CN102814032B - 用于体育比赛中参赛者的起动设备 - Google Patents
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Abstract
用于体育比赛中参赛者的起动设备(1)优选地是起动踏板设备。它包括用于将设备固定地保持在比赛场地上的至少一个后侧底座(2)，连接至电子处理电路的至少一个检测传感器例如力传感器(3,3')，以及用于参赛者的脚的一个或两个起动踏板(5,5')。每一个踏板都被可调节地安装在纵向杆(10)上，它被连接至底座并且在比赛开始时激活一个或多个传感器以确定反应时间。纵向杆(10)被连接至H形构件(4)，其包括两个间隔开的板条(14,24)。两个板条的末端被刚性连接至后侧底座(2)的不可移动部分(7)，而连接两个板条的中心杆(6)被固定至纵向杆的后端。在向一个或两个踏板施加作用力时，中心杆(6)能够通过两个板条的弯曲被沿着优选方向推送以激活传感器，从而也确定了比赛开始时的反应时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于体育比赛中参赛者的起动设备。该设备包括用于将设备固定地保持在比赛场地上的至少一个底座，连接至电子处理电路的检测传感器和用于至少一只脚的踏板。该踏板被连接至底座并在比赛开始时激活检测传感器以确定参赛者的反应时间。
本发明还涉及一种用于在体育比赛开始时激活起动设备以测量参赛者反应时间的方法。
背景技术
要注意的是“起动设备”既可以表示用于田径运动的起动踏板设备，也可以表示用于游泳或其他体育项目的起动平台或踏板。该起动设备必须允许确定参赛者特别是在比赛开始信号之后的反应时间，并且还必须能指示任何的违规起动。
目前，起动设备例如起动踏板设备在底座构件上可以包括用于在田径比赛开始时确定参赛者反应时间的检测装置。该检测装置通常由设置在例如用于运动员的脚的踏板上的传感器构成。传感器可以是在有参赛者起动冲出将足够的并且大于确定阈值的作用力加至踏板时闭合的简单电开关。这就会包括踏板不合适的而且并非单向的向后移动。此外，传感器必须根据比赛的类型和竞争的参赛者进行调节。参赛者也可能会在他起动之前就位时向踏板施加足够的恒定作用力从而闭合传感器开关。这将妨碍在给出用于比赛的开始信号时精确地测量反应时间。这就构成了此类起动踏板的若干缺点。
美国专利5467652公开了一种用于田径比赛的起动踏板设备。该起动踏板设备包括用于锚定至地面的纵向杆，其上设有分别位于杆两侧的第一脚踏板和第二脚踏板。踏板可以沿杆的长度移动，在杆的横向槽内导引并且通过插入杆内设置的其中一个孔中的销进行调节。每一个踏板都有角度可调并且覆盖有压敏弹性垫的脚部支撑面。这些压垫通过电缆被连接至控制和显示模块。压垫传感器被连接至放大器，放大器提供根据测量压力而变化的模拟输出信号。当给出比赛的开始信号时，起动踏板设备能够测量、存储并显示在每一个支撑面上检测到的压力水平。它还能根据踏板上测量的压力变化确定在开始信号和运动员起动之间经历的时间，从而指示任何的违规起动。但是，运动员的脚对感应垫的动作并非沿单方向进行。这可能会导致起动时间测量值的不精确，这就构成了一种缺点。而且，没有提供用于克服每一个传感器内的任何故障的措施。
申请号为WO 99/32889的专利申请公开了一种用于在运动员从固定至地面的起动踏板设备起动时测量反应时间的系统。通过设置在起动踏板设备的至少一个起动踏板上的加速计来获得起动时间测量值。加速计通过刚性连接被安装在起动踏板上。在比赛开始时测得的加速度随时间变化的曲线能够被确定并显示在显示屏上。与前一篇文献中一样，没有提供用于保证踏板单向运动以便精确测量起动时间的措施。而且，使用加速计实际上就意味着无法获得参赛者冲出时精确的起动时间测量值，这是一种缺点。
发明内容
因此本发明的目标是通过提出一种起动设备来克服现有技术中的上述缺点，无论比赛开始时加至设备的作用力大小如何，该起动设备都能精确指示体育比赛中任何参赛者的起动。
本发明因此涉及一种用于体育比赛中参赛者的起动设备，其包括在独立权利要求1中限定的特征。
起动踏板设备的具体实施例在从属权利要求2至17中予以限定。
起动设备的一种优点在于以下事实：H形构件的中心杆通过沿单方向也就是期望的优选方向移动而激活检测传感器例如力传感器。由于H形构件有两个金属板条，其末端被刚性地保持为不可移动，因此只能根据加至踏板的作用力大小通过沿一个方向弯曲板条来推送中心杆。在此情况下，只要检测传感器在体育比赛开始时被正确地校准，就能够进行精确的反应时间测量。检测传感器因此被连接至电子处理电路以在例如通过电子发令枪提供开始信号之后仅考虑加至设备踏板的作用力的变化。这就不再依赖于加至踏板的作用力的大小，并且能够适用于任何类型的无论是年幼还是年长的参赛者。
有利地，力传感器通过拧入设备不可移动部分后侧单元中螺孔内的螺接元件来保持与中心杆的后端相接触。由于该螺接元件，H形构件即可由力传感器预加应力而保持静止。这就使得起动时加至踏板的作用力测量值能够被更好地线性化以便确定参赛者的反应时间。
有利地，起动设备是用于田径比赛的起动踏板设备。两个踏板可以沿纵向杆设置并且可调地安装，纵向杆被固定至H形构件的中心杆后侧。该H形构件通过金属板条末端固定至起动踏板设备底座的不可移动部分。H形构件的两个刚性金属杆也被设置用于将所述H形构件固定至不可移动部分。这两个外部刚性杆与两个板条和中心杆整体形成以构成单个部件。
本发明因此还涉及一种用于激活供体育比赛使用的起动设备的方法，其包括在独立权利要求18中限定的特征。
方法中的一个特定步骤在从属权利要求19中予以限定。
用于激活起动设备的方法的一个优点在于以下事实：该方法简单地通过检测起动时加至踏板的作用力的变化而使得特别是在体育比赛的开始信号之后能够进行精确的测量。由于存储在电子处理电路内的算法，因此就使得特别是在已经给出比赛的开始信号之后能够检测运动员反应的起点。在开始瞬间的反应时间因此不再依赖于确定的作用力阈值，而是仅仅依赖于由力传感器检测到的踏板上作用力的变化。连接至电子电路的力传感器可能还可以提供在由电子发令枪提供信号之前的一小段时间违规起动的相关信息。
附图说明
根据本发明用于体育比赛的起动设备的目标、优点和特征将在以下对由附图示出的至少一个非限制性实施例的说明中体现地更加清楚，在附图中：
图1示出了根据本发明的起动踏板设备的形式起动设备略有分解的三维视图，
图2a示出了根据本发明的第一实施例的局部俯视图，示出了装有一个检测传感器的起动踏板设备的底座，
图2b示出了根据本发明的第二实施例的局部俯视图，示出了装有两个并联检测传感器的起动踏板设备的底座，以及
图2c示出了根据本发明的第三实施例的局部俯视图，其中示出了装有两个串联检测传感器的起动踏板设备的底座。
具体实施方式
在以下的说明中，起动设备中那些为本技术领域普通技术人员所公知的所有部件都仅以简化的方式进行介绍。要注意的是仅仅以用于田径比赛的起动踏板的形式介绍了起动设备。但是，该起动设备也可以是用于游泳或其他体育比赛的起动平台或踏板，其中必须要确定参赛者的反应时间，特别是要检测任何的违规起动。
图1示出了起动设备中所有主要元件的三维视图，该起动设备是起动踏板设备1。起动踏板设备1主要包括底座2，底座2在背面位置包括底板，在底板下面装有紧固件用于将设备固定地保持在比赛场地例如田径跑道上。底板可以由金属材料例如铝譬如EN AW-6060制成。设备进一步包括被连接至电子处理电路(未示出)的至少一个检测传感器3。该电子电路可以由装有若干电子部件并且设置在罩盖40下方的印刷电路板构成，罩盖40被安装在底座上。接插件也可以设置在罩盖背面(未示出)用于将电子电路连接至基站以显示由所述电子电路提供的信息。警铃41或发光指示器也可以被安装在罩盖上以指示违规起动。优选为力传感器的检测传感器3被固定地保持在设备的不可移动部分7上。设备还包括用于运动员的至少一只脚的至少一个踏板5，其通过纵向杆10被连接至底座2。
在比赛开始时，踏板被推向底座2，这样就激活检测传感器以确定参赛者在比赛开始时的反应时间。为了做到这一点，踏板通过纵向杆10被连接至H形构件4。该H形构件包括两个间隔开并且可沿确定方向挠曲的板条14,24。两个板条的末端被刚性连接至设备的不可移动部分7，而中心杆6则在中间位置连接两个板条。该中心杆6优选地连接至纵向杆10以由参赛者的脚沿优选方向踩向踏板的动作推送，通过使两个板条弯曲来激活传感器。
优选地，起动踏板设备包括两个踏板5,5'，每一个都用于接纳体育比赛中参赛者的两只脚中的一只。这些踏板可以在不同的位置和相对的两侧上沿纵向杆可移动地调节。每一个踏板的可以由复合材料制成的支撑面还可以按确定的角度倾斜。每一个踏板5,5'都包括连接至内板条以分别设置在纵向杆10每一侧其中一个面板中的凹口10'内的一个或两个杆25,25'。该纵向杆10在后端例如借助螺栓被固定至H形构件4的中心杆6，并且在前端被固定至端部20，端部20像后侧底座2一样被固定地保持在比赛场地上。纵向杆10被安装在端部，但是仍然可以沿纵向方向自由移动。为了实现这一点，一个或两个销可以设置在纵向杆的前端内，以滑入端部的两个内槽中。
不可移动部分7由两个金属支撑杆17,19构成，H形构件4的分离板条14,24的末端固定于不可移动部分7。这两个金属支撑杆例如借助螺栓(未示出)被平行地固定到底板2上。不可移动部分进一步包括前侧单元11和后侧单元15，这两部分同样由金属材料制成。前侧单元和后侧单元被可移动地固定至两个金属支撑杆的两端以构成框架。前侧单元和后侧单元例如借助穿过单元内圆柱形孔并螺接到支撑杆中加工出的螺孔内的螺栓9被固定。但是，前侧单元和后侧单元也可以被熔接、焊接或粘接至金属支撑杆的末端。在前侧单元11内设有孔以允许固定至H形构件4的中心杆6的纵向杆10穿过。用于不可移动部分7和底座2、H形构件4、踏板5,5'以及纵向杆10的金属可以是轻金属例如铝譬如EN AW-6060。但是，其他类型的金属同样可以适用于制造起动踏板设备1。
H形构件4进一步包括固定至两个板条14,24的两个第一末端的第一外部刚性杆16以及固定至两个板条的两个第二末端的第二外部刚性杆26。因为H形构件4可以由金属材料例如铝制成，所以两个外部刚性杆可以与板条14,24和中心杆6整体形成以构成单个部件。H形构件因此通过两个外部刚性杆被固定至不可移动部分。这两个外部刚性杆16和26被平行地设置在金属支撑杆17,19上以借助螺栓9被固定至不可移动部分7的前侧单元11和后侧单元15。当然，外部刚性杆也可以通过熔接、焊接或粘接被固定至不可移动部分。
要注意的是例如由铝制成的H形构件被成形为使板条14,24能够沿纵向杆10移动的纵向方向弯曲。H形构件的中心杆6在参赛者向踏板施加作用力时的行程可以是压向一个或两个力传感器3,3'达到50μm。作为非限制性的示例，外部刚性杆16,26的长度可以约为106mm，且宽度约为12mm。中心杆6的长度可以约为85mm，其中前端相对于靠在不可移动部分7前侧单元上的外部刚性杆的前端处于相同的长度或者略微错开。中心杆6的中间宽度可以约为39mm，而用于一个或两个传感器3,3'的底板或面板8在后端被加工成宽度延伸达到65mm，并且沿纵向方向的厚度约为6mm。H形构件所有部分沿竖直方向的高度或厚度可以约为25mm。挠性板条14,24彼此之间的距离在54mm左右并且都具有约为4mm的厚度以确保它们能够弯曲。挠性板条的长度可以约为120mm，其中中心杆6固定在每一个板条的中间部分处。
后侧单元15包括一个或两个螺接元件12,22，它们都可以被拧入穿过后侧单元15的相应贯通螺孔18,28内，从而与一个或两个力传感器3,3'的后部形成接触。每一个贯通螺孔例如都可以具有约为10mm的直径以及约为15mm至20mm的长度。每一个传感器3,3'的前部都邻接在中心杆6的后端8的底面或底板上。一个或两个力传感器3,3'可以通过螺接元件被推向底面或底板8，目的是为了给H形构件4预加应力。这就允许将连接至电子处理电路的传感器的响应更好地线性化。
每一个螺接元件12,22都包括长度足够的螺接部分以超出后侧单元的两侧，从而允许将所述元件轻易地拧入后侧单元15内对应的螺孔18,28内。每一个螺接元件的轴部都被设置在螺接部分的延长段内从而与一个或两个传感器3,3'形成接触。轴部周围还可以设有铜-钼制成的套环30,30'以邻接相应的一个传感器，目的是为了在H形构件4被预加应力时确保阻尼。一旦已经借助螺接元件12,22调节好预加应力，就可以每一个螺接元件用一个螺帽13,23拧到螺接部分上，从而与后侧单元15的外侧形成接触并锁定每一个螺接元件。
在图2a至2c中给出了不同的实施例，图2a至2c示出了起动踏板设备1的后侧底座2，其中设有H形构件4。这些不同的实施例具体涉及使用一个或两个检测传感器3,3'与未示出的电子电路相结合以用于确定比赛开始时的反应时间。使用两个传感器可以有利地用于测量参赛者在起动时的反应时间，确保克服在一个或另一个传感器中的任何故障。由于起动踏板设备中的所有其他部件都已参照图1进行了介绍，因此为了简单起见，对于这些部件中每一个的说明都不再重复。在图2a至2c中，同样的附图标记被用于表示与参照图1介绍的部件相同的部件。
图2a示出了起动踏板设备1的后侧底座2的第一实施例。有利地使用单个检测传感器例如力传感器3。如前所述，该力传感器3通过螺接元件12的轴部31和套环30被推向H形构件4的中心杆6后端的底面8。H形构件的预加应力能够因此被调节以确保参照在比赛开始时由参赛者加至踏板的作用力来精确地线性测量反应时间。
图2b示出了起动踏板设备1的后侧底座2的第二实施例。在此情况下使用两个并联的力传感器3,3'。两个力传感器被保持靠接H形构件4的中心杆6的后端的底面8。因此有两个螺接元件12,22被用于通过轴部31,32和套管30,30'将所述传感器推压在所述底面8上并且向H形构件预加应力以用类似方式线性化反应时间的测量值。尽管该第二实施例与第一实施例相比具有确保克服在一个或另一个传感器中的任何故障的优点，但是由每一个传感器测量的作用力都减小了一半。这就相应地降低了测量精度。
最后，图2c示出了起动踏板设备1的后侧底座2的第三实施例。在该第三实施例中，使用了串联安装在中心杆6的底面8和螺接元件12的轴部31之间的两个力传感器3,3'。该螺接元件12可以被拧入螺孔18内以将两个传感器通过轴部31和套环30推向底面并且给H形构件预加应力以线性化作用力的测量值，从而确定比赛开始时的反应时间。
在田径场地内的体育比赛中，通常要在跑道上安装几套起动踏板设备，每一套都通过电缆或以无线方式连接至基站。每一套起动踏板设备都设有是力传感器的连接至电子处理电路的至少一个检测传感器，目的是为了确定比赛开始时的反应时间。还必须要检测到在来自电子发令枪的开始信号之前一小段时间(100ms)的任何违规起动。为了实现这一点，必须要考虑由传感器在这一小段时间内并且还有在开始信号之后获得的任何作用力测量值。利用如本发明所述的起动踏板设备就可以缩短用于在比赛开始信号之后确定违规起动的最小时间限制。通常，在现有技术中，该最小时间限制被设定为开始信号之后100ms。在目前的情况下，该最小时间限制可以根据人体的实际生理反应时间而缩短。
比赛开始时的反应时间通过底板在H形构件中心杆后端的微小移动来精确测量从而确定违规起动。加至起动踏板的侧得作用力随时间变化的曲线也可以由电子电路的处理单元确定并且显示在起动踏板设备以外的显示屏上。
为了用起动踏板设备通过加至踏板的作用力来精确地确定该反应时间，用连接至电子电路的力传感器测量特别是在由电子发令枪发出开始信号之后的作用力的变化。与对大于约28千克力阈值的测得作用力进行检测的现有技术相比，现在传感器为了确定反应时间而只检测踏板上作用力的变化。该作用力变化的测量值已经考虑了开始信号之前的一小段时间(100ms)，并且用于检测开始信号之后任何违规起动的阈值时间限制与现有技术中的最小时间限制相比能够被缩短。这就提供了若干优点，包括与加至踏板的作用力的实际大小无关地确定反应时间。实际上，对于确定体育比赛开始时的反应时间来说，在未成年人和更加强壮的成年人之间并未观察到明显差异。
根据已经给出的说明，本领域技术人员无需背离本发明由权利要求确定的保护范围就能够设计出用于体育比赛中参赛者的起动设备的几种变形。起动设备可以是将H形构件的中心杆直接连接至泳者支撑面并且在另一侧与底座不可移动部分上的力传感器相接触的游泳平台。H形构件的中心杆可以直接连接在踏板的支撑面下方以使固定在不可移动部分上的力传感器与中心杆的后端相接触。每一个检测传感器都可以是加速计或光传感器或其他类型的传感器。
Claims (19)
1.用于体育比赛中参赛者的起动设备(1)，所述设备包括用于将设备固定地保持在比赛场地上的至少一个底座(2)，连接至电子处理电路的检测传感器(3)，以及用于至少一只脚的踏板(5)，踏板被连接至底座并且在比赛开始时激活检测传感器以确定参赛者的反应时间，
其特征在于踏板(5)被连接至H形构件(4)，所述H形构件包括两个间隔开的板条(14,24)，其中所述两个板条的末端被刚性连接至设备的不可移动部分(7)，而连接两个板条的中心杆(6)在由参赛者的至少一只脚向踏板施加作用力时能够通过两个板条的弯曲被沿着一个方向推送以激活检测传感器。
2.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于中心杆(6)与H形构件的两个板条(14,24)整体形成，中心杆和两个板条由金属材料制成。
3.如权利要求2所述的设备(1)，其特征在于两个板条(14,24)的末端通过两个外部刚性杆(16,26)被刚性连接至设备的不可移动部分(7)，所述两个外部刚性杆(16,26)固定至两个板条末端并且与两个板条和中心杆(6)整体形成。
4.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于保持在不可移动部分(7)上的检测传感器是力传感器(3)，H形构件(4)的中心杆(6)的后端(8)邻接在力传感器(3)上。
5.如权利要求4所述的设备(1)，其特征在于所述设备包括串联安装的两个力传感器(3,3')，其中一个传感器与中心杆(6)的后端相接触。
6.如权利要求4所述的设备(1)，其特征在于所述设备包括并联安装的两个力传感器(3,3')，其中中心杆(6)的平板形后端(8)邻接在每一个力传感器上。
7.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于H形构件(4)的中心杆(6)被连接在踏板(5)的支撑面下方，并且检测传感器(3)被保持在不可移动部分(7)上与中心杆(6)的后端(8)相对。
8.如权利要求1所述的设备(1)，其特征在于所述起动设备是起动踏板设备，其包括纵向杆(10)，纵向杆在后端连接至被固定地保持在比赛场地上的底座(2)并且在前端连接至被固定地保持在所述比赛场地上的端部(20)，而且起动踏板设备还包括沿纵向杆可移动和可调节安装的一个或两个踏板(5,5')。
9.如权利要求8所述的设备(1)，其特征在于H形构件(4)的两个板条(14,24)的末端被刚性固定至底座(2)的不可移动部分(7)，并且纵向杆(10)的后端被固定至H形构件的中心杆(6)。
10.如权利要求8所述的设备(1)，其特征在于纵向杆(10)的前端被连接至被固定地保持在所述比赛场地上的端部(20)，但是仍然可以沿纵向方向自由移动。
11.如权利要求9所述的设备(1)，其特征在于底座(2)的不可移动部分(7)由平行地固定至底座(2)的两个金属支撑杆(17,19)以及可移动地固定至两个金属支撑杆两端以形成框架的前侧单元(11)和后侧单元(15)构成。
12.如权利要求11所述的设备(1)，其特征在于H形构件(4)的两个板条(14,24)的末端被连接至与两个板条和中心杆(6)整体形成的两个外部刚性杆(16,26)以构成单个部件，并且两个刚性杆被固定至不可移动部分(7)的前侧单元(11)和后侧单元(15)和被安置在不可移动部分的两个支撑杆(17,19)上。
13.如权利要求12所述的设备(1)，其特征在于不可移动部分(7)的前侧单元(11)和后侧单元(15)借助螺栓(9)被固定至金属支撑杆(17,19)。
14.如权利要求11所述的设备(1)，其特征在于，所述检测传感器为力传感器，后侧单元(15)包括用于容纳螺接元件(12)的螺孔(18)，螺接元件可以被拧入螺孔内以与力传感器(3)或串联安装的两个力传感器(3,3')形成接触，并且将所述传感器推向中心杆(6)的后端(8)，从而向H形构件(4)预加应力以将一个或两个传感器的响应线性化。
15.如权利要求11所述的设备(1)，其特征在于，所述检测传感器为力传感器，并且所述设备包括并联设置并且与中心杆(6)后端(8)的底面相接触的两个力传感器(3,3')，并且后侧单元(15)包括两个螺孔(18,28)，每一个螺孔都用于容纳螺接元件(12,22)，螺接元件可以被拧入对应的螺孔内以与对应的力传感器形成接触并且将所述传感器推向中心杆后端的底面，从而向H形构件(4)预加应力以将传感器的响应线性化。
16.如权利要求14所述的设备(1)，其特征在于螺接元件(12)包括可拧入后侧单元(15)的螺孔(18)内的螺接部分以及在螺接部分延长段内与一个或两个传感器(3,3')形成接触的轴部，并且铜-钼制套环(30)被设置在轴部上以邻接在其中一个传感器上，从而确保向H形构件预加应力期间的阻尼。
17.如权利要求15和16中的任何一项所述的设备(1)，其特征在于螺帽(13,23)被设置用于每一个螺接元件(12,22)以在H形构件(4)的预加应力已被调节好之后能拧到对应的螺接元件上，目的是为了与后侧单元(15)的外侧形成接触并锁定每一个螺接元件。
18.用于激活如权利要求1所述的起动设备(1)的方法，用于在体育比赛开始时确定参赛者从设备踏板起动的反应时间，所述方法包括的步骤有：
- 向起动踏板设备发送开始信号以指示比赛开始的初始瞬间，
- 通过连接至电子处理电路的检测传感器测量由参赛者在起动时通过检测传感器加至踏板的作用力的变化以确定反应时间，将反应时间与相对于起动瞬间确定的阈值时间限制相比较从而检验反应时间是高于还是低于时间阈值，从而指示违规起动。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于检测传感器是力传感器(3)，其在体育比赛开始信号之前的一小段时间被激活以在测量加至踏板的作用力变化之后确定任何的违规起动。
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