專利名稱:光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于槍彈射擊用自動(dòng)報(bào)靶裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域：
，主要涉及一種利用光幕技 術(shù)的自動(dòng)報(bào)靶裝置，具體就是一種光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置及方法。
背景技術(shù)：
在射擊娛樂(lè)、部隊(duì)、公安部門(mén)的射擊訓(xùn)練以及比賽中，射擊成績(jī)的統(tǒng)計(jì)的方法有人 工報(bào)靶和自動(dòng)報(bào)靶。人工報(bào)靶是最傳統(tǒng)和原始的方法，它存在許多弊端，如帶有個(gè)人主觀 性、難于識(shí)別重孔，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，存在一定的危險(xiǎn)性。隨著技術(shù)的進(jìn)步，各種各樣的自動(dòng)報(bào)靶 技術(shù)不斷出現(xiàn)，自動(dòng)報(bào)靶克服了人工報(bào)靶的弊端，但不同的自動(dòng)報(bào)靶技術(shù)之間仍有較大的 差別和不足。目前自動(dòng)報(bào)靶技術(shù)主要有電子自動(dòng)報(bào)靶技術(shù)、聲學(xué)自動(dòng)報(bào)靶技術(shù)、光電自動(dòng) 報(bào)靶技術(shù)等。電子自動(dòng)報(bào)靶是設(shè)計(jì)專用的標(biāo)靶，當(dāng)彈丸撞擊或穿透標(biāo)靶時(shí)，通過(guò)檢測(cè)標(biāo)靶各 個(gè)夾層之間的導(dǎo)電狀態(tài)來(lái)獲得彈丸的著靶位置，這種方法需要制作專用的靶牌，且結(jié)構(gòu)復(fù) 雜，每次射擊都需更換新的靶牌，造成較大的浪費(fèi)，且不能很好的解決重孔的問(wèn)題。聲學(xué)自 動(dòng)報(bào)靶技術(shù)是利用彈丸超音速飛行時(shí)產(chǎn)生激波，通過(guò)測(cè)量彈丸激波到達(dá)預(yù)定傳感器陣列的 時(shí)間來(lái)計(jì)算彈丸在預(yù)定靶面上的彈著點(diǎn)位置，這種類型的國(guó)內(nèi)外專利技術(shù)很多，如中國(guó)專 利 CN85107388、CN92106027. 0、CN01221138. 9、CN03129380. 8 等，美國(guó)專利 US006198694、 US002916289等。聲學(xué)報(bào)靶技術(shù)雖具有簡(jiǎn)單、方便的優(yōu)點(diǎn)，但容易受到相鄰靶位的干擾， 誤報(bào)率較高，射手必須垂直靶面射擊，否則會(huì)產(chǎn)生較大誤差，且在室外使用時(shí)，易受到風(fēng)速 的影響。隨著半導(dǎo)體光電技術(shù)的發(fā)展，基于光電技術(shù)的報(bào)靶裝置也不斷出現(xiàn)，如中國(guó)專利 CN95206124. 4、CN3246740、CN200420007418. 7等，它們是采用多個(gè)發(fā)光器件和與之對(duì)應(yīng)的 接收器件組成網(wǎng)格，當(dāng)彈丸穿過(guò)是，遮住相應(yīng)的光線，檢測(cè)對(duì)應(yīng)位置的接收器件的輸出信 號(hào)，來(lái)判斷彈丸的著靶位置，這種報(bào)靶方法的精度較低，且需要多個(gè)性能優(yōu)良的光電接收器 件以及平行度較高的光源，在測(cè)試過(guò)程中還要不斷檢測(cè)多個(gè)接收器件的狀態(tài)，電路部分的 設(shè)計(jì)比較復(fù)雜。另外還有采用圖形采集技術(shù)的報(bào)靶方法，這種方法需要價(jià)格昂貴的CCD相 機(jī)及圖像處理軟件，且它無(wú)法區(qū)別重孔和用于連發(fā)射擊時(shí)的自動(dòng)報(bào)靶。
本發(fā)明項(xiàng)目組對(duì)國(guó)內(nèi)外專利文獻(xiàn)和公開(kāi)發(fā)表的期刊論文檢索，再尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā) 明密切相關(guān)和一樣的報(bào)道或文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)狀，克服上述技術(shù)或裝置存在的缺點(diǎn)，發(fā)明一 種基于光幕技術(shù)的報(bào)靶裝置及方法，提供的光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置及方法，構(gòu)成簡(jiǎn)單，對(duì)光 源的要求不高，本發(fā)明的測(cè)試裝置只需要一個(gè)光電接收器件。能夠精確測(cè)量彈丸在預(yù)定靶 面上的著靶位置，誤報(bào)率低，不受相鄰靶位的干擾，且射手在有效靶面內(nèi)可任意方向射擊。 為非接觸測(cè)量，一次性投入永久使用。不僅可彈丸在預(yù)定靶面上的坐標(biāo)，而且可測(cè)試彈丸著 靶時(shí)的速度和方向。
本發(fā)明以下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)[0006]光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置，由光幕傳感器、信號(hào)采集、坐標(biāo)計(jì)算和顯示 部分構(gòu)成，彈 丸穿過(guò)由光幕傳感器時(shí)，輸出相應(yīng)的電信號(hào)，由信號(hào)采集裝置采集，得到彈丸穿過(guò)光幕的時(shí) 間，通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算部分將該時(shí)間和光幕的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算出彈丸在標(biāo)靶的坐標(biāo)，由顯示 器顯示，其特征在于光幕傳感器的基本單元陣列是由一直線光源L和相應(yīng)的接收裝置S組 成，光源L由發(fā)光二極管LED直線排列組成，接收裝置S由光纖的端面緊密排列組成，光纖 的端面就是接收裝置S的工作面，接收裝置S的長(zhǎng)度與光源一致，光纖集束在一起形成光 纜，在光源L和接收裝置S之間形成一面光幕。本發(fā)明的光幕傳感器為立體的框架結(jié)構(gòu)形 式，光幕基本單元陣列安裝在框架結(jié)構(gòu)的邊框上，在測(cè)量的X坐標(biāo)方向的兩個(gè)相對(duì)面上分 別安裝有光幕L4-S4即screer^和光幕L1-S1即screer^兩面平行光幕，在與該兩平行光幕 正交方向的框架一側(cè)的邊框兩邊上分別安裝有光源L2和接收裝置S2，其安裝角度與上述 兩光幕成a角，在安裝L2和S2框架相對(duì)面的框架邊上與L1平行安裝有反射鏡Ml，L2和 S2的工作面相對(duì)著反射鏡M1，從而形成了兩個(gè)與上述兩平行光幕成a角的兩光幕即光幕 screen21和光幕screer^。也就是說(shuō)在測(cè)量的X坐標(biāo)方向形成的有效光路為“W”狀，其有效 光幕為四個(gè)；同樣在測(cè)量的Y坐標(biāo)方向光幕L4-S4和光幕L1-S1兩面平行光幕為共用光幕， 在與安裝反射鏡Ml的框架垂直的框架一側(cè)并與反射鏡Ml處在同一平面內(nèi)的邊框上安裝有 反射鏡M2，相對(duì)方向的框架兩邊分別安裝光源L3和接收裝置S3，與上述兩平行光幕成3 角，L3和S3的工作面與反射鏡M2相對(duì)，又形成與上述兩平行光幕成0角的兩光幕即光幕 screen31和光幕screer^。在測(cè)量的Y坐標(biāo)方向形成的有效光路為“W”狀，其有效光幕為四 個(gè)。由于兩平行光幕即光幕screeniscreeni和光幕screer^測(cè)量的X坐標(biāo)方向和Y坐標(biāo)方 向?yàn)楣灿霉饽?，也就是說(shuō)在X坐標(biāo)方向和Y坐標(biāo)方向的兩個(gè)“W”中有兩個(gè)是共用的，所以實(shí) 際是六個(gè)光幕。但在X坐標(biāo)方向和Y坐標(biāo)方向的所采集的數(shù)據(jù)是不一樣的，所以相對(duì)于一 個(gè)過(guò)靶彈丸，實(shí)際采集的時(shí)間參數(shù)是六個(gè)。
本發(fā)明的光幕傳感器的基本單元陣列由一直線光源L和光纖接收裝置S構(gòu)成，又 設(shè)計(jì)了立體的框架結(jié)構(gòu)形式的光幕傳感器，在其中應(yīng)用兩個(gè)反射鏡讓一對(duì)基本單元陣列同 時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)光幕，實(shí)現(xiàn)報(bào)靶裝置的立體數(shù)據(jù)采集和多元數(shù)據(jù)采集，解決了彈丸著靶位置精 確測(cè)量的問(wèn)題，不僅能識(shí)別重靶，誤報(bào)率低，不受相鄰靶位的干擾，實(shí)現(xiàn)了射手在有效靶面 內(nèi)可任意方向射擊的均可獲取準(zhǔn)確測(cè)量的光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置。
本發(fā)明僅用四套光幕基本單元陣列，實(shí)現(xiàn)了過(guò)靶彈丸的立體無(wú)接觸測(cè)定，不僅可 以給著靶精確定位，而且可以給出過(guò)靶彈丸的速度和方位。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于光幕傳感器中所有的接收裝置S1、接收裝置S2、接收裝置 S3、接收裝置S4的輸出端通過(guò)光纜連接在一起，總接收裝置輸出的光信號(hào)通過(guò)透鏡會(huì)聚于 光電探測(cè)器的光敏面上。
當(dāng)彈丸經(jīng)過(guò)光幕傳感器陣列時(shí)，引起的光信號(hào)變化通過(guò)光纜傳到透鏡的一側(cè)，經(jīng) 過(guò)透鏡會(huì)聚后照射到光電探測(cè)器的敏感面上，轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出。
本發(fā)明只采用一個(gè)光電探測(cè)器來(lái)接收多個(gè)光幕接收裝置中光信號(hào)的改變，只需一 個(gè)采集裝置采集光電探測(cè)器的輸出便可獲得彈丸依次穿過(guò)各個(gè)幕面的時(shí)間。
本發(fā)明不需要大量的光電接收器件，整個(gè)自動(dòng)報(bào)靶裝置只需要一個(gè)光電接收器 件。簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，降低了造價(jià)，使得整體更加優(yōu)化。
本發(fā)明作為一種自動(dòng)報(bào)靶方法，是基于上述光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置的，當(dāng)彈丸穿過(guò)由光幕傳感器時(shí)，輸出相應(yīng)的電信號(hào)，由信號(hào)采集裝置采集，從而得到彈丸依次穿過(guò)各個(gè) 光幕的時(shí)間，再由坐標(biāo)計(jì)算裝置依據(jù)這些時(shí)間和光幕的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算出彈丸在標(biāo)靶的 坐標(biāo)，由顯示器顯示，其特征在于用一個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集接收裝置來(lái)自六個(gè)光幕的時(shí)間 信號(hào)，分別計(jì)算，確定著靶位置坐標(biāo)，具體的步驟是
一 .輸入各個(gè)光幕基本單元陣列的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括a角、0角及標(biāo)靶4與本發(fā)明 射程方向第一光幕面的距離；
二.采集裝置采集彈丸經(jīng)過(guò)各光幕的過(guò)靶信號(hào)，采集彈丸過(guò)本發(fā)明所設(shè)置的六個(gè) 光幕的時(shí)間信號(hào)；
三.利用采集裝置采集的信號(hào)由坐標(biāo)計(jì)算裝置通過(guò)軟件計(jì)算彈丸依次經(jīng)過(guò)各個(gè) 光幕的時(shí)間值；坐標(biāo)計(jì)算裝置由計(jì)算機(jī)完成，也可以是坐標(biāo)計(jì)算裝置由專用的單片計(jì)算機(jī) 構(gòu)成。
四.將預(yù)先所輸入的結(jié)構(gòu)參數(shù)和經(jīng)采集裝置采集的時(shí)間值代入公式計(jì)算彈丸的 著靶坐標(biāo)及其他參數(shù)。其他參數(shù)包括彈丸過(guò)采集點(diǎn)的速度和方向。
五.將計(jì)算結(jié)果送到顯示器顯示。實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確報(bào)靶。
本發(fā)明用一個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集接收裝置來(lái)自六個(gè)光幕的信號(hào)，用光幕傳感器形 成特定的光幕，其中兩個(gè)矩形平面光幕相互平行，兩個(gè)“V”形面光幕相互正交放置，四個(gè)光 幕組成光幕陣列，當(dāng)飛行彈丸穿過(guò)光幕陣列時(shí)，依據(jù)采集的彈丸穿過(guò)各個(gè)幕面的時(shí)間利光 幕陣列的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以計(jì)算出彈丸的著靶坐標(biāo)、速度以及飛入靶面的角度值。實(shí)現(xiàn)精確測(cè) 定著靶位置坐標(biāo)和報(bào)靶。
由于本發(fā)明從光幕基本單元陣列的結(jié)構(gòu)入手，由進(jìn)行了立體框架結(jié)構(gòu)的光幕傳感 器設(shè)計(jì)，巧妙地運(yùn)用了反光鏡，使得四套光幕基本單元陣列，造就了六面光幕，可獲得過(guò)靶 彈丸的來(lái)自八面光幕的方位數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精確的立體非接觸測(cè)量，能夠精確測(cè)量彈丸在預(yù)定 靶面上的著靶位置，誤報(bào)率低，不受相鄰靶位的干擾，且射手在有效靶面內(nèi)可任意方向射 擊。能識(shí)別重靶。另外本發(fā)明測(cè)試裝置的精度與光幕陣列的幾何參數(shù)有關(guān)，受其他因素的 影響很小。對(duì)光源的要求不高，不需要高質(zhì)量的平行光源。不需要大量的光電接收器件，結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，整體優(yōu)化，實(shí)用一次性投入將永久使用。不僅可以測(cè)量彈丸在預(yù)定靶面上 的坐標(biāo)，而且可以測(cè)試彈丸著靶時(shí)的速度和方向，這是其它報(bào)靶系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。。


[0021]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)構(gòu)成框圖；[0022]圖2是光幕傳感器陣列中的光幕傳感器的光幕基本單元陣列示意圖[0023]圖3是光幕傳感器陣列的立體結(jié)構(gòu)示意圖；[0024]圖4是測(cè)量x方向坐標(biāo)的光幕陣列分布圖；[0025]圖5是測(cè)量y方向坐標(biāo)的光幕陣列分布圖；[0026]圖6是彈丸速度矢量在空間的分布圖；[0027]圖7是光幕接收裝置輸出光信號(hào)采集光路圖；[0028]圖8是數(shù)據(jù)采集裝置采集到的光電探測(cè)器輸出信號(hào)；具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1 如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方案是光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置，由光幕傳 感器、信號(hào)采集、坐標(biāo)計(jì)算和顯示部分構(gòu)成，彈丸穿過(guò)由光幕傳感器時(shí)，輸出相應(yīng)的電信號(hào)， 由信號(hào)采集裝置采集，得到彈丸穿過(guò)光幕的時(shí)間，通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算部分將該時(shí)間和光幕的幾 何結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算出彈丸在標(biāo)靶的坐標(biāo)，由顯示器顯示。本發(fā)明光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置中光 幕傳感器的基本單元陣列是由一直線光源L和相應(yīng)的接收裝置S組成，光源L由發(fā)光二極 管LED1直線排列組成，接收裝置S由光纖2的端面緊密排列組成，本例中光纖2的直徑為 0. 8mm,光纖2的端面就是接收裝置S的工作面，接收裝置S的長(zhǎng)度與光源一致，光源L和接 收裝置S的長(zhǎng)度均是500mm。光纖2集束在一起形成光纜3，在光源L和接收裝置S之間形 成一面光幕screen，見(jiàn)圖2。本發(fā)明的光幕傳感器為立體的框架結(jié)構(gòu)形式，參見(jiàn)圖3，框架結(jié) 構(gòu)采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，用高強(qiáng)度鋁合金型材制造框架，再用型鋼焊接而成整體。光幕基本單元陣 列安裝在框架結(jié)構(gòu)的邊框上，在測(cè)量的X坐標(biāo)方向的兩個(gè)相對(duì)面上分別安裝有光幕L4-S4 即screer^和光幕L1-S1即screen兩面平行光幕，在與該兩平行光幕正交方向的框架一側(cè) 的邊框兩邊上分別安裝有光源L2和接收裝置S2，其安裝角度與上述兩光幕成a角，在安 裝L2和S2框架相對(duì)面的框架邊上與L1平行安裝有反射鏡M1，反射鏡Ml就裝在所裝框架 的中間位置，L2和S2的工作面相對(duì)著反射鏡M1，從而形成了兩個(gè)與上述兩平行光幕成a 角的兩光幕即光幕screer^和光幕screer^。也就是說(shuō)在測(cè)量的X坐標(biāo)方向形成的有效光 路為“W”狀，其有效光幕為四個(gè)；同樣在測(cè)量的Y坐標(biāo)方向光幕L4-S4和光幕L1-S1兩面 平行光幕為共用光幕，在與安裝反射鏡Ml的框架垂直的框架一側(cè)并與反射鏡Ml處在同一 平面內(nèi)的邊框上安裝有反射鏡M2，反射鏡M2也裝在所裝框架的中間位置，相對(duì)方向的框架 兩邊分別安裝光源L3和接收裝置S3，與上述兩平行光幕成0角，L3和S3的工作面與反 射鏡M2相對(duì)，又形成與上述兩平行光幕成0角的兩光幕即光幕screer^和光幕screer^。 在測(cè)量的Y坐標(biāo)方向形成的有效光路為“W”狀，其有效光幕為四個(gè)。由于兩平行光幕即光 幕SCreeniSCreen4和光幕screer^在測(cè)量的X坐標(biāo)方向和Y坐標(biāo)方向?yàn)楣灿霉饽?，也就?說(shuō)在X坐標(biāo)方向和Y坐標(biāo)方向的兩個(gè)“W”中有兩個(gè)是共用的，所以實(shí)際是六個(gè)光幕。但在 X坐標(biāo)方向和Y坐標(biāo)方向的所采集的數(shù)據(jù)是不一樣的，所以相對(duì)于一個(gè)過(guò)靶彈丸，實(shí)際采集 的時(shí)間參數(shù)是六個(gè)個(gè)，根據(jù)六個(gè)時(shí)間數(shù)據(jù)計(jì)算著靶坐標(biāo)數(shù)據(jù)。本例中框架的結(jié)構(gòu)在X坐標(biāo) 方向和Y坐標(biāo)方向幾何尺寸相同，因此其中的a角與0角相等。
實(shí)施例2 總體構(gòu)成和具體方案同實(shí)施例1，參見(jiàn)圖2，其中光源L和接收裝置S的 長(zhǎng)度可根據(jù)使用情況設(shè)計(jì)，具體尺寸由測(cè)試要求的精度決定。本例子中光源L和接收裝置 S的長(zhǎng)度為1000mm，光纖2采用直徑為1mm的光纖。
實(shí)施例3 總體構(gòu)成和具體方案同實(shí)施例1，參見(jiàn)圖7，光幕傳感器中所有的接收裝 置S1、接收裝置S2、接收裝置S3、接收裝置S4的輸出端通過(guò)光纜3連接在一起，總接收裝置 輸出的光信號(hào)通過(guò)透鏡6會(huì)聚于光電探測(cè)器7的光敏面上。光纜3的一端接各個(gè)光幕傳感 器的接收裝置S的輸出端，另一端由夾緊機(jī)構(gòu)8將其集中在一起。當(dāng)彈丸穿過(guò)光幕傳感器 陣列時(shí)，引起接收裝置Sp S2、S3、S4中光纖光通量的改變，光纜3將每個(gè)接收裝置中的光通 量改變都引至?xí)弁哥R6上，會(huì)聚后照射到光電接收器7的敏感面上，經(jīng)信號(hào)處理電路后輸 出電脈沖信號(hào)。這樣不儀減少了接收器件的數(shù)量，更減少了信號(hào)采集設(shè)備的數(shù)量，使信號(hào)采集部分大大簡(jiǎn)化。
實(shí)施例4 光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置的自動(dòng)報(bào)靶方法
光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置的自動(dòng)報(bào)靶方法是基于上述光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置的自 動(dòng)報(bào)靶方法，采用實(shí)施例1的光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置，當(dāng)彈丸穿過(guò)由光幕傳感器時(shí)，輸出相 應(yīng)的電信號(hào)，由信號(hào)采集裝置采集，從而得到彈丸依次穿過(guò)各個(gè)光幕的時(shí)間，再由坐標(biāo)計(jì)算 裝置依據(jù)這些時(shí)間和光幕的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算出彈丸在標(biāo)靶的坐標(biāo)，由顯示器顯示。本發(fā) 明用一個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集接收裝置來(lái)自六個(gè)光幕的時(shí)間信號(hào)，分別計(jì)算，確定著靶位置 坐標(biāo)。當(dāng)彈丸依次穿過(guò)由光幕傳感器組成的陣列時(shí)，接收裝置S輸出相應(yīng)的脈沖信號(hào)，參見(jiàn) 圖8，由信號(hào)采集裝置采集，從而得到彈丸依次穿過(guò)各個(gè)光幕的時(shí)間，再由這些時(shí)間和光幕 陣列的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算出彈丸在標(biāo)靶4上的坐標(biāo)，具體的步驟是
一 .輸入各個(gè)光幕基本單元陣列的結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括α角、β角及標(biāo)靶4與本發(fā)明 射程方向第一光幕面的距離，與兩平行光幕間距離相關(guān)的參數(shù)d以及光幕的長(zhǎng)度m ；
二 .采集裝置采集彈丸經(jīng)過(guò)各光幕的過(guò)靶信號(hào)；采集彈丸過(guò)本發(fā)明所設(shè)置的六個(gè) 光幕的時(shí)間信號(hào)T ；
三.利用采集裝置采集的信號(hào)由坐標(biāo)計(jì)算裝置通過(guò)軟件計(jì)算彈丸依次經(jīng)過(guò)各個(gè) 光幕的時(shí)間值；坐標(biāo)計(jì)算裝置由計(jì)算機(jī)完成，坐標(biāo)計(jì)算裝置由專用的單片計(jì)算機(jī)構(gòu)成。
四.將預(yù)先所輸入的結(jié)構(gòu)參數(shù)和經(jīng)采集裝置采集的時(shí)間值代入公式計(jì)算彈丸的 著靶坐標(biāo)及其他參數(shù)。其他參數(shù)包括彈丸過(guò)采集點(diǎn)的速度和方向。
五.將計(jì)算結(jié)果送到顯示器顯示。
其中當(dāng)光幕傳感器陣列的結(jié)構(gòu)確定后，陣列當(dāng)中的各個(gè)測(cè)量幕面方程就是確定的 方程，以下是各個(gè)幕面的方程
Screen1 :z = 0
Screen21 -sin α · x+cos α · ζ = 0
Screen22 :sin α · x+cos α · ζ = m · sin α +d · cos α
Screen31 -sin α · y+cos α · ζ = 0
Screen32 :sin α · y+cos α · ζ = d · cos α +η · sin α
Screen4 :ζ = 2d
設(shè)彈丸與screenl的交點(diǎn)為(X1, Y1)，速度矢量為(Vx，VY，Vz)
則聯(lián)立下列方程
-sina · (xl+T21 · Vx) +cos a · (T21 ‘ Vz) =0
sin a · (X^T22 · Vx) +cos a · (T22 · Vz) = m · sin a +d · cos a
-sina · (Y^T31 · VY) +cos a · (T31 ‘ Vz) =0
sin a · (Y^T32 · VY) +cos a · (T32 · Vz) = d · cos a +n · sin a
T4 · Vz = 2d
求解上述方程便可求得(X1, Y1)，(Vx，VY, Vz)，當(dāng)標(biāo)靶的位置確定后，即設(shè)標(biāo)靶所在 平面與第一個(gè)幕面的距離為L(zhǎng)時(shí)，則彈丸在標(biāo)靶上的坐標(biāo)為
X = X1+Vx[0056]Y = Y^Vy
彈丸的速度為:V = ^+Vr2+V^
不僅精確獲得過(guò)靶彈丸的彈著點(diǎn)坐標(biāo)，還可給出過(guò)靶時(shí)刻的速度值。
實(shí)施例5 采用實(shí)施例1 3中任一光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置，實(shí)施方法同實(shí)施例4
其中計(jì)算彈著點(diǎn)坐標(biāo)的方法還可以由解三角形的方法直接求得。
<formula>formula see original document page 8</formula>[0062]<formula>formula see original document page 8</formula>[0063]<formula>formula see original document page 8</formula>[0064]<formula>formula see original document page 8</formula>[0065]<formula>formula see original document page 8</formula>[0066]實(shí)施例6 總體構(gòu)成和具體方案同實(shí)施例1，參見(jiàn)圖4和圖5，
光幕傳感器的陣列分別由測(cè)量χ方向坐標(biāo)的光幕陣列和測(cè)量y方向坐標(biāo)的光幕陣 列組成。測(cè)量X方向坐標(biāo)的測(cè)量光幕由光源L1和接收S1形成的光幕Screen1，光源L2和接 收S2形成的光幕screen、Screen22，光源L4和接收S4形成的光幕Screen4四個(gè)光幕組成。 其中，光源L2發(fā)出的光以α角照射到反射鏡M1上，反射光同樣以α角出射到接收裝置S2 上，從而形成兩個(gè)光幕sCreen21、SCreen22。當(dāng)彈丸從光幕傳感器陣列中穿過(guò)時(shí)，彈丸穿過(guò)χ 方向測(cè)量光幕的時(shí)刻為I/、T21、T22、T4。測(cè)量y方向坐標(biāo)的測(cè)量光幕由光源L1和接收S1形成 的光幕Screen1，光源L3和接收S3形成的光幕Screen31、Screen32，光源L4和接收S4形成的 光幕Screen4四個(gè)光幕組成。其中，光源L3發(fā)出的光以β角(如β =45° )照射到反射 鏡禮上，反射光同樣以β角出射到接收裝置S3I，從而形成兩個(gè)光幕SCreen31、SCreen32。 當(dāng)彈丸從光幕傳感器陣列中穿過(guò)時(shí)，彈丸穿過(guò)χ方向測(cè)量光幕的時(shí)刻為1/、T31 > Τ32、Τ4。本 例中α角與β角相等。
正如圖4和圖5所示。其中，每個(gè)測(cè)量方向的測(cè)量光幕陣列由4個(gè)光幕組成，光幕 Screen1、光幕Scree4兩個(gè)平行光幕為兩個(gè)測(cè)量方向的光幕陣列所共用，而另兩個(gè)光幕由一 基本單元陣列即一光源L、一接收S和一個(gè)反射鏡組成，這樣不僅減少了一對(duì)光幕傳感器陣 列，而且使兩個(gè)測(cè)量光幕之間的角度調(diào)整方便。
實(shí)施例7 實(shí)施方法同實(shí)施例5
當(dāng)射手不垂直靶面射擊時(shí)，彈丸在空間的速度矢量分布如圖6所示，其中θ是速 度矢量與水平面的夾角，為俯仰角；Y是速度矢量與垂直面的夾角，為偏角。它們的求解方 法在實(shí)施例5中已給出。
權(quán)利要求
一種光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置，由光幕傳感器、信號(hào)采集、坐標(biāo)計(jì)算和顯示部分構(gòu)成，彈丸穿過(guò)光幕傳感器時(shí)，輸出相應(yīng)的電信號(hào)，由信號(hào)采集裝置采集，得到彈丸穿過(guò)光幕的時(shí)間，通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算部分將該時(shí)間和光幕的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算出彈丸在標(biāo)靶的坐標(biāo)，由顯示器顯示，其特征在于光幕傳感器的基本單元陣列是由一直線光源(L)和相應(yīng)的接收裝置(S)組成，光源(L)由發(fā)光二極管LED(1)直線排列組成，接收裝置(S)由光纖(2)的端面緊密排列組成，接收裝置(S)的長(zhǎng)度與光源一致，光纖(2)集束在一起形成光纜(3)，在光源(L)和接收裝置(S)之間形成一面光幕；光幕傳感器為立體的框架結(jié)構(gòu)形式，光幕基本單元陣列安裝在框架結(jié)構(gòu)的邊框上，在測(cè)量的X坐標(biāo)方向的兩個(gè)相對(duì)面上分別安裝有第四光幕(L4-S4)和第一光幕(L1-S1)兩面平行光幕，在與該兩平行光幕正交方向的框架一側(cè)的邊框兩邊上分別安裝有第二光源(L2)和第二接收裝置(S2)，其安裝角度與上述兩光幕成α角，在安裝第二光源(L2)和第二接收裝置(S2)框架相對(duì)面的框架邊上與第一光源(L1)平行安裝有第一反射鏡(M1)，第二光源(L2)和第二接收裝置(S2)的工作面相對(duì)著第一反射鏡(M1)，在測(cè)量的X坐標(biāo)方向形成的有效光路為“W”狀，其有效光幕為四個(gè)；同樣在測(cè)量的Y坐標(biāo)方向第四光幕(L4-S4)和第一光幕(L1-S1)兩面光幕為共用光幕，在與安裝第一反射鏡(M1)的框架垂直的框架一側(cè)并與第一反射鏡(M1)處在同一平面內(nèi)的邊框上安裝有第二反射鏡(M2)，相對(duì)方向的框架兩邊分別安裝第三光源(L3)和第三接收裝置(S3)，與上述兩平行光幕成β角，第三光源(L3)和第三接收裝置(S3)的工作面與第二反射鏡(M2)相對(duì)，在測(cè)量的Y坐標(biāo)方向形成的有效光路為“W”狀，其有效光幕為四個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置，其特征在于所說(shuō)的光幕傳感器中 所有的第一接收裝置(Si)、第二接收裝置(S2)、第三接收裝置(S3)、第四接收裝置(S4)的 輸出端通過(guò)光纜(3)連接在一起，總接收裝置輸出的光信號(hào)通過(guò)透鏡(6)會(huì)聚于光電探測(cè) 器(7)的光敏面上。
3.一種光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶方法是在權(quán)利要求
1或2所述的光幕陣列自動(dòng)報(bào)靶裝置上使 用，當(dāng)彈丸穿過(guò)由光幕傳感器時(shí)，輸出相應(yīng)的電信號(hào)，由信號(hào)采集裝置采集，從而得到彈丸 依次穿過(guò)各個(gè)光幕的時(shí)間，再由坐標(biāo)計(jì)算裝置依據(jù)這些時(shí)間和光幕的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算出 彈丸在標(biāo)靶的坐標(biāo)，由顯示器顯示，其特征在于用一個(gè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集接收裝置來(lái)自六 個(gè)光幕的時(shí)間信號(hào)，分別計(jì)算，確定著靶位置坐標(biāo)，具體的步驟是一.輸入各個(gè)光幕基本單元陣列的結(jié)構(gòu)參數(shù)；二.采集裝置采集彈丸經(jīng)過(guò)各光幕的過(guò)靶信號(hào)；三.利用采集裝置采集的信號(hào)由坐標(biāo)計(jì)算裝置通過(guò)軟件計(jì)算彈丸依次經(jīng)過(guò)各個(gè)光幕 的時(shí)間值；四.將預(yù)先所輸入的結(jié)構(gòu)參數(shù)和經(jīng)采集裝置采集的時(shí)間值代入公式計(jì)算彈丸的著靶 坐標(biāo)及其他參數(shù)；五.將計(jì)算結(jié)果送到顯示器顯示。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于室內(nèi)及室外槍彈射擊用的自動(dòng)報(bào)靶方法和裝置，由光幕傳感器陣列、信號(hào)采集、坐標(biāo)計(jì)算及顯示部分構(gòu)成。光幕傳感器的基本單元陣列是由一直線光源L和相應(yīng)的接收裝置S組成，光源L由發(fā)光二極管LED(1)直線排列組成，接收裝置S由光纖(2)的端面緊密排列組成。光幕傳感器為立體的框架結(jié)構(gòu)形式。在測(cè)量的X坐標(biāo)方向和Y坐標(biāo)方向共用兩平行光幕，并各自有兩個(gè)“V”形面光幕與兩平行光幕成α角安裝，形成特定的光幕傳感器陣列。僅用四套光幕基本單元陣列，實(shí)現(xiàn)了過(guò)靶彈丸的立體無(wú)接觸測(cè)定，不僅可以給著靶精確定位，且可給出過(guò)靶彈丸的速度和方位。誤報(bào)率低，不受相鄰靶位的干擾，射手在有效靶面內(nèi)可任意方向射擊。適合各種射擊報(bào)靶場(chǎng)合。
文檔編號(hào)F41J5/02GKCN101149245SQ200710019000
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2007年11月5日
發(fā)明者倪晉平, 馮斌, 楊雷 申請(qǐng)人:西安工業(yè)大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan