DE10017130A1 - Electronic hit or shot evaluation in shooting system involves using infrared camera to acquire image of shot on wall, comparing projected target and detected hit co-ordinates - Google Patents
Electronic hit or shot evaluation in shooting system involves using infrared camera to acquire image of shot on wall, comparing projected target and detected hit co-ordinatesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektronischen Treffer- bzw. Schußaus wertung von abgegebenen Schüssen in einer Schießanlage für Sportschützen und zur Jagdausbildung, bei der als Zielausgabe das zu beschießende Ziel über eine Lichtquelle als heller Fleck in allen Richtungen bewegbar auf eine Zielwand projiziert wird und zur Trefferauswertung eine Infrarotkamera eine Aufnahme des Schußbildes auf der Zielwand erstellt und eine Schießanlage.The invention relates to a method for electronic hit or shot evaluation of shots fired in a shooting range for sport shooters and for hunting training, in which the target to be shot is used as the target output a light source can be moved as a bright spot in all directions onto a target wall is projected and an infrared camera takes a picture of the hit analysis Shot image created on the target wall and a shooting range.
Ein derartiges Verfahren und Schießanlage ist aus der DE 37 29 613 C2 be kannt. Die Zielwand wird dabei von einer Infrarotkamera aufgenommen und de ren Bild vor der Abgabe des Schusses als Digitalsignal in den Speicher eines Rechners geschrieben, in dem es als Grauwert zeilen- und spaltenweise geord net zur Verfügung steht. Die Koordinaten des auf der Zielwand erscheinenden Lichtfleckes, sowie das nach Abgabe des Schusses von der beschossen Ziel wand erzeugte Bild, werden in dem Rechner gespeichert, und anschließend wer den die Grauwerte der beiden Bilder miteinander verknüpft. Die Koordinaten der bei der Verknüpfung festgestellten Veränderungen werden mit den Koordinaten des Lichtfleckes zum Zeitpunkt der Abgabe des Schusses verglichen und die Position des Einschusses zum Ziel ermittelt.Such a method and shooting range is known from DE 37 29 613 C2 knows. The target wall is recorded by an infrared camera and de ren image before the shot is fired as a digital signal in the memory of a Written computer, in which it is arranged in rows and columns as a gray value net is available. The coordinates of the one appearing on the target wall Spot of light, as well as that after firing the shot from the shot target wall generated image, are stored in the computer, and then who the gray values of the two images are linked. The coordinates of the When linking, changes are identified with the coordinates of the light spot at the time the shot was fired and the Position of the bullet to the target determined.
Ein gravierender Nachteil dieser Schießanlage bezogen auf die Auswertung mit einer Infrarotkamera ist, daß in diesem Verfahren ein Wärmebild als eine unver änderbare statische Größe betrachtet wird. Dies ist jedoch nicht der Fall. Eine im thermischem Bereich arbeitende Kamera liefert ein zeitlich sich veränderndes Signal. Durch die "Selbstgenerierung" der Wand ist die auftreffende geringe Im pulsenergie in kurzer Zeit verschwunden. Ein solcher Vergleich ist also vollkom men unnötig und kann sogar zu einer Fehlinterpretation führen, wenn die Wand nicht unmittelbar vor dem Auftreffen der Munition eingemessen wird. Dies könnte aber nur mit mehreren feststehenden Infrarotkameras durchgeführt werden, da die Auflösung einer Kamera für eine Zielwand von in der Regel mehr als 30 m Länge zu gering ist. Die Verwendung von mehreren Infrarotkameras ist aus Ko stengründen nicht möglich. Dieses Verfahren kann auch nicht mit einer bewegten Kamera unmittelbar nach Ansprechen des Akustikschalters und noch vor Auftref fen der Munition die Wand aufnehmen. Um dies zu realisieren müßte die Kamera in weniger als 78 ms aus der Bewegung anhalten und auch schon das Bild vor dem Schuß in den Speicher ablegen. Diese Zeit ist noch wesentlich kürzer wenn man bedenkt, daß die Kamera schon viel früher die auf die Wand zubewegende Munition erfaßt.A serious disadvantage of this shooting range in relation to the evaluation an infrared camera is that in this process, a thermal image as an un changeable static size is considered. However, this is not the case. One in thermal range camera provides a temporally changing Signal. Due to the "self-generation" of the wall, the low Im pulse energy disappeared in a short time. Such a comparison is therefore complete unnecessary and can even lead to misinterpretation if the wall is not measured immediately before the ammunition hits. this could but only with several fixed infrared cameras, because the resolution of a camera for a target wall of usually more than 30 m Length is too short. The use of several infrared cameras is from Ko reasons not possible. This method also cannot be used with a moving Camera immediately after the acoustic switch responds and before it hits pick up the wall of the ammunition. To do this, the camera would have to stop moving in less than 78 ms and even the picture in front put the shot in the memory. This time is much shorter though one considers that the camera was moving towards the wall much earlier Ammunition captured.
Die angegebene Zeit bezieht sich auf eine langsame Schrotpatrone mit einer Ge schwindigkeit von v0 = 400 m/s und einer v25 von 240 m/s bei einer Entfernung von 25 m. Das Positionieren einer bewegten Kamera auf eine für die Auswertung und Genauigkeit erforderlichen Teilfläche der Wand erfordert die Aufnahme vieler Einzelbilder. Wegen der zeitlichen Veränderung dieser Einzelbilder müßte in dem Vergleichsverfahren vor jedem neuen Schuß erst der Speicher aktualisiert wer den. Nach dem Schuß müßte erst eine dieser Positionen angefahren werden um die bei diesem Verfahren nötige Deckungsgleichheit der Aufnahmen zu errei chen. Die Auswertzeit verlängert sich also auch noch um die Verfahrzeit zum er reichen der nächsten Teilfläche. Die Auswertzeit ist also nicht nur wegen der größeren Datenmenge sondern auch aufgrund der Nachführzeit langsamer. Da durch kann der Schütze nicht kurz hintereinander bei einem Fehlschuß einen zweiten Schuß abgeben. Dies ist jedoch ein wichtiges Merkmal für den Schützen. Außerdem entstehen größere Pausen zwischen jedem Abwurf.The specified time refers to a slow shot cartridge with a speed of v 0 = 400 m / s and a v 25 of 240 m / s at a distance of 25 m. The positioning of a moving camera on a part of the wall required for evaluation and accuracy requires the taking of many individual images. Because of the temporal change in these individual images, the memory would have to be updated in the comparison process before each new shot. After the shot, one of these positions would have to be approached in order to achieve the congruence of the recordings required in this procedure. The evaluation time is also extended by the travel time to reach the next partial area. The evaluation time is therefore slower not only because of the larger amount of data but also because of the tracking time. Since the shooter can not give a second shot in quick succession in the event of a miss. However, this is an important feature for the shooter. There are also longer breaks between each drop.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schieß anlage zur elektronischen Treffer- bzw. Schußauswertung von abgegebenen Schüssen in einer Schießanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9 anzugeben, mit dem sowohl eine hohe Genauigkeit erreicht wird, als auch die Auswertdauer so herabgesetzt wird, daß der Schütze ohne Beeinträchtigung zwei Schüsse hintereinander abgeben kann.The invention is therefore based on the object of a method and a shoot System for electronic hit or shot evaluation of delivered Shots in a shooting range according to the preamble of claim 1 or 9 specify with which both a high accuracy is achieved, as well as the Evaluation time is reduced so that the shooter two without impairment Can fire shots in a row.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, daß gleichzeitig zur Zielausgabe die Zielkoordinaten erfaßt werden und daß die se Zielkoordinaten mit den aus der Trefferauswertung gewonnenen Trefferkoor dinaten verglichen werden und bei Unterschreiten einer vorgegebenen Abwei chung ein Treffer signalisiert wird.According to the invention, this object is achieved with respect to the method in that that the target coordinates are recorded simultaneously with the target output and that the Target coordinates with the goal score obtained from the hit evaluation dinates are compared and if the specified deviation is undershot a hit is signaled.
Erfindungsgemäß wird die obengenannte Aufgabe bezüglich der Schießanlage dadurch gelöst, daß die Schießanlage ein Gerät zur Messung der durch den Schuß erzeugten Wärmeimpulse enthält, mit dem die durch die Wärmeentwick lung der Treffer auf der Zielwand erzeugten Wärmeimpulse unmittelbar als Tref ferkoordinaten erfaßt werden und in dem Auswertegerät die Trefferauswertung durch Vergleich der Zielkoordinaten mit den Trefferkoordinaten erfolgt.According to the invention, the above-mentioned object relates to the shooting range solved in that the shooting range a device for measuring the by the Shot generated heat impulses with which the heat generated by the The hits on the target wall generated heat impulses directly as a hit coordinates and the hit evaluation in the evaluation device by comparing the target coordinates with the hit coordinates.
Vorteil dieses Verfahrens und der Schießanlage ist u. a., daß wegen der fehlen den Deckungsgleichheit der beiden Aufnahmen, vor und nach dem Schuß, die Mechanik wesentlich einfacher sein kann. Ein geringes Überschwingen zum Auf nahmezeitpunkt kann sogar toleriert werden. Dadurch ist die Stopzeit auch noch kürzer. Außerdem ergibt sich eine Zeitersparnis, weil die zu verarbeitende Da tenmenge geringer ist.Advantage of this method and the shooting range is u. a. that because of the lack the congruence of the two shots, before and after the shot, the Mechanics can be much easier. A little overshoot time of acceptance can even be tolerated. So the stop time is also shorter. It also saves time because the data to be processed is less.
Vorteilhafterweise ist das Ziel in Form von Zielvektoren oder Zielkoordinaten in einem Steuergerät gespeichert und die Zielausgabe ist über die Lichtquelle von diesem Steuergerät gesteuert. Hierdurch sind die genauen Koordinaten des Ziels vorgegeben und bekannt. Als Steuergerät eignet sich z. B. ein Computer oder aber auch nur eine spezielle Einsteckkarte für einen Computer. Diese kann au tomatisch, d. h. ohne Rechnerbeteiligung selbständig die Zielausgabe tätigen. So kann nach einem Beschuß für die Zeit der Auswertung (im Millisekundenbereich) das Ziel weiter ausgegeben werden, und erst nach Ermittlung des Ergebnisses erfolgt eine Aktion.The target is advantageously in the form of target vectors or target coordinates stored in a control unit and the target output is from the light source of controlled this control unit. This gives the exact coordinates of the target predetermined and known. As a control device is, for. B. a computer or but also just a special plug-in card for a computer. This can also tomato, d. H. make the target output independently without computer involvement. So after a bombardment for the time of the evaluation (in the millisecond range) the goal continues to be spent, and only after determining the outcome there is an action.
Als Lichtquelle wird erfindungsgemäß bevorzugt ein Laser verwendet. Der La serstrahl wird zur Projektion auf einen horizontal und vertikal verstellbaren Spie gel gelenkt, der den Laserstrahl und damit das Ziel auf die Zielwand ableitet. Die Bewegung des Spiegels wird vom Steuergerät anhand der Zielkoordinaten ge steuert. Da ein Spiegel sehr leicht ist, ergibt sich nahezu kein Fehler bei der Projektion. Es genügt eine einfache Eichung zur Korrelation der Zielkoordinaten mit der Spiegelbewegung.According to the invention, a laser is preferably used as the light source. The La serstrahl is used to project onto a horizontally and vertically adjustable spike directed, which directs the laser beam and thus the target onto the target wall. The The control unit uses the target coordinates to move the mirror controls. Since a mirror is very light, there is almost no error with the Projection. A simple calibration is sufficient to correlate the target coordinates with the mirror movement.
Der Laserstrahl und damit das Ziel kann selbstverständlich jede geeignete Form aufweisen und z. B. einen Hasen oder eine Taube darstellen. Durch Modulation des Umrisses bewegt sich das Motiv quasi auch noch.The laser beam and thus the target can of course take any suitable shape have and z. B. represent a hare or a dove. By modulation of the outline, the motif also moves, so to speak.
In bevorzugter Ausführungsform wird die Infrarotkamera auf einem vertikal und horizontal verstellbaren Drehteller angeordnet, dessen Bewegung vom Steuerge rät in Abhängigkeit der Zielkoordinaten gesteuert ist. Da nach der Abgabe des Schusses noch eine kurze Zeit bis zum Auftreffen des Schusses auf die Zielwand vergeht, kann die Bewegung des Drehtellers so gesteuert sein, daß sie dies be rücksichtigt. Es wird zweckmäßigerweise ein gewisser Vorhalt eingestellt.In a preferred embodiment, the infrared camera on a vertical and horizontally adjustable turntable arranged, its movement from the Steuerge is controlled depending on the target coordinates. Since after the delivery of the Shot for a short time until the shot hits the target wall passes, the movement of the turntable can be controlled so that it be considered. A certain amount of advance is expediently set.
Eine weitere Ausführungsform ist eine Auswertung mit einer nachgeführten Infra rot-Zeilenkamera. Diese wird so angeordnet, daß die Zeilenelemente eine senk rechte Linie der Wand von oben bis unten aufnehmen. Durch einen auf der hori zontalen Achse angeordneten Impulsgeber wird nach einer kleinen Drehbewe gung, die sich nach den Pulsen pro Winkel richtet, jeweils eine Spalte eingele sen. Das Einlesen einer Zeile/Spalte dauert nur Mikrosekunden. Eine Spalte wird dabei in einer Operation in den Speicher geschrieben. Die Fläche wird im Spei cher wieder zusammengesetzt. Vorteil dieser Anordnung ist der, daß die Auflö sung nur noch abhängig von der Anzahl der Pulse pro Winkel ist. Es lassen sich also höhere Auflösungen als mit Flächenkameras erreichen. Die Kamera wird auch zur Aufnahme einer Spalte nicht angehalten, sondern läuft durch. Außer dem entfällt die zweite Drehachse des Spiegels. Der Bereich, in dem der Schütze danebenschießen kann und trotzdem eine korrekte Auswertung möglich ist, kann damit größer sein, weil beliebig viele Spalten ausgelesen werden können. Eine Beschränkung liegt nur im Speicher des Rechners. Außerdem wird die Auswert zeit länger.Another embodiment is an evaluation with a tracked infra red line camera. This is arranged so that the row elements lower Take the right line of the wall from top to bottom. By one on the hori zontal axis arranged pulse generator after a small rotation a column depending on the pulses per angle sen. Reading a row / column only takes microseconds. A column becomes written to memory in one operation. The surface is in the Spei reassembled. The advantage of this arrangement is that the resolution solution only depends on the number of pulses per angle. It can be So achieve higher resolutions than with area cameras. The camera will also not stopped to record a column, but runs through. Except this eliminates the second axis of rotation of the mirror. The area where the shooter can miss and still a correct evaluation is possible be larger because any number of columns can be read out. A The only limitation is in the computer's memory. It also evaluates time longer.
Erfindungsgemäß nimmt nach der Schußabgabe die Infrarotkamera das Schuß bild auf und es wird in einem Auswertegerät das digitalisierte Schußbild ausge wertet. Da die Bewegung des Drehtellers und damit der Infrarotkamera vom Steuergerät gesteuert wird, sind die Koordinaten bekannt. Beim Schuß treffen die Schußpartikel (Schrot oder Einzelgeschoß) auf die Zielwand auf und erzeugen dort Wärmeimpulse. Diese Wärmeimpulse werden von der Infrarotkamera aufge nommen und den Trefferkoordinaten zugeordnet.According to the invention, the infrared camera takes the shot after the shot has been fired image and the digitized shot image is output in an evaluation device evaluates. Since the movement of the turntable and thus the infrared camera from Control unit is controlled, the coordinates are known. They hit when they shot Shot particles (shot or single storey) on the target wall and generate there heat impulses. These heat pulses are picked up by the infrared camera taken and assigned to the hit coordinates.
Zweckmäßigerweise ist die Zielwand eine nicht beschichtete Stahlwand.The target wall is expediently an uncoated steel wall.
Die Eichung der Infrarotkamera wird vorteilhaft mit Hilfe zweier Marken außerhalb der Zielwand durchgeführt. Eigenschaft der Marke ist, sie muß Wärme abgeben können. Jede Glüh- oder Halogenlampe ist dazu geeignet. Die Marke kann von einer Infrarotkamera zum Abgleich der Mittelpositionen aufgenommen werden, wobei sowohl ein mechanischer Abgleich durch Feinjustage als auch ein elek tronisches Einrechnen der Fehlposition möglich ist.The calibration of the infrared camera is advantageous with the help of two marks outside the target wall. The property of the brand is that it must give off heat can. Any incandescent or halogen lamp is suitable for this. The brand can be from an infrared camera to compare the center positions, whereby both a mechanical adjustment through fine adjustment and an elec tronic calculation of the incorrect position is possible.
Wird der Laser durch Verstärkungs- und Offseteinstellung der Spiegel in ähnli cher Weise auf die Marken justiert, so kann auch ohne optische Kontrolle der Laserposition diese bestimmt werden. Wird z. B. die Marke genau in die Mitte des Kamerafensters gelegt und ist das obige Verfahren richtig durchgeführt worden, besteht in jeder Position ein direkter Zusammenhang zwischen der Ablenkspan nung der dem Laser zugeordneten Galvanometern, die für die Spiegelverstellung zuständig sind, und der auf den Drehtisch ausgegebenen Spannung. Ist diese Spannung verschieden, so entspricht dies einem Winkel oder einer Abweichung von der Position (Ein Beispiel: 0,01 Volt entsprechen 0,1 m auf der Wand). Nach einem Beschuß stoppt die vorlaufende Kamera. Nach z. B. 78 ms, das ist die Zeit, die vergeht bis die Schrote die Wand erreichen, wird die Spannung an den Dreh spiegeln digital oder analog ermittelt und auch die Spannung die für das Auslen ken der Kamera zuständig ist. Ist die Abweichung z. B. auf der horizontalen Achse 0,01 Volt, so befindet sich der Laserpunkt je nach Vorzeichen eben um diese 0,1 m von der Justageposition entfernt.If the laser is adjusted by amplifying and offset the mirrors in similar calibrated to the marks, so that the Laser position these can be determined. Is z. B. the mark exactly in the middle of the Camera window and the above procedure has been carried out correctly, there is a direct connection between the deflection chip in every position voltage of the galvanometers assigned to the laser for mirror adjustment and the voltage output on the turntable. Is this Voltage different, this corresponds to an angle or a deviation from the position (an example: 0.01 volts correspond to 0.1 m on the wall). To the camera in front stops a shelling. After e.g. B. 78 ms, that's the time which passes until the shot reaches the wall, the tension on the shoot becomes mirror determined digitally or analog and also the voltage for the deflection ken the camera is responsible. Is the deviation z. B. on the horizontal axis 0.01 volt, the laser spot is around it depending on the sign 0.1 m from the adjustment position.
Das Verfahren und die Schießanlage können jedoch auch mit einer mechanisch gekoppelten, in ähnlicher Weise abgeglichenen optischen Kamera ergänzt wer den. Diese kann entweder direkt zum Aufnahmezeitpunkt der Infrarotkamera auch den Laserpunkt aus der Wand ermitteln oder der automatischen Kontrolle und Überwachung der richtigen Justage dienen.The method and the shooting range can also be done mechanically coupled, similarly matched optical camera supplements who the. This can be done either directly at the time the infrared camera was taken also determine the laser point from the wall or the automatic control and monitor the correct adjustment.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der einzigen Figur, die nach folgend beschrieben ist. Diese Figur zeigt eine Zielwand 1 von ungefährer Länge von 42 m. Die Höhe beträgt 3,50 m. Vor der Zielwand 1 ist eine Anordnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren untergebracht, die hier nur beispielhaft und schematisch dargestellt ist. Mit dem Bezugszeichen 2 ist ein Laser bezeichnet. Der darin erzeugte Laserstrahl wird über einen beweglichen Spiegel 3 auf die Zielwand 1 gelenkt und erzeugt dort das Zielbild, z. B. einen laufenden Hasen oder eine fliegende Taube. Auf einem horizontal und vertikal beweglichen Dreh teller 6 ist eine Infrarotkamera 7 und eine Videokamera 8 angeordnet.Further features of the invention result from the single figure, which is described after. This figure shows a target wall 1 of approximately 42 m in length. The height is 3.50 m. In front of the target wall 1 there is an arrangement according to the method according to the invention, which is shown here only by way of example and schematically. The reference number 2 denotes a laser. The laser beam generated therein is directed via a movable mirror 3 onto the target wall 1 and generates the target image there, e.g. B. a running hare or a flying pigeon. On a horizontally and vertically movable turntable 6 , an infrared camera 7 and a video camera 8 is arranged.
In einem Steuergerät 4 werden die Zielkoordinaten in Form eines zeitlichen Ver laufs eingespeichert. Das Steuergerät 4 steuert dann den Spiegel 3 und den Drehteller 6 und gibt während der Steuerung die Zielkoordinaten an ein Auswer tegerät 5 weiter. In dieses Auswertegerät 5 gelangen ebenfalls die Signale der Infrarotkamera 7. Da die Koordinaten des Zielbildes bekannt sind, sind auch die Koordinaten des Bildes der Infrarotkamera 7 bekannt. Es liegen somit die Zielko ordinaten wie auch die Trefferkoordinaten vor. Bei Unterschreiten einer vorgege benen Abweichung wird ein Treffer signalisiert, z. B. auf einem Monitor 9. Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Eingabegerät bezeichnet. Die Videokamera 8 auf dem Drehteller 6 dient zur Eichung der Anlage, wie beschrieben.In a control unit 4 , the target coordinates are stored in the form of a time profile. The control device 4 then controls the mirror 3 and the turntable 6 and passes the target coordinates to an evaluation device 5 during the control. The signals of the infrared camera 7 also reach this evaluation device 5 . Since the coordinates of the target image are known, the coordinates of the image of the infrared camera 7 are also known. The target coordinates as well as the hit coordinates are thus available. When falling below a pregiven deviation, a hit is signaled, for. B. on a monitor 9 . Reference number 10 denotes an input device. The video camera 8 on the turntable 6 serves to calibrate the system as described.
Bei speziellen Infrarotkameras kann es zweckmäßig sein, aus zwei aufeinander folgenden Aufnahmen des Schussbildes die Trefferkoordinate zu ermitteln.With special infrared cameras it can be useful to have two on top of each other to determine the hit coordinate following recordings of the shot image.
Als Beispiel hierfür wird die erste Aufnahme des Schussbildes zum Zeitpunkt des Trefferaufschlages aufgenommen und die zweite Aufnahme 0,033 Sekunden später. Die beiden Aufnahmen zeigen eine Temperaturdifferenz. Diese kann zur Ermittlung der Trefferkoordinaten herangezogen werden.As an example of this, the first shot of the shot at the time of Hit impact recorded and the second shot 0.033 seconds later. The two pictures show a temperature difference. This can be used Determination of the hit coordinates can be used.
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DE20117872U1 (en) * | 2001-11-06 | 2002-12-19 | Schnitzler Wolfgang | shooting |
FR2840064A1 (en) * | 2002-05-22 | 2003-11-28 | Christian Georges Gera Saunier | Apprentice game hunters game hunting simulation having real time three dimensional images projection screen placed/associated sounds produced and realistic simulation hunter firing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE50001211D1 (en) | 2003-03-13 |
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