專利名稱：一種陣列式光電傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種陳列式光電傳感裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中的一種光電傳感裝置，它由發(fā)射頭、接收頭和相關(guān)的電子電路組成。當(dāng)發(fā)射頭和接收頭間的監(jiān)測(cè)光線--不可見光或激光被介入物體遮斷時(shí)，即觸發(fā)電子電路提供有用的電信號(hào)供防盜和物位測(cè)量等場(chǎng)合使用。問題是一般只提供在監(jiān)測(cè)線上有無物體遮擋或通過，這種有或無的定性判斷，而不能為介入物體的坐標(biāo)位置、運(yùn)動(dòng)速度和介入角度的定量化提供監(jiān)測(cè)參數(shù)，所以未見有能直接用來監(jiān)測(cè)球體運(yùn)動(dòng)位、速、角的光電轉(zhuǎn)感裝置。
本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)上述問題，提供不僅能判斷介入物體的有無，還能同時(shí)測(cè)定介入物體，特別是球體坐標(biāo)位置、運(yùn)動(dòng)速度和介入角度使用的一種陳列式光電傳感裝置，而且其陳列組合形式還可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行多種形變與組合。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在監(jiān)測(cè)面的對(duì)邊按一定間距(如小于球直徑)分別裝設(shè)若干一一對(duì)應(yīng)的發(fā)射頭和接收頭，工作時(shí)由兩者之間的許多根監(jiān)測(cè)光線所構(gòu)成的監(jiān)測(cè)面上呈現(xiàn)為相互平行的光柵x。若監(jiān)測(cè)面的另外兩對(duì)邊也采用同樣的設(shè)置，就可以形成與光柵x相交的光柵y，使監(jiān)測(cè)面被網(wǎng)絡(luò)化得如同坐標(biāo)紙一般。上述x,y兩組光柵的發(fā)射頭受驅(qū)動(dòng)電路輸出的兩路同頻異步脈沖電源交替驅(qū)動(dòng)，即x組發(fā)射頭發(fā)射監(jiān)測(cè)光時(shí)，y組發(fā)射頭停止工作，反之亦然，周而復(fù)始。相應(yīng)各接收頭的輸出經(jīng)輸出電路送給計(jì)算機(jī)接口，即實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的目的。采用這種技術(shù)措施的主要理由是1．通過各接收頭接收脈沖的連續(xù)性可測(cè)計(jì)是否有監(jiān)測(cè)光被遮斷或x、y方向各有哪幾根監(jiān)測(cè)光被遮斷、被遮斷的時(shí)間長短(即丟失脈沖的數(shù)目)和遮斷先后的時(shí)差(也折合為脈沖數(shù))諸項(xiàng)傳感信息即可由計(jì)算機(jī)算出介入物體在監(jiān)測(cè)面上的坐標(biāo)位置、速度和介入角度，達(dá)到本陳列式光電傳感裝置的目的。2．是可以避免方向叉交的x、y兩組監(jiān)測(cè)光在各交匯點(diǎn)上相互干涉。
顯然，上述監(jiān)測(cè)面除平面外還可以設(shè)計(jì)成曲面或折面上述驅(qū)動(dòng)電路為保證兩組監(jiān)測(cè)光不會(huì)在交匯點(diǎn)上發(fā)生干涉，其功能是提供兩路頻率相同的異步脈沖來交替驅(qū)動(dòng)x、y兩組發(fā)射頭。
在無交叉監(jiān)測(cè)光存在的實(shí)施案中，可將所有的發(fā)射頭分成兩組來接受驅(qū)動(dòng)電路的兩路驅(qū)動(dòng)。
在無交叉監(jiān)測(cè)光存在的實(shí)施案中，所有的發(fā)射頭可不分組而只使用驅(qū)動(dòng)電路所提供的任一輸出脈沖。
上述輸出電路的功能是保證不丟失前述各傳感信息的前提下，于必要時(shí)減少送達(dá)計(jì)算機(jī)接口的輸出線數(shù)，因此各接收頭的輸出在所用監(jiān)測(cè)光線較少時(shí)，可直接送至計(jì)算機(jī)接口。
在所用監(jiān)測(cè)光線稍多時(shí)，可分組經(jīng)或門或者或非門送至計(jì)算機(jī)接口。
在所用監(jiān)測(cè)光線數(shù)較少時(shí)，可分組經(jīng)由或門或者或非門構(gòu)成的矩陣電路送至計(jì)算機(jī)接口。
在所用監(jiān)測(cè)光相互交叉時(shí)，可分向各自合理選擇上述三方式之一形成該向的輸出電路，兩向輸出電路共同構(gòu)成總輸出電路。例如各項(xiàng)的監(jiān)測(cè)光線數(shù)均較多，則宜采用兩塊矩陣電路來構(gòu)成總輸出電路。
本實(shí)用新型由于采用上述方案，不僅可以對(duì)有無物體介入監(jiān)測(cè)面作定性監(jiān)測(cè)，而且可以對(duì)介入物，尤其是球體介入監(jiān)測(cè)面時(shí)的坐標(biāo)位置、速度和角度進(jìn)行實(shí)時(shí)的多參數(shù)監(jiān)測(cè)，因而具有廣泛的用場(chǎng)，特別是可以在壘、棒、網(wǎng)、羽、足等球類運(yùn)動(dòng)中作訓(xùn)練投手、射手的多參數(shù)數(shù)字化教具和競(jìng)賽中的科學(xué)裁判工具。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明

圖1本實(shí)用新型基本結(jié)構(gòu)示意圖圖2本實(shí)用新型另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖圖3本實(shí)用新型的驅(qū)動(dòng)電路原理圖圖4本實(shí)用新型的矩陣式輸出電路原理圖圖5本實(shí)用新型用于足球的實(shí)施案例示意圖圖6本實(shí)用新型用于網(wǎng)球的實(shí)施案例示意圖圖中1．監(jiān)測(cè)面2．監(jiān)測(cè)光3．殼架4．透光孔5．支撐架6．發(fā)射頭7．接收頭8．驅(qū)動(dòng)電路9．輸出電路10．足球門11．足球12．網(wǎng)球場(chǎng)由圖1、圖2可見，本實(shí)用新型是具有由若干監(jiān)測(cè)光2組成的監(jiān)測(cè)面1，在監(jiān)測(cè)面1相對(duì)應(yīng)的兩邊分設(shè)的殼架3內(nèi)通過與之固連的支撐板5上分別裝有相互對(duì)應(yīng)的發(fā)射頭6和接收頭7，各發(fā)射頭6經(jīng)電氣連接受驅(qū)動(dòng)電路8的輸出脈沖驅(qū)動(dòng)而發(fā)射的脈沖態(tài)監(jiān)測(cè)光2通過殼架3上的透光孔4沿監(jiān)測(cè)面1射向?qū)厷ぜ?上透光孔4后的接收頭7，各接收頭7的輸出電信號(hào)經(jīng)輸出電路9或直接輸出至計(jì)算機(jī)接口。在本實(shí)用新型中的監(jiān)測(cè)光2分x、y兩向在監(jiān)測(cè)面1內(nèi)相交時(shí)，相應(yīng)的兩組發(fā)射頭6分別由驅(qū)動(dòng)電路8輸出的兩路同頻異步脈沖驅(qū)動(dòng)。
顯然，上述監(jiān)測(cè)面除平面外還可設(shè)計(jì)成曲面或折面。
圖3是本實(shí)用新型所采用的一種驅(qū)動(dòng)電路原理圖，它由晶振J電容C1、C2電阻R1、R2構(gòu)成的振蕩器、分頻器T1、由反向器T3、T4、T5電阻R3、R4電容C3、C4和或非門T6、T7構(gòu)成的移相整形和由相反器T8、T9電阻R6、R9三極管N1～N4構(gòu)成的，二路功放幾部份普通電子電路構(gòu)成。二路功放的輸出分別驅(qū)動(dòng)X、Y兩組發(fā)射頭6。如圖中所附脈沖波形圖所示，功放輸出的是兩路同頻異步脈沖，且二者的前后沿間均有一定的時(shí)間間隙。顯然，在無監(jiān)測(cè)光相交的情況下，發(fā)射頭6仍可分組使用本圖的二路驅(qū)動(dòng)，或不分組而只使用其中的任一路驅(qū)動(dòng)，還可以將上述電路簡(jiǎn)化為僅由振蕩、分頻、整形和功放組成的單路脈沖驅(qū)動(dòng)電路。
圖4所示是各接收頭7的輸出經(jīng)過8只4輸入或門T10～T17構(gòu)成的普通矩陣電路作矩陣式輸出給計(jì)算機(jī)接口。
當(dāng)然根據(jù)實(shí)用監(jiān)測(cè)光2的線數(shù)即接收頭7的數(shù)目，可合理選用由2、4、8等多輸入端的邏輯或門或者或非門及其等效電子器件構(gòu)成相應(yīng)的矩陣電路作矩陣式輸出。
當(dāng)監(jiān)測(cè)光2的線數(shù)較多或有監(jiān)測(cè)光相互交叉時(shí)，可分組各使用一套本圖所示意的矩陣輸出電路。
顯然，所用監(jiān)測(cè)光線數(shù)較少時(shí)，各接收頭的輸出可直接輸出到計(jì)算機(jī)接口。
在所用監(jiān)測(cè)光線數(shù)稍多時(shí)，各接收頭的輸出可經(jīng)邏輯或門或者或非門分組輸出到計(jì)算機(jī)接口。
而且，根據(jù)實(shí)施案例的需要，本實(shí)用新型的輸出電路可混合和重復(fù)使用上述矩陣式輸出、直接輸出和分組輸出。
圖5的兩根殼架3分別按一定的距離豎置在足球門10的立柱后，與圖1所示相同其間的諸監(jiān)測(cè)光2構(gòu)成了監(jiān)測(cè)面1，本圖未示出的其它非顯見部分4、5、6、7、8、9與前述相同。如圖當(dāng)有足球11介入監(jiān)測(cè)面1時(shí)遮斷了監(jiān)測(cè)光2使接收頭7輸出中的脈沖丟失，因而能準(zhǔn)確裁定進(jìn)球與否。當(dāng)然足球門后的設(shè)置若如圖2所示，更能為準(zhǔn)確測(cè)定和記錄進(jìn)球的坐標(biāo)位置、速度和角度提供相應(yīng)的脈沖信號(hào)。
同理，在壘、棒球場(chǎng)上本壘板處架設(shè)如圖2所示的本陣列式光電傳感裝置，即可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地裁定“好球”、“壞球”，減少主裁的勞動(dòng)強(qiáng)度和誤判。更可以通過測(cè)記投手每一投之位、速、角來作為有效訓(xùn)練投手的科學(xué)教具。
圖6所示網(wǎng)球場(chǎng)12各場(chǎng)線遠(yuǎn)端處分別設(shè)有一對(duì)和相鄰之間距與場(chǎng)線寬度相等的兩對(duì)殼架3，與圖1所示相同其間的各監(jiān)測(cè)光2構(gòu)成了各相互平行或垂直的眾監(jiān)測(cè)面2，其他非顯見部分4～9與前述相同，本圖未于示出。
羽毛球等其他賽場(chǎng)也可以作類似設(shè)置。
由上述設(shè)置方式可見本陣列式光電傳感裝置能對(duì)球的落點(diǎn)--界外界內(nèi)作出客觀準(zhǔn)確的傳感，消除誤判和爭(zhēng)議，免去多名線裁人員。
顯然，為提高傳感結(jié)果的可信度，還可任意增設(shè)監(jiān)測(cè)面，如可在原豎立殼架的底部貼近球場(chǎng)的地方增設(shè)與之垂直的殼架構(gòu)成倒T字和倒П字型等，從而形成具有T字型和П字型等組合式監(jiān)測(cè)面的實(shí)施案例。
權(quán)利要求1.一種陣列式光電傳感裝置，在殼架3內(nèi)固連的支撐板5上裝有發(fā)射頭6和接收頭7，殼架3中還裝有驅(qū)動(dòng)電路8和輸出電路9，驅(qū)動(dòng)電路8連至發(fā)射頭6，發(fā)射頭6發(fā)出的監(jiān)測(cè)光2通過殼架3上的透光孔4射過空間再經(jīng)對(duì)邊殼架3上的透光孔4射達(dá)接收頭7，接收頭7的輸出連至輸出電路9或直接輸出至計(jì)算機(jī)接口，其特征是各監(jiān)測(cè)光2均共面平行或相交，監(jiān)測(cè)光2所共之面即為監(jiān)測(cè)面1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是監(jiān)測(cè)面1是由兩根以上的監(jiān)測(cè)光2構(gòu)成的平面、曲面或折面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是在監(jiān)測(cè)面1內(nèi)有兩組監(jiān)測(cè)光2相交時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路8輸出的兩路同頻異步脈沖分別連接到兩組發(fā)射頭6的電源入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是驅(qū)動(dòng)電路8為振蕩級(jí)、分頻級(jí)、移相整形級(jí)逐級(jí)相串聯(lián)，整形移相級(jí)的兩路輸出分別連至兩路功放級(jí)，功放級(jí)的兩路前后沿間均有時(shí)間間隔的同頻異步脈沖輸出分別連至兩組發(fā)射頭6的電源輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是在監(jiān)測(cè)面1內(nèi)無監(jiān)測(cè)光2相交時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路8為振蕩級(jí)、分頻級(jí)、移相整形級(jí)逐級(jí)串聯(lián)而成，功放級(jí)的單路脈沖輸出連至各發(fā)射頭6的電源輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是輸出電路9是由邏輯或門或或非門構(gòu)成的矩陣式輸入輸出電路，其輸入端與各接收頭7的輸出相連，其輸出端與計(jì)算機(jī)接口相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是輸出電路9是直接把各接收頭7的輸出與計(jì)算機(jī)接口相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是輸出電路9是把各接收頭7的輸出經(jīng)邏輯或門或或非門分組輸出與計(jì)算機(jī)接口相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是輸出電路9可混合和重復(fù)使用前述矩陣式輸出、直接輸出和分級(jí)輸出至計(jì)算機(jī)接口。
專利摘要一種陳列式光電傳感裝置,它由殼架、發(fā)射頭、接收頭、脈沖驅(qū)動(dòng)電路和輸出電路幾部分構(gòu)成,各發(fā)射頭和接收頭之間的非可見光或激光作為監(jiān)測(cè)光構(gòu)成監(jiān)測(cè)面,可監(jiān)測(cè)有無物體介入監(jiān)測(cè)面,并可向計(jì)算機(jī)提供多項(xiàng)脈沖數(shù)據(jù)計(jì)算介入物體特別是球體介入監(jiān)測(cè)面時(shí)的坐標(biāo)位置、入射角度和速度?？捎糜诜辣I、物位監(jiān)測(cè)等,特別是可在壘、棒、網(wǎng)、羽、足等球賽運(yùn)動(dòng)中作訓(xùn)練投手、射手的多參數(shù)數(shù)字化教具和競(jìng)賽中的科學(xué)裁判工具。
文檔編號(hào)G01V8/20GK2463843SQ0023075
公開日2001年12月5日 申請(qǐng)日期2000年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月31日
發(fā)明者唐作安 申請(qǐng)人:唐作安