CN109718532B - 一种智能型跳远比赛场地 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能型跳远比赛场地，包括设置在沙坑尽头地面处并沿沙坑宽度方向延伸铺设的齿条，在沙坑两侧的地面处，沿沙坑长度方向分别延伸设置有一转轴，沿转轴的轴线方向依次设置有多个旋切刀，还包括一用于驱动两转轴带动多个旋切刀沿沙坑的宽度方向自沙坑两侧同时向沙坑中心线方向移动及复位的信号控制系统，在跳板上设置有一当运动员踩踏跳板后开启信号控制系统进行工作的触发元件，沙坑旁设置有一用于对沙坑内形成的坑印进行图像捕捉分析的比赛成绩自动检测系统。采用信号控制系统控制伺服电机的运转，通过运动员踩踏跳板实现控制系统的开启，自动化程度高，延时信号发送的控制方式，给了运动员离开与跳远距离测量的足够时间。

Description

一种智能型跳远比赛场地

技术领域

本发明涉及体育训练比赛辅助工具技术领域，具体涉及一种智能型跳远比赛场地。

背景技术

随着生活水平不断提高的同时体育事业也在不断的发展中，如今的体育运动中跳远是必不可少的项目之一。跳远，又名急行跳远，田径运动跳跃项目。由助跑、起跳、腾空和落地等动作组合而成。运动员沿直线助跑，在起跳板前沿线后用单足起跳，经腾空阶段，然后用双足在沙坑落下，比赛时以跳的远度决定名次。据史料记载，首次正式的跳远比赛是在公元前708年举行的，距今已有2700多年的历史。当时跳远的设施非常简单，只是把地面的土质刨松，然后在前面放一条门槛代替起跳板。为避免落地时产生伤害事故，以后用沙坑代替了松土。目前的跳远训练比赛中跳远大多都是在地面上设置一个沙坑，在沙坑内放置细沙，从而当人们跳在细沙上能够进行比赛结果的测量，并且跳在细沙上也不会给运动员造成任何的伤害，但是每跳一次都会在细沙上留下坑印，从而就需要反复的对细沙进行整平工作，从而进一步的增加了工作量。所以体育比赛跳远沙坑需要用抹平机进行摊平。

CN 207153075 U公开了一种跳远比赛用沙坑平沙器，包括长杆，所述长杆的底部套设有防滑套，所述长杆的顶部固定连接有安装套，所述安装套的内腔贯穿设置有支撑杆，支撑杆的两侧均贯穿至安装套的外侧并套设有连接块，连接块远离支撑杆的一侧固定连接有固定块。CN 107648832 A公开了一种往复式体育比赛跳远沙坑抹平机，包括水泥地板，所述水泥地板的顶部固定连接有起跳板，所述水泥地板的顶部开设有位于起跳板背面的沙坑，所述水泥地板的顶部从左至右依次固定连接有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和第二连接板相靠近的一侧均开设有第一通槽，所述第一连接板和第二连接板相靠近的一侧均开设有位于第一通槽下方的第二通槽。

由上述专利可知，如今的沙坑整平大多数还是采用人工推平的方式，不但工作人员劳动强度大，推平过程耗费时间，浪费比赛及练习的时间，而且手动整理的沙坑平整度不高，机械式的推平装置取代了人工，解决了工作人员的高强度工作，平整度也有所提高，但是仍然存在一些缺陷，比如装置一般横贯于沙坑上，不但影响运动员比赛的心理，而且容易发生碰撞危险，装置结构复杂，控制不方便，对于较大凹坑仅仅采用毛刷结构无法实现填平目的，而且多次跳跃容易造成沙坑内局部细砂结块变硬，尽管表面沙层处于平整状态，但是却容易导致运动员落地时发生受伤。因此，上述问题成为了完善跳远运动安全问题的一大阻碍。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，能够避免运动员在跳远过程中对运动员造成伤害，实现对凹坑进行全部填平，能够避免沙坑内局部细砂发生结块现象，并且实现自动化控制的智能型跳远比赛场地。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种智能型跳远比赛场地，包括沙坑以及跳板，还包括设置在沙坑尽头地面处并沿沙坑宽度方向延伸铺设的齿条，在沙坑两侧的地面处，沿所述沙坑长度方向分别延伸设置有一转轴，沿转轴的轴线方向依次设置有多个用于将沙坑内形成的坑印摊平的旋切刀，在两转轴上分别设置有一与所述齿条啮合连接的滚动齿轮，以及分别驱动两滚动齿轮沿齿条铺设方向在齿条上自两侧同时向沙坑中心线滚动的伺服电机，所述旋切刀包括与转轴连接的圆形基体，在圆形基体的外端缘面上，自圆形基体的直径向两侧分别设置有用于对沙堆及坑印进行旋切填补的刀片以及对表面沙层进行扫平的毛刷，还包括一用于驱动两转轴带动多个旋切刀沿沙坑的宽度方向自沙坑两侧同时向沙坑中心线方向移动及复位的信号控制系统，以及用于发送启动信号至信号控制系统的手持遥控器。

上述的智能型跳远比赛场地，所述信号控制系统包括分别设置在齿条两端的用于检测滚动齿轮滚动位置的两复位检测元件，以及分别设置在两伺服电机上的用于检测两伺服电机接近沙坑中心线方向时的两移动检测元件，以及控制器，所述运动员离开沙坑后手持遥控器按下启动按钮，发送信号至控制器，控制器接收启动信号后发送用于同时驱动转轴转动的信号至伺服电机，伺服电机转动并带动滚动齿轮沿齿条表面自沙坑两侧同时向沙坑中心线滚动，当移动检测元件检测到转轴带动旋切刀到达沙坑中心线处时，发送信号至控制器，控制器分别同时发送驱动两转轴反转的信号至伺服电机，转轴带动旋切刀分别返回至沙坑两侧，当复位检测元件检测到两滚动齿轮均到达沙坑另一侧并离开沙坑时，发送信号至控制器，控制器发送停止转轴转动的信号至伺服电机。

上述的智能型跳远比赛场地，所述控制器与触发元件信号连接，以及与控制器连接的一用于向伺服电机发送驱动信号的信号传输模块，信号传输模块与接受其传输的正转、反转信号的延时控制模块相连，延时控制模块分别连接两驱动转轴转动的伺服电机，在控制器上还设置有用于检测两滚动齿轮位置信息的复位检测元件及用于检测两伺服电机之间相对位置距离的移动检测元件，所述控制器接收到触发元件发送的启动信号后，发送启动的驱动信号通过信号传输模块至伺服电机。

上述的智能型跳远比赛场地，所述沙坑两侧的地面上，沿沙坑长度方向分别设置有用于停放转轴及旋切刀的容置区，所述容置区设置在沙坑外。

上述的智能型跳远比赛场地，所述复位检测元件检测到两转轴及旋切刀分别进入容置区内后，发送信号至控制器，控制器发送停止转轴转动的信号至两伺服电机。

上述的智能型跳远比赛场地，所述容置区为一沿沙坑长度方向设置的其靠近沙坑一侧设置开口的箱体。

上述的智能型跳远比赛场地，所述复位检测元件及移动检测元件均为位置传感器。

上述的智能型跳远比赛场地，沿两转轴的轴线方向在转轴上方分别设置有用于遮盖各旋切刀的防尘罩。

上述的智能型跳远比赛场地，沿刀片的刀刃部分向刀片内均匀开设有用于将沙堆快速旋切分散的“V”型槽。

上述的智能型跳远比赛场地，所述两转轴上安装的旋切刀彼此交错设置。

本发明智能型跳远比赛场地的优点是：在沙坑顶部铺设齿条，通过伺服电机驱动齿轮在齿条上转动的方式，不但可以有效确保整理后的沙坑平整度高，而且结构更加简单，平稳度更高，灵活性好，而且能够大大节约推平装置的安装空间；在转轴上连续设置的多个旋切刀，在转轴转动时能够对沙坑内的沙子进行整体旋切，对较深凹坑也能够旋切平整，并且对多次跳跃造成沙坑内局部细砂结块变硬的部分也能够实现松沙的目的，真正达到了表面沙层处于平整状态，而且整体的沙子也能够松软，使沙坑中的沙更加均匀，避免了运动员落地时发生受伤，减小了对运动员成绩的影响。本发明采用边行走边旋切的方式，与传统平推带动大量的沙进行移动，使沙坑中沙高低不一的方式相比，平沙的效率更高，而且平沙效果更好，而且由于旋切刀较薄，且相邻旋切刀之间留有缝隙，在平沙的过程中大大降低了沙子对平沙装置的阻力，节约了能耗；采用信号控制系统控制伺服电机的运转，通过运动员踩踏跳板实现控制系统的开启，自动化程度高，延时信号发送的控制方式，给了运动员离开与跳远距离测量的足够时间，实现了真正的全自动控制；伺服电机正转与反转的控制方式，能够实现转轴在沙坑横向的往复移动，并且滚动齿轮在行走的过程中同时驱动转轴转动带动旋切刀实现正转与返回时的反转，使得两个方向移动都可以进行平沙，大大提高了效率，使得沙子在沙坑中更加均匀，提高了平沙质量。检测元件的设置，使得转轴与旋切刀能够在平沙工作结束后及时停止并且可以准确进入箱体结构内，大大提高了控制的精度。沙坑旁设置的比赛成绩自动检测系统，可实现自动用于对沙坑内形成的坑印进行图像捕捉分析，并最终导出运动员的比赛成绩，检测过程自动化实现，通过滑轨与滑块的连接方式，利用伺服电机驱动，凹坑位置信息图像的获取快速而且准确。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为齿条、转轴及旋切刀连接的结构示意图；

图3为本发明的侧视结构示意图；

图4为跳板与触发元件连接的结构放大图；

图5为本发明的工作状态图；

图6为两转轴及旋切刀彼此交错设置的结构放大图；

图7为比赛成绩自动检测系统的工作原理示意图；

图8为扫描装置的结构放大图；

图9为信号控制系统的电路结构框图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；

如图1、2、3、4、5、6、7、8、9所示，一种智能型跳远比赛场地，包括沙坑1以及跳板2，还包括设置在沙坑1尽头地面处并沿沙坑1的宽度方向延伸铺设的齿条3，在沙坑1两侧的地面处，沿沙坑1的长度方向分别延伸设置有一转轴4，沿转轴4的轴线方向依次设置有多个用于将沙坑1内形成的坑印5摊平的旋切刀6，在两转轴4上分别设置有一与齿条3啮合连接的滚动齿轮7，以及分别驱动两滚动齿轮7沿齿条3铺设的方向在齿条3上自两侧同时向沙坑1的中心线处滚动的伺服电机8，采用伺服电机8与转轴4驱动的方式，与人工推平相比，机械式的推平方式取代了人工，大大降低了工作人员的劳动强大，节约了沙坑1整平的时间。本发明两转轴4上安装的旋切刀6相对彼此交错设置。在对沙坑1内激起的沙堆及坑印5进行填补时，能够避免沙坑1内的死角，实现了对沙坑1内沙层整体的旋切抹平，无任何遗漏的位置。

为了避免转轴4及旋切刀6暴露在外遭受风吹雨淋，以及避免对运动员在跳跃时的心理影响，防止运动员发生身体磕碰，因此，在沙坑1两侧的地面上，沿沙坑1的长度方向分别设置有用于停放转轴4及旋切刀6的容置区9，容置区9设置在沙坑1外。容置区9为一沿沙坑1的长度方向设置的其靠近沙坑1一侧设置开口10的箱体11，箱体11的内部具有一个容置腔12。将转轴4沿沙坑1的长度方向设置在沙坑1一侧，与传统采用横梁横贯于沙坑1上的结构相比，在比赛时隐藏于箱体11内，不会给运动员造成比赛的心理障碍，而且不会发生运动员与装置的碰撞危险问题。

为了实现对坑印5整理推平的自动化控制，本发明还包括一用于驱动两转轴4带动多个旋切刀6沿沙坑1的宽度方向自沙坑1的两侧同时向沙坑1的中心线方向移动及复位的信号控制系统，在跳板2上设置有一当运动员踩踏跳板2后开启信号控制系统进行工作的触发元件13，触发元件13为设于跳板2与地面14之间的压力传感器。信号控制系统包括分别设置在齿条3两端的用于检测滚动齿轮7滚动位置的两复位检测元件15，以及分别设置在两伺服电机8上的用于检测两伺服电机8接近沙坑1的中心线方向时的两移动检测元件16，以及控制器，控制器与触发元件13信号连接，以及与控制器连接的一用于向伺服电机8发送驱动信号的信号传输模块，信号传输模块与接受其传输的正转、反转信号的延时控制模块相连，延时控制模块分别连接两驱动转轴4转动的伺服电机8，在控制器上还设置有用于检测两滚动齿轮7位置信息的复位检测元件15及用于检测两伺服电机8之间相对位置距离的移动检测元件16，控制器接收到触发元件13发送的启动信号后，发送启动的驱动信号通过信号传输模块至伺服电机8。

具体控制过程是：运动员踩踏跳板2后，触发元件13发送信号至控制器，控制器接收启动信号后发送用于同时驱动两转轴4转动的延时信号至伺服电机8，两伺服电机8转动并带动滚动齿轮7沿齿条3的表面自沙坑1的两侧同时向沙坑1中心线处滚动，当移动检测元件16检测到转轴4带动旋切刀6到达沙坑1的中心线处时，发送信号至控制器，控制器分别同时发送驱动两转轴4反转的信号至伺服电机8，两转轴4带动旋切刀6分别返回至沙坑1的两侧，当复位检测元件15检测到两滚动齿轮7均到达沙坑1的另一侧并离开沙坑1时，发送信号至控制器，控制器发送停止转轴4转动的信号至伺服电机8。本发明中复位检测元件15及移动检测元16件均为位置传感器。预先设定的延时等待时间为10～20秒。本申请中，预先设定的延时等待时间为10～20秒，当然具体的延时等待时间可以根据实际情况来设定。延时等待时间的设定是为了避免运动员在离开沙坑1之前装置启动，导致无法对比赛结果进行测量，同时为了避免碰撞到运动员，这样能够给工作人员预留足够的时间对沙坑1的坑印5的位置进行长度测量。当复位检测元件15检测到两转轴4及旋切刀6分别进入容置区9内后，发送信号至控制器，控制器发送停止转轴4转动的信号至两伺服电机8。

在沙坑1旁设置有一用于对沙坑1内形成的坑印5进行图像捕捉分析的比赛成绩自动检测系统。比赛成绩自动检测系统包括一用于对沙坑1内形成的坑印5进行图像捕捉的扫描装置17，一用于将扫描获得的凹坑位置信息图像上传至控制器的信息传输模块，一用于对获得的凹坑位置信息图像转换成数学模型位置信息的图像转换模块，一用于将数学模型位置信息自动对比获得实际凹坑位置数据的坐标数据模块，以及将实际凹坑位置数据自动输出的数据输出模块，所述数据输出模块与显示器信号连接。扫描装置17包括设置在沙坑1一侧的立柱18，在立柱18的顶部安装有激光三维面扫描仪19，立柱18的底部安装有滑块20，沿沙坑1的长度方向延伸铺设有与滑块20滑动配合的滑轨21，在滑轨21上设置有用于驱动滑块20沿滑轨21移动的丝杠22，在丝杠22上连接有用于驱动丝杠22转动的第二伺服电机23。所述滑轨沿箱体的长度方方向铺设于箱体的顶部。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能型跳远比赛场地，包括沙坑以及跳板，其特征在于：还包括设置在沙坑尽头地面处并沿沙坑宽度方向延伸铺设的齿条，在沙坑两侧的地面处，沿所述沙坑长度方向分别延伸设置有一转轴，沿转轴的轴线方向依次设置有多个用于将沙坑内形成的坑印摊平的旋切刀，所述两转轴上安装的旋切刀彼此交错设置，在两转轴上分别设置有一与所述齿条啮合连接的滚动齿轮，以及分别驱动两滚动齿轮沿齿条铺设方向在齿条上自两侧同时向沙坑中心线滚动的伺服电机，还包括一用于驱动两转轴带动多个旋切刀沿沙坑的宽度方向自沙坑两侧同时向沙坑中心线方向移动及复位的信号控制系统，在跳板上设置有一当运动员踩踏跳板后开启信号控制系统进行工作的触发元件，所述沙坑旁设置有一用于对沙坑内形成的坑印进行图像捕捉分析的比赛成绩自动检测系统，所述比赛成绩自动检测系统包括一用于对沙坑内形成的坑印进行图像捕捉的扫描装置，一用于将扫描获得的凹坑位置信息图像上传至控制器的信息传输模块，一用于对获得的凹坑位置信息图像转换成数学模型位置信息的图像转换模块，一用于将数学模型位置信息自动对比获得实际凹坑位置数据的坐标数据模块，以及将实际凹坑位置数据自动输出的数据输出模块，所述数据输出模块与显示器信号连接，所述扫描装置包括设置在沙坑一侧的立柱，在立柱顶部安装有激光三维面扫描仪，立柱底部安装有滑块，沿沙坑长度方向延伸铺设有与所述滑块滑动配合的滑轨，所述滑轨上设置有用于驱动滑块沿滑轨移动的丝杠，在丝杠上连接有用于驱动丝杠转动的第二伺服电机，所述信号控制系统包括分别设置在齿条两端的用于检测滚动齿轮滚动位置的两复位检测元件，以及分别设置在两伺服电机上的用于检测两伺服电机接近沙坑中心线方向时的两移动检测元件，以及控制器，所述运动员踩踏跳板后，触发元件发送信号至控制器，控制器接收启动信号后发送用于同时驱动转轴转动的延时信号至伺服电机，伺服电机转动并带动滚动齿轮沿齿条表面自沙坑两侧同时向沙坑中心线滚动，当移动检测元件检测到转轴带动旋切刀到达沙坑中心线处时，发送信号至控制器，控制器分别同时发送驱动两转轴反转的信号至伺服电机，转轴带动旋切刀分别返回至沙坑两侧，当复位检测元件检测到两滚动齿轮均到达沙坑另一侧并离开沙坑时，发送信号至控制器，控制器发送停止转轴转动的信号至伺服电机。

2.根据权利要求1所述的智能型跳远比赛场地，其特征是：所述控制器与触发元件信号连接，以及与控制器连接的一用于向伺服电机发送驱动信号的信号传输模块，信号传输模块与接受其传输的正转、反转信号的延时控制模块相连，延时控制模块分别连接两驱动转轴转动的伺服电机，在控制器上还设置有用于检测两滚动齿轮位置信息的复位检测元件及用于检测两伺服电机之间相对位置距离的移动检测元件，所述控制器接收到触发元件发送的启动信号后，发送启动的驱动信号通过信号传输模块至伺服电机。

3.根据权利要求1所述的智能型跳远比赛场地，其特征是：所述沙坑两侧的地面上，沿沙坑长度方向分别设置有用于停放转轴及旋切刀的容置区，所述容置区设置在沙坑外。

4.根据权利要求3所述的智能型跳远比赛场地，其特征是：所述复位检测元件检测到两转轴及旋切刀分别进入容置区内后，发送信号至控制器，控制器发送停止转轴转动的信号至两伺服电机。

5.根据权利要求4所述的智能型跳远比赛场地，其特征是：所述容置区为一沿沙坑长度方向设置的其靠近沙坑一侧设置开口的箱体，所述滑轨沿箱体的长度方向铺设于箱体的顶部。

6.根据权利要求1所述的智能型跳远比赛场地，其特征是：所述复位检测元件及移动检测元件均为位置传感器，触发元件为设于跳板与地面之间的压力传感器，预先设定的延时等待时间为10～20秒。

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