EP3644008B1 - Zieleinrichtung und verfahren zur erfassung einer geschossposition - Google Patents

Zieleinrichtung und verfahren zur erfassung einer geschossposition Download PDF

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EP3644008B1
EP3644008B1 EP19204525.0A EP19204525A EP3644008B1 EP 3644008 B1 EP3644008 B1 EP 3644008B1 EP 19204525 A EP19204525 A EP 19204525A EP 3644008 B1 EP3644008 B1 EP 3644008B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
projectile
target device
disc
camera
borne sound
Prior art date
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Active
Application number
EP19204525.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3644008A1 (de
Inventor
Anton Knestel
Jürgen Hank
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ke Knestel Elektronik GmbH
Original Assignee
Ke Knestel Elektronik GmbH
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Publication date
Application filed by Ke Knestel Elektronik GmbH filed Critical Ke Knestel Elektronik GmbH
Publication of EP3644008A1 publication Critical patent/EP3644008A1/de
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Publication of EP3644008B1 publication Critical patent/EP3644008B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/04—Electric hit-indicating systems; Detecting hits by actuation of electric contacts or switches
    • F41J5/056—Switch actuation by hit-generated mechanical vibration of the target body, e.g. using shock or vibration transducers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/08—Infrared hit-indicating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/10—Cinematographic hit-indicating systems

Definitions

  • the present invention relates to a target device for detecting a projectile position and a method for detecting a projectile position on a target device, in particular for marksmen.
  • paper targets with appropriate imprints are used as target images for marksmen.
  • the paper discs are destroyed by the shelling.
  • targets without consumables are known, with contactless evaluation systems being used, such as in DE 2943766 A1 described.
  • the sound propagation time is determined in order to record the projectile position.
  • the projectile position is detected via the generated shock waves of the target plane and in the case of projectiles in the subsonic range, which are usually used by sport shooters, aids such as paper strips are used so that the impact of the projectile on the target plane generates a corresponding shock wave, which can be detected by sound sensors and thus the position can be calculated via the difference in transit time of the sound wave in the air.
  • the FR 3 062 201 A3 relates to a real-time electronic target device that includes a display screen, a computer, a target image carrier, an armored camera, and a shock detector.
  • the image recording of the target device FR 3 062 201 A3 is synchronized by illuminating a predetermined image area outside of the shooter's field of view, which is electronically triggered by the shock detector.
  • a device and a method for non-contact evaluation of a target for penetration at the target location are proposed.
  • Corresponding electrical image data are generated and/or the position of at least one shot through is determined relative to the center of the target.
  • the U.S. 2016/091285 A1 shows a target device and a method for using the target devices to electronically determine the location of projectile impacts on the surface of a target.
  • the point of impact of the target devices of the U.S. 2016/091285 A1 is determined, among other things, by using multiple accelerometers or piezo-vibration sensors to transmit data regarding the impact to a remote receiver.
  • a target system JP 2017 067439 A shows a transparent target plate placed on a front side of a sub-monitor to display a target image. When a shooter executes shots, the user can visually recognize the target image. A personal computer of the target system JP 2017 067439 A then calculates an impact position where the fired projectile hits the target plate.
  • the device of U.S. 2016/138895 A1 provides multiple training scenarios that determine targets to hit and reactions are evaluated, and aids in the evaluation and training of a shooter.
  • the light sources of the device U.S. 2016/138895 A1 may include, but are not limited to, visible lasers and image projectors.
  • One object of the present invention is to implement a device and a method for detecting the position of an object hitting a target plane, in particular a projectile, in order to achieve a high evaluation accuracy.
  • a target plane in particular a projectile
  • a target device according to the invention is equipped with an optical display that can be fired in at least one firing direction.
  • the visual display includes a pane with at least one structure-borne noise pickup.
  • a light source for emitting a flash light and a camera for detecting a bullet position are provided.
  • the light source emits the flashlight as a function of an output signal from the at least one structure-borne noise sensor.
  • the camera for detecting the projectile position is aimed at the projectile impact surface of the pane.
  • the structure-borne noise sensor can detect the impact energy of the projectile and emit a signal to the light source.
  • the light source then emits a flashing light in the direction of the impact surface of the pane. Due to the very brief flashing of the flashlight, it is possible to illuminate the target image at the moment when the bullet hits the target, so that the bullet's position can be precisely recorded by the camera.
  • By using a very brief flash at the moment the bullet hits the target it is possible to accurately capture the bullet's position even with a camera that has a limited or reduced frame rate. In this way, the position of the projectile can be precisely determined in a simple and cost-effective manner. Elaborate camera systems with extremely high refresh rates are therefore required, so that a simpler, more accurate and cheaper construction can be realized.
  • the target device comprises at least one structure-borne sound pickup, which is configured in such a way that the output signal is output when a projectile impacts the pane.
  • the structure-borne sound sensor is therefore arranged on the pane in such a way that the impact wave of the target and/or the projectile can be detected, so that the output signal of the structure-borne sound sensor can be output when the projectile impacts the pane. Due to the very high sound propagation speed in solid bodies, such as the pane, it is therefore possible to output the trigger signal at high speed when a projectile impacts and to trigger the flashlight in order to be able to detect the projectile position. A high level of accuracy in the position detection can thus be achieved by the present configuration.
  • the structure-borne noise pickup can be set up to record the structure-borne noise of the pane.
  • the structure-borne sound sensor is therefore preferably in direct contact with a surface of the pane in order to enable the structure-borne noise of the pane to be recorded directly and the impact of a projectile to be recorded promptly.
  • the frame rate of the camera can preferably be a maximum of 48 frames per second. More preferably, the frame rate of the camera can be less than or equal to 20 frames per second. This makes it possible to use a conventional camera with a medium or low refresh rate, so that an expensive high-speed camera does not have to be used.
  • the light source may be configured such that the flash light emitted flashes for a maximum of one microsecond. More preferably, the light source can be configured in such a way that the emitted flash light is emitted preferably less than or exactly 2 microseconds when a flash light is fired. This reduced exposure time makes it possible to take a picture of the camera at a very precise point in time, namely as close as possible to the point at which the projectile impacted.
  • the pane can be a transparent pane, with a monitor for displaying a presettable or freely selectable target image being arranged after the pane in the direction of the fire.
  • the monitor is preferably covered by the pane at least partially and preferably completely in the direction of the fire.
  • the wavelength of the flashlight can be particularly advantageous in the infrared range. This advantageous configuration makes it possible to avoid optically influencing the shooter.
  • the wavelength of the flashlight is therefore advantageously essentially in the infrared range.
  • the wavelength of the flash light is particularly preferably exclusively in the infrared range.
  • the camera and the light source can be arranged in front of the target in the shooting direction. More preferably, both the camera and the light source can be aimed at the target in the firing direction in order to detect the impact position of the projectile on the target reliably and precisely.
  • the field of view of the camera is thus aimed directly at the impact surface of the pane and the exposure range of the light source is focused on the impact area of the pane.
  • the structure-borne noise pickup can advantageously include a piezo element and a signal from the at least one structure-borne noise pickup can control the light source via a switch.
  • the structure-borne noise pickup can be particularly advantageous in the Be integrated disc to allow better capture of the hit bang wave.
  • a Schmittiger can advantageously be provided between the switch and the at least one structure-borne noise pickup. This refinement enables particularly advantageous signal processing, so that the projectile position can be detected as precisely as possible.
  • the pane advantageously has a planar outer surface which is designed to be bulletproof, so that preferably a projectile impact energy of at least 7.5 joules and more preferably 10 joules can be absorbed without damage.
  • the planar outer surface is thus a projectile impact surface of the pane.
  • the aiming device can advantageously include a second camera, enabling an evaluation device for determining the position of the projectile in the X direction and Y direction based on the information output by the camera and the second camera.
  • a second camera enabling an evaluation device for determining the position of the projectile in the X direction and Y direction based on the information output by the camera and the second camera.
  • at least two cameras are provided, which are positioned to evaluate the projectile position in two orthogonal directions, the X-direction and the Y-direction, so that a highly precise position detection of the projectile is made possible via an evaluation device.
  • the two cameras are preferably arranged orthogonally to one another.
  • Two structure-borne noise pickups can preferably be provided, which are fastened opposite one another on the pane. At least one structure-borne noise sensor, a piezoelectric sensor and an electrical acceleration sensor are preferred.
  • the disk may preferably have a planar target surface which is a projectile impact surface and wherein the camera is oriented towards the projectile impact surface for recording a projectile impacting the projectile impact surface.
  • the monitor can be vertical in the firing direction, and the The disc must be inclined at a predetermined angle away from the vertical in the direction of the shot in order to optimally divert the rebound of the projectile towards the ground.
  • the imaging element remains essentially vertical to ensure optimal visibility, only the impact glass pane is tilted.
  • the monitor and the pane can preferably be inclined away from the vertical in the firing direction at a predetermined angle in order to also optimally deflect the rebound of the projectile in the direction of the ground.
  • the predetermined angle can be particularly advantageous, for example in a range of 5-30 degrees, in order to deflect the rebound of the projectile more efficiently in the direction of the ground.
  • a method for detecting the position of a projectile with a target device comprising the steps of detecting a projectile position using the camera when the flashlight is emitted, triggered by an output signal from the at least one structure-borne sound pickup.
  • the method for detecting the position of the projectile can also include the step of outputting an output signal from the at least one structure-borne noise sensor when a projectile hits the pane.
  • the pane can preferably consist at least partially of a composite pane or glass ceramic.
  • the outer surface of the pane can be designed to be bulletproof.
  • the outer surface can also form a flat front surface of a firing frame.
  • the pane can be essentially rectangular or square.
  • the pane can also be designed as a composite pane, which preferably has at least two polycarbonate panes that are connected to one another via a thermoplastic polyurethane film.
  • the transparent material of the pane can be permeable to electromagnetic radiation in the spectral range that is visible to humans.
  • a monitor 1 is proposed in front of which a transparent pane 2 is arranged.
  • the transparent pane 2 is free in the firing direction R and has a projectile impact side.
  • the desired target image can be freely selected through the monitor 1 and is visible to the shooter through the transparent pane 2 .
  • a monitor for example, a flat screen is used as an imaging instrument.
  • the position of the projectile is evaluated optically via a camera 4.
  • standard cameras only have a limited frame rate, it is difficult to optically capture the projectile during flight. For example, if a camera has an exposure time of 20 milliseconds, the bullet has already covered a distance of 400 millimeters at a speed of 200 meters per second.
  • This is inventively achieved in that a slow image acquisition means is used, but a flash is triggered by the shock wave when the projectile hits, which preferably lasts a maximum of one microsecond. This allows a slow camera system to capture the projectile position with sufficient accuracy.
  • the structure-borne noise pickups 3 are arranged on the transparent pane 2 shown, which are arranged, for example, on each of the opposite side surfaces of the transparent pane 2 .
  • the camera 4 is mounted at a distance from the pane, the image capturing range of the camera 4 being aimed at the transparent pane 2 for capturing a projectile fired in the direction of fire R which strikes the transparent pane 2 .
  • the target image is illuminated by the flash of the light source 5 at the moment when the projectile hits the target 2. So that the shooter is not disturbed by the flash of light, the flash of light has a wavelength in the infrared range.
  • the camera 4 and the light source 5 are attached together to the frame of the monitor 1 via an arm. Decoupled from this attachment, the transparent pane 2 is provided, which has the shock wave pickups 3 on the side surfaces for recording the structure-borne noise of the transparent pane 2.
  • FIG 2 a circuit diagram is shown, the shock wave pickups 3 (structure-borne noise pickups) being connected to the switch 7 via a Schmitt trigger 6 .
  • the light source 5 can be controlled via the switch 7 to emit the flashlight in the direction of the transparent pane 2.
  • the Schmitt trigger 6 it is possible to activate the switch 7 when the projectile hits the pane 2 and the light source 5 with electricity to supply to output the flash light.
  • Figure 1 shows a further representation of the aiming device, the camera 4 and the light source 5 being connected via a cylindrical arm to an elbow are attached.
  • the elbow in turn is attached to a frame in which the monitor 1 is provided.
  • the transparent pane 2 is provided in front of the monitor 1 .
  • a total of four structure-borne noise pickups 3 are provided, each on the opposite side faces of the rectangular pane 2, the edges of the pane being rounded.
  • the arm has a receiving platform to which the light source 5 is attached.
  • the camera 4 is attached to the light source 5, with the camera 4 and the light source 5 being aligned in the direction of the pane 2 in order to record the projectile impact area of the pane 2.
  • a shock wave is triggered, which is recorded by the structure-borne sound sensors 3 .
  • a signal output by at least one structure-borne noise sensor is forwarded to the switch 7 via the Schmitt trigger 6 in order to trigger the flash of the light source 5 .
  • the flash is triggered and preferably only lasts a maximum of one microsecond so that the camera can capture the projectile's position.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zieleinrichtung zur Erfassung einer Geschossposition sowie ein Verfahren zur Erfassung einer Geschossposition an einer Zieleinrichtung, insbesondere für Sportschützen.
  • Für Sportschützen werden als Zielbilder beispielsweise Papierscheiben mit entsprechenden Aufdrucken, in der Regel ein kreisrunder schwarzer Fleck, verwendet. Die Papierscheiben werden durch den Beschuss zerstört. Zudem sind Zielscheiben ohne Verbrauchsmaterialien bekannt, wobei kontaktlos arbeitende Auswertesysteme verwendet werden, wie beispielsweise in der DE 2943766 A1 beschrieben. Dabei wird die Schalllaufzeit ermittelt, um die Geschossposition zu erfassen. Bei Geschossen im Überschallbereich wird die Geschossposition über die erzeugten Stoßwellen der Zielebene erfasst und bei Geschossen im Unterschallbereich, die in der Regel von Sportschützen verwendet werden, werden Hilfsmittel verwendet, wie beispielsweise Papierstreifen, damit der Aufschlag des Geschosses auf der Zielebene eine entsprechende Stoßwelle erzeugt, die von Schallaufnehmern erfasst werden kann und somit über die Laufzeitdifferenz der Schallwelle in der Luft die Position errechnet werden kann.
  • Es ist aber auch denkbar, die Schalllaufzeit in einem Festkörper, z. B. einer Glasscheibe zu verwenden. Dazu müssen an den Geschossfängern Sensoren angebracht werden, wobei über die Schallausbreitung und die Laufzeit die Position errechnet wird.
  • Durch die Auswertung mit Hilfe von Schallaufnehmern und die Errechnung der Position über die Laufzeitdifferenz kann jedoch keine hohe Auswertungsgenauigkeit erreicht werden, da die Schallausbreitungsgeschwindigkeit in Festkörpern sehr hoch ist. Die sich daraus ergebenden geringen Laufzeitdifferenzen ermöglicht somit eine lediglich ungenaue Ermittlung der Position des Geschosses bzw. des Aufschlagpunktes des Geschosses.
  • Die FR 3 062 201 A3 betrifft eine elektronische Echtzeit-Zielvorrichtung, die einen Bildschirm, einen Computer, einen Zielbildträger, eine gepanzerte Kamera und einen Stoßdetektor umfasst. Die Bildaufnahme der Zieleinrichtung der FR 3 062 201 A3 wird synchronisiert, indem ein vorbestimmter Bildbereich außerhalb des Sichtfelds des Schützen beleuchtet wird, was elektronisch durch den Stoßdetektor ausgelöst wird.
  • In der DE 198 15 573 A1 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur berührungslosen Auswertung einer Zielscheibe auf Durchschüsse am Zielort vorgeschlagen. Zu einem optischen Bild der Zielscheibe in der DE 198 15 573 A1 werden hierbei korrespondierende elektrische Bilddaten erzeugt und/oder die Lage mindestens eines Durchschusses relativ zum Zentrum der Zielscheibe bestimmt.
  • Die US 2016/091285 A1 zeigt eine Zielvorrichtungen und ein Verfahren zur Verwendung der Zielvorrichtungen zur elektronischen Bestimmung des Ortes von Projektileinschlägen auf der Oberfläche eines Ziels. Der Aufprallort der Zielvorrichtungen der US 2016/091285 A1 wird unter anderem durch Verwendung mehrerer Beschleunigungsmesser oder Piezovibrationssensoren bestimmt, um Daten bezüglich des Aufpralls an einen entfernten Empfänger zu übertragen.
  • Ein Zielsystem der JP 2017 067439 A zeigt eine transparente Zielplatte, die an einer Vorderseite eines Submonitors angeordnet ist, um ein Zielbild anzuzeigen. Wenn ein Schütze Schüsse ausführt kann der Benutzer das Zielbild visuell erkennen. Ein Personalcomputer des Zielsystems der JP 2017 067439 A berechnet dann eine Aufprallposition, an der das abgefeuerte Geschoss in der Zielplatte auftrifft.
  • Die Vorrichtung der US 2016/138895 A1 bietet mehrere Trainingsszenarien, in denen die zu treffenden Ziele bestimmt und die Reaktionen bewertet werden, und hilft bei der Bewertung und Ausbildung eines Schützen. Die Lichtquellen der Vorrichtung der US 2016/138895 A1 können unter anderem sichtbare Laser und Bildprojektoren umfassen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung der Position eines auf einer Zielebene auftreffenden Gegenstands, insbesondere eines Projektils, zu realisieren, um eine hohe Auswertegenauigkeit zu erreichen. Zudem ist es eine Aufgabe, einen kostengünstigen Aufbau zu realisieren.
  • Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können vorteilhaft für Schießstände, speziell für Sportschützen, verwendet werden. Eine erfindungsgemäße Zieleinrichtung ist mit einer entlang zumindest einer Schussrichtung beschießbaren optischen Anzeige ausgestattet. Die optische Anzeige umfasst eine Scheibe mit zumindest einem Körperschallaufnehmer.
  • Eine Lichtquelle zur Ausgabe eines Blitzlichtes und eine Kamera zur Erfassung einer Geschossposition sind vorgesehen. Zur Erfassung der Geschossposition durch die Kamera gibt die Lichtquelle das Blitzlicht in Abhängigkeit von einem Ausgabesignal des zumindest einen Körperschallaufnehmers aus.
  • Vorteilhaft ist die Kamera zur Erfassung der Geschossposition auf die Geschossaufprallfläche der Scheibe gerichtet. Beim Auftreffen eines Geschosses auf die Scheibe kann der Körperschallaufnehmer die Aufprallenergie des Geschosses erkennen und ein Signal an die Lichtquelle ausgeben. Die Lichtquelle gibt daraufhin ein Blitzlicht aus, in Richtung der Aufprallfläche der Scheibe. Durch das sehr kurze Aufleuchten des Blitzlichts ist es möglich, das Zielbild im Moment in dem das Geschoss auf die Scheibe auftritt zu beleuchten, sodass über die Kamera die Geschossposition genau erfasst werden kann. Durch die Verwendung eines sehr kurz aufleuchtenden Blitzes in dem Moment in dem das Geschoss auf die Scheibe auftritt ist es möglich, auch mit einer Kamera, welche eine begrenzte oder reduzierte Bildwiederholungsrate aufweist, auf genaue Weise die Geschossposition zu erfassen. Somit kann auf einfache und kostengünstige Weise eine genaue Positionsermittlung des Geschosses realisiert werden. Aufwendige Kamerasysteme mit extrem hohen Bildwiederholungsraten werden somit benötigt, sodass ein einfacher, genauer und kostengünstiger Aufbau realisiert werden kann.
  • Die Zieleinrichtung umfasst zumindest einen Körperschallaufnehmer, der derart konfiguriert ist, dass das Ausgabesignal beim Aufprall eines Geschosses an der Scheibe ausgegeben wird. Der Körperschallaufnehmer ist daher derart an der Scheibe angeordnet, dass die Trefferknallwelle der Scheibe und/oder des Geschosses erfasst werden kann, sodass bei Aufprall des Geschosses an der Scheibe das Ausgabesignal des Körperschallaufnehmers ausgegeben werden kann. Durch die sehr hohe Schallausbreitungsgeschwindigkeit in Festkörpern, wie der Scheibe, ist es daher möglich, mit hoher Geschwindigkeit das Auslösesignal beim Aufprall eines Geschosses auszugeben und das Blitzlicht auszulösen, um die Geschossposition erfassen zu können. Somit kann durch die vorliegende Ausgestaltung eine hohe Genauigkeit bei der Positionserfassung erreicht werden.
  • Der Körperschallaufnehmer kann zur Erfassung des Körperschalls der Scheibe eingerichtet sein. Bevorzugt ist der Körperschallaufnehmer daher direkt an einer Oberfläche der Scheibe kontaktiert, um ein direktes Erfassen des Körperschalls der Scheibe zu ermöglichen und den Aufprall eines Geschosses zeitnah zu erfassen.
  • Die Bildfrequenz der Kamera kann bevorzugt maximal 48 Bilder pro Sekunde betragen. Weiter bevorzugt kann die Bildfrequenz der Kamera kleiner oder gleich 20 Bilder pro Sekunde sein. Damit ist es möglich, eine herkömmliche Kamera zu verwenden mit mittlerer oder geringer Bildwiederholfrequenz, sodass eine teure Hochgeschwindigkeitskamera nicht verwendet werden muss.
  • Die Lichtquelle kann derart konfiguriert sein, dass das ausgegebene Blitzlicht für maximal eine Mikrosekunde aufleuchtet. Weiter bevorzugt kann die Lichtquelle derart konfiguriert sein, dass das ausgegebene Blitzlicht bevorzugt weniger oder genau 2 Mikrosekunden ausgegeben wird beim Aufleuchten eines Blitzlichts. Durch diese reduzierte Belichtungszeit ist es möglich, einen sehr genauen Zeitpunkt, nämlich möglichst nahe am Geschossaufprallzeitpunkt, eine Aufnahme der Kamera zu erreichen.
  • Die Scheibe kann eine transparente Scheibe sein, wobei ein Monitor zur Anzeige eines voreinstellbaren bzw. beliebig wählbaren Zielbildes in Beschussrichtung nach der Scheibe angeordnet ist. Bevorzugt wird der Monitor von der Scheibe zumindest teilweise und bevorzugt vollständig in Beschussrichtung verdeckt. Durch diese flexible Ausgestaltung ist es möglich, einerseits einen Schutz des Monitors zu erreichen durch Vorsehen einer beschusssicheren Scheibe in Beschussrichtung vor dem Monitor bei gleichzeitiger optischer Erfassung der Geschossposition zum Zeitpunkt des Aufpralls des Geschosses über die Kombination des erfindungsgemäßen Blitzlichts, welches durch den Körperschallaufnehmer angesteuert wird.
  • Besonders vorteilhaft kann die Wellenlänge des Blitzlichts im Infrarotbereich liegen. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung ist es möglich, eine optische Beeinflussung des Schützens zu vermeiden. Vorteilhaft liegt die Wellenlänge des Blitzlichts somit im Wesentlichen im Infrarotbereich. Besonders bevorzugt liegt die Wellenlänge des Blitzlichts ausschließlich im Infrarotbereich.
  • Die Kamera und die Lichtquelle können in Schussrichtung vor der Scheibe angeordnet sein. Weiter bevorzugt können sowohl die Kamera als auch die Lichtquelle in Schussrichtung auf die Scheibe gerichtet sein, um ein sicheres und genaues Erkennen der Aufprallposition des Geschosses auf der Scheibe zu erfassen. Der Erfassungsbereich der Kamera ist somit direkt auf die Aufprallfläche der Scheibe gerichtet und der Belichtungsbereich der Lichtquelle ist auf den Aufprallbereich der Scheibe fokussiert. Vorteilhaft kann der Körperschallaufnehmer ein Piezo-Element umfassen und ein Signal des zumindest einen Körperschallaufnehmers kann über einen Schalter die Lichtquelle ansteuern. Besonders vorteilhaft sind zwei bzw. vier Körperschallaufnehmer gegenüberliegend an den Seitenflächen der Scheibe vorgesehen, sodass ein noch exakteres Erfassen der Trefferknallwelle ermöglicht wird und ein möglichst zeitgenaues Ansteuern des Blitzlichts über das ausgegebene Signal der Körperschallaufnehmer erreicht werden kann. Besonders vorteilhaft können die Körperschallaufnehmer in die Scheibe integriert sein, um eine bessere Erfassung der Trefferknallwelle zu ermöglichen.
  • Vorteilhaft kann zwischen dem Schalter und dem zumindest einen Körperschallaufnehmer ein Schmitttriger vorgesehen sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders vorteilhafte Signalverarbeitung, sodass eine möglichst genaue Geschosspositionserfassung ermöglicht wird. Die Scheibe weist vorteilhaft eine plane Außenfläche auf, welche beschusssicher ausgeführt ist, sodass bevorzugt eine Geschossaufprallenergie von zumindest 7,5 Joule und weiter bevorzugt 10 Joule unbeschadet aufnehmbar sind. Die plane Außenfläche ist somit eine Geschossaufprallfläche der Scheibe.
  • Die Zieleinrichtung kann vorteilhaft eine zweite Kamera umfassen, wobei eine Auswertevorrichtung zum Ermitteln der Position des Geschosses in X-Richtung und Y-Richtung basierend auf den ausgegebenen Informationen der Kamera und der zweiten Kamera ermöglicht wird. Somit sind zumindest zwei Kameras vorgesehen, welche zur Auswertung der Geschossposition in zwei orthogonalen Richtungen, der X-Richtung und der Y-Richtung positioniert sind, sodass über eine Auswerteeinrichtung eine hochgenaue Positionserfassung des Geschosses ermöglicht wird. Bevorzugt sind die zwei Kameras orthogonal zueinander angeordnet.
  • Bevorzugt können zwei Körperschallaufnehmer vorgesehen sein, welche gegenüberliegend an der Scheibe befestigt sind. Bevorzugt ist zumindest ein Köperschallaufnehmer, ein Piezo- und ein elektrischer Beschleunigungsaufnehmer.
  • Die Scheibe kann bevorzugt eine plane Zielfläche aufweisen, welche eine Geschossaufprallfläche ist und wobei die Kamera zur Geschossaufprallfläche hin ausgerichtet ist zum Aufzeichnen eines auf der Geschossaufprallfläche auftreffenden Geschosses.
  • Weiter bevorzugt kann der Monitor in Schussrichtung senkrecht sein, und die Scheibe in einem vorbestimmten Winkel von der in Schussrichtung Senkrechten weg geneigt sein, um die Rückpraller des Geschosses optimal in Richtung Boden abzuleiten. Das bildgebende Element bleibt hierbei im Wesentlichen senkrecht, um eine optimale Sichtbarkeit zu gewährleisten, nur die Prallglasscheibe wird geneigt.
  • Des Weiteren können bevorzugt der Monitor und die Scheibe (Prallglasscheibe) in einem vorbestimmten Winkel von der in Schussrichtung Senkrechten weggeneigt sein, um ebenfalls die Rückpraller des Geschosses optimal in Richtung Boden abzuleiten.
  • Besonders vorteilhaft kann der vorbestimmte Winkel beispielsweise in einem Bereich von 5 - 30 Grad sein, um die Rückpraller des Geschosses effizienter in Richtung Boden abzuleiten.
  • Vorteilhaft wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Erfassung der Position eines Geschosses mit einer Zieleinrichtung umfassend die Schritte Erfassung einer Geschossposition durch die Kamera bei Ausgabe des Blitzlichts, ausgelöst von einem Ausgabesignal des zumindest einen Körperschallaufnehmers.
  • Das Verfahren zur Erfassung der Position des Geschosses kann zudem den Schritt umfassen, Ausgeben eines Ausgabesignals des zumindest einen Körperschallaufnehmers beim Auftreffen eines Geschosses auf die Scheibe.
  • Bevorzugt kann die Scheibe zumindest teilweise aus einer Verbundscheibe oder Glaskeramik bestehen. Die Außenfläche der Scheibe kann dabei beschusssicher ausgestaltet sein. Die Außenfläche kann zudem eine ebene Stirnfläche eines Beschussrahmens bilden. Vorteilhaft kann die Scheibe im Wesentlichen rechteckig bzw quadratisch ausgebildet sein.
  • Die Scheibe kann zudem als Verbundscheibe ausgebildet sein, welche bevorzugt zumindest zwei Polykarbonatscheiben aufweist, die über eine thermoplastische Polyurethanfolie miteinander verbunden sind.
  • Das transparente Material der Scheibe kann durchlässig sein für elektromagnetische Strahlung im für den Menschen sichtbaren Spektralbereich.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Details der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand verschiedener Ausführungsbeispiele in Bezug auf die Figuren beschrieben.
    • Figur 1 zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Zieleinrichtung.
    • Figur 2 zeigt die Zieleinrichtung mit verbundenem Schaltbild.
    • Figur 3 ist eine weitere Ansicht der Zieleinrichtung.
    • Figur 4 ist eine Ansicht der Zieleinrichtung mit geneigter Scheibe in einem vorbestimmten Winkel zur Senkrechten der Schussrichtung.
    • Figur 5 ist eine Ansicht der Zieleinrichtung mit geneigtem Monitor und Scheibe in einem vorbestimmten Winkel zur Senkrechten der Schussrichtung.
  • Im Folgenden werden verschiedene Beispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Merkmale begrenzt, sondern umfasst weitere Modifikationen und Merkmale verschiedener Beispiele im Rahmen des Umfangs der unabhängigen Schutzansprüche.
  • Wie in Figur 1 dargestellt, wird ein Monitor 1 vorgeschlagen vor dem eine transparente Scheibe 2 angeordnet ist. Die transparente Scheibe 2 ist frei in Richtung der Beschussrichtung R und weist eine Geschossaufprallseite auf. Das gewünschte Zielbild ist durch den Monitor 1 frei wählbar und durch die transparente Scheibe 2 hindurch für den Schützen sichtbar. Als Monitor wird beispielsweise ein Flachbildschirm als bildgebendes Instrument verwendet. Die Auswertung der Position des Geschosses erfolgt optisch über eine Kamera 4. Da Standardkameras jedoch lediglich eine begrenze Bildwiederholungsrate haben, ist es schwierig, das Geschoss während des Flugs optisch zu erfassen. Wenn beispielsweise eine Kamera eine Belichtungszeit von 20 Millisekunden hat, hat das Geschoss bei einer Geschwindigkeit von 200 Metern pro Sekunde bereits einen Weg von 400 Millimetern zurückgelegt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein langsames Bilderfassungsmittel verwendet wird, aber durch die Stoßwelle beim Auftreffen des Geschosses ein Blitz ausgelöst wird, der bevorzugt maximal eine Mikrosekunde dauert. Dadurch kann ein langsames Kamerasystem die Geschossposition ausreichend genau erfassen.
  • An der in Figur 1 dargestellten transparenten Scheibe 2 sind die Körperschallaufnehmer 3 angeordnet, welche beispielsweise an jeder der gegenüberliegenden Seitenflächen der transparenten Scheibe 2 angeordnet sind. In einem Abstand von der Scheibe ist die Kamera 4 angebracht, wobei der Bilderfassungsbereich der Kamera 4 auf die transparente Scheibe 2 gerichtet ist zum Erfassen eines in Beschussrichtung R abgefeuerten Geschosses, welches auf der transparenten Scheibe 2 auftrifft. Das Zielbild wird durch den Blitz der Lichtquelle 5 in dem Moment, in dem das Geschoss auf die Scheibe 2 auftrifft, beleuchtet. Damit der Schütze durch den Lichtblitz nicht gestört wird, weist der Lichtblitz eine Wellenlänge im Infrarotbereich auf.
  • Wie in Figur 1 dargestellt, sind die Kamera 4 und die Lichtquelle 5 gemeinsam über einen Arm am Rahmen des Monitors 1 befestigt. Entkoppelt von dieser Befestigung ist die transparente Scheibe 2 vorgesehen, welche an den Seitenflächen die Stoßwellenaufnehmer 3 aufweist zur Aufnahme des Körperschalls der transparenten Scheibe 2.
  • In Figur 2 ist ein Schaltbild dargestellt, wobei die Stoßwellenaufnehmer 3 (Körperschallaufnehmer) über einen Schmitttrigger 6 mit dem Schalter 7 verbunden sind. Über den Schalter 7 kann die Lichtquelle 5 angesteuert werden zur Ausgabe des Blitzlichts in Richtung der transparenten Scheibe 2. Durch entsprechende Ausgestaltung des Schmitttriggers 6 ist es möglich, den Schalter 7 bei Auftreffen des Geschosses auf der Scheibe 2 zu aktivieren und die Lichtquelle 5 mit Strom zu versorgen, um das Blitzlicht auszugeben.
  • In Figur 3 ist eine weitere Darstellung der Zieleinrichtung zu sehen, wobei die Kamera 4 und die Lichtquelle 5 über einen zylindrischen Arm an einem Winkelstück befestigt sind. Das Winkelstück wiederum ist an einem Rahmen befestigt in dem der Monitor 1 vorgesehen ist. Vor dem Monitor 1 ist die transparente Scheibe 2 vorgesehen. Wie in Figur 3 dargestellt, sind insgesamt vier Körperschallaufnehmer 3 vorgesehen, jeweils an den gegenüberliegenden Seitenflächen der rechteckigen Scheibe 2, wobei die Kanten der Scheibe abgerundet sind. Der Arm weist eine Aufnahmeplattform auf, an der die Lichtquelle 5 befestigt ist. Auf der Lichtquelle 5 ist die Kamera 4 befestigt, wobei die Kamera 4 als auch die Lichtquelle 5 in Richtung der Scheibe 2 ausgerichtet sind zur Erfassung der Geschossaufprallfläche der Scheibe 2.
  • Bei Beschuss der Zieleinrichtung entlang der Beschussrichtung R wird bei Auftreffen des Geschosses auf die transparente Scheibe 2 eine Schockwelle ausgelöst, welche von den Körperschallaufnehmern 3 erfasst wird. Ein von zumindest einem Körperschallaufnehmer ausgegebenes Signal wird über den Schmitttrigger 6 an den Schalter 7 weitergegeben, um den Blitz der Lichtquelle 5 auszulösen. Der Blitz wird ausgelöst und dauert bevorzugt lediglich maximal eine Mikrosekunde, sodass die Kamera die Geschossposition erfassen kann.
  • Vorliegende Merkmale, Komponenten und spezifische Details können ausgetauscht und/oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen in Abhängigkeit des geforderten Verwendungszwecks zu erstellen.

Claims (18)

  1. Zieleinrichtung mit einer entlang zumindest einer Schussrichtung (R) beschießbaren optischen Anzeige,
    wobei die optische Anzeige eine Scheibe (2) mit zumindest einem Körperschallaufnehmer (3) umfasst,
    und wobei eine Lichtquelle (5) zur Ausgabe eines Blitzlichtes und eine Kamera (4) zur Erfassung einer Geschossposition vorgesehen sind;
    wobei zur Erfassung der Geschossposition durch die Kamera (4), die Lichtquelle (5) das Blitzlicht in Abhängigkeit von einem Ausgabesignal des zumindest einen Körperschallaufnehmers (3) und in Richtung einer Geschossaufprallfläche der Scheibe (2) ausgibt und
    der zumindest eine Körperschallaufnehmer (3) an der Scheibe (2) angeordnet ist, zur Erfassung des Körperschalls der Scheibe (2).
  2. Zieleinrichtung nach Anspruch 1, wobei der zumindest eine Körperschallaufnehmer (3) derart konfiguriert ist, dass das Ausgabesignal beim Aufprall eines Geschosses an der Scheibe (2) ausgegeben wird.
  3. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bildfrequenz der Kamera maximal 48 Bilder pro Sekunde beträgt.
  4. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelle (5) derart konfiguriert ist, dass das ausgegebene Blitzlicht für maximal 1 Mikrosekunde aufleuchtet, bevorzugt weniger als 2 Mikrosekunden.
  5. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Scheibe (2) eine transparente Scheibe ist und wobei ein Monitor (1) zur Anzeige eines Zielbildes in Beschussrichtung nach der Scheibe (2) angeordnet ist.
  6. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wellenlänge des Blitzlichts im Infrarotbereich liegt.
  7. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kamera (4) und die Lichtquelle (5) in Schussrichtung (R) vor der Scheibe (2) angeordnet sind.
  8. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Körperschallaufnehmer (3) ein Piezoelement umfasst und ein Signal des zumindest einen Körperschallaufnehmers (3) über einen Schalter (7) die Lichtquelle (5) ansteuert.
  9. Zieleinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zwischen Schalter (7) und dem zumindest einen Körperschallaufnehmer (3) ein Schmitttrigger (6) vorgesehen ist.
  10. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Scheibe eine plane Außenfläche aufweist welche beschusssicher ausgeführt ist sodass bevorzugt eine Geschossaufprallenergie von zumindest 7,5 Joule und weiter bevorzugt 10 Joule unbeschadet aufnehmbar sind.
  11. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Zieleinrichtung eine zweite Kamera umfasst und wobei eine Auswerteeinrichtung zum Ermitteln der Position des Geschosses in x- Richtung und y-Richtung basierend auf ausgegebenen Informationen der Kamera (2) und der zweiten Kamera vorgesehen ist.
  12. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei Körperschallaufnehmer (3) vorgesehen sind welche gegenüberliegend zueinander an der Scheibe (2) befestigt sind.
  13. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Körperschallaufnehmer (3) ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer ist.
  14. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Scheibe (2) eine plane Zielfläche aufweist welche eine Geschoss-Aufprallfläche ist und wobei die Kamera (2) zur Geschoss-Aufprallfläche hin ausgerichtet ist zum Aufzeichnen eines auf der Geschoss-Aufprallfläche auftreffenden Geschosses.
  15. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Monitor (1) senkrecht zur Schussrichtung (R) ist, und die Scheibe (2) in einem vorbestimmten Winkel (W) von der, in Schussrichtung (R), Senkrechten (S) weg geneigt ist, um die Rückpraller des Geschosses in Richtung Boden abzuleiten.
  16. Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Monitor (1) und die Scheibe (2) in einem vorbestimmten Winkel (W) von der, in Schussrichtung (R), Senkrechten (S) weg geneigt sind, um die Rückpraller des Geschosses in Richtung Boden abzuleiten.
  17. Verfahren zur Erfassung der Position eines Geschosses mit einer Zieleinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche umfassend dem Schritt,
    Erfassung einer Geschossposition mit der Kamera (4), wobei die Ausgabe des Blitzlichts von einem Ausgabesignal des zumindest einen Körperschallaufnehmers (3) ausgelöst wird.
  18. Verfahren zur Erfassung der Position eines Geschosses nach dem vorhergehenden Anspruch, mit dem Schritt Ausgeben des Ausgabesignals des zumindest einen Körperschallaufnehmers (3) beim Auftreffen eines Geschosses auf die Scheibe (2).
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