的线,打乒乓球时用起来不方便。其次就是现有的遥控器采用数码管方式,要设置复杂点的参数很不方便。因此综合各方面的意见,修改现有的有线遥控方式为红外遥控方式,修改LED八段数码管方式为液晶显示方式。主机整体功能不变,适当增加辅助功能,如语音提示。

下面对发球机的两个主要部分——遥控器和发球主机的详细需求进行介绍。

3.1.1 遥控器需求分析

遥控器(单向传输,遥控距离不小于10m):

(1)液晶显示,当按住按键不松手时,数字应该连续变化。

(2)当光标停在语种选择的“简体”上时,按“+”或“-”键可以变成“繁體”、“English”,同时将屏幕上的所有字符变成与之对应的语种。

(3)当光标停在计数的“9999”上时,按“+”或“-”键可以改变此数值(范围为1~9999,倒计数),每按一下变化100;当数值小于100后,每按一下变化5;当数值小于10后,每按一下变化1。

(4)当光标停在计时的“99”上时,数值变化范围为1~99,倒计时。

(5)当光标停在上轮速度的“3”上时,数值变化范围为0~9。

(6)当光标停在无规律发球的“关”上时,变化范围为开-关。当是“开”时,落点位置、个数、出球频率三者要锁住不可调。

(7)当光标停在下轮速度的“3”上时,数值变化范围为0~9。

(8)上轮速度和下轮速度不能同时为“0”。

(9)当光标停在落点位置的“7”上时,数值变化范围为1~11。

(10)当光标停在个数的“2”上时,数值变化范围为0~99。

(11)当光标停在出球频率的“5”上时,数值变化范围为1~9。

(12)当按下遥控器上的“暂停”键时,自动保存液晶屏幕上的所有信息,关闭无规律发球,同时发球机进入暂停状态。

(13)当按下遥控器上的“开始”键时,主板按照液晶屏幕上的命令运行。

(14)当发球机处于运行状态时,从遥控器上“自动卸球”键发过来的命令主板不予执行;只有当发球机处于暂停状态时主板才执行(供球电动机顺时针以5挡的速度转5圈,即光电开关感应15下)。

3.1.2 主板需求分析

1)当主板接通电源时,发球机处于暂停状态(计时也暂停)。

2)开始状态:也叫运行状态,表现如下。

(1)发球机按照遥控器上的命令运转(供球电动机要晚2s启动)。

(2)开始倒计数,当主板上的计数用完时(为0时),此时发球机自动进入暂停状态。

(3)当无规律发球是“开”时,落点位置、个数、出球频率三者要随机变化(但个数不能为0)。

(4)发球机处于开始状态时,从遥控器发过来的“无规律发球”、“落点位置”、“个数”、“出球频率”四者命令主板不予执行;只有当发球机处于暂停状态,按了“开始”键后主板才执行。

(5)落点位置、个数、出球频率三者关系举例:落点位置3、个数2、出球频率5,表示以5挡的出球频率在落点3的位置上发2个球。执行完这一行命令再执行下一行命令,如此反复循环执行这11行命令(当个数为0时直接跳到下一行执行)。

3)主板上要有卡球倒转(用检测电阻方式)、语音报数报字装置。

详细的电动机输出转速要求如表3-1所示。

表3-1 电动机输出转速

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根据市场需求分析结果,决定采用如图3-3所示的遥控器按键布局。

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图3-3 遥控器按键布局

中间的按钮是启动/停止按钮,左边的是减少按钮,右边的是增加按钮,上面的是光标上移按钮,下面的是光标下移按钮,左上方是自动卸球按钮。

遥控器面板上的液晶显示器的显示要求如图3-4所示,左边是简体,中间是繁体,右边是英语。程序中应设计三种显示方式可自由切换。

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图3-4 遥控器面板的显示要求

现在按照上面提到的需求,分析整机的硬件设计方案。由于需要对落点进行准确的设定,因此决定采用舵机完成此功能。由图3-2可知发球机还需要供球电动机,供球电动机要求力量较大,因此选择具有减速功能的电动机做供球电动机。另外,摆头上的发球电动机需要上下两个,这两个电动机只是通过轴上的胶轮把球高速带出去,不需要很大的力,但要求速度快,所以不需要减速功能。因此用到的电动机一共是:1个舵机、1个减速电动机、2个发球电动机。其中减速电动机是在普通12V电动机的基础上通过减速箱齿轮减速的。图3-5和图3-6是发球电动机的外观和参数。

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图3-5 发球电动机的外观

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图3-6 发球电动机的参数 TaXF2OMwzDE46ZqgzNTL+AS3ScNxpOgJstTXDy7DFlHoQ/41KbNjn1d+vMHFlXhl

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