CN102430236A - 外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置 - Google Patents

Abstract

外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置，涉及一种乒乓球供球及挥拍速度监测装置。它是为了解决现有的采用人为方式的乒乓球供球方式的供球规律性低，击球者难以准确选择击球点，以及无法准确监测球员触球时的挥拍速度的问题。本发明采用悬浮式供球，球员可以准确选择触球点进行击球训练；本发明还能够进行乒乓球的发射式供球，供球角度可以任意选择，保证乒乓球运行轨迹的再现，从而使球员能够有效的进行接球训练；本发明通过切割光束的方式，对运动员的挥拍速度进行监测。本发明适用于乒乓球训练过程中。

Description

外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置

技术领域

本发明涉及一种乒乓球供球及挥拍速度监测装置。

背景技术

目前，在乒乓球击球训练中，所采用的击球训练方法主要为：通过教练供球、与队友对练和采用发球机供球三种，前两种供球方式受人为因素影响较大，供球规律性较低；而采用发球机供球，发球机供球速度较快，击球者(尤其是初学者)难以准确选择击球点；并且，目前无法准确监测球员触球时的挥拍速度。

利用运动员运动信息对运动员动作技术过程进行监控的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置在国内国外还没有出现。

发明内容

本发明是为了解决现有的采用人为方式的乒乓球供球方式的供球规律性低，击球者难以准确选择击球点，以及无法准确监测球员触球时的挥拍速度的问题，从而提供一种外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置。

外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置，它包括限位用供气管路、一号气泵、悬浮用供气管路、三号气泵、喷射用供气管路、高压气泵、整流栅、供球管路、集球箱、挡板、N组光束收发装置和控制系统；

限位用供气管路、悬浮用供气管路和喷射用供气管路按由外向内的顺序依次同轴套在一起；位于限位用供气管路下部的入气口与一号气泵的出气口连通；位于悬浮用供气管路下部的入气口与三号气泵的出气口连通；位于喷射用供气管路下部的入气口与高压气泵的出气口连通；整流栅覆盖并固定在悬浮用供气管路的内侧壁上；

供球管路的入球口与集球箱的底部连通；供球管路的出球口位于悬浮用供气管路的上方；供球管路与限位用供气管路的延长线之间的夹角为锐角；挡板位于供球管路中，所述挡板采用下开启的方式通过轴承与供球管路的侧壁连接；

每组光束收发装置均包括一个光束发生装置和一个光束接收装置，所述光束发生装置和光束接收装置相对设置；所述每组光束收发装置设置在限位用供气管路的侧面，且光束收发装置出射的光束方向为竖直向上；N组光束收发装置出射光束均与限位用供气管路的中轴线位于同一平面上；

控制系统包括控制电路、计时器、一号气泵驱动电路、三号气泵驱动电路、高压气泵驱动电路挡板驱动电路和一号电机；

定时器的时间信号输出端与控制电路的时间信号输入端连接；控制电路的一号气泵驱动信号输出端与一号气泵驱动电路的气泵驱动信号输入端连接；一号气泵驱动电路的驱动信号输出端一号气泵的驱动信号输入端连接；

控制电路的三号气泵驱动信号输出端与三号气泵驱动电路的气泵驱动信号输入端连接；三号气泵驱动电路的驱动信号输出端三号气泵的驱动信号输入端连接；

控制电路的高压气泵驱动信号输出端与高压气泵驱动电路的气泵驱动信号输入端连接；高压气泵驱动电路的驱动信号输出端高压气泵的驱动信号输入端连接；

控制电路的挡板驱动信号输出端与挡板驱动电路的挡板驱动信号输入端连接；挡板驱动电路的驱动信号输出端与一号电机的驱动信号输入端连接；一号电机用于驱动挡板动作；

每个光束发生装置的光束发生控制信号输入端均与控制电路的一个光束发生控制信号输出端连接；每个光束接收装置的光束发生控制信号输出端与控制电路的一个光束发生控制信号输入端连接；

N为大于或等于2的正整数。

它还包括M根旋转用供气管路、M个电磁阀和二号气泵，所述M根旋转用供气管路均匀分布设置在限位用供气管路和悬浮用供气管路之间的环形空间内，所述M根旋转用供气管路相互平行且平行于限位用供气管路的中轴线，每根旋转用供气管路下部的进气口分别与一个电磁阀的进气口连接，所有电磁阀的出气口同时与二号气泵的出气口连通；

控制系统还包括二号气泵驱动电路，控制电路的二号气泵驱动信号输出端与二号气泵驱动电路的气泵驱动信号输入端连接；二号气泵驱动电路的驱动信号输出端与二号气泵的驱动信号输入端连接；M个电磁阀的控制信号输入端分别与控制电路的M个电磁阀控制信号输出端连接；M为大于3的整数。

它还包括底座、万向节、二维驱动机构和支架，所述支架的活动端固定在限位用供气管路的底部；支架的固定端通过万向节与底座连接，所述二维驱动机构用于驱动支架的活动端产生二维运动；

控制系统还包括二维驱动电路，控制电路的摆动控制信号输出端与二维驱动电路的控制信号输入端连接，所述二维驱动电路的驱动信号输出端连接二维驱动机构的驱动信号输入端连接。

有益效果：本发明采用悬浮式供球，球员可以准确选择触球点进行击球训练；本发明还能够进行乒乓球的发射式供球，供球角度可以任意选择，保证乒乓球运行轨迹的再现，从而使球员能够有效的进行接球训练；本发明通过切割光束的方式，对运动员的挥拍速度进行监测。本发明采用多组光束收发装置，可以监测运动员在击球过程中的挥拍速度，并能够将该挥拍速度的大小实时显示在与控制模块连接的显示器上，实现训练者技术过程的实时有效监控。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是图1中供球部分的俯视图；图3是本实施方式的电气部分原理示意图，图4是本发明在实际应用中的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至3说明本具体实施方式，外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置，它包括限位用供气管路1、一号气泵1-4、悬浮用供气管路3、三号气泵3-4、喷射用供气管路4、高压气泵4-4、整流栅5、供球管路6、集球箱7、挡板8、N组光束收发装置和控制系统；

限位用供气管路1、悬浮用供气管路3和喷射用供气管路4按由外向内的顺序依次同轴套在一起；位于限位用供气管路1下部的入气口与一号气泵1-4的出气口连通；位于悬浮用供气管路3下部的入气口与三号气泵3-4的出气口连通；位于喷射用供气管路4下部的入气口与高压气泵4-4的出气口连通；整流栅5覆盖并固定在悬浮用供气管路3的内侧壁上；

供球管路6的入球口与集球箱7的底部连通；供球管路6的出球口位于悬浮用供气管路3的上方；供球管路6与限位用供气管路1的延长线之间的夹角为锐角；挡板8位于供球管路6中，所述挡板8采用下开启的方式通过轴承与供球管路6的侧壁连接；

每组光束收发装置均包括一个光束发生装置12-1和一个光束接收装置12-2，所述光束发生装置12-1和光束接收装置12-2相对设置；所述每组光束收发装置设置在限位用供气管路1的侧面，且光束收发装置出射的光束方向为竖直向上；N组光束收发装置出射光束均与限位用供气管路1的中轴线位于同一平面上；

控制系统包括控制电路60、计时器50、一号气泵驱动电路1-3、三号气泵驱动电路3-3、高压气泵驱动电路4-3、挡板驱动电路8-2和一号电机8-1；

定时器50的时间信号输出端与控制电路60的时间信号输入端连接；控制电路60的一号气泵驱动信号输出端与一号气泵驱动电路1-3的气泵驱动信号输入端连接；一号气泵驱动电路1-3的驱动信号输出端一号气泵1-4的驱动信号输入端连接；

控制电路60的三号气泵驱动信号输出端与三号气泵驱动电路3-3的气泵驱动信号输入端连接；三号气泵驱动电路3-3的驱动信号输出端三号气泵3-4的驱动信号输入端连接；

控制电路60的高压气泵驱动信号输出端与高压气泵驱动电路4-3的气泵驱动信号输入端连接；高压气泵驱动电路4-3的驱动信号输出端高压气泵4-4的驱动信号输入端连接；

控制电路60的挡板驱动信号输出端与挡板驱动电路8-2的挡板驱动信号输入端连接；挡板驱动电路8-2的驱动信号输出端与一号电机8-1的驱动信号输入端连接；一号电机8-1用于驱动挡板8动作；

每个光束发生装置12-1的光束发生控制信号输入端均与控制电路60的一个光束发生控制信号输出端连接；每个光束接收装置12-2的光束发生控制信号输出端与控制电路60的一个光束发生控制信号输入端连接；

N为大于或等于2的正整数。

本实施方式中使用时如图4所示，将本发明的供气主体设置在乒乓台13以下，出气口与乒乓球台台面位于同一平面上，不影响运动员的练习，保证运动员的人身安全。

本发明的乒乓球悬浮式供球原理：首先采用定时器50对控制电路60进行定时，在一个时间周期内，控制电路60控制挡板8开启，将一颗乒乓球落到整流栅5上，然后将挡板8关闭；与此时间周期内，控制电路60控制一号气泵1-4和三号气泵3-4开启，实现供气，进而实现一个周期的乒乓球悬浮式供球；然后，在设定时间间隔下进行下一个周期的乒乓球悬浮。

本发明的乒乓球喷射式供球原理：首先采用定时器50对控制电路60进行定时，在一个时间周期内，控制电路60控制挡板8开启，将一颗乒乓球落到整流栅5上，然后将挡板8关闭；与此时间周期内，控制电路60控制高压气泵4-4开启，实现喷射，进而实现一个周期的乒乓球喷射式供球；然后，在设定时间间隔下进行下一个周期的乒乓球喷射。

本发明的挥拍速度监测原理：本发明在挥拍时，球拍连续切割两条以上的光束，通过计算两个光束发生装置的距离以及切割两个光束的时间间隔，从而获得瞬时挥拍速度。

本实施方式通过气体流通使乒乓球悬浮在击球者的击球位置实现供球，供球规律性高；并且，由于乒乓球悬浮在空中，供球初始速度为零，击球者可以有足够的时间选择击球点，训练效果得以大幅度提升。

本实施方式在使用时，按照图3的方式安装在乒乓球台8下，并在乒乓台8的接球端固定回收网7，实现乒乓球的自动回收。

本实施方式中，供球管路3采用可伸缩管路方式，实现调节供球口在乒乓球台的距离，进而实现近台或远台击球训练。

具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置的区别在于，它还包括M根旋转用供气管路2、M个电磁阀2-1和二号气泵2-4，所述M根旋转用供气管路2均匀分布设置在限位用供气管路1和悬浮用供气管路3之间的环形空间内，所述M根旋转用供气管路2相互平行且平行于限位用供气管路1的中轴线，每根旋转用供气管路2下部的进气口分别与一个电磁阀2-1的进气口连接，所有电磁阀2-1的出气口同时与二号气泵2-4的出气口连通；

控制系统还包括二号气泵驱动电路2-3，控制电路60的二号气泵驱动信号输出端与二号气泵驱动电路2-3的气泵驱动信号输入端连接；二号气泵驱动电路2-3的驱动信号输出端与二号气泵2-4的驱动信号输入端连接；M个电磁阀2-1的控制信号输入端分别与控制电路60的M个电磁阀控制信号输出端连接；M为大于3的整数。

本实施方式中，采用M根旋转用供气管路2实现供球过程中乒乓球的旋转，通过控制旋转用供气管路2相应的部分阀门开启和关闭，实现乒乓球如上旋、下旋等运动，更加真实模拟乒乓球的运行，训练效果更佳。

具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一或二所述的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置的区别在于，它还包括底座11、万向节9、二维驱动机构和支架10，所述支架10的活动端固定在限位用供气管路1的底部；支架10的固定端通过万向节9与底座连接，所述二维驱动机构用于驱动支架10的活动端产生二维运动；

控制系统还包括二维驱动电路9-2，控制电路60的摆动控制信号输出端与二维驱动电路9-2的控制信号输入端连接，所述二维驱动电路9-2的驱动信号输出端连接二维驱动机构的驱动信号输入端连接。

本实施方式用于乒乓球喷射的过程，本实施方式中，通过万向节调整方向，实现不同角度的乒乓球喷射。

具体实施方式四、具体实施方式三所述的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置的区别在于，它还包括两组托架，每个托架均包括弹簧14-1和挡片14-2，所述弹簧14-1的一端固定在挡片14-2的中心，弹簧14-1的另一端固定在限位用供气管路1上部的内侧壁上；所述两组托架沿限位用供气管路1的中轴线对称设置。

所述每组托架均可以设置有一定的倾斜角度，用于托住并使乒乓球在任何角度下稳定在托架上。

具体实施方式五、具体实施方式一、二或四所述的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置的区别在于，M＝12。

具体实施方式六、具体实施方式五所述的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置的区别在于，控制电路60采用单片机实现。

Claims (6)

1.外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置，其特征是：它包括限位用供气管路(1)、一号气泵(1-4)、悬浮用供气管路(3)、三号气泵(3-4)、喷射用供气管路(4)、高压气泵(4-4)、整流栅(5)、供球管路(6)、集球箱(7)、挡板(8)、N组光束收发装置和控制系统；

限位用供气管路(1)、悬浮用供气管路(3)和喷射用供气管路(4)按由外向内的顺序依次同轴套在一起；位于限位用供气管路(1)下部的入气口与一号气泵(1-4)的出气口连通；位于悬浮用供气管路(3)下部的入气口与三号气泵(3-4)的出气口连通；位于喷射用供气管路(4)下部的入气口与高压气泵(4-4)的出气口连通；整流栅(5)覆盖并固定在悬浮用供气管路(3)的内侧壁上；

供球管路(6)的入球口与集球箱(7)的底部连通；供球管路(6)的出球口位于悬浮用供气管路(3)的上方；供球管路(6)与限位用供气管路(1)的延长线之间的夹角为锐角；挡板(8)位于供球管路(6)中，所述挡板(8)采用下开启的方式通过轴承与供球管路(6)的侧壁连接；

每组光束收发装置均包括一个光束发生装置(12-1)和一个光束接收装置(12-2)，所述光束发生装置(12-1)和光束接收装置(12-2)相对设置；所述每组光束收发装置设置在限位用供气管路(1)的侧面，且光束收发装置出射的光束方向为竖直向上；N组光束收发装置出射光束均与限位用供气管路(1)的中轴线位于同一平面上；

控制系统包括控制电路(60)、计时器(50)、一号气泵驱动电路(1-3)、三号气泵驱动电路(3-3)、高压气泵驱动电路(4-3)、挡板驱动电路(8-2)和一号电机(8-1)；

定时器(50)的时间信号输出端与控制电路(60)的时间信号输入端连接；控制电路(60)的一号气泵驱动信号输出端与一号气泵驱动电路(1-3)的气泵驱动信号输入端连接；一号气泵驱动电路(1-3)的驱动信号输出端一号气泵(1-4)的驱动信号输入端连接；

控制电路(60)的三号气泵驱动信号输出端与三号气泵驱动电路(3-3)的气泵驱动信号输入端连接；三号气泵驱动电路(3-3)的驱动信号输出端三号气泵(3-4)的驱动信号输入端连接；

控制电路(60)的高压气泵驱动信号输出端与高压气泵驱动电路(4-3)的气泵驱动信号输入端连接；高压气泵驱动电路(4-3)的驱动信号输出端高压气泵(4-4)的驱动信号输入端连接；

控制电路(60)的挡板驱动信号输出端与挡板驱动电路(8-2)的挡板驱动信号输入端连接；挡板驱动电路(8-2)的驱动信号输出端与一号电机(8-1)的驱动信号输入端连接；一号电机(8-1)用于驱动挡板(8)动作；

每个光束发生装置(12-1)的光束发生控制信号输入端均与控制电路(60)的一个光束发生控制信号输出端连接；每个光束接收装置(12-2)的光束发生控制信号输出端与控制电路(60)的一个光束发生控制信号输入端连接；

N为大于或等于2的正整数。

2.根据权利要求1所述的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置，其特征在于它还包括M根旋转用供气管路(2)、M个电磁阀(2-1)和二号气泵(2-4)，所述M根旋转用供气管路(2)均匀分布设置在限位用供气管路(1)和悬浮用供气管路(3)之间的环形空间内，所述M根旋转用供气管路(2)相互平行且平行于限位用供气管路(1)的中轴线，每根旋转用供气管路(2)下部的进气口分别与一个电磁阀(2-1)的进气口连接，所有电磁阀(2-1)的出气口同时与二号气泵(2-4)的出气口连通；

控制系统还包括二号气泵驱动电路(2-3)，控制电路(60)的二号气泵驱动信号输出端与二号气泵驱动电路(2-3)的气泵驱动信号输入端连接；二号气泵驱动电路(2-3)的驱动信号输出端与二号气泵(2-4)的驱动信号输入端连接；M个电磁阀(2-1)的控制信号输入端分别与控制电路(60)的M个电磁阀控制信号输出端连接；M为大于3的整数。

3.根据权利要求1或2所述的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置，其特征在于它还包括底座(11)、万向节(9)、二维驱动机构和支架(10)，所述支架(10)的活动端固定在限位用供气管路(1)的底部；支架(10)的固定端通过万向节(9)与底座连接，所述二维驱动机构用于驱动支架(10)的活动端产生二维运动；

控制系统还包括二维驱动电路(9-2)，控制电路(60)的摆动控制信号输出端与二维驱动电路(9-2)的控制信号输入端连接，所述二维驱动电路(9-2)的驱动信号输出端连接二维驱动机构的驱动信号输入端连接。

4.根据权利要求3所述的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置，其特征在于它还包括两组托架，每个托架均包括弹簧(14-1)和挡片(14-2)，所述弹簧(14-1)的一端固定在挡片(14-2)的中心，弹簧(14-1)的另一端固定在限位用供气管路(1)上部的内侧壁上；所述两组托架沿限位用供气管路(1)的中轴线对称设置。

5.根据权利要求1、2或4所述的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置，其特征在于M＝12。

6.根据权利要求5所述的外部下球式乒乓球供球及挥拍速度监测装置，其特征在于控制电路(60)采用单片机实现。

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