CN205049052U - 交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，包括激光靶收弹器和设置在激光靶收弹器前部的两组直角激光幕，每组直角激光幕包括一个可拆卸的一字线激光发射器和互为90度的两条激光接收传感器带，每个激光接收传感器带设置有100-150个激光传感器，激光发射器和对应的两条激光接收传感器带位于同一个平面。本实用新型采用激光阵列角度数字算法来计算弹着点精度，提高了效率，成本降低，不容易受其他无线及超声的干扰，适合射击比赛及训练。

Description

交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统

技术领域

本实用新型涉及一种体育电子行业的射击比赛电子装置，尤其是涉及一种交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统。

背景技术

在射击训练和比赛中，电子自动报靶系统主要包含以下几种类型，双层电极短路采样系统、半导体电子靶系统、基于图像处理的报靶系统、超声定位电子靶系统、激光电子靶系统。双层电极短路采样系统与其他几种报靶系统相比，报靶着弹率太低，无法满足训练和比赛的需求。半导体电子靶系统设计简单，维护简便，有较高的报靶精确度，但是由于使用过于昂贵，无法大范围推广。基于图像处理的报靶系统实现功能简单，报靶公正，但是报靶的精度低，并不能够实现同步实时报靶，反应过慢。超声定位电子靶系统对环境适应度高，能够在黑暗和电磁干扰等复杂环境中使用，有一定的报靶精度，但其后期维护成本太高(需要一直使用耗材)。激光电子靶系统是目前报靶精度最好的，也是后期零耗材使用的，满足报靶精度和效率的要求，但其相关技术被欧美国家垄断，国内一直使用进口德国的激光电子靶产品，我公司历时4年研发激光电子靶，采用创新的技术，打破国外产品的垄断，并且相比国外产品更适用于射击赛事。

国内射击比赛一般都是采用SUIS公司的超声波电子靶和北京速得尔公司的超声波电子靶，超声波电子靶技术是十几年前就研发出来的，技术成熟稳定，国际赛事都是采用SUIS公司的超声波电子靶进行比赛，虽然超声波电子靶很适合比赛，但是在日常训练和大批量的测试比赛中，都是需要用到大量的超声波电子靶的耗材，耗材是由橡胶材质做成，一次性使用，使用完毕都需要更换新的耗材，国内各个靶场每年需要采购价格昂贵的耗材，造成一种资源浪费的现象，要用超声波电子靶就得不断买耗材，否则超声波电子靶就是废铜烂铁一堆根本用不了。这样的情况造成国内中小型射击场和大部分省市级地方射击学校用不起超声波电子靶。国内现在有清华大学和北京速得尔公司做超声波电子靶，技术原理与国外一样，他们同样也面临着训练和比赛过程中，超声波电子靶使用耗材增加成本的问题。另外超声波电子靶采用的技术原理是，弹头穿过耗材(橡胶布)，产生的模拟超声点信息，采集模拟超声点坐标信息来确认中靶环值，采用这种方式受到制约的方面比较多，一是四个超声波探头位置不能有变化，发生变化就会使得弹着数值发生变化，二是耗材(橡胶布)要保持一定的张力和水平垂直度，耗材如若不水平垂直，弹头穿过产生的模拟量的数值也会发生变化。综上所述，我们有必要采用更为先进的激光电子靶。

近三年，德国SUIS公司和德国迈通公司研发出了25米和50米射击激光靶系统，射击激光电子靶唯一的损耗只有电，弹着点的采集采用数字的方式，精度高，后期维护简便。非常适合于射击学校的训练和专业的射击比赛，由于其高昂的价格使得国内很多有需求的客户望而却步。国外的25米与50米激光靶采用的技术是基于激光阵列方式。激光整列是将多组激光发射和接收部分，错位对应，弹头穿过激光整列产生的数字信号来计算弹着点。

本专利主要针对25米激光电子靶和50米激光电子靶进行独立自主的技术研发，结合公司激光电子靶三年的反复大数据量的测试过程，同时也是基于国际射联和中国射击协会最新射击规则，研发全新的交叉直角激光幕25米、50米射击激光电子靶系统，产品经过北京射击队和八一射击队长达一年的大数据的训练测试，经过不断升级改进完善技术，超过进口激光电子靶的技术水平。

实用新型内容

本实用新型提供了一种交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，用于解决以下问题：

1、用超声波定位技术的超声波电子靶，使用大量耗材引起成本提高的问题。超声波电子靶没有耗材就无法使用；

2、用激光阵列角度数字算法，解决超声波模拟电子靶存在弹着点精度误差大的问题；

3、解决超声波电子靶使用维护复杂的问题，超声波电子靶是利用四个超声波感应头，子弹穿过PVC橡胶布时，产生的模拟数值来计算弹着点的位置。四个超声波探头受到使用环境和本身的测量误差需要校对的情况，在每次赛前需要校对的问题；

4、采用纯光学的方法取消超声波电子靶的部分机械装置，成功解决超声波电子靶电机卡死引起的故障和耗材收卷机构故障产生的弹着点数值偏离的问题；

5、激光电子靶系统的光学收发结构精密数控加工，解决超声波电子靶在安装调试时超声弹着点受4个超声波探头安装偏差引起的采集的弹着点数值偏差的问题；

6、进口25米、50米激光电子靶采用的激光阵列和固定焊接激光发射器，激光发射器是有使用寿命的，超过使用寿命容易损坏。我们创新提出可更换激光发射结构，解决进口激光电子靶在后期使用过程中，产品损坏后维修成本高的问题。

其技术方案如下所述：

一种交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，包括激光靶收弹器和设置在激光靶收弹器前部的两组直角激光幕，每组直角激光幕包括一个可拆卸的一字线激光发射器和互为90度的两条激光接收传感器带，每个激光接收传感器带设置有100-150个激光传感器，激光发射器和对应的两条激光接收传感器带位于同一个平面。

所述激光发射器采用功率为100mW、波长为650nm的可见激光发射器，其发射的激光一字线角度为120度，能够均匀射到互为90度直角的激光接收传感器带的激光传感器上。

所述激光传感器采用间距为1.8mm、数量为115只的激光传感器，激光传感器的上下沿响应时间小于10nS。

两组激光发射器射出的激光，分别在两条XY轴互为90度的激光接收传感器带上。

所述激光发射器和激光接收传感器带都与信号控制装置相连接，所述信号控制装置包括依次相连接的收光信号处理滤波装置、数据处理坐标计算装置、信号处理单元、数据通讯装置，所述收光信号处理滤波装置与激光接收传感器带相连接，所述信号处理单元与激光发射器相连接。

沿垂直于激光靶收弹器中心线方向，所述两个激光发射器位于同一侧，所述激光接收传感器带构成一个矩形框。

所述激光靶收弹器采用四面开口形，形成四边锥形结构，四边锥形角度为60度。

所述激光靶收弹器的弹头缓冲处设置有三组吊装铁链条和抽拉式收弹仓。

采用交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统可以实现特别明显的使用效果：

1、无耗材使用，取消额外的耗材损耗，同时也降低技术维护人员工作量。

2、数字化激光幕测量，测量数据精度高，测量精度值可达0.1mm，测量弹着点精度可达0.01环，超过目前进口激光电子靶测量精度。

3、按照激光自身的高速特性，子弹穿过激光采集信号是完全可行的，我们的知道激光的速度当然比子弹快的多，所以选用激光这种稳定的线性好的作为子弹切割坐标定位，是最正确的选择。

4、激光的线性特性好，使用及维护很简易，无需耗材。因为激光是利用物体切割光线来产生穿过子弹的坐标，所以可以说激光是特别适合射击比赛及训练的最佳选择。

5、激光的发射和接收都是按照特定的频率进行的，不容易受其他无线及超声的干扰。

附图说明

图1是所述交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统的结构示意图；

图2是所述交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统的信息处理示意图；

图3是所述交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统的信息处理流程图；

图4是所述激光靶收弹器的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供的交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，如图1所示，包括激光靶收弹器和设置在激光靶收弹器前部的两组直角激光幕，每组直角激光幕包括一个可拆卸的一字线激光发射器和互为90度的两条激光接收传感器带，每个激光接收传感器带设置有100-150个激光传感器，激光发射器和对应的两条激光接收传感器带位于同一个平面。

所述激光接收传感器带有115个光位置传感点，直角两面设计230个光位置传感器，每一面作为一个传感器带，一个激光发射器点和两个传感器带都在一个平面里，这两套定位结构有两个平面互不干涉，交叉布置，使得能定位某个平面上的位置。

在设计上，本实用新型创造性的提出了交叉直角激光幕这一全新概念。25米射击激光靶和50米射击激光靶受到比赛规则的限制，不可能做的很大。如果采用10米激光靶一样的弧形激光幕技术做25米激光靶和50米激光靶，外壳将做的很大，成本会大的提高，同时势必会影响靶之间的中心距。

经过反复试验，采用两组不重叠的直角激光幕，来采集弹头的弹着点数据，激光发射装置采用了可更换的一字激光发射装置，装置安装在两个直角交叉点，装置可以进行角度和水平的微调。激光接收部分采用了90度直角激光接收，两块激光接收板通过接插件拼接成90度的直角接收部分，安装在90度直角的外壳中。沿垂直于激光靶收弹器中心线方向，所述两个激光发射器位于同一侧，所述激光接收传感器带构成一个矩形框。

电子靶外壳体积与市场上超声波电子靶一样大，外壳采用了激光切割拼接焊接技术，保证了外壳的绝对的直角和垂直。弹头穿过激光幕时，在2个互为90度的各为115点的直角激光接收部件上产生瞬间数弹着数字信号。直角激光幕激光接收部件输出信号为0和1，也就是光的通断信号是0和1，数字信号的应用解决了超声波电子靶模拟信号的数值误差。

直角激光接收部件为2个点的弧形激光接收面，瞬间数据上下沿时间为10纳妙，子弹穿过激光幕的速度为300-450米/秒，弧形激光接受面的产生的瞬间数字信号来计算子弹的弹着点，由于激光弧形接收面的瞬间响应时间短，可以灵活的将25米、50米激光靶应用25米、50米射击各种枪支，另外还能根据上下沿响应时间来判断是昆虫或者是其他物体进入激光幕。考虑到子弹的最小直径为5.6mm，射击面大小为540x540mm，则传感器点的间隔可置为1.8mm，这样能够捕获每一发子弹。如果子弹的速度为500m/s，长度5mm，则子弹切割光束的时间为10us。本系统数据采集速率为10M，所以能满足瞬间通过光束的子弹捕获要求。两个弧面可以确定一个弹着点的坐标。

因此在本实用新型中，所述激光发射器采用功率100mW、波长为650nm的可见激光，其发射的激光一字线角度为120度，能够均匀射到90度直角的激光接收传感器带的激光传感器上，激光传感器采用间距为1.8mm，数量为115只的激光传感器，激光传感器的上下沿响应时间小于10nS，子弹飞行穿过激光幕的瞬间，会在传感器上留下瞬间阴影，只有足够快的上下沿响应速度才能捕捉到子弹。两组激光发射器射出的激光，分别在两条XY轴互为90度的激光接收传感器带上，利用弹头穿过激光幕产生的瞬间光斑阴影来计算出弹头的准确弹着点，该技术能够有效捕捉到弹头直径1—50mm的任意材质弹头，能够适用于比赛用气手枪气步枪、中心开火火药枪、军用和警用的各类枪支的弹着点采集的。

其坐标计算方法如下所述：

-在三角形ABM里∠MAB为α，∠MBA为β可得

由代入式(1)可得

如图2所示，所述激光发射器和激光接收传感器带都与信号控制装置相连接，所述信号控制装置包括依次相连接的收光信号处理滤波装置、数据处理坐标计算装置、信号处理单元、数据通讯装置，所述收光信号处理滤波装置与激光接收传感器带相连接相连接，所述信号处理单元与激光发射器相连接。

激光电子靶的数据处理流程图为如图3所示，通过弧面光传感器启动捕捉程序，如果捕捉到子弹的记录，则生成坐标，并传送数据进行处理。

如图4所示，所述激光靶收弹器采用四面开口形，形成四边锥形结构，四边锥形角度为60度。所述激光靶收弹器的弹头缓冲处设置有三组吊装铁链条和抽拉式收弹仓。其工作原理为：运动员开枪后，弹头高速进入锥形口，由于瞬间冲击力很大，弹头变形受惯性原理，滑入收弹仓，收弹仓为了能够进一步降低惯性，采用三组交叉排列的铁链，弹头撞击铁链后，冲击力降低到零，自由落体到下部收弹仓的收弹盒内。

本实用新型采用激光阵列角度数字算法来计算弹着点精度，提高了效率，成本降低，不容易受其他无线及超声的干扰，适合射击比赛及训练。

Claims (8)

1.一种交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，其特征在于：包括激光靶收弹器和设置在激光靶收弹器前部的两组直角激光幕，每组直角激光幕包括一个可拆卸的一字线激光发射器和互为90度的两条激光接收传感器带，每个激光接收传感器带设置有100-150个激光传感器，激光发射器和对应的两条激光接收传感器带位于同一个平面。

2.根据权利要求1所述的交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，其特征在于：所述激光发射器采用功率为100mW、波长为650nm的可见激光发射器，其发射的激光一字线角度为120度，能够均匀射到互为90度直角的激光接收传感器带的激光传感器上。

3.根据权利要求1所述的交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，其特征在于：所述激光传感器采用间距为1.8mm、数量为115只的激光传感器，激光传感器的上下沿响应时间小于10nS。

4.根据权利要求1所述的交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，其特征在于：两组激光发射器射出的激光，分别在两条XY轴互为90度的激光接收传感器带上。

5.根据权利要求1所述的交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，其特征在于：所述激光发射器和激光接收传感器带都与信号控制装置相连接，所述信号控制装置包括依次相连接的收光信号处理滤波装置、数据处理坐标计算装置、信号处理单元、数据通讯装置，所述收光信号处理滤波装置与激光接收传感器带相连接，所述信号处理单元与激光发射器相连接。

6.根据权利要求1所述的交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，其特征在于：沿垂直于激光靶收弹器中心线方向，所述两个激光发射器位于同一侧，所述激光接收传感器带构成一个矩形框。

7.根据权利要求1所述的交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，其特征在于：所述激光靶收弹器采用四面开口形，形成四边锥形结构，四边锥形角度为60度。

8.根据权利要求7所述的交叉直角不重叠激光幕激光电子靶系统，其特征在于：所述激光靶收弹器的弹头缓冲处设置有三组吊装铁链条和抽拉式收弹仓。