ITMI20110577A1 - Tabellone d'impatto tassellato di pannelli mobili singolarmente ammortizzati - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Descrizione dell’ INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

“Tabellone d’impatto tassellato di pannelli mobili singolarmente ammortizzati”

Campo di applicazione dell'invenzione

La presente invenzione si applica al settore industriale delle prove d’urto e della fabbricazione di bersagli in genere, e più precisamente ad un tabellone d’impatto tassellato di pannelli mobili singolarmente ammortizzati.

Il tabellone dell’invenzione potrebbe rivelarsi utile ogniqualvolta occorra adattare l’effetto ammortizzante alle caratteristiche di forma dell’oggetto impattante; in altri termini dove occorra assorbire selettivamente gli urti.

II tabellone dell’invenzione potrebbe rivelarsi inoltre utile ogniqualvolta occorra valutare l’energia degli impatti, singolarmente o in combinazione con la valutazione della precisione dei tiri, o lanci, da una postazione fissa contro un pannello prescelto come bersaglio. A tal fine il tabellone potrebbe essere corredato di sensori e trasduttori e reso “intelligente” da un controllo a microprocessore. Un esempio in tal senso sarebbe nella valutazione della precisione e della forza dei tiri effettuati con un pallone da calcio, vuoi per allenare i calciatori, professionisti o dilettanti, vuoi per attività di puro svago. Più in generale, l’invenzione potrebbe trovare impiego in quegli ambiti in cui le caratteristiche tecniche del tabellone lo consentano, o possano essere adattate all’uso specifico. Un altro esempio applicativo potrebbe essere nello studio di impatti multipli contro un ostacolo, vuoi generati da singoli proietti vuoi generati da un proietto che si frantuma nell’urto. Nel seguito con il termine “proietto” è inteso un qualunque corpo mobile diretto contro un bersaglio e preferibilmente ma non necessariamente in grado di rimbalzare.

Rassegna dell'arte nota

Nel settore della tecnica sopra evidenziato sono noti gli equipaggiamenti da crash test dove il proietto è un’autovettura al cui interno è seduto un manichino corredato di numerosi sensori di vario tipo, ed una parete rigida è il bersaglio. Dopo l’urto vengono analizzati i dati rilevati dai sensori, memorizzati in tempo reale da un’apposita unità di registrazione situata entro il corpo del manichino. La valutazione globale potendo comportare un “punteggio” sull’idoneità dei sisterni di protezione della vettura. Superfluo evidenziare che il crash test è di tipo distruttivo, e quindi non ripetitivo, ed inoltre si ha un rovesciamento di approccio rispetto all’invenzione che verrà descritta in quanto è il proietto e non il bersaglio ad essere dotato di mezzi di acquisizione ed elaborazione dei parametri d’impatto.

Nel settore dei bersagli “intelligenti” sono note realizzazioni di bersagli elettronici, come ad esempio nel gioco delle freccette, che segnano i punti di uno o più giocatori in base alla precisione dei tiri effettuati. Lo stesso dicasi per i tiri effettuati con delle carabine automatiche. In tali applicazioni il proietto è rigido, appuntito, e di piccole dimensioni, potendo quindi assumere un’elevata velocità e conficcarsi nel bersaglio, danneggiandolo. Le parti soggette ad impatto a contatto dei sensori dovranno quindi essere sostituite più o meno frequentemente. In altre applicazioni il proietto è una biglia metallica utilizzata per colpire un bersaglio fungiforme posto a distanza ravvicinata e dotato di un anello respingente, come ad esempio nel gioco del flipper, dove il punteggio viene assegnato in base all’importanza assegnata a priori al tipo di bersaglio.

Evidenziazione del problema tecnico

Negli esempi della tecnica nota sopra evidenziata la quantità di moto del proietto è trasferita al bersaglio in toto, che è rigido in tutte le sue parti oppure si lascia penetrare da proietti appuntiti. Tali bersagli non hanno la capacità di attutire selettivamente impatti singoli, o multipli, da parte di proietti rimbalzanti dotati di una considerevole quantità di moto. Lo smorzamento selettivo non solleciterebbe inutilmente le zone non colpite e potrebbe inoltre agevolare l’analisi dei parametri d’impatto, specialmente quando i proietti sono diretti contro zone predeterminate.

Scopo dell’invenzione

La presente invenzione si prefigge pertanto lo scopo di realizzare un bersaglio fisso che sia capace di agire da ammortizzatore selettivo d’impatto, come detto sopra.

Altro scopo dell’invenzione è quello di rendere il bersaglio “intelligente”, ovvero in grado di determinare la forza del tiro dall’analisi d’impatto e la sua precisione al fine di calcolare un punteggio da assegnare a ciascun tiro.

Altro scopo dell’invenzione è quello di poter variare a piacere il “centro” del bersaglio.

Altro scopo dell’invenzione è quello di consentire tiri simultanei contro rispettivi “centri” localizzati in bersagli molto estesi, potendo calcolare per ciascun impatto il relativo punteggio da assegnare al lanciatore.

Sommario dell’invenzione

Per conseguire tali scopi la presente invenzione ha per oggetto un bersaglio fisso dotato di mezzi di elaborazione e controllo programmabili per il calcolo di un punteggio da assegnare a ciascun tiro, in cui secondo l'invenzione esso include:

- un tabellone tassellato di pannelli mobili, almeno uno dei quali marcato come quello da colpire;

- mezzi di posizionamento dei pannelli nel tabellone e di guida telescopica degli stessi;

- mezzi resilienti individualmente connessi a ciascun pannello per ammortizzare il colpo subito;

- mezzi rivelatori dell’avvenuto impatto individualmente connessi a ciascun pannello, direttamente o per il tramite dei rispettivi mezzi resilienti;

- mezzi trasduttori di un parametro fisico indicativo dell’energia d’impatto o in maniera equivalente della forza del tiro;

- i detti mezzi di elaborazione e controllo essendo temporizzati per acquisire ciclicamente campioni dei segnali elettrici generati dai mezzi rivelatori e trasduttori, sulla base dei quali campioni calcolare la forza e la precisione del tiro nella formazione del detto punteggio, come descritto nella rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche della presente invenzione, nelle sue diverse forme di realizzazione ritenute innovative, sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti. Secondo un aspetto dell’invenzione, la faccia di ciascun pannello esposta all’impatto è uguale in forma e dimensioni alla faccia esposta degli altri pannelli, e tale forma è un poligono, in specie un quadrato o un esagono.

Secondo un aspetto dell’invenzione in cui il tabellone è quadrato e contiene un numero dispari di pannelli, il pannello centrale è marcato come quello da colpire.

Secondo un aspetto dell’invenzione, un pannello situato in prossimità di un angolo del tabellone è marcato come quello da colpire. Tale caratteristica è vantaggiosa, ad esempio, per allenare i rigoristi al tiro all’incrocio dei pali oppure rasoterra a seconda della scelta dell’angolo.

In una forma realizzativa i detti mezzi rivelatori individuali deN’awenuto impatto includono un microinterruttore per ciascun pannello, azionato dalla traslazione del rispettivo pannello, ed il bersaglio inoltre include un trasduttore comune a tutti i pannelli costituito da un sensore radar, preferibilmente ad effetto Doppler. La distanza del pannello “attivo” dal pannello da colpire fornendo un’indicazione della precisione del tiro. Per pannello “attivo” s’intende quello connesso al microinterruttore il cui stato di aperto-chiuso è variato rispetto allo stato che esso aveva alla precedente scansione. Il sensore radar tachimetrico segnala ai mezzi di controllo la velocità della massa in movimento che, a meno di fattori correttivi, fornisce un’indicazione indiretta della forza del tiro. L’utilizzo del sensore radar tachimetrico non è tuttavia ottimale nella discriminazione di proietti multipli.

In un’altra forma realizzativa, i mezzi individuali di rivelazione dell’avvenuto impatto coincidono con gli stessi mezzi trasduttori, ed includono un accelerometro piezometrico per ciascun pannello fissato sul retro dello stesso. Previo superamento di una soglia di discriminazione delle accelerazioni spurie dovute alle vibrazioni del tabellone, l’accelerometro fornisce un’indicazione della forza impulsiva agente sulla massa del pannello colpito, che è a propria volta proporzionale alla forza del tiro tramite il rapporto tra la massa del pannello e la massa del corpo tirato contro di esso. La precisione del tiro è valutabile come detto in precedenza. L’utilizzo degli accelerometri evita il ricorso al sensore radar collettivo e consente il riconoscimento di impatti simultanei.

In ancora un’altra forma realizzativa in cui i mezzi individuali di rivelazione dell’avvenuto impatto coincidono agli stessi mezzi trasduttori, questi ultimi includono un trasduttore (o sensore) lineare per ciascun pannello, il trasduttore avendo un cursore manovrato da un’estremità di un perno la cui altra estremità è solidale al pannello mobile ammortizzato. Previo superamento di una soglia di discriminazione dei movimenti spuri del perno dovuti alle vibrazioni del tabellone, l’elongazione del cursore del trasduttore lineare fornisce un’indicazione della forza impulsiva agente sulla massa del pannello colpito, a propria volta proporzionale alla forza del tiro tramite il rapporto tra la massa del pannello e la massa del corpo tirato contro di esso. La precisione del tiro è valutabile come detto in precedenza. L’utilizzo dei trasduttori lineari evita il ricorso al sensore radar collettivo e consente il riconoscimento di impatti simultanei. Esistono diverse tipologie di trasduttori/sensori lineari utili allo scopo, come ad esempio elettrici, magnetici, ottici, ecc. I sensori induttivi (LVDT includono un trasformatore differenziale a mutua induttanza variabile con la velocità del cursore, e quindi del pannello ammortizzato. I sensori LVDT sono sensibili a piccoli spostamenti del cursore, anche micrometrici, e pertanto essi non richiedono estese deformazioni elastiche dei mezzi resilienti. I potenziometri lineari sono resistenze elettriche variabili in grado di fornire una tensione proporzionale alla posizione assoluta dell’estremità del cursore, compresa in un predeterminato intervallo di posizioni, e per una velocità massima di spostamento, tra cui cadono i valori tipici dell’accoppiamento al pannello ammortizzato. I potenziometri lineari sono preferibili in concomitanza all’uso di molle elicoidali libere di lavorare per l’intero intervallo di deflessione, possibilmente di alcuni centimetri per una più accurata quantizzazione della misura di resistenza.

L’utilizzo di accelerometri e di trasduttori lineari impone alcune considerazioni aggiuntive rispetto all’uso del sensore radar, poiché la forza d’impatto è calcolata in base al movimento del pannello colpito dal proietto piuttosto che dal proietto stesso. Occorre premettere che la conoscenza della forza assoluta del tiro, e quindi della corrispondente accelerazione assoluta impressa al pannello, non è strettamente indispensabile ai fini della rispettiva componente da assegnare al punteggio complessivo, poiché un’imperfetta modellazione dinamica dell’impatto inciderebbe allo stesso modo su tiri diversamente forti. Ciò posto, la misura a valle dei trasduttori discende da considerazioni di dinamica degli urti, in particolare quella degli urti anelastici tra i quali rientra l’impatto tra un proietto deformabile del tipo pallone da calcio ed un pannello rigido ammortizzato. Una trattazione esaustiva dell’urto non è affatto semplice, poiché occorrerebbe considerare i seguenti fattori: a) le reazioni vincolari che limitano la conservazione della quantità di moto del sistema in esame; b) l’energia dissipata sotto forma di calore dalla deformazione subita dal proietto durante l’urto; c) l’energia dissipata sotto forma di calore a causa degli attriti interni dei mezzi resilienti e degli attriti radenti tra i bordi del pannello ed i mezzi di guida; d) l’effetto frenante dell’aria sul proietto. Una tale analisi esaustiva confermerebbe che né l’energia totale del sistema né la quantità di moto sarebbero conservate nell’urto. Per una determinazione dei punteggi comparativi sarebbe opportuno stabilire quale frazione della velocità vettoriale vpdel proietto verrà trasferita al pannello facendogli assumere all’istante dell’urto una velocità iniziale vGnella direzione di traslazione. Tale componente della velocità vpdipenderà ovviamente dalla posizione del pannello nel tabellone rispetto alla postazione di tiro, poiché le reazioni vincolari ortogonali al moto del generico pannello esercitate dai mezzi di guida, ne limitano la componente traslatoria v0alla proiezione del vettore vpnelle direzioni parallele ai vincoli. Trascurando in prima approssimazione gli attriti interni ed esterni, è possibile considerare l’impatto alla stregua di un urto elastico tra un primo corpo di massa mi (il pallone) di velocità v0nella direzione del moto del pannello ed un secondo corpo di massa m2(il pannello) di velocità inizialmente nulla. In tal caso è noto che la condizione m-i = m2consente il massimo trasferimento di quantità di moto da ITH ad m2: se il proietto fosse rigido esso si arresterebbe di colpo ed il pannello assumerebbe integralmente la velocità iniziale vOJtuttavia il fatto che un pallone da calcio rimbalzi ad una certa velocità non inficia più di tanto il trasferimento della quantità di moto dal pallone al pannello poiché l’energia di rimbalzo è fornita in massima parte dalla compressione dell’aria internamente al pallone.

L’utilizzo dei trasduttori lineari a valle dei mezzi resilienti impone ulteriori considerazioni rispetto all’uso di accelerometri piezometrici applicati direttamente al pannello, poiché per ottenere una miglior precisione nella misura è necessaria una maggior traslazione dei pannelli. Nel seguito gli unici mezzi resilienti descritti sono delle molle elicoidali che lavorano in compressione; questo non limita tuttavia la possibilità di utilizzare altre tipologie di mezzi resilienti, ovvero tutti quei corpi capaci di immagazzinare energia sotto forma di deformazione elastica e di restituirla ritornando alla forma originale. Con ciò, specie usando molle di ampia deflessione c’è la possibilità che si venga a creare un vano tra il pannello completamente rientrato e quelli adiacenti. Occorrerà quindi maggiorare le “diagonali” dei pannelli poligonali rispetto al diametro del proietto sferico deformabile di maggior ingombro, per evitare che in configurazione deformata il proietto resti incastrato tra le pareti del vano.

Altro oggetto d’invenzione è un metodo di calcolo dei punteggi da assegnare ai tiri contro il tabellone della rivendicazione 1 , ai cui pannelli sono connessi i trasduttori di uno qualunque dei tipi indicati in altrettante rivendicazioni dipendenti, detti trasduttori essendo a loro volta connessi a mezzi di elaborazione controllati da un programma ivi memorizzato per eseguire i passi del metodo. Occorre premettere che il tassellamento del tabellone mediante poligoni, preferibilmente quadrati ed esagoni, di dimensioni paragonabili al proietto, consente di discriminare tra le seguenti tipologie d’impatto: impatto sul singolo pannello; impatto tra pannelli adiacenti coinvolgente due, tre, o quattro pannelli. La descrizione del metodo di calcolo dei punteggi verrà fornito più avanti nella descrizione. Secondo un aspetto dell’invenzione, i mezzi di elaborazione e controllo inviano il punteggio (o i punteggi) ad un display, ciascun punteggio potendo inoltre indicare due relativi punteggi parziali assegnati indipendentemente alla precisione ed alla forza del tiro. Onde evitare instabilità nelle indicazioni sul display, il punteggio sarà mantenuto per un tempo prefissato o fintanto che il tiratore non lo azzeri mediante un pulsante prima del prossimo tiro.

Secondo un aspetto dell’invenzione applicata a bersagli molto estesi con pannelli muniti di trasduttori individuali, più pannelli opportunamente distanziati sono marcati come altrettante zone da colpire, ed a ciascuno di essi è associato un ricevitore per etichette (tag) RFID (Radio Frequency IDentification) sintonizzato sul segnale emesso da un tag RFID inglobato in un proietto, ciascun tag essendo riconoscibile al solo ricevitore a cui esso è associato. Il tag RFID passivo è in grado di essere riconosciuto entro un’area limitata attorno al ricevitore, questo assicura la corretta rivelazione degli impatti in aree tra loro disgiunte tarabili attorno ai rispettivi “centri”. Se un proietto munito di un tag RFID colpisce il bersaglio in una zona assegnata ad un ricevitore incompatibile con il proprio tag, anche se l’impatto viene rivelato non è assegnato alcun punteggio allo stesso. Nel conto finale dei punteggi quelli mancanti informeranno per esclusione i tiratori dell’eccessiva imprecisione dei loro tiri. Potrebbero verificarsi sovrapposizioni dei tiri contro uno stesso “centro”, causando una sopravalutazione della forza d’impatto del tiro legittimo e conseguente non rispondenza del punteggio; tuttavia queste evenienze non dovrebbero inficiare in media i punteggi nei tabelloni adeguatamente estesi ed in presenza di tiratori avvezzi, pertanto non parrebbe vantaggioso studiare soluzioni più sofisticate in grado di rimediare all’inconveniente, come ad esempio quella di collocare più ricevitori RFID su ciascun pannello-bersaglio.

Vantaggi dell’invenzione

Il bersaglio realizzato come indicato nella presente invenzione si presta ai differenti usi precedentemente indicati, tutti accomunati dal fatto di poter beneficiare di un’ammortizzazione selettiva degli impatti.

In particolare, l’utilizzo di proietti costituiti da palloni da calcio consentirà di creare dei centri per attività di training o luoghi di aggregazione per attività di svago, al chiuso o all’aperto.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui: - la figura 1 è uno spaccato di una palestra per l’allenamento al tiro nel gioco del calcio in cui è piazzato un tabellone d’impatto “intelligente” realizzato secondo la presente invenzione;

- le figure 2, 3, 4 sono viste frontali, rispettivamente, del tabellone di figura 1 e di due varianti dello stesso;

- la figura 5 mostra in dettaglio un pannello segnapunti presente in figura 1 ; - la figura 6 è una schematizzazione geometrica di un generico tiro effettuato dal giocatore di figura 1 contro il tabellone che evidenzia l’angolo di elevazione a e l’angolo orizzontale β (azimutale) del pannello colpito rispetto alla postazione di tiro;

- la figura 7 è una vista prospettica di una prima realizzazione del tabellone di figura i ;

- la figura 8 è una vista prospettica esplosa del tabellone di figura 7;

- le figure 9, 10, 11 sono viste prospettiche di tre diversi elementi guidapannelli visibili nel tabellone di figura 7;

- la figura 12 è una sezione parziale lungo un piano verticale passante per l’asse A-A del tabellone di figura 7, in assenza d’impatto;

- la figura 13 mostra la diversa configurazione degli elementi mobili di figura 12 in presenza d’impatto;

- le figure 14 e 15 sono viste prospettiche degli elementi raffigurati in sezione nelle figure 12 e 13;

- la figura 16 è una vista prospettica esplosa di una seconda realizzazione del tabellone di figura 1 ;

- la figura 17 è una vista prospettica dell’unico elemento strutturale utilizzato nella realizzazione di un telaio guida-pannelli visibile nel tabellone di figura 16;

- le figure 18 e 19 mostrano l’incastro formato da due elementi di figura 17; - la figura 20 è una vista prospettica di un elemento longitudinale per il fissaggio delle molle utilizzato sul retro del tabellone di figura 16;

- la figura 21 è una sezione parziale lungo un piano verticale passante per l’asse B-B del tabellone in vista esplosa di figura 16, in assenza d’impatto; - la figura 22 mostra la diversa configurazione degli elementi mobili di figura 21 in presenza d’impatto;

- la figura 23 è una vista prospettica di due diversi elementi strutturali utilizzati nella realizzazione di una variante del telaio guida-pannelli di figura 16 caratterizzata da una minore possibilità di traslazione dei pannelli colpiti;

- le figure 24 e 25 differiscono dalle figure 21 e 22 principalmente per l’utilizzo degli elementi strutturali di figura 23.

Descrizione dettagliata di alcune forme preferite di realizzazione dell’invenzione

Nella descrizione che segue, elementi uguali che compaiono in figure differenti potranno essere indicati con gli stessi simboli. Nell’illustrazione di una figura è possibile fare riferimento ad elementi non espressamente indicati in quella figura ma in figure precedenti. La scala e le proporzioni dei vari elementi raffigurati non corrispondono necessariamente a quelle reali.

Facendo riferimento alla figura 1, si può notare lo spaccato di una palestra sulla cui parete di fondo è fissato un tabellone quadrato 1 tassellato di pannelli 2, pure quadrati, di cui quello centrale 3 è evidenziato con un diverso colore per indicare ad un tiratore 4 che esso corrisponde ad un bersaglio da colpire, nel caso specifico con un pallone da calcio 5. Il tabellone 1 è rialzato da terra e può avvalersi di gambe di sostegno che non precludono il fissaggio alla parete per evitare oscillazioni. Il pavimento sottostante 6 è inclinato verso il basso per un tratto di opportuna lunghezza, onde favorire il ritorno del pallone verso la postazione di tiro 7 posta di fronte al tabellone 1 ad una distanza indicativamente compresa tra gli undici e i 30 metri. Sulla parete laterale appena oltre la postazione di tiro 7 è visibile un pannello segnapunti 8 realizzato a LED. La postazione di tiro 7 è compresa tra due linee parallele 9 e 10 che demarcano una corsia di tiro 11 associata al tabellone 1. La palestra di figura 1 può contenere più corsie parallele come la 11 separate da reti divisorie. Il tabellone 1 è realizzato secondo le differenti modalità che verranno descritte a breve. Una possibile realizzazione prevede l’ausilio di un trasduttore della velocità del pallone, come ad esempio un trasduttore che include un sensore radar ad effetto Doppler 100, oppure un sonar ad effetto Doppler. Il sensore radar 100 è posto distante dal tiratore, preferibilmente sulle pareti laterali rivolto verso la postazione di tiro 7 per evitare di essere inavvertitamente colpito. Un terminale 110 dotato di schermo “touch screen” è posto vicino alla postazione di tiro per consentire al tiratore 4 il dialogo con un’unità di controllo del tabellone 1 e del display 8, collocata internamente al tabellone 1 o nel terminale 110 stesso. Quest’ultimo, il display 8, ed il radar 100 sono connessi mediante cavi elettrici al tabellone 1. Alternativamente, la figura 1 può rappresentare un luogo di svago in cui il tabellone 1 è utilizzato per organizzare delle sfide tra tiratori a chi realizza il miglior punteggio. La figura 2 riproduce la parte frontale del tabellone 1 in cui è visibile una cornice 12 che racchiude cinque colonne affiancate di pannelli quadrati 2, ciascuna colonna comprendendo cinque pannelli di tipo 2. Il pannello centrale 3 della terza colonna è indicato come bersaglio. La cornice 12 ha un ruolo strutturale nel sostegno dei pannelli 2. Più in generale, per poter indicare come bersaglio un pannello centrale il tabellone 1 dovrà avere ovviamente un numero dispari di colonne, ciascuna colonna dovrà comprendere un identico numero dispari di pannelli. Il fatto che il pannello centrale sia indicato in figura come quello da colpire non limita l’invenzione, che consente di scegliere come bersaglio un pannello qualunque. La scelta dovrà essere comunicata all’unità di controllo tramite il terminale 110 e tale unità prowederà ad aggiornare il programma di calcolo dei punteggi. Il vecchio bersaglio dovrà essere riportato alla condizione degli altri pannelli, mentre il nuovo bersaglio dovrà essere evidenziato visivamente come tale, ad esempio applicando un adesivo colorato. La lunghezza del lato dei pannelli 2 può essere scelta in base alla distanza del tabellone 1 dal tiratore 4, tanto maggiore è la distanza tanto maggiore potrà essere il lato. Qualora il lato fosse dimensionato sul diametro di un pallone da calcio, occorrerà applicare una maggiorazione per tener conto della deformazione elastica subita al momento dell’impatto. A titolo esemplificativo, il pallone da calcio regolamentare ha un diametro di circa 22 cm e pesa dai 410 ai 450 grammi. La figura 3 mostra un tabellone 13 tassellato di pannelli 14 di forma esagonale circondati da una cornice rettangolare 16 che racchiude un numero dispari di file orizzontali di pannelli 14, ciascuna fila includendo uno stesso numero dispari di pannelli, di cui, a file alterne un pannello è suddiviso in due metà poste alle due estremità della fila. Con una tale configurazione è ancora possibile evidenziare come bersaglio un pannello centrale 15. Il tassellamento a nido d’ape meglio approssima l’impronta lasciata dal pallone sul tabellone e coinvolge un massimo di tre pannelli contro i quattro del tabellone 1. La figura 4 mostra una variante del tabellone 1 costituita da un tabellone 17 tassellato di pannelli quadrati 19 racchiusi entro una cornice 18 di forma rettangolare. Il numero dispari di colonne comprendenti ciascuna un numero dispari di pannelli consente di evidenziare un pannello centrale 20 come bersaglio. Le dimensioni interne della cornice 18 sono circa quelle dello specchio di una porta da calcio regolamentare (732 x 234 cm), ciò consente di indicare come bersagli aggiuntivi i due pannelli 21, 22 posti in prossimità degli angoli superiori ed i due pannelli 23, 24 posti in prossimità degli angoli inferiori, utili nell’allenamento dei rigoristi. Per consentire l’esecuzione di tiri indipendenti e pressoché simultanei contro i pannelli 20, 21 , 22, 23, e 24, e l’assegnazione di altrettanti punteggi, i suddetti pannelli sono muniti di un ricevitore, rispettivamente indicati con 101 , 102, 103, 104, e 105, per etichette RFID sintonizzato sul segnale emesso da un tag RFID passivo associato inglobato in un corpo tirato contro il bersaglio. Ciascun tag RFID inglobato è riconosciuto dal solo ricevitore a cui esso è associato.

La figura 5 mostra in dettaglio il pannello segnapunti 8 a LED gestito da un microprocessore che elabora per ciascun tiro due punteggi parziali 25, 26 ed un punteggio totale 27. I punteggi 25 e 26 sono rispettivamente assegnati alla forza ed alla precisione del tiro. Nel caso di tiri multipli effettuati da più tiratori contro un unico bersaglio oppure da più tiratori contro bersagli multipli, il display 8 sarà variato di conseguenza per mostrare l’informazione complessiva.

La figura 6 schematizza la geometria di un tiro del pallone da calcio 5 un contro il tabellone 1. L’impatto tra il pallone 5 ed un pannello 2, diverso dal bersaglio centrale 3, è mostrato in figura 6A, che evidenzia l’ovalizzazione del pallone e il conseguente aumento della dimensione trasversale, come pure il rientro del pannello colpito rispetto a quelli adiacenti. Nel caso di figura 6A il lato del pannello è superiore alla dimensione del pallone 5 massimamente ovalizzato per evitare l’incastro nel vano che si viene a formare tra i pannelli adiacenti a quello colpito centralmente. In figura 6 il tabellone 1 è mostrato in vista dall’alto (nell’angolo superiore destro del foglio) ed in vista laterale (nell’angolo inferiore sinistro del foglio). Rispetto alla postazione centrale di tiro ciascun pannello 2 (tra cui il pannello colpito) sottende due angoli a e β. L’angolo a misura l’elevazione angolare dal suolo; l’angolo β misura lo spostamento angolare orizzontale. Gli angoli α-ι , a2,a3corrispondono ai pannelli rispettivamente inferiore, centrale, e superiore di una generica colonna; gli angoli -β, 0, β corrispondono ai pannelli rispettivamente più a sinistra, centrale, e più a destra di una generica fila. Per ciascuna fila e per ciascuna colonna di pannelli includenti quello colpito viene mostrata una composizione di vettori secondo la regola del triangolo. Sebbene sia la velocità del pallone 5 il vettore rappresentativo dell’impatto, è lecito in prima approssimazione trascurare l’effetto gravitazionale ed indicare vettorialmente le forze coinvolte nell’impatto. Con fr è indicato il vettore rappresentativo della forza impressa dal tiro; con ÌR è indicato il vettore rappresentativo della reazione vincolare; e con fu è indicato il vettore rappresentativo della componente “utile” della forza fr ortogonale al pannello che ne determina la velocità di traslazione. Al fine di rendere più veritiero il punteggio 27 occorrerà tenere conto degli angoli a e β per riferire i valori d’impatto al pannello indicato come quello da colpire. Questo richiede il calcolo di un fattore correttivo, come verrà descritto in seguito.

La figura 7 mostra in assonometria una prima realizzazione del tabellone 1 , in cui si può notare la proiezione dei pannelli 2 oltre la superficie di una lastra 30, finestrata in corrispondenza dei pannelli 2 per consentirne la traslazione nei due sensi, ed i cui bordi corrispondono alla cornice 12. I pannelli 2 sono costituiti da una parete frontale di legno o plastica 2a rigidamente connessa ad una base di una parete metallica di forma scatolare 2b aperta in corrispondenza dell’altra base. Oltre la lastra 30 nella direzione della parete muraria di fissaggio del pannello 1 , si notano nell’ordine: una copertura 31 di protezione di una meccanica di traslazione dei pannelli 2 interna al tabellone; un piatto forato 32; file di trasduttori lineari 33 in numero uguale ai pannelli 2; ed una seconda lastra 34 con aperture longitudinali 53. Quattro bussole distanziali 35 sono poste ai quattro angoli compresi tra la lastra finestrata 30 ed il piatto forato 32; altre quattro bussole distanziali 36 sono poste ai quattro angoli compresi tra il piatto forato 32 e la seconda lastra finestrata 34. Quattro viti angolari 37 attraversano nell’ordine: la lastra 30, le bussole 35, il piatto 32, le bussole 36, e la seconda lastra 34, contro la quale sono serrati i rispettivi dadi e controdadi. Il tabellone 1 può essere ulteriormente serrato lungo i lati con il sistema di viti e bussole indicato. Il tabellone 1 include una unità elettronica 38 di elaborazione dei punteggi, collegata ai trasduttori lineari 33 mediante un cavo 39 per acquisire le informazioni dai pannelli 2, e collegata al display segnapunti a LED 8 per trasferire i punteggi 25, 26, e 27.

La figura 8 é un esploso che meglio evidenzia la sequenza degli elementi componenti il tabellone 1 introdotti nella precedente figura, dove per semplificare il disegno è mostrato un solo pannello 2, sebbene la descrizione valga per tutti i pannelli. Partendo dall’esterno e andando verso l’interno, quattro viti angolari 40 e rispettivi dadi 41 fissano la parete d’impatto 2a al corpo cavo 2b del pannello 2. La testa delle viti 40 è incassata nella parete 2d. Il pannello 2 è posto a cavallo del bordo di un’apertura di forma quadrata 42 ricavata nella lastra 30. Un perno 2c attraversa centralmente la base della porzione scatolare del pannello 2b ma non la parete d’impatto 2a. La porzione del pannello 2 che attraversa l’apertura 42 è alloggiata in una sede 43 formata da quattro elementi longitudinali 44 posti a contatto degli spigoli del pannello 2 per guidarne la traslazione. Gli elementi 44 sono de corti profilati metallici la cui forma dipende dalla loro collocazione entro il tabellone 1 , essi sono tenuti nella loro posizione dal piatto forato 32 che possiede allo scopo degli incavi 45 della stessa forma dei profilati 44, disposti ai vertici di un quadrato di lato pressoché uguale al pannello 2. La sede 43 è ottenuta inserendo un’estremità dei profilati 44 entra gli incavi 45 e l’altra estremità in una rientranza perimetrale dell’apertura 42. La multiplazione della sede 43 per accogliere tutti i pannelli 2 costituisce una struttura cellulare 430 di guida telescopica degli stessi, anche visibile nello spaccato ingrandito. La sede 43 include una molla elicoidale 46 che lavora (molata) in compressione. La molla 46 è attraversata longitudinalmente dal perno 2c. Il piatto 32 ha un foro 51 in corrispondenza del centro di ciascuna zona delimitata dagli incavi 45 per consentire il passaggio del perno 2c. La lastra terminale 34 sorregge i trasduttori lineari 33, nella fattispecie dei potenziometri lineari, disposti come una matrice di righe e colonne con i cursori 47 allineati ai perni 2c. Tra colonne adiacenti di trasduttori sono aperte le finestre longitudinali 53 per consentire la fuoriuscita dei cavi di collegamento 39 ed alleggerire la struttura. Le viti 37 hanno il gambo liscio eccetto che nella parte terminale filettata per il serraggio di un dado 37a e di un controdado 37b contro la lastra di fondo 34.

Le figure 9, 10, e 11 mostrano la forma assunta dagli elementi 44, rispettivamente, sui quattro angoli, lungo i lati, e all’interno del tabellone 1. Più precisamente, in figura 9 è visibile un profilato 44a a forma di L utilizzato sui quattro angoli. In figura 10 è visibile un profilato 44b a forma di T utilizzato sui quattro lati. Ed infine in figura 11 è visibile un profilato 44c a forma di croce utilizzato all’interno dello spazio delimitato dai precedenti profilati.

La figura 12 è una sezione lungo il piano A-A di figura 8 in cui gli elementi in esploso vengono ricomposti nel meccanismo di traslazione dei pannelli 2 interno al tabellone 1, limitatamente al solo pannello 2 mostrato in figura nella configurazione in cui non è sottoposto ad impatto. Facendo riferimento alla figura 12, si può notare che la profondità della sede 43 per la traslazione del pannello 2 è determinata dalla lunghezza dei profilati 44c, e tale lunghezza è circa uguale alla profondità del pannello 2. La lunghezza libera della molla 46 è maggiore della lunghezza dei profilati 44c e tale da mantenere la parete d’impatto 2a e una porzione del corpo cavo 2b esterna alla lastra finestrata 30 per circa un terzo della profondità del pannello 2, garantendo in tal modo una corsa massima del pannello di circa un terzo della sua profondità. Una corsa di tale lunghezza è sufficiente a tracciare con precisione la forza di compressione della molla 46. La stabilità della sede 43 durante la traslazione del pannello è garantita dal fatto che le estremità dei profilati 44c sono rispettivamente bloccate contro le piastre 30 e 32 entro apposite sedi meglio visibili negli ingrandimenti E, F, G. Gli ingrandimenti E ed F mostrano le due estremità di un profilato 44c entro sedi rettangolari nelle piastre 30 e 32. L’ingrandimento G mostra una variante in cui l’estremità più interna del profilato 44c è forzata entro un foro rettangolare del piatto 37.

Il perno 2c ha una testa d’arresto 2d di diametro maggiore del diametro del foro d’ingresso nella base della parete scatolare 2b. La parete d’impatto 2a ha una sede per alloggiare la testa 2d. Due rondelle 49 e 50 sono poste a cavallo del perno 2c alle due estremità della molla 46. Il gambo del perno 2c è più lungo della distanza tra la lastra 30 ed il piatto 32, e pertanto esso attraversa il rispettivo foro 51 presente in corrispondenza nel piatto 32 e giunge a contatto dell’estremità del cursore 47 del trasduttore lineare 33, mantenuto nella posizione di massima elongazione da una molla elicoidale di ritorno 48. Ad una distanza prefissata dalla punta, il perno 2c è attraversato ortogonalmente da una corta vite 54 bloccata con un dado; il compito della vite 54 è quello di impedire che il pannello 2 possa essere sfilato dalla propria sede, lasciandolo tuttavia libero durante il moto oscillatorio di spingersi oltre la lunghezza libera della molla 46. Il trasduttore lineare 33 è fissato alla piastra 34 mediante uno o più bulloni 52. Per quanto concerne la misura di deflessione<χ>della molla 46, proporzionale come detto alla forza del tiro, occorre piazzare un sistema di riferimento arbitrario, come quello indicato in figura avente l’origine sulla faccia più interna del piatto 32; in tal caso l’estremità del perno 2c è posta ad una distanza *a dall’origine.

La configurazione mostrata in figura 13 differisce da quella di figura 12 per il fatto che il pallone da calcio 5 ha urtato violentemente la parete d’impatto 2a del pannello 2, facendo rientrare il corpo scatolare 2b completamente entro la sede 43. La rigidità della molla 46 è scelta in modo tale per cui essa raggiunga la lunghezza di blocco in presenza di urti limite particolarmente violenti ma pur sempre ipotizzabili; ciò consente di meglio accoppiare l’intervallo di deflessione della molla all’intervallo di tiri diversamente forti. Ad esempio, nel caso di figura la lunghezza di blocco della molla 46 non è stata ancora raggiunta pur essendo la parete d’impatto 2a esterna alla lastra 30 per solo circa metà spessore; ci sarebbe quindi ancora margine di rientro a filo dell’apertura prima che l’estremità della parete 2b tocchi il piatto 32, congelando l’eventuale assi improbabile traslazione residua. In figura 13 la traslazione di una lunghezza * del pannello 2 verso l’interno del tabellone 1 ha comportato la fuoriuscita di pari lunghezza del gambo 2c dal foro di attraversamento nel piatto 32, ed un accorciamento Ax = (x - xQ) della molla di ritorno 48 dovuta al rientro di pari lunghezza del cursore 47 del potenziometro lineare 33, il quale registra in corrispondenza una tensione proporzionale alla variabile A* . La molla di ritorno 48 è infinitamente meno rigida della molla 46 sicché il suo contributo allo smorzamento dell’impatto è insignificante.

L’andamento della tensione analogica fornita dai potenziometri lineari è sottoposta all’unità di elaborazione 38, costituita da una scheda elettronica sulla quale sono montati: dei campionatori, dei convertitori analogico-digitale, un generatore di clock basato su di un oscillatore a quarzo, un circuito generatore dei segnali di sincronismo necessari alle varie operazioni, ed un microprocessore per l’elaborazione dei punteggi 25, 26, 27 sulla base dei campioni digitali. In un’apposita APPENDICE sono trattati i criteri guida nella realizzazione di una tale unità elettronica, che assieme alla descrizione del metodo di elaborazione dei punteggi ne forniscono una descrizione sufficiente alla sua realizzazione. Le figure 14 e 15 danno una visione tridimensionale del meccanismo di traslazione mostrato nelle figure 12 e 13, relativamente ad un pannello 2 posto in un angolo del tabellone 1. Una simile scelta consente di vedere simultaneamente utilizzati i tre tipi di profilati 44a, 44b, e 44c utilizzati nella costruzione della sede di traslazione del pannello 2.

La descrizione esaustiva dei mezzi strutturali del tabellone 1 per i pannelli di forma quadrata è facilmente adattabile ai pannelli di forma esagonale, è sufficiente allo scopo utilizzare dei profilati 44c con tre lati disposti a 120°, e dei profilati 44a e 44b come indicato in figura 3 in corrispondenza degli angoli e dei lati del tabellone 1 ; ovviamente la forma e la disposizione degli incavi 45 dovrà essere variata di conseguenza.

La figura 16 mostra in esploso una seconda realizzazione del tabellone 1 , differente dalla realizzazione di figura 8 principalmente per quanto segue: nella struttura dei pannelli mobili, nella struttura dei mezzi di guida telescopica dei pannelli, nell’assenza dei potenziometri lineari in serie alle molle elicoidali che ammortizzano gli impatti, nella presenza di accelerometri attaccati direttamente ai pannelli, ed opzionalmente nella presenza di microinterruttori azionati dal movimento dei pannelli. Con riferimento alla figura 16, procedendo dall’esterno verso l’interno del tabellone 1 , si notano nell’ordine un primo telaio 60 esternamente simile alla cornice 12; un secondo telaio 61 strutturato in celle contigue 62 organizzate in colonne (o file) adiacenti per ospitare altrettanti pannelli mobili 63, preferibilmente in legno o plastica, potenziali bersagli dei tiri; un terzo telaio 64 identico al telaio 60 in posizione speculare; una serie di barre forate 65 in numero doppio rispetto alle celle 62 di modo che ciascuna colonna di celle 62 sia opposta ad una rispettiva coppia di barre 65. I due telai 60 e 64, poiché esternamente simili ad una cornice, hanno un’ampia finestra d’accesso rispettivamente per la presentazione dei pannelli lato tiratore e per la fuoriuscita dei cavi elettrici provenienti dai trasduttori e dai microinterruttori sul lato retro. I telai 60 e 64 sono dei gusci finestrati per l’accoglimento ed il bloccaggio del telaio cellulare 61 all’interno dello spazio che si viene a creare dalla loro contrapposizione, come anche mostrato nello spaccato riportato nell’angolo superiore sinistro della figura. Quattro viti 66 penetrano in altrettanti fori presenti nei quattro angoli dei telai 60 e 64, sulle quattro viti 66 all’uscita del telaio 64 sono inserite quattro bussole 67 di opportuna lunghezza ed il tutto serrato mediante dadi 68 e controdadi 69. Le barre 65, meglio visibili in figura 20, hanno forma parallelepipeda di spessore ridotto alle due estremità, aventi ciascuna una coppia di fori 70 per il fissaggio al telaio 64. Il corpo di ciascuna barra 65 oltre le due estremità è a filo della cornice interna del telaio posteriore 64, di modo che esso poggi contro il telaio cellulare 61 per l’ancoraggio dei rispettivi mezzi resilienti. A tale scopo la generica barra 65 ha una serie di coppie di fori 71 in corrispondenza di ciascuna cella del telaio 61 a cui quella barra è contrapposta. I mezzi resilienti sono costituiti da un insieme di quattro molle 75 per ciascun pannello 63, poste a cavallo di altrettante viti 74 che attraversano i pannelli 63 in prossimità degli angoli, ed i fori 71 nelle barre 65. La testa delle viti 74 è incassata nei pannelli 63 mentre il gambo attraversa una prima rondella 76 posta tra la molla 75 ed il telaio 64 ed una seconda rondella 77 posta oltre il telaio 64 prima di un dado d’arresto 78 e relativo controdado 79. Un trasduttore accelerometrico di tipo piezoelettrico 80 è fissato sul retro di ciascun pannello 63, come meglio evidenziato neN’ingrandimento in alto in figura. Da ciascun accelerometro 80 si diparte un cavo 81 che attraversa l’interspazio tra le rispettive barre 65 adiacenti per dirigersi verso l’unità di controllo 38 (non mostrata in figura 16). Un microinterruttore 82 per ciascun pannello 63 è opzionalmente fissato al centro della corrispondente coppia di barre 65, nel cui interspazio passano i relativi cavi elettrici 83. Il contatto mobile del microinterruttore 82 è azionato dal movimento traslatorio del pannello 63. Il numero di quattro molle 75 per ciascun pannello 63 non è vincolante in quanto la struttura cellulare 61 è in grado di mantenere l’allineamento telescopico dei pannelli 63 in tal modo conformati anche in presenza di una sola molla centrale.

Le figure 17, 18, e 19 mostrano l’unico elemento strutturale 85, preferibilmente di alluminio, e la modalità di utilizzo dello stesso a comporre l’ossatura del telaio cellulare 61. L’elemento strutturale 85 di figura 17 è una lamina rettangolare sulla quale sono state ricavate delle fessure 86 parallele ed equispaziate, aperte in corrispondenza di un lato più lungo, ortogonalmente ad esso, e terminanti a circa metà larghezza della lamina; le due fessure terminali avendo un margine 87 prefissato dai entrambi i lati più corti. La larghezza delle fessure 86 coincide con lo spessore della lamina 85. La distanza tra fessure adiacenti è pressoché uguale alla lunghezza del lato del pannello quadrato 63. La formazione delle celle 62 avviene come mostrato nelle figure 18, e 19 in cui due elementi 85a e 85b vengono disposti ortogonalmente l’uno rispetto all’altro con le rispettive fessure 86a e 86b opposte ed allineate, dopodiché essi vengono fatti traslare l’uno verso l’altro fino a che le due pareti di fondo delle fessure vengono a contatto ed impediscono l’ulteriore movimento. La stessa manovra viene ripetuta per tutti gli (n+1)<2>elementi 85 costituenti il telaio 61. Sarebbe anche possibile realizzare un telaio simile al telaio 61 ma con un numero inferiore di elementi 85, ad esempio, (n-1)<2>; in tal caso non ci sarebbe spazio per il margine 87 oltre le celle perimetrali, occorrerebbe allora modificare il telaio 60 che dovrà fornire la parete più esterna di tali celle, ed il telaio 64 che sarà ridotto ad un a cornice piatta. La figura 21 è una sezione lungo il piano B-B di figura 16 in cui gli elementi in esploso vengono ricomposti nel meccanismo di traslazione dei pannelli 63 interno al tabellone 1 , limitatamente al solo pannello 63 mostrato in figura nella configurazione in cui esso non è sottoposto ad impatto. Facendo riferimento alla figura 21 , si può notare che la profondità della sede per la traslazione del pannello 2 è determinata dalla larghezza delle lamine 85 costituenti il telaio cellulare 61 , e tale larghezza è circa il doppio della profondità del pannello 63, valore che non limita la possibilità realizzare celle più profonde, sebbene questa possibilità è superflua utilizzando gli accelerometri piezoelettrici 80. L’efficacia della cella 62 nella guida telescopica del pannello 63 dipende anche dalla struttura del pannello che è un parallelepipedo, preferibilmente di legno o plastica, cavo al proprio interno per ospitare l’accelerometro 80, come mostrato in basso in figura. Grazie infatti a tale struttura le pareti laterali del pannello 63 si estendono longitudinalmente a guisa di slitte che mantengono il pannello entro la propria cella 62 anche quando la parete d’impatto è completamente esterna ad essa. In alto in figura è mostrato l’ingrandimento della sede della vite 74 nel pannello 63, dove si può notare che la vite 74 attraversa, avvitandosi, una boccola filettata 84 forzata per circa un terzo della sua lunghezza entro un foro presente sul lato interno della parete del pannello 63. La boccola 84 ha un anello intermedio di diametro maggiore a contatto della battuta del foro, ed una parte terminale che penetra nella molla 75 ad un’estremità della stessa poggiante sull’anello intermedio. La boccola 84 rende la vite 74 solidale al pannello 63, evitando che la testa della vite possa sporgere dalla parete durante la traslazione del pannello verso l’interno. La rondella 76 funge da battuta della molla 75 contro la barra retrostante 65. La rondella 77 dall’altra parte del foro 71 attraversato dal perno 74 coopera con il dado d’arresto 78 e il controdado 79 nel determinare la compressione iniziale della molla 75, e di conseguenza una lunghezza iniziale della stessa tale da mantenere la superficie d’impatto del pannello 63 esterna all’apertura della cella 62. La compressione iniziale della molla 75 è sufficiente ad evitare gli urti del bordo del pannello 63 contro la barra 65. La configurazione mostrata in figura 22 differisce da quella di figura 21 per il fatto che il pallone da calcio 5 ha urtato violentemente il pannello 63 facendolo traslare verso l’interno della cella 62. La molla precompressa 75 raggiunge la lunghezza di blocco all’incirca quando la superficie esterna del pannello 63 è a filo del bordo della sede 62. La vite 74 fuoriesce dal foro 71 per un tratto pari alla traslazione del pannello 63 corrispondente all’accorciamento della molla 75, tuttavia, diversamente dall’utilizzo dei potenziometri lineari, tale tratto non è monitorato ai fini della misura in quanto l’accelerometro piezoelettrico 80 è sensibile ad una grandezza “intensiva” piuttosto che “estensiva” e contiene il proprio riferimento inerziale per la misura dell’accelerazione. Sebbene in figura 16 sia presente il microinterruttore opzionale 82, esso non viene utilizzato nelle realizzazioni di figura 21 e 22 poiché il segnale generato dall’accelerometro 80, opportunamente filtrato e confrontato con una soglia, è già di per sé indicativo dell’avvenuto impatto. Le considerazioni sul campionamento dei segnali contenute nella prima parte dell’APPENDICE restano valide anche per il tabellone 1 di figura 16.

Il tabellone 1 nella realizzazione delle figure 8 e 16, includente cioè un trasduttore per ciascun pannello, viene trattato allo stesso modo dal programma di controllo del microprocessore presente nell’unità di elaborazione 38.

Il microprocessore esegue un passo iniziale del metodo di assegnazione dei punteggi in cui assegna un indice di riga / ed un indice di colonna k a ciascun pannello in base alla rispettiva posizione nel tabellone 1 , considerato alla stregua di una matrice di A// righe e Mk colonne; ai rivelatori e/o trasduttori vengono assegnati gli stessi indici /, A: dei relativi pannelli. Dopodiché i seguenti passi del metodo dal secondo in poi sono ripetuti ciclicamente.

a) Nel secondo passo vengono scritti in una memoria i valori dei campioni /, k generati da tutti i trasduttore di indici /, k relativamente ad una finestra temporale di durata comparabile al transitorio del segnale campionato, la scrittura di ciascun campione essendo subordinata al fatto che il suo valore superi una soglia di ammissione.

b) Il terzo passo consiste nel ricercare il campione /, A: di valore più elevato. c) Nel quarto passo viene calcolata la distanza del pannello marcato come quello da colpire dal pannello /, k a cui è associato il campione di maggior valore, e dai pannelli adiacenti, anche diagonalmente, associati ai campioni sopra soglia. I pannelli adiacenti sono quelli di indici:

La suddetta distanza è la distanza Pi¬

tagorica calcolata su indici omologhi moltiplicata per il valore reale del lato del pannello quadrato. Ad esempio, la distanza tra due pannelli quadrati di 40 cm di lato affiancati orizzontalmente è data da:

|_adistanza tra due pannelli quadrati di 40

cm di lato con un angolo superiore destro in comune è data da:

d) Nel quinto passo i valori delle distanze calcolate al passo precedente sono sommati tra loro ed il totale diviso per il numero degli addendi, ottenendo un valore rappresentativo della precisione del tiro.

e) Nel sesto passo il campione i, k di maggior valore è sommato ai campioni sopra soglia di indici i, k, adiacenti, anche diagonalmente, ottenendo un valore rappresentativo della forza del tiro.

f) Nel settimo passo viene calcolato un punteggio sommando tra loro i suddetti valori rappresentativi della precisione e della forza del tiro, eventualmente moltiplicati per dei rispettivi pesi.

Siccome il tiratore vede i pannelli sotto angolazioni diverse, uno stesso tiro avrà una componente dinamica utile ai fini del computo della forza del tiro di peso diverso a seconda del pannello colpito. Scegliendo un pannello generico come bersaglio è invece auspicabile che ai tiri che colpiscono centralmente questo pannello sia assegnato il punteggio più alto. Per quanto riguarda la componente del punteggio spettante alla forza del tiro fj, occorrerà quindi introdurre dei correttivi. Pertanto prima della sommatoria al passo 6) ciascun campione del segnale può essere moltiplicato per un fattore correttivo dipendente dalla posizione del pannello di indici /, k di provenienza del campione. I fattori correttivi da associare ai pannelli /, k sono calcolati come segue (è utile fare riferimento alla figura 6):

- calcolare il coseno dell'angolo & sotteso dalla linea congiungente la postazione di tiro con il centro del pannello /, k e la proiezione ortogonale di tale congiungente nel piano verticale che la contiene;

- calcolare il coseno dell'angolo β sotteso dalla linea congiungente la postazione di tiro con il centro del pannello /, k e la proiezione ortogonale di tale congiungente nel piano orizzontale che la contiene.

I due coseni diminuiscono entrambi il modulo della forza del tiro fj rispetto ad un pannello “idealmente” colpito da un vettore fj ortogonale ad esso. La diminuzione complessiva AF è data da cosa 4- cos£. || fattore correttivo FC che mol-

tiplica il valore del generico campione /, k è pertanto:<FC =>Vi -&F . Detto ciò, si può verificare che anche per i tiri più ravvicinati da 11 metri contro un tabellone quadrato di due metri per lato, i fattori correttivi assumono valori talmente bassi che possono essere trascurati, e ciò è dovuto alla proprietà della funzione coseno che diminuisce molto lentamente intorno aN’origine.

L’insegnamento impartito per l’assegnazione del punteggio al singolo impatto può essere iterato a più impatti simultanei, semplicemente replicando i passi precedenti per ciascun pannello indicato come bersaglio e per ciascun impatto individuato da un campione di valore più alto rispetto ai campioni i,k la cui reciproca distanza valutata negli indici omologhi è sufficiente a ritenere disgiunte le zone d’impatto.

Le rimanenti figure 23, 24, e 25 illustrano una variante minimale del tabellone 1 di figura 16, particolarmente idonea all’utilizzo del sensore radar ad effetto Doppler 100 (figura 1) per misurare la velocità del pallone da calcio 5. Tale sensore tachimetrico è vantaggioso perché fornisce un segnale direttamente proporzionaie alla velocità del corpo tracciato, nella fattispecie il pallone da calcio 5, ma non esclude l’utilizzo alternativo di un sensore radar in grado di misurare la sola distanza tra la sorgente ed il corpo mobile, essendo la velocità media facilmente ricavabile da misure di distanze incrementali rapportate alle differenze nei tempi di misura. Ciò posto, l’entità della traslazione richiesta ai singoli pannelli colpiti è davvero minima, semplicemente quanto basta ad attivare il microinterruttore 82, che ora non è più opzionale bensì necessario a segnalare l’awenuto impatto. Il collocamento dei microinterruttori tipo 82 a formare una matrice, rende tali dispositivi alla stregua di trasduttori di posizione dei pannelli. La minima necessità di movimento di questi ultimi suggerisce una modifica dei pannelli stessi, e parimenti una modifica delle lamine 85 che costituiscono l’ossatura del telaio cellulare 61. La figura 23 mostra nella parte destra del foglio entrambe le modifiche. Facendo riferimento alla figura 23, si nota che una prima lamina utilizzata è ancora la lamina 85, mentre una seconda lamina utilizzata è un profilato 91 che differisce dalla lamina 85 per la presenza sulle due facce del profilato 91 di identiche alette 92 tra fessure 86 adiacenti, le alette 92 sono ortogonali alle fessure 86 ed alla faccia del profilato 91 da cui si protendono, ad una identica distanza dal bordo. Tale distanza è maggiore o uguale allo spessore dei pannelli 90, ora costituiti dalla sola parete d’impatto con i quattro fori angolari per il passaggio delle viti 74 che attraversano le molle 75. Il profilato 91 fornisce pertanto le battute per la fila di pannelli 90 ospitata nelle strisce 93 comprese tra il bordo longitudinale e le alette 92. Le figure 24 e 25 sono delle sezioni longitudinali che differiscono dalle sezioni di figura 21 e 22 per le differenze negli elementi costitutivi evidenziate sopra. Facendo riferimento alla figura 24, mostrante la configurazione del tabellone 1 in assenza d’impatto, si può notare che la molla 75, precompressa dal parziale avvitamento dei dadi 78 e 79, ha una lunghezza iniziale tale da mantenere il pannello 90 fuoriuscente dalla propria cella di posizionamento entro il tabellone 1 per più di metà spessore. Tra il bordo interno del pannello 90 e le due alette di battuta 92 è visibile una guarnizione in gomma 94 che coopera con la molla 75 neN’ammortizzare il colpo. E’ evidente dalla figura l’esiguità dello spazio libero disponibile per la traslazione del pannello 90. L’estremità del braccio pivotante di contatto del microinterruttore 82 tocca la parete del pannello 90 formando un angolo di ampiezza tale per cui il contatto elettrico risulta aperto. La configurazione mostrata in figura 25 differisce da quella di figura 24 per il fatto che il pallone da calcio 5 ha urtato violentemente contro il pannello 90 facendolo a sua volta urtare contro le alette di battuta 92 tramite la guarnizione paracolpi 94. Al momento dell’urto il pannello 90 è quasi a filo del vano d’ingresso della propria cella di posizionamento e la differenza di posizione è sufficiente ad azionare la chiusura del contatto elettrico del microinterruttore 82.

Il metodo di calcolo dei punteggi differisce da quello precedentemente descritto nel solo sesto passo di esecuzione, in cui il valore rappresentativo della forza del tiro è proporzionale alla misura di velocità del pallone 5 fornita sensore dal radar tachimetrico 100.

Sulla base della descrizione fornita per un esempio di realizzazione preferito, è ovvio che alcuni cambiamenti possono essere introdotti dal tecnico del ramo senza con ciò uscire daN’ambito dell’invenzione come risulta dalle seguenti rivendicazioni.

APPENDICE

Essendo i tiri effettuati contro il tabellonel del tutto casuali, il microprocessore che elabora il punteggio non può conoscere a priori né l'istante dell’impatto e neppure il pannello che verrà colpito, ragion per cui esso dovrà avvalersi di mezzi che interrogano ciclicamente i trasduttori abbinati a tutti i pannelli. Pertanto, i mezzi di elaborazione e controllo dovranno includere dei dispositivi campionatori (sample&hold) della tensione generata da ciascun trasduttore, seguiti da rispettivi convertitori analogico-digitale e da un multiplexer temporizzato in modo da trasferire in sequenza i campioni digitali provenienti da tutti i campionatori ad una memoria di lavoro del microprocessore, iterando il ciclo per tutta la durata del periodo di attività del tabellone 1. Tale incombenza richiede un’adeguata velocità di elaborazione da parte del processore, che dovrà completare le operazioni finalizzate alla determinazione del punteggio nel tempo che intercorre tra un campione e il successivo, o in alternativa nel tempo che intercorre tra l’acquisizione di un lotto di M campioni da ciascun singolo trasduttore ed il lotto successivo. In presenza di N pannelli la frequenza di controllo del multiplexer dovrà essere Nfc, dove fc è la frequenza di campionamento. Occorre precisare che la maggioranza dei segnali generati dai trasduttori è sottosoglia e quindi essi impegnano il processore solo per quanto concerne il riconoscimento di essere sopra o sottosoglia. La frequenza di campionamento fc è pertanto la grandezza che condiziona la velocità di elaborazione. Il criterio di Nyquist stabilisce che al fine di poter ricostruire un segnale dalla sequenza dei propri campioni, e quindi catturare il campione di valore massimo rappresentativo della forza agente durante l’impatto, la frequenza fc dovrà essere almeno il doppio della massima frequenza fb contenuta nello spettro di frequenza del segnale campionato. Lo spettro di frequenza è una curva che mostra l’andamento della potenza di un segnale in funzione della frequenza considerata alla stregua di una variabile indipendente. Gli spettri hanno generalmente un massimo attorno ad una frequenza di centro banda e poi decrescono monotonicamente ai due lati della stessa, per cui è lecito trascurarne il contributo oltre una certa frequenza che demarca il limite di banda, come appunto la frequenza fb.

Nel caso specifico delle figure 12 e 13 lo spettro di frequenza è quello del segnale generato da ciascun potenziometro lineare 33, il quale “insegue” le caratteristiche meccaniche della molla elicoidale 46 utilizzata per ammortizzare il relativo pannello 2. Occorre quindi determinare, analiticamente o mediante misurazione diretta, la larghezza di banda del segnale analogico all’uscita del generico potenziometro lineare 33. Il sistema costituito dal pannello 2, dalla molla 46, e dalla guida di scorrimento 44c del pannello 2a, 2b è modellabile meccanicamente alla guisa un risonatore armonico smorzato, del quale è possibile ottenere la risposta all’impatto in forma analitica conoscendo i seguenti parametri: la posizione Xo dell’estremità mobile della molla a riposo; la velocità 3⁄4 trasferita al pannello all’istante dell’impatto, la pulsazione libera del risonatore in assenza di attrito, il fattore di smorzamento viscoso ξ dovuto a tutti gli attriti che

frenano il moto del pannello. Valgono le seguenti relazioni: dove<k>è la rigidità della molla, m è ia massa oscillante corrispondente in prima appros-

simazione alla massa del pannello, dove<c>è la costante di smorzamento viscoso, nel caso specifico corrispondente al fattore di attrito radente tra pannello e guida, mentre è lo smorzamento critico di cui si dirà. Operativamente, l’impatto imprime al pannello una velocità iniziale 3⁄4 che comprime la molla facendogli subire un accorciamento = <*- 1⁄2) proporzionale alla forza del tiro. L’energia elastica accumulata nella molla al termine della compressione imprime al pannello una velocità in direzione contraria che lo fa ritornare verso la posizione di partenza in accordo ad una delle tre possibili modalità determinate dal fattore di smorzamento. Per sistemi caratterizzati da f =<1>, ovvero il cui fattore di smorzamento è uguale a quello critico, il pannello ritorna alla posizione iniziale in modo aperiodico. Per sistemi caratterizzati da ξ < i , ovvero il cui fattore di smorzamento è inferiore a quello critico, il pannello nel suo viaggio di ritorno supera la posizione iniziale proiettandosi oltre la superficie del tabellone per un tratto di lunghezza inferiore al iniziale, causando un allungamento della molla rispetto alla lunghezza libera *1⁄2, dopodiché esso oscilla attorno alla posizione iniziale man mano che l’ampiezza A* diminuisce fino all’arresto a filo del tabellone. Per sistemi caratterizzati da ί > i , ovvero il cui fattore di smorzamento è superiore a quello critico, il pannello comprime la molla per un tratto più corto di quello allo smorzamento critico, per poi tornare alla posizione iniziale in modo aperiodico. In definitiva, l’equazione dell’oscillatore armonico smorzato è la seguente

e Φ so¬

no due costanti arbitrarie determinabili imponendo due condizioni iniziali ove è noto lo stato dell’oscillatore armonico, ad esempio: *(o) = e *(o) = vDsperimentalmente determinata in un urto specifico.

La (1 ) fornisce la risposta transitoria del sistema meccanico all’impulso iniziale impresso dall’urto con il proietto, da cui potrà essere calcolato il corrispondente integrale di Fourier:

(<2>) che fornisce lo spettro di frequenze del segnale e quindi lalarghezza di banda fb a cui ricondurre la frequenza di campionamento f<c>≥ , previo filtraggio delle componenti dello spettro ^(ω) di ampiezza trascurabile attorno alla

frequenza di centro banda In alternativa all’ottenimento di fb per via analitica è anche possibile applicare un analizzatore di spettro all’uscita del generico trasduttore. Dalla teoria della trasformata di Fourier è noto che tanto minore è il tempo impiegato dal segnale nel raggiungere la massima elongazione Δ<Υ>e tanto maggiore sarà la sua larghezza di banda fb. La minor durata del tempo di salita dipende a sua volta dal minor valore del fattore di smorzamento ξ . Lo smorzamento critico sarebbe la condizione ideale, in quanto consente di ottenere la maggior elongazione della molla, e quindi dell'intervallo di misura, senza oscillazioni del pannello. Valori di smorzamento attorno al valore critico non inficiano tuttavia la bontà della misura, in quanto lo smorzamento critico è difficile da tarare. A parità di smorzamento, il minor tempo di salita dipenderà dalla velocità iniziale 3⁄4 del pannello, per cui la massima ampiezza di banda dovrà essere valutata quando il pannello è colpito dal proietto lanciato alla massima velocità prevista. Essendo l’oscillatore armonico molla-pannello di tipo meccanico, il valore imposto alla minima frequenza di campionamento fc rientra abbondantemente nei limiti della componentistica elettronica di consumo, ci sarà anche margine per un sovracampionamento utile al fine di rendere meno impegnative le caratteristiche del filtraggio. E’ ragionevole ipotizzare che l’intervallo tra tiri successivi superi di alcuni ordini di grandezza i tempi di elaborazione dei relativi punteggi da parte degli attuali processori, e pertanto i punteggi potranno essere tracciati in tempo reale anche nel caso di tiri simultanei. Operativamente, il processore potrà accedere in scrittura e lettura ad una memoria di lavoro la cui capacità è tale da poter contenere i campioni generati da tutti i trasduttori entro una finestra temporale la cui durata è compatibile con la tipica durata del transitorio del segnale x(t). Tale durata per un segnale che decade esponenzialmente è debordine di tre costanti di tempo . Così operando si avrà la certezza che ciascun burst memorizzato conterrà il campione di valore massimo necessario al calcolo dei punteggi.

Claims (13)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Bersaglio fisso dotato di mezzi di elaborazione e controllo programmabili (38) per il calcolo di un punteggio da assegnare a ciascun tiro, caratterizzato dal fatto che include: - un tabellone (1) tassellato di pannelli mobili (2, 63, 90), almeno uno dei quali marcato come quello da colpire; - mezzi di posizionamento dei pannelli nel tabellone e di guida telescopica degli stessi (30, 430, 32; 60, 61 , 64); - mezzi resilienti (46, 75) individualmente connessi a ciascun pannello per ammortizzare il colpo subito; - mezzi rivelatori dell’avvenuto impatto (33, 80, 82) individualmente connessi a ciascun pannello, direttamente o per il tramite dei rispettivi mezzi resilienti; - mezzi trasduttori (33, 80, 100) di un parametro fisico indicativo dell’energia d’impatto o in maniera equivalente della forza del tiro; - i detti mezzi di elaborazione e controllo (38) essendo temporizzati per acquisire ciclicamente campioni dei segnali elettrici generati dai mezzi rivelatori e trasduttori, sulla base dei quali campioni calcolare la forza e la precisione del tiro nella formazione del detto punteggio (27).
2. 2. Il bersaglio della rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che la faccia di ciascun pannello esposta all’impatto è uguale in forma e dimensioni alla faccia esposta degli altri pannelli, e tale forma è un poligono, in specie un quadrato (2) o un esagono (14).
3. 3. Il bersaglio della rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che i detti mezzi rivelatori individuali dell’awenuto impatto includono un microinterruttore (82) per ciascun pannello (90), azionato dalla traslazione del pannello, ed i detti mezzi trasduttori includono un trasduttore comune a tutti i pannelli costituito da un sensore radar (100) tachimetrico.
4. 4. Il bersaglio della rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che i detti mezzi individuali di rivelazione dell’avvenuto impatto coincidono agli stessi mezzi trasduttori ed includono un accelerometro piezometrico (80) per ciascun pannello, fissato sul retro del rispettivo pannello (63).
5. 5. Il bersaglio della rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che i detti mezzi individuali di rivelazione dell’avvenuto impatto coincidono agli stessi mezzi trasduttori ed includono un trasduttore lineare preferibilmente di tipo potenziometrico (33) per ciascun pannello (2), il trasduttore lineare (33) avendo un cursore (47) azionato dall’estremità di un perno (2c) la cui altra estremità è solidale al pannello (2).
6. 6. Il bersaglio della rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che più pannelli opportunamente distanziati (20, 21, 22, 23, 24) sono marcati come quelli da colpire, ed a ciascuno di essi è associato un ricevitore per etichette di tipo RFID (101 , 102, 103, 104, 105) sintonizzato sul segnale emesso da un tag RFID associato inglobato in un corpo tirato contro il bersaglio, ciascun tag inglobato essendo riconoscibile al solo ricevitore a cui esso è associato.
7. 7. Il bersaglio della rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di posizionamento e di guida telescopica dei pannelli (2, 63, 90) includono una struttura cellulare (430, 61) fatta di elementi componibili (44a, 44b, 44c, 32; 85, 91).
8. 8. Il bersaglio della rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti elementi componibili sono profilati (44) inseriti ad una loro estremità entro degli incavi (45) della stessa forma dei profilati presenti in una piastra (32) di sostegno della detta struttura (430), gli incavi essendo disposti ai vertici di poligoni della stessa forma dei pannelli (2), primi profilati a forma di L (44a) essendo posizionati negli angoli della struttura, secondi profilati a forma di T (44b) posizionati lungo i lati della struttura, e terzi profilati a forma di croce (44c) essendo posizionati all’interno del perimetro delimitato dai precedenti profilati.
9. 9. Il bersaglio della rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti elementi componibili includono una lamina rettangolare (85) avente delle fessure (86) parallele equispaziate, aperte in corrispondenza di un lato più lungo della lamina ortogonalmente a detto lato, terminanti a circa metà larghezza della lamina (86), la larghezza delle fessure (86) coincidendo con lo spessore della lamina (85), la distanza tra fessure adiacenti essendo pressoché uguale alla lunghezza del lato di un pannello quadrato (63), opzionalmente le fessure terminali avendo un margine (87) prefissato dai entrambi i lati più corti, le dette lamine (85) essendo incastrate l’un l’altra ortogonalmente in corrispondenza di dette fessure (86) a formare la detta struttura cellulare (61).
10. 10. Il bersaglio della rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che lamine tra loro parallele (91) appartenenti ad un sottoinsieme di dette lamine (85) includono identiche alette (92) sulle due facce tra fessure (86) adiacenti, dette alette essendo ortogonali alle dette fessure ed alla faccia da cui si protendono, ad una identica distanza dal bordo, tale distanza essendo maggiore o uguale allo spessore dei pannelli (90). 11.
11. 11 bersaglio della rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che detti mezzi resilienti di ciascun pannello (63, 90) includono almeno una molla elicoidale (75) avente un’estremità contro una parete d’arresto (65) solidale al tabellone (1), la molla (75) essendo posta a cavallo di un perno (74) avente un’estremità solidale al pannello (63, 90) ed essendo libero di traslare attraverso detta parete d’arresto (65) durante la compressione della molla (75), e quindi di tornare alla posizione iniziale determinata da mezzi di blocco (78, 79) contro detta parete d’arresto (65) reversibilmente solidali all’altra estremità del perno (74).
12. 12. Metodo per l’assegnazione dei punteggi ai tiri contro un bersaglio costituito da un tabellone (1) tassellato di pannelli mobili (2, 63, 90) ammortizzati (46, 75) e corredati di rivelatori e/o trasduttori (33, 80, 82, 100) come quello descritto nella rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che comprende un passo preliminare in cui un indice di riga / e un indice di colonna k sono assegnati a ciascun pannello in base alla rispettiva posizione nel tabellone considerato alla stregua di una matrice di Ni righe e Mk colonne, e gli stessi indici /, k dei pannelli sono assegnati ai rispettivi rivelatori e/o trasduttori, ed i seguenti passi ripetuti ciclicamente: a) scrivere in una memoria i valori dei campioni i, k generati da tutti i trasduttore di indici i, k relativamente ad una finestra temporale di durata comparabile al transitorio del segnale campionato, la scrittura di ciascun campione essendo subordinata al fatto che il suo valore superi una soglia di ammissione; b) ricercare il campione i, k di valore più elevato; c) calcolare la distanza media del pannello marcato come quello da colpire dal pannello i, k a cui è associato il campione di maggior valore, e dai pannelli adiacenti, anche diagonalmente, associati ai campioni sopra soglia, ottenendo un valore di distanza rappresentativo della precisione del tiro; d) sommare il valore del detto campione /, k di maggior valore ai valori dei campioni sopra soglia di indici /, k, adiacenti, anche diagonalmente, ottenendo un valore rappresentativo della forza del tiro; e) calcolare un punteggio cumulativo sommando tra loro i suddetti valori rappresentativi della precisione e della forza del tiro, eventualmente moltiplicati per dei rispettivi pesi.
13. 13. Il metodo della rivendicazione 12 caratterizzato dal fatto che utilizzando pannelli quadrati ogni addendo che contribuisce alla detta distanza media è la distanza Pitagorica calcolata su indici omologhi moltiplicata per il valore reale del lato del pannello.