CN108051324A - 一种足球场地足球反弹率测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种足球场地足球反弹率测量装置，其底座上固定有竖向柱，竖向柱上设有弧形上支架，弧形上支架上滑动连接有用于向场地表面发射足球的足球发球装置；竖向柱的下端固定有弧形下支架，弧形下支架上滑动连接有用于测量所发射的足球在即将接触场地表面时的球速的第一测速装置以及用于测量所发射的足球在从场地表面反弹后刚好离开场地表面后的球速的第二测速装置。本发明装置既能以传统的测试方法进行足球反弹率测试，又能以任意足球落地速度来等效任意测试下落高度的足球反弹率测试，同时还能够方便的改变足球测试入射角度来测量非垂直下落时的足球反弹率，从而能够更加全面的评价场地表面的足球反弹能力。

Description

一种足球场地足球反弹率测量装置

技术领域

本发明涉及足球场地足球反弹率测量领域，特别是一种足球场地足球反弹率测量装置。

背景技术

足球反弹率是检测足球场地合格与否的一项重要指标，传统的足球反弹率的测量，采用的都是以足球垂直自由落向场地表面后反弹的高度与开始下落高度的百分比数值作为足球反弹率，但迄今为止，几乎所有的足球反弹率测量方法均采用这样的方式进行。然而由于实际比赛中足球落向场地表面的速度远比测量足球反弹率时的足球落地速度要大，因此实际足球落地速度所对应的足球反弹率测试中应该下落的高度也就非常的大，而这样的测试下落高度是现有足球反弹率测量装置无法实现测量的。此外，目前的足球反弹率只是测量在竖直方向足球竖直弹起时的足球反弹率，无法自如的测量足球以不同入射角度和不同速度入射至场地表面时的足球反弹率，因此也无法全面、客观的反应场地表面的足球反弹状况。

根据势能和动能之间的能量转换定律，我们知道当物体在自由落体时，其下落高度和下落至地面时的末速度之间的关系为：mgh＝mv²/2，其中m为物体的质量，g为重力加速度，h为物体下落高度，v为物体下落至地面时的末速度，上式经转变即为：h＝v²/2g，由此公式我们可知在测量足球反弹率时，将足球垂直自由落向场地表面后反弹的高度与开始下落高度的百分比数值作为足球反弹率，实际上即等效于将足球恰好反弹离开场地表面时的速度平方值与足球自由落体下落到即将接触到场地表面时的速度平方值之比。因此，如能测出足球即将落到场地表面的速度和恰好离开场地表面时的速度，则能够通过二者的比值算出足球反弹率。则根据任意下落高度和下落末速度之间的客观对应关系、以及经测量的场地表面附近的入射球速和反弹球速来等效得出任意下落高度时的足球反弹率；此外通过调整足球发射角度还能够得出足球以任意入射角射向场地表面时的足球反弹率，从而能够更加全面的评价场地表面足球反弹能力。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种足球场地足球反弹率测量装置，该装置既能以传统的测试方法进行足球反弹率测试，又能以任意足球落地速度来等效任意下落高度测试的足球反弹率测试，同时还能够方便的改变足球测试入射角度来测量非垂直下落时的足球反弹率，从而能够更加全面的评价场地表面的足球反弹能力。

本发明的技术方案是：一种足球场地足球反弹率测量装置，包括底座，所述底座上固定有竖向柱，所述竖向柱上设有弧形上支架，所述弧形上支架的圆心位于其下方位置，所述弧形上支架上滑动连接有足球发球装置；所述竖向柱的下端固定有与所述弧形上支架位于同一平面内的弧形下支架，所述弧形下支架的圆心位于其上方位置，所述弧形下支架上滑动连接有用于测量足球速度的第一测速装置以及第二测速装置；所述足球发球装置用于向场地表面发射足球，所述第一测速装置用于测量所发射的足球在即将接触场地表面时的球速，所述第二测速装置用于测量所发射的足球在从场地表面反弹后刚好离开场地表面后的球速。

该足球场地足球反弹率测量装置还包括微处理器、触摸显示屏以及电源模块，所述微处理器分别与所述足球发球装置、第一测速装置、第二测速装置以及触摸显示屏信号连接，所述微处理器以及足球发球装置分别与所述电源模块电连接；所述第一测速装置和第二测速装置分别将所测量的足球球速值发送给所述微处理器，所述微处理器分别将第一测速装置和第二测速装置所测量的足球球速值进行平方运算，并将第二测速装置所测量的足球球速值的平方值除以第一测速装置所测量的足球球速值的平方值，即得足球场地在当前足球发球入射角下的足球反弹率，所述微处理器将该足球反弹率发送给所述触摸显示屏予以显示。

上述足球发球装置包括壳体，壳体内设有发球通道，发球通道的下端为发球出口，发球通道的上端设有液压缸，液压缸的活塞杆伸入发球通道内且其活塞杆的纵向与发球通道的纵向方向一致；所述液压缸的活塞杆端头与弹簧的上端连接，弹簧的下端与发球顶推块连接；发球通道的下端内还设有足球挡板，足球挡板的板面垂直于发球通道且通过开设于壳体侧面的垂直于发球通道的槽隙可旋进、旋出壳体；所述足球挡板的边缘和用于提供给足球挡板旋进、旋出动力的舵机固定连接，所述舵机固定于壳体的侧壁上；所述壳体的侧壁上还开设有与所述发球通道相连通的入球口，所述入球口上设有门盖；所述发球顶推块与足球相接触的下端面上还设有压力传感器；所述压力传感器、液压缸以及舵机分别与设于壳体内的控制器信号连接，所述控制器还连接有发球开关，所述控制器与微处理器信号连接。

上述壳体上设有第一T形滑槽，该第一T形滑槽与设于所述弧形上支架上的第一滑轨滑动连接，且所述壳体上还设有用于固定所述足球发球装置和弧形上支架之间相对位置的第一锁定机构；所述第一测速装置和第二测速装置上分别设有第二T形滑槽，该第二T形滑槽与设于所述弧形下支架上的第二滑轨滑动连接，所述第一测速装置和第二测速装置上分别设有用于其固定在所述弧形下支架上的第二锁定机构。

上述弧形上支架以及弧形下支架上均设有足球入射角度刻度，该足球入射角度刻度以场地表面足球反弹点处的入射角法线为一个夹角边。

上述竖向柱上设有高度刻度以及足球检测装置，所述竖向柱上还设有沿其纵向的第三滑轨，所述弧形上支架与第三滑轨滑动连接，且所述弧形上支架上设有用于固定弧形上支架和所述竖向柱二者相对位置的第三锁定机构；所述足球检测装置用于检测从竖直方向自由落体后并反弹起来的足球，以便确定足球的反弹高度。

上述足球检测装置包括若干个用于检测足球的传感器，所述若干个传感器沿所述竖向柱的纵向布设。

上述第一测速装置和第二测速装置离场地表面的距离均大于一个足球的直径并且小于两个足球的直径。

上述控制器和微处理器均是型号为AT89C2051的单片机或PLC控制器。

本发明的有益效果：本发明实施例中，提供一种足球场地足球反弹率测量装置，该装置既能以传统的测试方法进行足球反弹率测试，又能以任意足球落地速度来等效任意测试下落高度的足球反弹率测试，同时还能够方便的改变足球测试入射角度来测量非垂直下落时的足球反弹率，从而能够更加全面的评价场地表面的足球反弹能力。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2为本发明的侧面结构示意图；

图3为本发明的足球发球装置结构示意图；

图4为本发明的电系统连接框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

参见图1、图2，本发明实施例提供了一种足球场地足球反弹率测量装置，包括底座1，所述底座1上固定有竖向柱2，所述竖向柱2上设有弧形上支架3，所述弧形上支架3的圆心位于其下方位置，所述弧形上支架3上滑动连接有足球发球装置5；所述竖向柱2的下端固定有与所述弧形上支架3位于同一平面内的弧形下支架4，所述弧形下支架4的圆心位于其上方位置，所述弧形下支架4上滑动连接有用于测量足球速度的第一测速装置6以及第二测速装置11；所述足球发球装置5用于向场地表面发射足球12，所述第一测速装置6用于测量所发射的足球12在即将接触场地表面时的球速，所述第二测速装置11用于测量所发射的足球12在从场地表面反弹后刚好离开场地表面后的球速。

进一步地，该足球场地足球反弹率测量装置还包括微处理器、触摸显示屏以及电源模块，所述微处理器分别与所述足球发球装置5、第一测速装置6、第二测速装置11以及触摸显示屏信号连接，所述微处理器以及足球发球装置5 分别与所述电源模块电连接；所述第一测速装置6和第二测速装置11分别将所测量的足球球速值发送给所述微处理器，所述微处理器分别将第一测速装置 6和第二测速装置11所测量的足球球速值进行平方运算，并将第二测速装置 11所测量的足球球速值的平方值除以第一测速装置6所测量的足球球速值的平方值，即得足球场地在当前足球发球入射角下的足球反弹率，所述微处理器将该足球反弹率发送给所述触摸显示屏予以显示。

进一步地，参见图3、图4，所述足球发球装置5包括壳体5-1，壳体5-1 内设有发球通道5-10，发球通道5-10的下端为发球出口，发球通道5-10的上端设有液压缸5-2，液压缸5-2的活塞杆伸入发球通道5-10内且其活塞杆的纵向与发球通道5-10的纵向方向一致；所述液压缸5-2的活塞杆端头与弹簧5-3 的上端连接，弹簧5-3的下端与发球顶推块5-4连接；发球通道5-10的下端内还设有足球挡板5-9，足球挡板5-9的板面垂直于发球通道5-10且通过开设于壳体5-1侧面的垂直于发球通道5-10的槽隙5-8可旋进、旋出壳体5-1；所述足球挡板5-9的边缘和用于提供给足球挡板5-9旋进、旋出动力的舵机5-7固定连接，所述舵机5-7固定于壳体5-1的侧壁上；所述壳体5-1的侧壁上还开设有与所述发球通道5-10相连通的入球口5-5，所述入球口5-5上设有门盖5-6；所述发球顶推块5-4与足球12相接触的下端面上还设有压力传感器5-11；所述压力传感器5-11、液压缸5-2以及舵机5-7分别与设于壳体5-1内的控制器信号连接，所述控制器还连接有发球开关，所述控制器与微处理器信号连接。所述发球开关用于在发球通道5-10内放入足球12后，向所述控制器发送发球指令，所述控制器接收到发球指令后，向所述液压缸5-2发送活塞杆推伸指令，所述液压缸5-2接收到活塞杆推伸指令后向下推出活塞杆，所述活塞杆挤压弹簧5-3，通过弹簧5-3的压缩，使发球顶推块5-4逐渐紧顶待发射的足球12，使待发射的足球12紧紧被夹在所述足球挡板5-9与所述发球顶推块5-4之间；所述压力传感器5-11用于检测发球通道5-10内即将发射的足球12受到的发球顶推块5-4紧顶时的压力值，并将该压力值发送给所述控制器，所述控制器将该压力值发送给所述触摸显示屏予以显示，同时当该压力值达到设定压力值时，所述控制器向所述舵机5-7发送旋出指令，所述舵机5-7接收到所述旋出指令后将所述足球挡板5-9迅速旋出所述壳体5-1，使足球12发射出，所述压力传感器5-11所检测到的压力值为零达到设定的时间后，所述控制器控制所述液压缸5-2收回活塞杆，以及控制所述舵机5-7将所述足球挡板5-9旋进所述壳体5-1。

进一步地，所述壳体5-1上设有第一T形滑槽5-13，该第一T形滑槽5-13 与设于所述弧形上支架3上的第一滑轨3-1滑动连接，且所述壳体5-1上还设有用于固定所述足球发球装置5和弧形上支架3之间相对位置的第一锁定机构；所述第一测速装置6和第二测速装置11上分别设有第二T形滑槽，该第二T形滑槽与设于所述弧形下支架4上的第二滑轨滑动连接，所述第一测速装置6和第二测速装置11上分别设有用于其固定在所述弧形下支架4上的第二锁定机构。

进一步地，所述弧形上支架3以及弧形下支架4上均设有足球入射角度刻度10，该足球入射角度刻度10以场地表面足球反弹点处的入射角法线为一个夹角边。

进一步地，所述竖向柱2上设有高度刻度9以及足球检测装置，所述竖向柱2上还设有沿其纵向的第三滑轨2-1，所述弧形上支架3与第三滑轨2-1滑动连接，且所述弧形上支架3上设有用于固定弧形上支架3和所述竖向柱2二者相对位置的第三锁定机构；所述足球检测装置用于检测从竖直方向自由落体后并反弹起来的足球，以便确定足球的反弹高度。该实施例能够以传统的方法来测试足球反弹率，在使用本装置进行传统足球反弹率测量时，将所述足球发球装置5滑动到弧形上支架3的与竖向柱2相交的位置，同时使发球通道5-10的发球出口朝向正下方，并将足球发球装置5固定于弧形上支架3上，调节弧形上支架3在竖向柱2上的位置，使足球发球装置5内的所要自由降落的足球 12的位置处于测试所要求的初始降落高度，然后将足球发射时所述压力传感器 5-11检测发球顶推块5-4和足球12之间压力值的设定压力值设置成零，启动发球开关，舵机5-7将足球挡板5-9旋出后，足球12并向下的初速度为零的自由落体运动，当足球12从场地表面反弹起来后，通过足球检测装置检测到反弹高度，则反弹高度除以初始降落高度即为传统方法所测得的足球反弹率。当然可以将传统方法和本发明方法结合起来测试足球反弹率，即，使足球发球装置5的发球速度设置成初速度不为零时向场地表面垂直发射足球，而将第一测速装置6和第二测速装置11中的任意一个测速装置调整至位于竖向柱2和弧形下支架4相交处，同时使其即用于测试足球射向场地表面的速度又用于测试足球恰好反弹离开场地表面时的速度，然后再计算足球反弹率，这样就能根据足球任意速度来等效测试足球位于任意高度自由下落时的足球反弹率。

进一步地，所述足球检测装置包括若干个用于检测足球的传感器8，所述若干个传感器8沿所述竖向柱2的纵向布设。

进一步地，所述第一测速装置6和第二测速装置11离场地表面的距离均大于一个足球12的直径并且小于两个足球12的直径，这样可以确保所测量的足球速度为地面附近的速度，有利于测试的准确性。

进一步地，所述控制器和微处理器均是型号为AT89C2051的单片机或PLC 控制器。

综上所述，本发明提供了一种足球场地足球反弹率测量装置，该装置既能以传统的测试方法进行足球反弹率测试，又能以任意足球落地速度来等效任意测试下落高度的足球反弹率测试，同时还能够方便的改变足球测试入射角度来测量非垂直下落时的足球反弹率(参见图1中的足球发球后的运动轨迹7)，从而能够更加全面的评价场地表面的足球反弹能力。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种足球场地足球反弹率测量装置，包括底座(1)，其特征在于，所述底座(1)上固定有竖向柱(2)，所述竖向柱(2)上设有弧形上支架(3)，所述弧形上支架(3)的圆心位于其下方位置，所述弧形上支架(3)上滑动连接有足球发球装置(5)；所述竖向柱(2)的下端固定有与所述弧形上支架(3)位于同一平面内的弧形下支架(4)，所述弧形下支架(4)的圆心位于其上方位置，所述弧形下支架(4)上滑动连接有用于测量足球速度的第一测速装置(6)以及第二测速装置(11)；所述足球发球装置(5)用于向场地表面发射足球(12)，所述第一测速装置(6)用于测量所发射的足球(12)在即将接触场地表面时的球速，所述第二测速装置(11)用于测量所发射的足球(12)在从场地表面反弹后刚好离开场地表面后的球速。

2.如权利要求1所述的一种足球场地足球反弹率测量装置，其特征在于，该足球场地足球反弹率测量装置还包括微处理器、触摸显示屏以及电源模块，所述微处理器分别与所述足球发球装置(5)、第一测速装置(6)、第二测速装置(11)以及触摸显示屏信号连接，所述微处理器以及足球发球装置(5)分别与所述电源模块电连接；所述第一测速装置(6)和第二测速装置(11)分别将所测量的足球球速值发送给所述微处理器，所述微处理器分别将第一测速装置(6)和第二测速装置(11)所测量的足球球速值进行平方运算，并将第二测速装置(11)所测量的足球球速值的平方值除以第一测速装置(6)所测量的足球球速值的平方值，即得足球场地在当前足球发球入射角下的足球反弹率，所述微处理器将该足球反弹率发送给所述触摸显示屏予以显示。

3.如权利要求2所述的一种足球场地足球反弹率测量装置，其特征在于，所述足球发球装置(5)包括壳体(5-1)，壳体(5-1)内设有发球通道(5-10)，发球通道(5-10)的下端为发球出口，发球通道(5-10)的上端设有液压缸(5-2)，液压缸(5-2)的活塞杆伸入发球通道(5-10)内且其活塞杆的纵向与发球通道(5-10)的纵向方向一致；所述液压缸(5-2)的活塞杆端头与弹簧(5-3)的上端连接，弹簧(5-3)的下端与发球顶推块(5-4)连接；发球通道(5-10)的下端内还设有足球挡板(5-9)，足球挡板(5-9)的板面垂直于发球通道(5-10)且通过开设于壳体(5-1)侧面的垂直于发球通道(5-10)的槽隙(5-8)可旋进、旋出壳体(5-1)；所述足球挡板(5-9)的边缘和用于提供给足球挡板(5-9)旋进、旋出动力的舵机(5-7)固定连接，所述舵机(5-7)固定于壳体(5-1)的侧壁上；所述壳体(5-1)的侧壁上还开设有与所述发球通道(5-10)相连通的入球口(5-5)，所述入球口(5-5)上设有门盖(5-6)；所述发球顶推块(5-4)与足球(12)相接触的下端面上还设有压力传感器(5-11)；所述压力传感器(5-11)、液压缸(5-2)以及舵机(5-7)分别与设于壳体(5-1)内的控制器信号连接，所述控制器还连接有发球开关，所述控制器与微处理器信号连接。

4.如权利要求3所述的一种足球场地足球反弹率测量装置，其特征在于，所述壳体(5-1)上设有第一T形滑槽(5-13)，该第一T形滑槽(5-13)与设于所述弧形上支架(3)上的第一滑轨(3-1)滑动连接，且所述壳体(5-1)上还设有用于固定所述足球发球装置(5)和弧形上支架(3)之间相对位置的第一锁定机构；所述第一测速装置(6)和第二测速装置(11)上分别设有第二T形滑槽，该第二T形滑槽与设于所述弧形下支架(4)上的第二滑轨滑动连接，所述第一测速装置(6)和第二测速装置(11)上分别设有用于其固定在所述弧形下支架(4)上的第二锁定机构。

5.如权利要求3所述的一种足球场地足球反弹率测量装置，其特征在于，所述弧形上支架(3)以及弧形下支架(4)上均设有足球入射角度刻度(10)，该足球入射角度刻度(10)以场地表面足球反弹点处的入射角法线为一个夹角边。

6.如权利要求1所述的一种足球场地足球反弹率测量装置，其特征在于，所述竖向柱(2)上设有高度刻度(9)以及足球检测装置，所述竖向柱(2)上还设有沿其纵向的第三滑轨(2-1)，所述弧形上支架(3)与第三滑轨(2-1)滑动连接，且所述弧形上支架(3)上设有用于固定弧形上支架(3)和所述竖向柱(2)二者相对位置的第三锁定机构；所述足球检测装置用于检测从竖直方向自由落体后并反弹起来的足球，以便确定足球的反弹高度。

7.如权利要求6所述的一种足球场地足球反弹率测量装置，其特征在于，所述足球检测装置包括若干个用于检测足球的传感器(8)，所述若干个传感器(8)沿所述竖向柱(2)的纵向布设。

8.如权利要求1所述的一种足球场地足球反弹率测量装置，其特征在于，所述第一测速装置(6)和第二测速装置(11)离场地表面的距离均大于一个足球(12)的直径并且小于两个足球(12)的直径。

9.如权利要求3所述的一种足球场地足球反弹率测量装置，其特征在于，所述控制器和微处理器均是型号为AT89C2051的单片机或PLC控制器。