CN105277146B - 一种球体反弹高度测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球体反弹高度测量装置以及应用该装置检测球体反弹高度测量的方法，所述的球体反弹高度测量装置，包括机座、反弹地板、释放机构和检测机构，所述机座底部设有反弹地板，所述机座上部设有释放机构，所述机架中底部还设有检测机构。本发明所述的球体反弹高度测量装置结构简单合理，易于生产，生产成本低，占用空间小，性能可靠，自动化程度高，检测准确，适用性广。本发明所述的球体反弹高度测量的方法原理简单，适用性广，结果准确，检测结果更加接近实际反弹的高度。

Description

一种球体反弹高度测量装置及测量方法

技术领域

本发明属于球类测试领域，特别涉及一种球体反弹高度测量装置。本发明还涉及一种球体反弹高度测量的方法。

背景技术

球是一种体育用品。球体反弹性直接影响到球体的使用效果，是非常重要的。对于各种球类的反弹高度具有一定的参数要求。现有技术中，大多依靠检验员的手感撞击来测试球的反弹性能，很容易发生偏差，这种依靠人工测试的结果因人而异，稳定性和可重复性较低，主观性过强，并且无法达成一致的标准。此外，目前球类反弹高度测试装置设计陈旧，测试结果精度不够，仪器设备昂贵。因此，开发高效、经济的球类反弹高度测试仪是球类产品企业的迫切需求。

同时目前球体反弹高度测量的方法也有诸多缺陷：(1)检测过程中需人为地将球体提升至某个要求高度，并且需人力控制球体，不能消除人为因素的影响；(2)检测过程中数据采集途径一般采用直接的光学采集或者声学采集方案，不能消除肉眼识别或者环境噪声等带来的偏差，使结果的准确性不足；(3)球体下落采用人工释放的方式，不能避免释放过程中手掌对球体的摩擦力等其他因素的干扰，同时也不能消除人为因素的影响。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种球体反弹高度测量装置，其结构简单合理，易于生产，生产成本低，占用空间小，性能可靠，自动化程度高，检测准确，适用性广。本发明还提供一种球体反弹高度测量的方法，该方法原理简单，适用性广，结果准确，检测结果更加接近实际反弹的高度。

技术方案：一种球体反弹高度测量装置，包括机架、反弹地板、释放机构和检测机构，所述机架底部设有反弹地板，所述机架上部设有释放机构，所述机架中底部还设有检测机构。本发明所述的球体反弹高度测量装置，其结构简单，合理，易于生产，生产成本低，并且占用空间小。

进一步的，上述的球体反弹高度测量装置，所述释放机构包括托盘、托盘气缸和夹板，其中所述托盘与托盘气缸相连，所述夹板设于机架两侧。其中托盘由托盘气缸控制，使托盘保持水平，自动化程度高，准确性高，避免人工操作的造成的误差以及不可重复性。

进一步的，上述的球体反弹高度测量装置，所述夹板包括气动释放夹板和手动调节夹板，所述气动释放夹板和手动调节夹板将球体夹紧。球体由气动释放夹板控制释放，自动化程度高，避免人工操作的造成的误差以及不可重复性，同时手动调节夹板还可以根据不同的球体进行人工微调，适用性广。

进一步的，上述的球体反弹高度测量装置，所述检测机构包括初始红外发射探头、初始红外接收探头、高度红外发射探头和高度红外接收探头，所述初始红外发射探头设于机架底部一侧，所述机架底部另一侧设有初始红外接收探头；所述机架中部一侧设有一组高度红外发射探头，所述机架中部另一侧设有一组高度红外接收探头。通过红外发射探头和红外接收探头记录球体的落地和反弹，并将信号传给可编程逻辑控制器PLC，记录起始和结束时间，并自动计算反弹时间，准确性高，误差小。

进一步的，上述的球体反弹高度测量装置，所述初始红外发射探头和初始红外接收探头设于同一高度；所述高度红外发射探头和高度红外接收探头设于同一高度。红外发射探头和红外接收探头设于同一高度，检测准确性高。

进一步的，上述的球体反弹高度测量装置，所述初始红外发射探头和高度红外发射探头与发射信号线相连接；所述初始红外接收探头和高度红外接收探头与接收信号线相连接。通过信号线将信号传给可编程逻辑控制器PLC以及显示屏。

进一步的，上述的球体反弹高度测量装置，所述机架上还设有显示屏，所述显示屏同检测机构电性连接。显示器上显示检测结果、检测参数及环境参数等，包括反弹时间、初始速度、反弹高度、室温、湿度等各种参数和结果，直观并且十分方便。此外，该显示屏还是触屏，可以控制整个测量的开始，十分智能。

进一步的，上述的球体反弹高度测量装置，所述托盘气缸用于提供托盘的驱动力。

本发明还提供一种球体反弹高度测量的方法，包括以下步骤：

1)用托盘气缸将托盘抬升，托盘保持水平状态；

2)将球体放置于托盘上，调整手动调节夹板，使手动调节夹板面触贴球体表面；

3)气动释放夹板将球体夹紧；

4)托盘气缸将托盘旋转下翻，气动释放夹板保持夹牢球体；

5)释放气动释放夹板，球体自由落体下落；

6)当球体下落至最低位置触碰反弹地板时，同时初始红外发射探头和初始红外接收探头感应，当球体离开反弹地板时，初始红外发射探头和初始红外接收探头传输感应信号给可编程逻辑控制器PLC控制器，可编程逻辑控制器PLC控制器开始计时球体的反弹时间；

7)当球体反弹到最高点至速度为零时，此时到达的最高的高度红外发射探头和高度红外接收探头感应，并传输感应信号给可编程逻辑控制器PLC控制器，可编程逻辑控制器PLC控制器停止计时并得到反弹时间t；

8)根据反弹时间t，和反弹到最高的高度红外发射探头和高度红外接收探头距离S，利用公式PLC控制器计算出球体反弹的初始速度V₀；

9)根据反弹的初始速度V₀，利用公式PLC控制器计算出球体的实际反弹最高高度h，并显示在显示屏上。

本发明所述的球体反弹高度测量的方法，其原理简单，适用于篮球、排球、足球、手球等多种球体的反弹高度的测试，结果准确，检测结果更加接近实际反弹的高度。球类反弹高度项目，需要测试人员采用单独的充气装置，充气至规定压力，压力采用压力表(压力表精度为2kPa)显示，由于标准对压力要求精度高(精确至1kPa)，充气结果不能准确至1kPa，另外，充气时易充气超过规定值，也易低于充气值，不易控制至标准规定压力值。检测前，在显示屏上充气气压选项中设置球体的充气气压，将球体气嘴置于充气口上，球体自动充气至规定气压(精度为1kPa)。此时，测试人员仅需依据规定设定压力数值，即可实现为球自动充气至规定压力值。对各种球类的充气自动且准确，使整个检测方法准确性提高，并且结果稳定性更佳。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的球体反弹高度测量装置结构简单合理，易于生产，生产成本低，占用空间小，性能可靠，自动化程度高，检测准确，适用性广。开发了一种高效、经济的球类反弹高度的测试仪器，便于球类生产企业更好控制球类产品的产品质量。本发明所述的球体反弹高度测量的方法原理简单，适用性广，结果准确，检测结果更加接近实际反弹的高度。

附图说明

图1为本发明所述的球体反弹高度测量装置的主视结构示意图；

图2为本发明所述的球体反弹高度测量装置的左视结构示意图；

图3为本发明所述的球体反弹高度测量的方法起始状态的原理图；

图4为本发明所述的球体反弹高度测量的方法检测状态的原理图。

图中：1机架、2反弹地板、3释放机构、31托盘、32托盘气缸、33夹板、331气动释放夹板、332手动调节夹板、4检测机构、41初始红外发射探头、42初始红外接收探头、43高度红外发射探头、44高度红外接收探头、45发射信号线、46接收信号线、5显示屏、6球体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例

如图1-2所示的球体反弹高度测量装置，包括机架1、反弹地板2、释放机构3和检测机构4，所述机架1底部设有反弹地板2，所述机架1上部设有释放机构3，所述释放机构3包括托盘31、托盘气缸32和夹板33，其中所述托盘31与托盘气缸32相连，其中所述托盘气缸32为液压气缸,所述托盘气缸32用于提供托盘的驱动力。所述夹板33设于机架1两侧。所述夹板33包括气动释放夹板331和手动调节夹板332，所述气动释放夹板331和手动调节夹板332将球体6夹紧。

所述机架1中底部还设有检测机构4，所述检测机构4包括初始红外发射探头41、初始红外接收探头42、高度红外发射探头43和高度红外接收探头44，所述初始红外发射探头41设于机架1底部一侧，所述机架1底部另一侧设有初始红外接收探头42；所述机架1中部一侧设有一组高度红外发射探头43，所述机架1中部另一侧设有一组高度红外接收探头44。本实施例中，所述高度红外发射探头43和高度红外接收探头44设于距离初始红外发射探头41和初始红外接收探头42的1000mm位置，并且在机架1两侧每间隔100mm高度向上设有一对高度红外发射探头43和高度红外接收探头44，共设有6对。此外，所述初始红外发射探头41和初始红外接收探头42设于同一高度；所述高度红外发射探头43和高度红外接收探头44设于同一高度。所述初始红外发射探头41和高度红外发射探头43与发射信号线45相连接；所述初始红外接收探头42和高度红外接收探头44与接收信号线46相连接。而且，所述机架1上还设有显示屏5，所述显示屏5同检测机构4电性连接。

基于上述的结构基础，对一种足球的反弹高度进行检测。检测前，在显示屏上充气气压选项中设置足球的充气气压，将足球气嘴置于充气口上，足球自动充气至101kPa，(精度为1kPa)。此时，测试人员仅需依据规定设定压力数值，即可实现为球自动充气至规定压力值。

检测时，包括以下步骤：

1)如图3所示，用托盘气缸32将托盘31抬升，使托盘31保持水平状态；

2)将足球放置于托盘31上，调整手动调节夹板332，使手动调节夹板332面触贴足球表面，试验在1800mm的高度(以球的下端高度为准)；

3)气动释放夹板331将足球夹紧；

4)托盘气缸32将托盘31旋转下翻，气动释放夹板331保持夹牢足球；

5)通过显示屏5控制释放气动释放夹板331，足球从1800mm的高度自由落体下落；

6)当足球下落至最低位置触碰反弹地板2时，同时初始红外发射探头41和初始红外接收探头42感应，当足球离开反弹地板2时，初始红外发射探头41和初始红外接收探头42传输感应信号给可编程逻辑控制器PLC控制器，可编程逻辑控制器PLC控制器开始计时足球的反弹时间；

7)如图4所示，当足球反弹到最高点至速度为零时，此时到达的最高的位置为第二个高度红外发射探头43和高度红外接收探头44感应，即1200mm高度的高度红外发射探头43和高度红外接收探头44，并传输感应信号给可编程逻辑控制器PLC控制器，可编程逻辑控制器PLC控制器停止计时并得到反弹时间t为0.20s；

8)根据反弹时间t，和反弹到最高的高度红外发射探头43和高度红外接收探头44距离S，利用公式PLC控制器计算出足球的反弹的初始速度V₀，即初始速度V₀为5.02m/s；

9)根据反弹的初始速度V₀，利用公式PLC控制器计算出足球的实际反弹最高高度h，即实际反弹最高高度h为1.286m，并显示在显示屏5上。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种球体反弹高度测量装置，其特征在于：包括机架(1)、反弹地板(2)、释放机构(3)和检测机构(4)，所述机架(1)底部设有反弹地板(2)，所述机架(1)上部设有释放机构(3)，所述机架(1)中底部还设有检测机构(4)；

所述释放机构(3)包括托盘(31)、托盘气缸(32)和夹板(33)，其中所述托盘(31)与托盘气缸(32)相连，所述夹板(33)设于机架(1)两侧，所述夹板(33)包括气动释放夹板(331)和手动调节夹板(332)，所述气动释放夹板(331)和手动调节夹板(332)将球体(6)夹紧；

所述检测机构(4)包括初始红外发射探头(41)、初始红外接收探头(42)、高度红外发射探头(43)和高度红外接收探头(44)，

所述初始红外发射探头(41)设于机架(1)底部一侧，所述机架(1)底部另一侧设有初始红外接收探头(42)；所述机架(1)中部一侧设有一组高度红外发射探头(43)，所述机架(1)中部另一侧设有一组高度红外接收探头(44)；

球体反弹高度测量的方法，包括以下步骤：

1)用托盘气缸(32)将托盘(31)抬升，托盘(31)保持水平状态；

2)将球体(6)放置于托盘(31)上，调整手动调节夹板(332)，使手动调节夹板(332)面触贴球体(6)表面；

3)气动释放夹板(331)将球体(6)夹紧；

4)托盘气缸(32)将托盘(31)旋转下翻，气动释放夹板(331)保持夹牢球体(6)；

5)释放气动释放夹板(331)，球体(6)自由落体下落；

6)当球体(6)下落至最低位置触碰反弹地板(2)时，同时初始红外发射探头(41)和初始红外接收探头(42)感应，当球体(6)离开反弹地板(2)时，初始红外发射探头(41)和初始红外接收探头(42)传输感应信号给可编程逻辑控制器PLC控制器，可编程逻辑控制器PLC控制器开始计时球体(6)的反弹时间；

7)当球体(6)反弹到最高点至速度为零时，此时到达的最高的高度红外发射探头(43)和高度红外接收探头(44)感应，并传输感应信号给可编程逻辑控制器PLC控制器，可编程逻辑控制器PLC控制器停止计时并得到反弹时间t；

8)根据反弹时间t，和反弹到最高的高度红外发射探头(43)和高度红外接收探头(44)距离S，利用公式PLC控制器计算出球体(6)反弹的初始速度V0；

9)根据反弹的初始速度V0，利用公式PLC控制器计算出球体(6)的实际反弹最高高度h，并显示在显示屏(5)上。

2.根据权利要求1所述的球体反弹高度测量装置，其特征在于：所述初始红外发射探头(41)和初始红外接收探头(42)设于同一高度；所述高度红外发射探头(43)和高度红外接收探头(44)设于同一高度。

3.根据权利要求2所述的球体反弹高度测量装置，其特征在于：所述初始红外发射探头(41)和高度红外发射探头(43)与发射信号线(45)相连接；所述初始红外接收探头(42)和高度红外接收探头(44)与接收信号线(46)相连接。

4.根据权利要求1所述的球体反弹高度测量装置，其特征在于：所述机架(1)上还设有显示屏(5)，所述显示屏(5)同检测机构(4)电性连接。

5.根据权利要求1所述的球体反弹高度测量装置，其特征在于：所述托盘气缸(32)用于提供托盘的驱动力。