CN2463843Y - 一种阵列式光电传感装置 - Google Patents

Abstract

一种陈列式光电传感装置,它由壳架、发射头、接收头、脉冲驱动电路和输出电路几部分构成,各发射头和接收头之间的非可见光或激光作为监测光构成监测面,可监测有无物体介入监测面,并可向计算机提供多项脉冲数据计算介入物体特别是球体介入监测面时的坐标位置、入射角度和速度。可用于防盗、物位监测等,特别是可在垒、棒、网、羽、足等球赛运动中作训练投手、射手的多参数数字化教具和竞赛中的科学裁判工具。

Description

一种阵列式光电传感装置

本实用新型涉及一种陈列式光电传感装置。

现有技术中的一种光电传感装置，它由发射头、接收头和相关的电子电路组成。当发射头和接收头间的监测光线--不可见光或激光被介入物体遮断时，即触发电子电路提供有用的电信号供防盗和物位测量等场合使用。问题是一般只提供在监测线上有无物体遮挡或通过，这种有或无的定性判断，而不能为介入物体的坐标位置、运动速度和介入角度的定量化提供监测参数，所以未见有能直接用来监测球体运动位、速、角的光电转感装置。

本实用新型的目的就是针对上述问题，提供不仅能判断介入物体的有无，还能同时测定介入物体，特别是球体坐标位置、运动速度和介入角度使用的一种陈列式光电传感装置，而且其陈列组合形式还可以根据实际需要进行多种形变与组合。

本实用新型的目的是这样实现的：在监测面的对边按一定间距(如小于球直径)分别装设若干一一对应的发射头和接收头，工作时由两者之间的许多根监测光线所构成的监测面上呈现为相互平行的光栅x。若监测面的另外两对边也采用同样的设置，就可以形成与光栅x相交的光栅y，使监测面被网络化得如同坐标纸一般。上述x,y两组光栅的发射头受驱动电路输出的两路同频异步脉冲电源交替驱动，即x组发射头发射监测光时，y组发射头停止工作，反之亦然，周而复始。相应各接收头的输出经输出电路送给计算机接口，即实现了本实用新型的目的。采用这种技术措施的主要理由是：1．通过各接收头接收脉冲的连续性可测计是否有监测光被遮断或x、y方向各有哪几根监测光被遮断、被遮断的时间长短(即丢失脉冲的数目)和遮断先后的时差(也折合为脉冲数)诸项传感信息即可由计算机算出介入物体在监测面上的坐标位置、速度和介入角度，达到本陈列式光电传感装置的目的。2．是可以避免方向叉交的x、y两组监测光在各交汇点上相互干涉。

显然，上述监测面除平面外还可以设计成曲面或折面

上述驱动电路为保证两组监测光不会在交汇点上发生干涉，其功能是提供两路频率相同的异步脉冲来交替驱动x、y两组发射头。

在无交叉监测光存在的实施案中，可将所有的发射头分成两组来接受驱动电路的两路驱动。

在无交叉监测光存在的实施案中，所有的发射头可不分组而只使用驱动电路所提供的任一输出脉冲。

上述输出电路的功能是保证不丢失前述各传感信息的前提下，于必要时减少送达计算机接口的输出线数，因此各接收头的输出：

在所用监测光线较少时，可直接送至计算机接口。

在所用监测光线稍多时，可分组经或门或者或非门送至计算机接口。

在所用监测光线数较少时，可分组经由或门或者或非门构成的矩阵电路送至计算机接口。

在所用监测光相互交叉时，可分向各自合理选择上述三方式之一形成该向的输出电路，两向输出电路共同构成总输出电路。例如各项的监测光线数均较多，则宜采用两块矩阵电路来构成总输出电路。

本实用新型由于采用上述方案，不仅可以对有无物体介入监测面作定性监测，而且可以对介入物，尤其是球体介入监测面时的坐标位置、速度和角度进行实时的多参数监测，因而具有广泛的用场，特别是可以在垒、棒、网、羽、足等球类运动中作训练投手、射手的多参数数字化教具和竞赛中的科学裁判工具。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1本实用新型基本结构示意图图2本实用新型另一实施例结构示意图图3本实用新型的驱动电路原理图图4本实用新型的矩阵式输出电路原理图图5本实用新型用于足球的实施案例示意图图6本实用新型用于网球的实施案例示意图

图中1．监测面2．监测光3．壳架4．透光孔5．支撑架6．发射头7．接收头8．驱动电路9．输出电路10．足球门11．足球12．网球场

由图1、图2可见，本实用新型是具有由若干监测光2组成的监测面1，在监测面1相对应的两边分设的壳架3内通过与之固连的支撑板5上分别装有相互对应的发射头6和接收头7，各发射头6经电气连接受驱动电路8的输出脉冲驱动而发射的脉冲态监测光2通过壳架3上的透光孔4沿监测面1射向对边壳架3上透光孔4后的接收头7，各接收头7的输出电信号经输出电路9或直接输出至计算机接口。在本实用新型中的监测光2分x、y两向在监测面1内相交时，相应的两组发射头6分别由驱动电路8输出的两路同频异步脉冲驱动。

显然，上述监测面除平面外还可设计成曲面或折面。

图3是本实用新型所采用的一种驱动电路原理图，它由晶振J电容C1、C2电阻R1、R2构成的振荡器、分频器T1、由反向器T3、T4、T5电阻R3、R4电容C3、C4和或非门T6、T7构成的移相整形和由相反器T8、T9电阻R6、R9三极管N1～N4构成的，二路功放几部份普通电子电路构成。二路功放的输出分别驱动X、Y两组发射头6。如图中所附脉冲波形图所示，功放输出的是两路同频异步脉冲，且二者的前后沿间均有一定的时间间隙。显然，在无监测光相交的情况下，发射头6仍可分组使用本图的二路驱动，或不分组而只使用其中的任一路驱动，还可以将上述电路简化为仅由振荡、分频、整形和功放组成的单路脉冲驱动电路。

图4所示是各接收头7的输出经过8只4输入或门T10～T17构成的普通矩阵电路作矩阵式输出给计算机接口。

当然根据实用监测光2的线数即接收头7的数目，可合理选用由2、4、8等多输入端的逻辑或门或者或非门及其等效电子器件构成相应的矩阵电路作矩阵式输出。

当监测光2的线数较多或有监测光相互交叉时，可分组各使用一套本图所示意的矩阵输出电路。

显然，所用监测光线数较少时，各接收头的输出可直接输出到计算机接口。

在所用监测光线数稍多时，各接收头的输出可经逻辑或门或者或非门分组输出到计算机接口。

而且，根据实施案例的需要，本实用新型的输出电路可混合和重复使用上述矩阵式输出、直接输出和分组输出。

图5的两根壳架3分别按一定的距离竖置在足球门10的立柱后，与图1所示相同其间的诸监测光2构成了监测面1，本图未示出的其它非显见部分4、5、6、7、8、9与前述相同。如图当有足球11介入监测面1时遮断了监测光2使接收头7输出中的脉冲丢失，因而能准确裁定进球与否。当然足球门后的设置若如图2所示，更能为准确测定和记录进球的坐标位置、速度和角度提供相应的脉冲信号。

同理，在垒、棒球场上本垒板处架设如图2所示的本阵列式光电传感装置，即可实时准确地裁定“好球”、“坏球”，减少主裁的劳动强度和误判。更可以通过测记投手每一投之位、速、角来作为有效训练投手的科学教具。

图6所示网球场12各场线远端处分别设有一对和相邻之间距与场线宽度相等的两对壳架3，与图1所示相同其间的各监测光2构成了各相互平行或垂直的众监测面2，其他非显见部分4～9与前述相同，本图未于示出。

羽毛球等其他赛场也可以作类似设置。

由上述设置方式可见：本阵列式光电传感装置能对球的落点--界外界内作出客观准确的传感，消除误判和争议，免去多名线裁人员。

显然，为提高传感结果的可信度，还可任意增设监测面，如可在原竖立壳架的底部贴近球场的地方增设与之垂直的壳架构成倒T字和倒П字型等，从而形成具有T字型和П字型等组合式监测面的实施案例。

Claims (9)

1、一种阵列式光电传感装置，在壳架3内固连的支撑板5上装有发射头6和接收头7，壳架3中还装有驱动电路8和输出电路9，驱动电路8连至发射头6，发射头6发出的监测光2通过壳架3上的透光孔4射过空间再经对边壳架3上的透光孔4射达接收头7，接收头7的输出连至输出电路9或直接输出至计算机接口，其特征是：各监测光2均共面平行或相交，监测光2所共之面即为监测面1。

2、根据权利要求1所述的阵列式光电传感装置，其特征是：监测面1是由两根以上的监测光2构成的平面、曲面或折面。

3、根据权利要求1所述的阵列式光电传感装置，其特征是：在监测面1内有两组监测光2相交时，驱动电路8输出的两路同频异步脉冲分别连接到两组发射头6的电源入端。

4、根据权利要求1、3所述的阵列式光电传感装置，其特征是：驱动电路8为振荡级、分频级、移相整形级逐级相串联，整形移相级的两路输出分别连至两路功放级，功放级的两路前后沿间均有时间间隔的同频异步脉冲输出分别连至两组发射头6的电源输入端。

5、根据权利要求1所述的阵列式光电传感装置，其特征是：在监测面1内无监测光2相交时，驱动电路8为振荡级、分频级、移相整形级逐级串联而成，功放级的单路脉冲输出连至各发射头6的电源输入端。

6、根据权利要求1所述的阵列式光电传感装置，其特征是：输出电路9是由逻辑或门或或非门构成的矩阵式输入输出电路，其输入端与各接收头7的输出相连，其输出端与计算机接口相连。

7、根据权利要求1所述的阵列式光电传感装置，其特征是：输出电路9是直接把各接收头7的输出与计算机接口相连。

8、根据权利要求1所述的阵列式光电传感装置，其特征是：输出电路9是把各接收头7的输出经逻辑或门或或非门分组输出与计算机接口相连。

9、根据权利要求1所述的阵列式光电传感装置，其特征是：输出电路9可混合和重复使用前述矩阵式输出、直接输出和分级输出至计算机接口。

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