DE3729613A1 - Schiessanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schießanlage zum Beschießen eines unbeweglichen oder sich bewegenden simulierten Zieles mit sofortiger Treffer- bzw. Schußauswertung, wobei das unbewegliche Ziel eine feststehende Schießscheibe und das sich bewegende Ziel eine eine Flugbahn beschreibende Tonscheibe oder ein sich quer zu dem Schützen bewegendes Ziel sein kann, und die Ziele in einer bei jagdlichen und schießsportlichen Veranstaltungen üblichen Entfernung von dem Schützen erscheinen.

Bei der jagdlichen und schießsportlichen Ausbildung und bei Schießsportwettbewerben wird sowohl auf ruhende Ziele, wie z.B. Schießscheiben, als auch auf sich bewegende Ziele geschossen. Bewegliche Ziele sind beispielsweise Tonscheiben, die von Wurfautomaten hochgeschleudert werden und variable Flugbahnen zurücklegen. Aufgabe des Schützen ist es, die Tonscheibe während des Fluges mit einer Schrotladung zu treffen. Dabei wird die Tonscheibe zerstört oder ihre Flugbahn verändert; dabei ist ein Treffer sichtbar. Um einen Fehlschuß korrigieren zu können, ist es erforderlich festzustellen, an welcher Stelle die Schrotladung die Tonscheibe passiert hat. Wegen der hohen Geschwindigkeit der Schrotkugeln ist dies in der Praxis wenn überhaupt nur sehr schwer möglich.

Das Schießen auf Tonscheiben wird im Freien ausgeführt. Abgesehen von den damit verbundenen akustischen Belästigungen kommt es durch die aus Blei bestehenden Schrotkugeln und die Tonscherben, die sich im Bereich der Schießplätze ansammeln, zu Umweltverschmutzungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Belästigungen und Umweltschäden zu vermeiden und eine Schießanlage so auszubilden, daß sowohl ruhende als auch sich bewegende Ziele in einer Halle beschossen werden können und daß eine sofortige Treffer- bzw. Schußauswertung auch bei Fehlschüssen möglich ist.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schießanlage der eingangs beschriebenen Art mit folgenden Merkmalen:

• a) das zu beschießende Ziel wird als feststehender oder sich bewegender heller oder dunkler Fleck auf einer Bildwand angezeigt, die in der gewünschten Entfernung von dem Schützenstand vor einem Kugelfang aufgestellt ist;
• b) der Fleck wird von einer Lichtquelle auf die Bildwand projiziert und erscheint als nach einem vorgegebenen Programm in alle Richtungen bewegbarer oder feststehender Fleck auf der Bildwand;
• c) die Koordinaten des auf der Bildwand erscheinenden Lichtfleckes sind in einem Rechner gespeichert;
• d) die Bildwand wird von einer elektronischen Kamera aufgenommen und deren Bild vor Abgabe eines Schusses in einen Speicher eingeschrieben;
• e) bei der Abgabe eines Schusses wird über einen Sensor die elektronische Kamera erneut ausgelöst und ein Bild von der beschossenen Bildwand erzeugt;
• f) die beiden Bilder werden miteinander verknüpft, vorzugsweise subtrahiert;
• g) die Koordinaten der bei der Verknüpfung festgestellten Veränderungen werden mit den Koordinaten des Lichtfleckes zum Zeitpunkt der Abgabe des Schusses verglichen und/oder die Abweichung der Einschüsse von dem Flecken ermittelt.

Als Bildwand kann eine auswechselbare verschleißfeste Folie, z.B. aus Kunststoff benutzt werden, die vor dem Kugelfang angeordnet ist, der in bekannter Weise aus einer Betonmauer mit einer vor dieser angeordneten Schicht aus Stopfwolle bestehen kann.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß der Fleck als heller Lichtfleck auf die Wand projiziert und die Lichtquelle mit Hilfe einer bekannten Steuereinrichtung nach oben und unten sowie nach links und rechts nach einem vorgegebenen Programm beweglich ist, derart daß auf der Bildwand ein feststehender oder sich in beliebiger Richtung bewegender Lichtfleck anzeigbar ist. Es besteht dabei die Möglichkeit, unterschiedlich aussehende Objekte auf der Bildwand zu simulieren, z.B. dadurch daß Scheiben mit entsprechend ausgeschnittenen Konturen in die Optik der Lichtquelle eingeschoben werden. Der Lichtfleck kann auf diese Weise z.B. die Kontur einer feststehenden Schießscheibe mit unterschiedlicher Größe, die eines sich quer zu dem Schützen von einer Seite zur anderen bewegenden Hasen oder die eines sich in einer Flugbahn bewegenden Flugwildes erhalten.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Lichtquelle feststeht und im Bereich des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtkegels ein Gegenstand nach einem vorgegebenen Programm beliebig bewegbar ist, dessen Umrisse als dunkler Fleck auf der Bildwand abgebildet werden. Es besteht ferner die Möglichkeit, auf die Bildwand mittels eines Dias einen beliebigen Hintergrund zu projizieren. Ferner sieht die Erfindung vor, daß das zu beschießende Ziel von einem Filmprojektor, vorzugsweise einer Videokamera auf die Bildwand projiziert wird, wobei die Koordinaten des in den einzelnen Bildern dargestellten Zieles ermittelt und beispielsweise auf der Tonspur und/oder in dem Rechner gespeichert werden.

Die elektronischen Einrichtungen zur Erstellung der Bilder, deren Verknüpfung und Auswertung sowie die Steuerung der Bewegungen, die der Lichtfleck auf der Bildwand ausführen soll, erfolgt mit bekannten, im Handel erhältlichen elektronischen Bauelementen. Ein Ausführungsbeispiel ist auf dem Blockschema dargestellt, anhand dessen die Erfindung näher erläutert wird.

Die von der elektronischen Kamera (1) aufgenommenen Bilder werden in einer Digitalisierungslogik (2) in digitale Signale umgewandelt und in einem Bildspeicher (3) gespeichert. Mit (4) ist ein akustischer Schalter, z.B. ein Sensor bezeichnet, der bei Abgabe des Schusses ein Signal an das Rechenwerk (5) liefert. Als Eingabeeinheit (6) für das Rechenwerk kann eine Maus oder eine Tastatur benutzt werden. Die Signale einer Grafikausgabekarte (7) werden auf einen Monitor (8) gegeben. Mit (9) ist eine Koordinaten-Ausgabeeinheit bezeichnet, deren X- und Y-Werte an die Positionierungseinheit (10) mit der beweglichen Lichtquelle angelegt werden. Wenn die von dem Rechenwerk gelieferte Auswertung der Schußergebnisse gedruckt werden soll, wird ein Drucker (11) mit einem vorgeschalteten Interface (12) benutzt.

Die Schießanlage arbeitet wie folgt:

Es wird zunächst von der Kamera (1), z.B. einer CCD-Kamera ein Bild von der Auftrefffläche, d.h. der Bildwand oder eines bestimmten Abschnittes der Bildwand erstellt, das in digitale Signale umgewandelt und in dem Speicher (3) gespeichert wird. Dabei ist unerheblich, ob irgendwelche Gegenstände oder auch vorherige Einschußlöcher von der Kamera mit aufgenommen werden, soweit diese bis zum Zeitpunkt der Abgabe des Schusses sich nicht verändern. Bereits auf der Bildwand vorhandene Einschußlöcher brauchen also nicht durch Abkleben oder dergleichen verdeckt zu werden. Das in den Speicher (3) eingeschriebene Bild steht als Grauwert zeilen- und spaltenweise geordnet zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung, d.h. jeder Bildpunkt steht unter Angabe seiner Koordinaten und einer Information, z.B. als Digitalsignal eines Grauwertes in einem Speicherplatz, wobei die Größe des Bildpunktes von der Entfernung und der Auflösung der Kamera und des Digitalisierungsinterface abhängt. Bei den zur Zeit verfügbaren Kameras ist eine Zeilen- und Spaltenauflösung von mehr als 4000 Bildpunkten möglich. Für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck bedeutet dies, daß, wenn eine Wand mit einer Länge von 10 m und einer Höhe von 5 m beschossen werden soll, in dem Speicher ein Bildpunkt die Größe von 2,5 × 1,25 mm hätte; dieser Bildpunkt hätte somit kleinere Abmessungen als die beim Schießen benutzten Schrotkugeln mit einem Durchmesser von 2 bis 3 mm. Der Grauwert eines Bildpunktes entspräche der Integration über diese Fläche. Wäre beispielsweise eine Hälfte der Fläche weiß und die andere schwarz, so ergäbe sich ein Grauwert von 50%. Selbst bei einer verhältnismäßig geringen Grauwertauflösung von z.B. 256 könnten Grauwertveränderungen von weniger als 0,5% erfaßt werden.

Die Abspeicherung der ermittelten Werte ist mit der Echtzeit von 20 ms, d.h. der Bildfrequenz bzw. Aufzeichnungsgeschwindigkeit der Fernsehkamera möglich, wobei die Geschwindigkeit der Abspeicherung bei den meisten bekannten Systemen synchron mit der Zeilenfrequenz einer Kamera verläuft.

Die Projektion eines sich bewegenden hellen Lichtfleckes auf der Bildwand erfolgt mit einer Ansteuerungs- und Positioniereinrichtung, die sicherstellt, daß die Koordinaten des Lichtfleckes in dem Rechenwerk bzw. Speicher vorliegen. Da sich sowohl der Einsatzpunkt des Lichtfleckes, der Winkel der Flugbahn und die Geschwindigkeit ändern lassen, sind beliebige Bewegungen des Lichtfleckes auf der Bildwand möglich, die beim klassischen Tontaubenschießen selbst bei Verwendung zahlreicher Wurfautomaten nicht erreicht werden können.

Die programmierte Bewegung der Lichtquelle und des damit auf der Bildwand erzeugten Lichtfleckes erfolgt mit bekannten Steuerungen, wie sie beispielsweise in der Robotertechnik zur Ansteuerung und Positionierung verwendet werden. Es können Schrittmotoren benutzt werden, die mittels eines Eingangsimpulses eine Verdrehung des Motors um einen bestimmten Winkel ausführen. Geht man dabei von einer Nullposition aus, so ist die Anzahl der ausgegebenen Impulse ein Maß für den zurückgelegten Winkel und damit für den Weg des Lichtfleckes, wenn die Lichtquelle sich mit der Achse des Motors dreht. Bei Verwendung von zwei Motoren kann der Lichtpunkt über eine Fläche, d.h. nach oben und unten und in beide seitliche Richtungen geführt werden.

Nach erfolgter Bahnausgabe durch die Koordinatenausgabeeinheit, die zu jedem Zeitpunkt die Position des Lichtpunktes kennt und an den Speicher liefert, wird dem System durch einen Schalter, z.B. einen Knallschalter oder einen Sensor, durch dessen Zustandsänderung mitgeteilt, daß ein Schuß abgegeben wurde. In diesem Augenblick wird das Bild der Kamera ein zweites Mal erfaßt und mit dem vor Abgabe des Schusses aufgenommenen Bild verknüpft. Bei einer Verknüpfung durch Subtraktion der Speicherzellen würde in den Zellen, in denen die Information sich nicht geändert hat, nach der Verknüpfung nichts mehr stehen, während in den anderen Speichern die Differenz der Änderungen erfaßt wird. Fallen die Koordinaten der erfaßten Änderungen, d.h. der Einschüsse mit den Koordinaten des Lichtfleckes im Augenblick der Abgabe des Schusses zusammen, wird der Schuß als Treffer gewertet. Der Lichtpunkt kann nach der Abgabe des Schusses weiterwandern. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Lichtquelle bei Vorliegen eines Treffers auszuschalten.

Anstelle einer CCD-Kamera kann auch eine Infrarot-Kamera benutzt werden, die auf die Erwärmung der Einschlagstellen der Kugeln auf die Bildwand anspricht und die Temperaturdifferenzen vor und nach dem Schuß ermittelt, die zur Auswertung benutzt werden. In diesem Fall empfiehlt sich die Verwendung einer besonders verschleißfesten Folie, die vor dem Kugelfang bzw. der Stopfwollschicht des Kugelfanges angeordnet wird.

Die elektronische Kamera kann auch eine Farbfernseh-Kamera sein, die auf die Verfärbung des Folienmaterials reagiert und diese auswertet.

Es lassen sich also sowohl die Erwärmung, die Verfärbung als auch der Schuß selbst erfassen und führen zu einer auswertbaren Information der Speicherzellen. Da die Lage des Lichtpunktes durch die zuletzt ausgegebenen Koordinaten oder durch die erneute Aufnahme des Bildes bekannt sind, kann auf diese Weise ermittelt werden, ob das als Lichtpunkt erscheinende imaginäre Ziel getroffen wurde oder nicht. Die Bildauswertung ist in allen Fällen für Ziel und Treffer aus einem Bild möglich, da ein Treffer im optischen Bereich zu einer Verdunklung führt, während das Ziel als hellere Kontur erscheint. Da sich sowohl der Trefferdurchmesser als auch die Art des Trefferbildes von dem Erscheinungsbild des Ziels unterscheiden, ist eine Auswertung auch dann möglich, wenn sich zwei Einschüsse überlappen.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, bei der die Lichtquelle bewegt wird, kann die Kamera zusammen mit der Lichtquelle auf der Positionierungseinrichtung installiert und während der Bewegung der Lichtquelle mitgeführt werden. In diesem Fall wird ein Schrittmotor verwendet und nach jedem Schritt ein Bild erfaßt, das das vorherige Bild überschreibt.

Claims (9)

1. Schießanlage zum Beschießen eines unbeweglichen oder sich bewegenden simulierten Zieles mit sofortiger Treffer- bzw. Schußauswertung, wobei das unbewegliche Ziel eine feststehende Schießscheibe und das sich bewegende Ziel eine eine Flugbahn beschreibende Tonscheibe oder ein sich quer zu dem Schützen bewegendes Ziel sein kann und die Ziele in einer bei jagdlichen und schießsportlichen Veranstaltungen üblichen Entfernung von dem Schützen erscheinen, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) das zu beschießende Ziel wird als feststehender oder sich bewegender heller oder dunkler Fleck auf einer Bildwand angezeigt, die in der gewünschten Entfernung von dem Schützenstand vor einem Kugelfang aufgestellt ist;
• b) der Fleck wird von einer Lichtquelle auf die Bildwand projiziert und erscheint als nach einem vorgegebenen Programm in alle Richtungen bewegbarer oder feststehender Fleck auf der Bildwand;
• c) die Koordinaten des auf der Bildwand erscheinenden Lichtfleckes sind in einem Rechner gespeichert;
• d) die Bildwand wird von einer elektronischen Kamera aufgenommen und deren Bild vor der Abgabe eines Schusses in einen Speicher eingeschrieben;
• e) bei der Abgabe eines Schusses wird über einen Sensor die elektronische Kamera erneut ausgelöst und ein Bild von der beschossenen Bildwand erzeugt;
• f) die beiden Bilder werden miteinander verknüpft, vorzugsweise subtrahiert;
• g) die Koordinaten der bei der Verknüpfung festgestellten Veränderungen werden mit den Koordinaten des Fleckes zum Zeitpunkt der Abgabe des Schusses verglichen und die Anzahl der Treffer im Bereich des Fleckes und/oder die Abweichung der Einschüsse von dem Flecken ermittelt.

2. Schießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fleck als heller Lichtfleck auf die Bildwand projiziert und die Lichtquelle mit Hilfe einer bekannten Steuereinrichtung nach oben und unten sowie nach links und rechts nach einem vorgegebenen Programm beweglich ist, derart daß auf der Bildwand ein feststehender oder ein sich in beliebiger Richtung bewegender Lichtfleck anzeigbar ist.

3. Schießanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Lichtfleck durch Einschieben von Scheiben mit entsprechend eingeschnittenen Konturen in die Optik der Lichtquelle unterschiedlich aussehende Objekte simuliert werden.

4. Schießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle feststeht und im Bereich des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtkegels ein Gegenstand nach einem vorgegebenen Programm beliebig bewegbar ist, dessen Umrisse als dunkler Fleck auf der Bildwand abgebildet werden.

5. Schießanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu beschießende Ziel von einem Filmprojektor, vorzugsweise einer Videokamera auf die Bildwand projiziert wird, wobei die Koordinaten des in den einzelnen Bildern dargestellten Ziels ermittelt und beispielsweise auf der Tonspur und/oder in dem Rechner gespeichert werden.

6. Schießanlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Kamera eine CCD-Kamera ist und die aufgenommenen Bilder schwarz-weiß oder farbig sind.

7. Schießanlage nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Kamera eine Infrarot-Kamera ist.

8. Schießanlage nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Kamera feststehend angeordnet ist.

9. Schießanlage nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Kamera zusammen mit der Lichtquelle auf der Positionierungseinrichtung installiert und während der Bewegung der Lichtquelle mitgeführt wird.