JPH0698959A - Fly measuring device for spherical object - Google Patents
Fly measuring device for spherical objectInfo
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- JPH0698959A JPH0698959A JP30571092A JP30571092A JPH0698959A JP H0698959 A JPH0698959 A JP H0698959A JP 30571092 A JP30571092 A JP 30571092A JP 30571092 A JP30571092 A JP 30571092A JP H0698959 A JPH0698959 A JP H0698959A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、例えばクラブにより
打ち出されるゴルフボールなどのように高速で飛行する
飛翔体の仰角、水平角、および速度を算出する球体の飛
翔計測装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flight measuring device for a sphere for calculating the elevation angle, horizontal angle and velocity of a flying object such as a golf ball hit by a club at high speed.
【0002】[0002]
【従来の技術】クラブにより打ち出されるゴルフボール
の打ち出し角度や飛翔速度を測定する装置として、以下
のようなものが知られている。 (1) インパクト位置直前にクラブヘッドを検知する
磁気センサが配置されている。インパクトの際、この磁
気センサから得られる交流波形に基づき、クラブヘッド
のスピード、フェース角度、ブロー方向およびヒッティ
ングエリアなどが算出される。また、インパクト後のボ
ールを検出するために、ボールの飛球方向に沿って2系
統のボール検出部が順次配置されている。ここで、各ボ
ール検出部は、赤外線ダイオードと複数個のフォトトラ
ンジスタとをボール飛球線を挟んで対向するように配置
した構成となっている。このような構成において、イン
パクトされて飛行するボールにより赤外線ダイオードの
出力光が遮られると、この出力光を受光すべきフォトト
ランジスタからボール検出信号が得られる。このように
して各ボール検出部の各フォトトランジスタから得られ
る検出信号に基づき、ボールの飛出方向(左右のブレ角
度)、仰角および初速度などを算出する。ここで、各ボ
ール検出部のフォトトランジスタの検出信号は、同ボー
ル検出部内の赤外線ダイオードに対応した成分のみなら
ず、他方のボール検出部内の赤外線ダイオードに対応し
た成分をも含んでいる。そして、ボール位置を検出する
ためには、検出信号内のこれらの2成分を分離する必要
がある。そこで、各赤外線ダイオードを、互いに位相が
180°ずれた2相のパルス信号により駆動する。ま
た、フォトトランジスタの検出信号に含まれる2成分を
各パルス信号に同期した2系統のサンプリングパルスに
よって各々サンプリングするようにした。このボール検
出信号よりボールの位置を検出し、検出結果からボール
の飛出水平角(左右のブレ角度)、仰角、および初速な
どを算出する(三菱電機技報vol.58・No2・1
984号公報)。 (2) ボールに超反射性の半円形のストリップを取り
付けて、飛行するボールに対し照明装置より光を照射
し、ストリップによる反射光を複数のセンサによって検
出する。そして、センサによる検知結果から実際にゴル
フコースにおいてプレイされた場合に結果として出るで
あろう到達距離、左方あるいは右方への距離、およびボ
ールの高さの最適な高さからの差などを検出する(特開
昭48−40514号公報)。 (3) ボールの飛球方向に沿って2系統のボール検出
部が順次配置されている。各ボール検出部は、光源と複
数個のフォトトランジスタとをボール飛球線を挟んで対
向するように配置した構成を有する。各光源として、前
面にスリットを有する密閉箱内に発光素子およびこの発
光素子の出力光を集光する手段を収納したものを用い、
各光源の出力光が各々対応する系統のフォトトランジス
タによって受光されるようにした。このような構成によ
り、各フォトトランジスタから得られる検出信号に基づ
き、各ボール検出部間をボールが通過する際の通過時間
および通過距離が算出され、算出結果に基づいてクラブ
およびボールのスピードが測定される(特公昭58−4
4387号公報)。 その他、ボールを光学的に検知することにより、ボール
の飛び角度又は速度などを測定する装置が、特開昭49
−111729号公報、特開昭56−43505号公
報、および特開昭61−204514号公報に開示され
ている。2. Description of the Related Art The following devices are known as devices for measuring the launch angle and flight speed of a golf ball launched by a club. (1) A magnetic sensor for detecting the club head is arranged immediately before the impact position. At the time of impact, the club head speed, face angle, blow direction, hitting area, and the like are calculated based on the AC waveform obtained from the magnetic sensor. In addition, in order to detect the ball after impact, two systems of ball detection units are sequentially arranged along the flight direction of the ball. Here, each ball detection unit has a configuration in which an infrared diode and a plurality of phototransistors are arranged so as to face each other with a ball flight line therebetween. In such a configuration, if the output light of the infrared diode is blocked by the ball that is impacted and flies, a ball detection signal is obtained from the phototransistor that should receive this output light. In this way, based on the detection signal obtained from each phototransistor of each ball detection unit, the ball ejection direction (left and right blur angle), elevation angle, initial velocity, etc. are calculated. Here, the detection signal of the phototransistor of each ball detection unit includes not only the component corresponding to the infrared diode in the ball detection unit but also the component corresponding to the infrared diode in the other ball detection unit. Then, in order to detect the ball position, it is necessary to separate these two components in the detection signal. Therefore, each infrared diode is driven by a two-phase pulse signal having a phase difference of 180 °. Further, the two components included in the detection signal of the phototransistor are sampled by the two systems of sampling pulses synchronized with each pulse signal. The position of the ball is detected from this ball detection signal, and the horizontal flight angle (horizontal deviation angle), elevation angle, initial velocity, etc. of the ball are calculated from the detection result (Mitsubishi Electric Technical Report vol.58, No. 2.1).
984). (2) A semi-reflective semi-circular strip is attached to the ball, and a flying ball is illuminated with light from an illumination device, and the light reflected by the strip is detected by a plurality of sensors. Then, from the detection result by the sensor, the reachable distance, the distance to the left or the right, and the difference in the height of the ball from the optimum height, which will result when actually playing on the golf course, etc. It is detected (JP-A-48-40514). (3) Two systems of ball detectors are sequentially arranged along the flight direction of the ball. Each ball detector has a structure in which a light source and a plurality of phototransistors are arranged so as to face each other with a ball flight line therebetween. As each light source, a light-emitting element and a means for collecting the output light of this light-emitting element are housed in a closed box having a slit on the front surface,
The output light of each light source is received by the phototransistor of the corresponding system. With such a configuration, the passing time and the passing distance when the ball passes between the ball detection units are calculated based on the detection signal obtained from each phototransistor, and the speeds of the club and the ball are measured based on the calculation result. Be done
4387). In addition, an apparatus for measuring the flight angle or speed of the ball by optically detecting the ball is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No.
It is disclosed in JP-A-1111729, JP-A-56-43505, and JP-A-61-204514.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の測定装置は、いずれも装置の構成が複雑であるとい
う問題があった。また、特に、(1)の装置の場合、2
系列のボール位置検出手段を必要とし、組立精度が測定
精度に及ぼす影響が大きく、部品点数の増加と共にコス
ト面でも不利であった。また、ボールが球体であるとい
う飛翔体の形状について考慮されておらず、計算精度が
低いという問題があった。また、(2)の装置の場合、
ボールに超反射性のストリップを設けるなど特殊のボー
ルしか使用することができず、(3)の装置において
は、クラブやボールの速度しか測定することができない
という問題があった。However, all the above-mentioned conventional measuring devices have a problem that the structure of the device is complicated. Also, particularly in the case of the device (1), 2
Since a series of ball position detecting means is required, the assembly accuracy has a great influence on the measurement accuracy, and the number of parts is increased and the cost is disadvantageous. In addition, the shape of the flying body that the ball is a sphere is not considered, and there is a problem that the calculation accuracy is low. In the case of the device (2),
Only special balls such as those provided with super-reflective strips can be used, and the device (3) has a problem that only the speed of the club or the ball can be measured.
【0004】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、構成が簡単であり、高精度な結果が得られる
球体の飛翔計測装置を提供することを目的とする。The present invention has been made under such a background, and an object thereof is to provide a flight measuring apparatus for a sphere having a simple structure and capable of obtaining a highly accurate result.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の球体の飛
翔計測装置は、飛翔体が所定の飛行開始点から飛行を開
始するのを検出する飛行開始検出手段と、前記飛行開始
点から見て前記飛翔体の飛行方向前方に配置され、複数
の光ビームを各々が前記飛行開始点から一定の距離だけ
離間した平面に沿い、かつ、各々のうち少なくとも2本
が飛行中の飛翔体と少なくとも交差するような方向に各
々放射するマルチビーム発光部と、前記マルチビーム発
光部が放射する複数の光ビームを各々受光するマルチビ
ーム受光部と、前記マルチビーム発光部が出力する複数
の光ビームのうち前記飛翔体を交差する2本の光ビーム
について、前記飛翔体が飛行を開始してから各光ビーム
を交差を開始するまでの時間および交差を終了するまで
の時間を各々計時すると共に該計時結果に基づいて前記
飛翔体の仰角、水平角および速度を算出する演算手段と
を具備することを特徴としている。請求項2記載の球体
の飛翔計測装置は、飛翔体が所定の飛行開始点から飛行
を開始するのを検出する飛行開始検出手段と、前記飛行
開始点から見て前記飛翔体の飛行方向前方に配置され、
複数の光ビームを各々が前記飛行開始点から一定の距離
だけ離間した平面に沿い、かつ各々のうち少なくとも2
本が飛行中の飛翔体と少なくとも交差するような方向に
各々放射するマルチビーム発光部と、前記マルチビーム
発光部が出力する複数の光ビームを各々受光するマルチ
ビーム受光部と、前記マルチビーム発光部および前記マ
ルチビーム受光部より更に前記飛翔体の飛行方向前方に
配置され、各々同一平面に沿って鉛直方向に進む複数の
平行な光ビームを各々のうち少なくとも3本が飛行中の
飛翔体と少なくとも交差するような間隔で各々放射する
平行マルチビーム発光部と、前記平行マルチビーム発光
部が出力する複数の光ビームを各々受光する平行マルチ
ビーム受光部と、前記平行マルチビーム発光部が出力す
る複数の光ビームのうち前記飛翔体を交差する3本の光
ビームについて、前記飛翔体が各光ビームと交差を開始
してから交差を終了するまでの時間を各々計時すると共
に、該計時結果に基づいて前記飛翔体の水平角を算出
し、前記マルチビーム発光部が出力する複数の光ビーム
のうち前記飛翔体を交差する複数の光ビームのうち前記
飛翔体を交差する2本の光ビームについて、前記飛翔体
が飛行を開始してから各光ビームと交差を開始するまで
の時間および交差を終了するまでの時間を各々計時する
と共に該計時結果および該水平角に基づいて前記飛翔体
の仰角および速度を算出する演算処理手段とを具備する
ことを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a flight measuring device for a spherical body, comprising: a flight start detecting means for detecting that the flying body starts to fly from a predetermined flight starting point; Are arranged in front of the flying body in the flight direction, and each of the plurality of light beams is along a plane separated from the flight starting point by a predetermined distance, and at least two of them are at least the flying body and the flying body. A multi-beam light emitting unit that emits light in each of the intersecting directions, a multi-beam light receiving unit that receives a plurality of light beams emitted by the multi-beam light emitting unit, and a plurality of light beams output by the multi-beam light emitting unit. Of the two light beams that intersect the flying object, the time from when the flying object starts to fly to when each light beam starts to intersect and when the intersection ends are timed. The flying object elevation angle based on Rutotomoni the regimen during results, is characterized by comprising a calculating means for calculating a horizontal angle and speed. The flight measuring device for a sphere according to claim 2, wherein a flight start detecting means for detecting that the flying body starts flying from a predetermined flight starting point, and a flight direction forward of the flying object as seen from the flight starting point. Placed,
A plurality of light beams each along a plane that is separated from the flight start point by a certain distance, and at least 2 of each
A multi-beam emitting section that emits light in a direction in which a book at least intersects a flying object, a multi-beam receiving section that receives a plurality of light beams output by the multi-beam emitting section, and the multi-beam emitting section At least three of the plurality of parallel light beams, which are arranged in front of the flying unit in the flight direction of the multi-beam receiver and the multi-beam receiving unit, and travel in the vertical direction along the same plane. A parallel multi-beam light emitting unit that emits at least at intervals such that they intersect, a parallel multi-beam light receiving unit that receives a plurality of light beams output by the parallel multi-beam light emitting unit, and a parallel multi-beam light emitting unit outputs the light beams. Of the plurality of light beams, the three light beams that intersect the flying object, the flying object starts to intersect each light beam, and then the intersection ends. A plurality of light beams intersecting the projectile among the plurality of light beams output by the multi-beam light emitting unit, each of which is timed, and the horizontal angle of the projectile is calculated based on the timed result. Of the two light beams that intersect the flying object, the time from when the flying object starts flying to when it intersects with each light beam and the time when the intersecting ends are respectively measured, and And an arithmetic processing unit for calculating an elevation angle and a velocity of the flying object based on a time measurement result and the horizontal angle.
【0006】[0006]
【作用】上記請求項1に関わる発明によれば、飛行開始
検出手段により飛翔体の飛行開始が検知され、これによ
り演算処理手段が時間の計測を始める。飛翔体は、飛行
途中に、マルチビーム発光部より放射される光ビームの
少なくとも2本と交差し、その光ビームはマルチビーム
受光部により検知される。演算処理手段は、マルチビー
ム受光部による信号に基づいて、飛翔体が各光ビームと
交差する時間を検出する。そして、演算処理手段は、検
出された時間により飛翔体の仰角、水平角、および速度
を算出する。上記請求項2に関わる発明によれば、飛行
開始検出手段により飛翔体の飛行開始が検知され、これ
により演算処理手段が時間の計測を始める。飛翔体は飛
行途中に、マルチビーム発光部より放射される光ビーム
の少なくとも2本と交差し、その光ビームはマルチビー
ム受光部により検知される。また、飛翔体は平行マルチ
ビーム発光部より放射される光ビームの少なくとも3本
と交差し、その光ビームは平行マルチビーム受光部によ
り検知される。演算処理手段は、マルチビーム受光部お
よび平行マルチビーム受光部による信号に基づいて、飛
翔体が各光ビームと交差する時間を検出し、検出された
時間により飛翔体の仰角、水平角、および速度を算出す
る。According to the first aspect of the invention, the flight start detecting means detects the flight start of the flying object, and the arithmetic processing means starts the time measurement. The flying object intersects with at least two light beams emitted from the multi-beam light emitting unit during flight, and the light beam is detected by the multi-beam light receiving unit. The arithmetic processing means detects the time when the flying object crosses each light beam based on the signal from the multi-beam light receiving portion. Then, the arithmetic processing means calculates the elevation angle, the horizontal angle, and the velocity of the flying object from the detected time. According to the invention of claim 2, the flight start detection means detects the flight start of the flying object, and the arithmetic processing means thereby starts the time measurement. The flying object intersects with at least two light beams emitted from the multi-beam light emitting unit during flight, and the light beam is detected by the multi-beam light receiving unit. Further, the flying object intersects with at least three of the light beams emitted from the parallel multi-beam light emitting section, and the light beam is detected by the parallel multi-beam light receiving section. The arithmetic processing means detects the time when the flying object intersects each light beam based on the signals from the multi-beam receiving part and the parallel multi-beam receiving part, and the elevation angle, horizontal angle, and velocity of the flying object are detected according to the detected time. To calculate.
【0007】[0007]
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。 <第1実施例>図1はこの発明の第1実施例による球体
の飛翔計測装置の構成を示すブロック図である。図1に
おいて、1はマルチビーム発光部であり、複数の光ビー
ムB1,B2,・・・,Bnを放射する(図3参照)。な
お、マルチビーム発光部1の詳細な構成については後述
する。2はマルチビーム受光部であり、マルチビーム発
光部1より放射された光ビームB1,B2,・・・,Bn
を受光し、電気信号に変換する。3は球形飛翔体であ
り、矢印u方向へ飛行する。4は発光源、5は発光源4
の出力光を受光して電気信号に変換する受光器である。
球形飛翔体3は、これらの発光源4および受光器5間を
結ぶ直線の極近傍に配置され、発光源4の出力光は、打
ち出された球形飛翔体3によって必ず遮られるようにな
っている。6は演算処理部であり、マルチビーム発光部
1の駆動制御を行うと共にマルチビーム受光部2から得
られる信号に基づき球形飛翔体3の飛び出し仰角、水平
角および速度を演算する。この演算の際、図1に示す直
交座標系を想定して球形飛翔体3の位置を特定する。こ
こで、直交座標のY軸は、水平面内にあって発光源4か
ら受光器5へ射出される光の射出方向と一致している。
X軸は上記水平面内にあってY軸と直交し、Z軸はY軸
およびX軸に垂直となっている。マルチビーム発光部1
より発せられる光ビームB1,B2,・・・,Bnは全
て、Y−Z平面に平行となるように放射される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. <First Embodiment> FIG. 1 is a block diagram showing the arrangement of a flight measuring apparatus for a spherical body according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a multi-beam light emitting unit, which emits a plurality of light beams B1, B2, ..., Bn (see FIG. 3). The detailed configuration of the multi-beam emission unit 1 will be described later. Reference numeral 2 denotes a multi-beam light receiving unit, which is a light beam B1, B2, ..., Bn emitted from the multi-beam light emitting unit 1.
Is received and converted into an electric signal. 3 is a spherical flying object, which flies in the direction of arrow u. 4 is a light emitting source, 5 is a light emitting source 4
Is a photodetector that receives the output light of and converts it into an electric signal.
The spherical flying object 3 is arranged in the immediate vicinity of the straight line connecting the light emitting source 4 and the light receiver 5, and the output light of the light emitting source 4 is always blocked by the launched spherical flying object 3. . An arithmetic processing unit 6 controls the driving of the multi-beam light emitting unit 1 and calculates the protruding elevation angle, horizontal angle and speed of the spherical flying object 3 based on the signal obtained from the multi-beam light receiving unit 2. At the time of this calculation, the position of the spherical flying object 3 is specified by assuming the orthogonal coordinate system shown in FIG. Here, the Y axis of the orthogonal coordinates is in the horizontal plane and coincides with the emission direction of the light emitted from the light emitting source 4 to the light receiver 5.
The X axis lies in the horizontal plane and is orthogonal to the Y axis, and the Z axis is perpendicular to the Y axis and the X axis. Multi-beam emission unit 1
The light beams B1, B2, ..., Bn emitted by all are emitted so as to be parallel to the YZ plane.
【0008】図2は以上説明した発光源4、マルチビー
ム発光部1、受光器5、マルチビーム受光部2および演
算処理部6の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the light emitting source 4, the multi-beam light emitting unit 1, the light receiver 5, the multi-beam light receiving unit 2 and the arithmetic processing unit 6 described above.
【0009】演算処理部6は、マルチビーム発光部1の
駆動制御を行うコントロール部6aとマルチビーム受光
部2から得られる信号を処理する演算処理回路6bとか
らなる。マルチビーム発光部1は半導体レーザ等による
発光素子1aと、この発光素子1aを駆動する駆動回路
1bとを有する。同様に発光源4は、発光素子4aと発
光素子4aを駆動する駆動回路4bとを有する。各駆動
回路1bおよび4bは、コントロール部6aからの制御
信号に従って発光素子1aおよび4aを各々発光させ
る。The arithmetic processing unit 6 is composed of a control unit 6a for controlling the driving of the multi-beam light emitting unit 1 and an arithmetic processing circuit 6b for processing a signal obtained from the multi-beam light receiving unit 2. The multi-beam light emitting unit 1 has a light emitting element 1a made of a semiconductor laser or the like, and a drive circuit 1b for driving the light emitting element 1a. Similarly, the light emitting source 4 has a light emitting element 4a and a drive circuit 4b for driving the light emitting element 4a. The drive circuits 1b and 4b respectively cause the light emitting elements 1a and 4a to emit light in accordance with the control signal from the control section 6a.
【0010】受光器5は、受光素子5a、電流/電圧変
換器5b、増幅器5cおよび波形整形器5dとからな
る。ここで、受光素子5aは発光源4の出力光を受光す
る。球形飛翔体3によって発光源4の出力光が遮られる
と、受光素子5aの受光量が変化し、この結果、受光素
子5aの出力電流が変化する。この出力電流の変化に対
応した電圧波形が電流/電圧変換器5bから出力され
る。そして、電流/電圧変換器5bが出力する電圧波形
は、増幅器5cによって増幅され、波形整形器5dによ
り整形されて出力される。The light receiver 5 comprises a light receiving element 5a, a current / voltage converter 5b, an amplifier 5c and a waveform shaper 5d. Here, the light receiving element 5a receives the output light of the light emitting source 4. When the output light of the light emitting source 4 is blocked by the spherical flying object 3, the amount of light received by the light receiving element 5a changes, and as a result, the output current of the light receiving element 5a changes. A voltage waveform corresponding to this change in output current is output from the current / voltage converter 5b. The voltage waveform output by the current / voltage converter 5b is amplified by the amplifier 5c, shaped by the waveform shaper 5d, and output.
【0011】マルチビーム受光部2は、マルチビーム発
光部1が出力するn本のビーム光B1〜Bnを各々受光
する受光素子2ak(k=1〜n)を有する。また、各
受光素子2akについて、受光器5と同様、電流/電圧
変換器2bk、増幅器2ck、波形整形器2dkが設けら
れると共にタイマカウンタ2ekおよび2fkが設けられ
ている。ここで、タイマカウンタ2ekおよび2fkは、
波形整形器5dから得られる信号によって計時を開始す
る。また、タイマカウンタ2ekおよび2fkは、波形整
形器2dkから得られる信号の変化に基づき計時を停止
する。The multi-beam light receiving section 2 has light receiving elements 2a k (k = 1 to n) for respectively receiving the n light beams B1 to Bn output from the multi beam light emitting section 1. Also, for each of the light receiving element 2a k, similar to the photodetector 5, the current / voltage converter 2b k, a timer counter 2e k and 2f k with amplifier 2c k, the waveform shaper 2d k is provided is provided. Here, the timer counters 2e k and 2f k are
Timing is started by the signal obtained from the waveform shaper 5d. Further, the timer counters 2e k and 2f k stop measuring time based on the change in the signal obtained from the waveform shaper 2d k .
【0012】次に図3を参照しマルチビーム発光部1の
具体的構成について説明する。図3において、1cは発
光素子1aの出力光を平行光にするコリメートレンズで
ある。1dはコリメートレンズ1cから得られる平行光
を適切なビーム形状に加工するスリットである。また、
1e、1g、…は、各々ビームスプリッタである。ここ
で、スリット1dを通過した光ビームは、ビームスプリ
ッタ1e,1g,・・・を順次通過した後、全反射ミラ
ー1iによって反射される。このようにして、Y軸から
の仰角が最も小さい光ビームB1が得られる。一方、ス
リット1dを通過した光ビームの一部は、ビームスプリ
ッタ1eにより反射される。この反射光は全反射ミラー
1fにより全反射され、全反射ミラー1iに入射する。
ここで、全反射ミラー1fの反射光は、ビームスプリッ
タ1gの透過光より大きな入射角で全反射ミラー1iへ
入射する。従って、全反射ミラー1fからの反射光が全
反射ミラー1iによって反射されることにより、光ビー
ムB1より仰角の大きな光ビームB2が得られる。同様
に、スリット1dを通過した光が、ビームスプリッタ1
e,1g、全反射ミラー1h,1iを経由することによ
り、光ビームB2よりさらに仰角の大きな光ビームB3が
得られる。以下図示は略したが、同様の構成により各々
仰角の異なった光ビームB4〜Bnが得られる。光ビーム
B1〜Bnの仰角は、ビームスプリッタ1e,1g,・・
・の設定角度により調節する。また、放射される光ビー
ムB1〜Bnの光強度を一様化するため、ビームスプリッ
タ1e,1g,・・・として、光反射率および透過率が
適度に異なったものを使用している。Next, a specific structure of the multi-beam emitting section 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 3, reference numeral 1c is a collimator lens that collimates the output light of the light emitting element 1a. 1d is a slit for processing the parallel light obtained from the collimator lens 1c into an appropriate beam shape. Also,
1e, 1g, ... Are beam splitters. Here, the light beam that has passed through the slit 1d sequentially passes through the beam splitters 1e, 1g, ... And is then reflected by the total reflection mirror 1i. In this way, the light beam B1 having the smallest elevation angle from the Y axis is obtained. On the other hand, a part of the light beam that has passed through the slit 1d is reflected by the beam splitter 1e. This reflected light is totally reflected by the total reflection mirror 1f and enters the total reflection mirror 1i.
Here, the reflected light of the total reflection mirror 1f enters the total reflection mirror 1i at an incident angle larger than that of the transmitted light of the beam splitter 1g. Therefore, the light reflected from the total reflection mirror 1f is reflected by the total reflection mirror 1i, so that a light beam B2 having a larger elevation angle than the light beam B1 is obtained. Similarly, the light that has passed through the slit 1d is reflected by the beam splitter 1
By passing through e, 1g and total reflection mirrors 1h, 1i, a light beam B3 having a larger elevation angle than the light beam B2 can be obtained. Although not shown, the light beams B4 to Bn having different elevation angles can be obtained with the same configuration. The elevation angles of the light beams B1 to Bn are the beam splitters 1e, 1g, ...
・ Adjust according to the set angle. Further, in order to make the light intensities of the emitted light beams B1 to Bn uniform, beam splitters 1e, 1g, ... Having different light reflectance and transmittance are used.
【0013】また、マルチビーム発光部1として、図4
に示すような構成も考えられる。図4においては、放射
される光ビーム毎に発光素子1a’、コリメートレンズ
1c’、およびスリット1d’が設置されている。Further, as the multi-beam light emitting section 1, FIG.
A configuration as shown in is also conceivable. In FIG. 4, a light emitting element 1a ′, a collimator lens 1c ′, and a slit 1d ′ are provided for each emitted light beam.
【0014】次に、球体の飛翔計測装置の動作について
説明する。なお、以下では、図5に示すように、基準の
座標をA(0,0,0)とし、所定の飛行開始点におか
れた球形飛翔体3の中心座標をB(0,y0,z0)、マ
ルチビーム発光部1の発光点Qの座標を(x5,0,
0)とする。また、球形飛翔体3の飛び方向の速度を
v、飛び出し仰角をθ、目標の飛球線sとのブレ角度、
すなわち飛び出し水平角をα、球形飛翔体3の半径をr
とする。Next, the operation of the flight measuring device for a sphere will be described. In the following, as shown in FIG. 5, the reference coordinates are A (0,0,0), and the central coordinates of the spherical flying object 3 placed at a predetermined flight start point are B (0, y 0 , z 0 ), and the coordinates of the light emitting point Q of the multi-beam light emitting unit 1 are (x 5 , 0,
0). Further, the velocity of the spherical flying object 3 in the flight direction is v, the rising angle of elevation is θ, the blurring angle with the target flight line s,
That is, the projection horizontal angle is α, and the radius of the spherical flying object 3 is r
And
【0015】まず、飛行開始点に置かれた球形飛翔体3
が、打撃などにより矢印u方向へ飛行を開始する。この
時、球形飛翔体3は、発光源4から受光器5へと向かう
光ビームと交差し、受光器5への入射光量が変化する。
受光器5内では、図2に示すように、光電変換手段であ
る受光素子5aにおいて光量の変化が電流の変化として
検出される。電流の変化は電流/電圧変換器5bにより
電圧の変化に変換され、増幅器5cにおいて適当な信号
レベルに増幅される。更に、波形整形器5dにより波形
整形された信号は、コントロール部6aにより、マルチ
ビーム受光部2内のタイマカウンタ2ek(k=1〜
n)および2fk(k=1〜n)に供給される。各タイ
マカウンタ2ek(k=1〜n)および2fk(k=1〜
n)は、波形整形器5dからの信号を受信することによ
りカウントを開始する。First, the spherical flying object 3 placed at the flight starting point
However, it starts flying in the direction of arrow u by being hit. At this time, the spherical flying object 3 intersects with the light beam traveling from the light emitting source 4 to the light receiver 5, and the amount of light incident on the light receiver 5 changes.
In the light receiver 5, as shown in FIG. 2, a change in the amount of light is detected as a change in current in the light receiving element 5a which is a photoelectric conversion unit. The change in current is converted into a change in voltage by the current / voltage converter 5b, and is amplified to an appropriate signal level in the amplifier 5c. Further, the signal whose waveform has been shaped by the waveform shaper 5d is controlled by the control unit 6a by the timer counter 2e k (k = 1 to 1) in the multi-beam receiving unit 2.
n) and 2f k (k = 1 to n). Each timer counter 2e k (k = 1~n) and 2f k (k = 1~
n) starts counting by receiving the signal from the waveform shaper 5d.
【0016】球形飛翔体3は、発光源4より発せられる
光ビームを横切った後に飛行を続け、マルチビーム発光
部1からマルチビーム受光部2に向けて放射される複数
の光ビームのうち少なくとも2つの光ビームを横切る。
そして、受光素子2ak(k=1〜n)のうち少なくと
も2個の受光素子の受光量が変化し、これらの変化が各
受光素子の電流の変化となって現れる。この結果、波形
整形器2dk(k=1〜n)が出力する信号P1,P2,
・・・,Pnのうち少なくとも2つの信号のレベルが時
間的に変化する。この信号変化に基づき、コンロトール
部6aにより、信号変化に対応したタイマカウンタ2e
kおよび2fkのカウントの停止が制御される。そして、
タイマカウンタ2ekおよび2fkのカウント値により、
球形飛翔体3が光ビームB1,B2,・・・,Bnのいず
れかと交差し始める時間および交差し終わる時間が求め
られる。以下にその例を示して説明する。The spherical flying object 3 continues to fly after crossing the light beam emitted from the light emitting source 4, and at least two of the plurality of light beams emitted from the multi-beam emitting section 1 toward the multi-beam receiving section 2 are emitted. Crosses two light beams.
Then, the light receiving amount of at least two light receiving elements among the light receiving elements 2a k (k = 1 to n) changes, and these changes appear as a change in the current of each light receiving element. As a result, the signals P1, P2, output from the waveform shaper 2d k (k = 1 to n),
The level of at least two signals among Pn changes with time. Based on this signal change, the control section 6a causes the timer counter 2e corresponding to the signal change.
The stopping of counting of k and 2f k is controlled. And
According to the count values of the timer counters 2e k and 2f k ,
The time when the spherical flying object 3 starts to intersect with any one of the light beams B1, B2, ... An example will be described below.
【0017】図6および図7の例に示すように、球形飛
翔体3が光ビームB2および光ビームB3と交差したとす
る。まず、球形飛翔体3は光ビームB1と交差しないの
で、受光素子2a1への入射光量は変化しない。従っ
て、波形整形器2d1の出力信号P1は図7に示すように
変化しない。このため、タイマカウンタ2e1,2f1は
カウントオーバーするまでカウントを継続し、カウント
オーバーとなった後、カウント値が0となって停止す
る。これに対し、光ビームB2は球形飛翔体3と交差
し、受光素子2a2の受光量が変化することにより、図
7に示す信号P2が波形整形器2d2から出力される。こ
こで、球形飛翔体3が光ビームB2と交差し始めた時刻
がt2であり、交差し終わった時刻がt3である。そし
て、t2での信号変化により、タイマカウンタ2e2のカ
ウントが停止する。更に、t3での信号変化により、タ
イマカウンタ2f2のカウントが停止する。同様にし
て、光ビームB3を受光する受光素子2a3の出力変化に
応じて、波形整形器2d3より出力される信号P3も図7
に示すように変化する。この例の場合、球形飛翔体3は
t1において光ビームB3と交差し始め、t4において交
差し終わっている。そして、t1における信号P3の変化
によりタイマカウンタ2e3のカウントが停止し、t4に
おける変化によりタイマカウンタ2f3のカウントが停
止する。そして、信号P2,P3以外の信号は信号P1と
同様変化しないので、タイマカウンタ2e2,2f2,2
e3,2f3以外のカウンタはカウントを続け0で停止す
る。そして、各タイマカウントのカウント値のうち、値
が0でないカウント値、すなわち、タイマカウンタ2e
2,2f2,2e3,2f3のカウント値が演算処理部6b
に取り込まれる。これらのカウント値により、球形飛翔
体3が飛行し始めてから光ビームB2および光ビームB3
と交差するまでの経過時間が求められる。As shown in the examples of FIGS. 6 and 7, it is assumed that the spherical flying object 3 intersects the light beam B2 and the light beam B3. First, since the spherical flying object 3 does not intersect the light beam B1, the amount of light incident on the light receiving element 2a1 does not change. Therefore, the output signal P1 of the waveform shaper 2d1 does not change as shown in FIG. Therefore, the timer counters 2e1 and 2f1 continue counting until they count over, and after the count is over, the count value becomes 0 and stops. On the other hand, the light beam B2 intersects the spherical flying object 3 and the amount of light received by the light receiving element 2a2 changes, so that the signal P2 shown in FIG. 7 is output from the waveform shaper 2d2. Here, the time when the spherical flying object 3 starts to intersect the light beam B2 is t2, and the time when the spherical flying object 3 finishes intersecting is t3. Then, the timer counter 2e2 stops counting due to the signal change at t2. Further, the count of the timer counter 2f2 is stopped by the signal change at t3. Similarly, the signal P3 output from the waveform shaper 2d3 according to the output change of the light receiving element 2a3 that receives the light beam B3 is also shown in FIG.
It changes as shown in. In this example, the spherical flying object 3 begins to intersect the light beam B3 at t1 and ends at t4. Then, the change of the signal P3 at t1 stops the counting of the timer counter 2e3, and the change at t4 stops the counting of the timer counter 2f3. Since the signals other than the signals P2 and P3 do not change like the signal P1, the timer counters 2e2, 2f2, 2
Counters other than e3 and 2f3 continue counting and stop at 0. Then, of the count values of each timer count, the count value which is not 0, that is, the timer counter 2e
The count values of 2, 2f2, 2e3 and 2f3 are calculated by the arithmetic processing unit 6b.
Is taken into. With these count values, the light beam B2 and the light beam B3 have been emitted after the spherical flying object 3 started to fly.
The elapsed time until the intersection with is calculated.
【0018】次に、演算処理部6bによる、球形飛翔体
3の速度および打出し角度(仰角および水平角)の算出
処理について、図8のフローチャートを参照して説明す
る。以下では、図5に示すように、球形飛翔体3が光ビ
ームB2および光ビームB3と交差した場合について説明
する。ここで、図6において、光ビームB1の水平面に
対する角度をw1、光ビームB2の角度(w1+△w)を
w2、光ビームBnの角度{w1+△w×(n−1)}を
wnとする。Next, the calculation processing of the velocity and the launch angle (elevation angle and horizontal angle) of the spherical flying object 3 by the arithmetic processing unit 6b will be described with reference to the flowchart of FIG. Hereinafter, as shown in FIG. 5, a case where the spherical flying object 3 intersects the light beam B2 and the light beam B3 will be described. Here, in FIG. 6, the angle of the light beam B1 with respect to the horizontal plane is w1, the angle (w1 + Δw) of the light beam B2 is w2, and the angle {w1 + Δw × (n−1)} of the light beam Bn is wn. .
【0019】まず、ステップS1において、マルチビー
ム受光部2における信号の出力により、球形飛翔体3が
どの光ビームと交差したかが検知される。ここで、球形
飛翔体3がいずれの光ビームと交差したかが分かると、
仰角θおよび水平角αの範囲を絞り込むことができる。
この範囲の絞り込みのための領域選択処理をステップS
1において行う。以下、この領域選択処理について説明
する。例えば、球形飛翔体3が光ビームB1および光ビ
ームB2と交差した場合、仰角θおよび水平角αは図9
における領域A内のいずれかの値と推定され、仰角θは
0≦θ<8、水平角αは−4≦α<10の範囲内とな
る。また、球形飛翔体3が光ビームB1、光ビームB2、
および光ビームB3と交差した場合、仰角θおよび水平
角αは図8における領域B内のいずれかの値と推定さ
れ、仰角θは8≦θ<12、水平角αは−10≦α<−
4の範囲内となる。この例のように、球形飛翔体3が光
ビームB2および光ビームB3と交差した場合は、領域C
が選択される。そして、ステップS2において、ステッ
プS1で選択された領域に関して、仰角θおよび水平角
αの可変範囲が設定される。領域Cの場合であれば、仰
角θは13≦θ<18、水平角αは−4≦α<10の範
囲に設定される。次にステップS3において、この領域
内の飛び出し角θ,αの各組合せについて、球形飛翔体
3が各光ビームと交差し始める時間および交差し終わる
時間を計算する。以下、この計算方法を説明する。First, in step S1, it is detected from which signal beam the spherical flying object 3 intersects by outputting a signal from the multi-beam receiving section 2. Here, when it is known which light beam the spherical flying object 3 intersects,
The range of elevation angle θ and horizontal angle α can be narrowed down.
A region selection process for narrowing down this range is performed in step S
In 1. Hereinafter, this area selection processing will be described. For example, when the spherical flying object 3 intersects the light beam B1 and the light beam B2, the elevation angle θ and the horizontal angle α are as shown in FIG.
Is estimated to be any value within the region A, and the elevation angle θ falls within the range of 0 ≦ θ <8 and the horizontal angle α falls within the range of −4 ≦ α <10. In addition, the spherical flying object 3 has a light beam B1, a light beam B2,
And the light beam B3, the elevation angle θ and the horizontal angle α are estimated to be values in the region B in FIG. 8, the elevation angle θ is 8 ≦ θ <12, and the horizontal angle α is −10 ≦ α <−.
Within the range of 4. When the spherical flying object 3 intersects the light beam B2 and the light beam B3 as in this example, the area C
Is selected. Then, in step S2, the variable range of the elevation angle θ and the horizontal angle α is set for the region selected in step S1. In the case of the region C, the elevation angle θ is set in the range of 13 ≦ θ <18, and the horizontal angle α is set in the range of −4 ≦ α <10. Next, in step S3, the time at which the spherical projectile 3 starts intersecting with each light beam and the time at which it intersects for each combination of the projecting angles θ and α in this region are calculated. The calculation method will be described below.
【0020】図5において、球形飛翔体3の飛び方向の
速度をv、打撃後t秒後の球形飛翔体3の中心座標をC
(x1,y1,z1)とすると、 x1=vtcosθcosα …(1) y1=vtcosθsinα+y0 …(2) z1=vtsinθ+z0 …(3) と表すことができる。また、球形飛翔体3の中心座標が
C(x1,y1,z1)にある時に、球形飛翔体3とマル
チビーム発光部1から照射される光ビームと交点D(x
3,y3,z3)において交差したとすると、この交点の
座標(x3,y3,z3)は x3=x5 …(4) y3=(y1+z1tanw)/(1+tan2w) …(5) z3=y3tanw …(6) となる。ここで、球形飛翔体3の半径をrとすると (x3−x1)2+(y3−y1)2+(z3−z1)2=r2 …(7) と表すことができる。そして、(7)式に(1)〜(6)式を代
入すると (x5−vtcosθcosα)2+{(vtcosθsinαsinw+y0sinw) −(vtsinθcosw+z0cosw)}2=r2 …(8) となる。(8)式を展開すると (vt)2{(cosθcosα)2+(cosθsinαsinw−sinθcosw)2} +2vt{(cosθsinαsinw−sinθcosw)(y0sinw−z0cosw) −x5cosθcosα}+{x5 2+(y0sinw−z0cosw)2−r2}=0 …(9) となる。ここで、 (cosθcosα)2+(cosθsinαsinw−sinθcosw)2
=A (cosθsinαsinw−sinθcosw)(y0sinw−z0cos
w)−x5cosθcosα=B x5 2+(y0sinw−z0cosw)2−r2=C とすると、(9)式は Av2t2+2Bvt+C=0 …(10) となり、 t={−B±√(B2−AC)}/vA …(11) と表すことができる。従って、球形飛翔体3が光ビーム
と交差し始める時間tは t={−B−√(B2−AC)}/vA …(12) となり、交差し終わる時間tは t={−B+√(B2−AC)}/vA …(13) となる。In FIG. 5, v is the velocity of the spherical flying object 3 in the flight direction, and C is the center coordinate of the spherical flying object 3 t seconds after the impact.
Assuming that (x 1 , y 1 , z 1 ), x 1 = vtcos θcosα (1) y 1 = vtcos θsin α + y 0 (2) z 1 = vtsin θ + z 0 (3) Further, when the center coordinates of the spherical flying object 3 are at C (x 1 , y 1 , z 1 ), the intersection point D (x
3, when y 3, z 3) and crossed the coordinate of the intersection point (x 3, y 3, z 3) is x 3 = x 5 ... (4 ) y 3 = (y 1 + z 1 tanw) / ( 1 + tan 2 w) (5) z 3 = y 3 tanw (6) Here, it is represented and the radius of the spherical projectile 3 and r and (x 3 -x 1) 2 + (y 3 -y 1) 2 + (z 3 -z 1) 2 = r 2 ... (7) it can. Then, (7) to (1) Substituting ~ (6) (x 5 -vtcosθcosα) 2 + - a {(vtcosθsinαsinw + y 0 sinw) (vtsinθcosw + z 0 cosw)} 2 = r 2 ... (8). When the equation (8) is expanded, (vt) 2 {(cosθcosα) 2 + (cosθsinαsinw-sinθcosw) 2 } + 2vt {(cosθsinαsinw-sinθcosw) (y 0 sinw-z 0 cosw) -x 5 cos θcosα} + {x 5 2 + a (y 0 sinw-z 0 cosw ) 2 -r 2} = 0 ... (9). Here, (cosθcosα) 2 + (cosθsinαsinw−sinθcosw) 2
= A (cos θsin αsinw−sin θcosw) (y 0 sinw−z 0 cos
When w) -x 5 cosθcosα = B x 5 2 + (y 0 sinw-z 0 cosw) 2 -r 2 = a C, (9) equation Av 2 t 2 + 2Bvt + C = 0 ... (10) next, t = It can be expressed as {−B ± √ (B 2 −AC)} / vA (11). Therefore, the time t at which the spherical flying object 3 starts to intersect the light beam is t = {-B-√ (B 2 -AC)} / vA (12), and the time t at which the crossing ends is t = {-B + √ (B 2 −AC)} / vA (13)
【0021】また、ステップS3において、ステップS
1にて選択された領域に対応した2つの光ビームについ
て、球形飛翔体3が各々と交差し始める時間の比k1を
求める。ここで、(12)式より、球形飛翔体3が光ビーム
B2と交差し始める時間t2は t2={−B2−√(B22−A2C2)}/vA2 …(14) となる。但し、 A2=(cosθcosα)2+(cosθsinαsinw2−sinθcos
w2)2 B2=(cosθsinαsinw2−sinθcosw2)(y0sinw2
−z0cosw2)−x5cosθcosα C2=x5 2+(y0sinw2−z0cosw2)2−r2 とする。また、球形飛翔体3が光ビームB3と交差し始
める時間t1は t1={−B3−√(B32−A3C3)}/vA3 …(15) となる。但し、 A3=(cosθcosα)2+(cosθsinαsinw3−sinθcos
w3)2 B3=(cosθsinαsinw3−sinθcosw3)(y0sinw3
−z0cosw3)−x5cosθcosα C3=x5 2+(y0sinw3−z0cosw3)2−r2 とする。そして、球形飛翔体3が光ビームB2と交差し
始める時間t2と、光ビームB3と交差し始める時間t1
との比k1を求めると k1=t2/t1 =A3{−B2−√(B22−A2C2)}/A2{−B3−√(B32−A3C3)} …(16) となる。ここで、領域Cにおける仰角θおよび水平角α
の範囲は、13≦θ<18、−4≦α<10と設定され
ているので、まず仰角θの値が13、水平角αの値が1
0の場合を計算する。次に、ステップS4において(13)
式より、球形飛翔体3が光ビームB2と交差し終える時
間t3と、光ビームB3と交差し終える時間t4との比k2
を求めると k2=t3/t4 =A3{−B2+√(B22−A2C2)}/A2{−B3+√(B32−A3C3)} …(17) となる。ここでもまた、ステップS4と同様、まず仰角
θの値が13、水平角αの値が10の場合を計算する。
更に、ステップS5において、k1とk2の差k3を求め
て k3=k1−k2 …(18) とする。Further, in step S3, step S
For two light beams corresponding to the area selected in 1, the ratio k1 of the time when the spherical flying object 3 starts to intersect with each other is obtained. Here, (12) from the equation, the time t2 at which the spherical projectile 3 starts to intersect the light beam B2 is t2 = - a {B2-√ (B2 2 -A2C2 )} / vA2 ... (14). However, A2 = (cosθcosα) 2 + (cosθsinαsinw2-sinθcos
w2) 2 B2 = (cos θsin αsinw2−sin θcosw2) (y 0 sinw2
-Z 0 cosw2) -x 5 cosθcosα C2 = x 5 2 + (y 0 sinw2-z 0 cosw2) and 2 -r 2. Further, the time t1 at which the spherical flying object 3 begins to intersect the light beam B3 is t1 = {-B3-√ (B3 2 -A3C3)} / vA3 (15). However, A3 = (cosθcosα) 2 + (cosθsinαsinw3-sinθcos
w3) 2 B3 = (cos θsin αsinw3−sin θcosw3) (y 0 sinw3
-Z 0 cosw3) -x 5 cosθcosα C3 = x 5 2 + (y 0 sinw3-z 0 cosw3) and 2 -r 2. Then, the time t2 at which the spherical flying object 3 starts to intersect with the light beam B2 and the time t1 at which it starts to intersect with the light beam B3.
The determining the ratio k1 when k1 = t2 / t1 = A3 { -B2-√ (B2 2 -A2C2)} / A2 {-B3-√ (B3 2 -A3C3)} ... (16) with. Here, the elevation angle θ and the horizontal angle α in the region C
Since the range is set to 13 ≦ θ <18 and −4 ≦ α <10, the elevation angle θ is 13 and the horizontal angle α is 1
Calculate the case of 0. Next, in step S4 (13)
From the formula, the ratio k2 of the time t3 when the spherical flying object 3 finishes crossing the light beam B2 and the time t4 when it finishes crossing the light beam B3.
The a seek when k2 = t3 / t4 = A3 { -B2 + √ (B2 2 -A2C2)} / A2 {-B3 + √ (B3 2 -A3C3)} ... (17). Here again, similarly to step S4, the case where the value of the elevation angle θ is 13 and the value of the horizontal angle α is 10 is calculated.
Further, in step S5, the difference k3 between k1 and k2 is obtained and set as k3 = k1-k2 (18).
【0022】次に、ステップS6において、タイマカウ
ンタ2e2,2f2,2e3,2f3によりカウントされ
た、球形飛翔体3が光ビームB2と交差し始めた実測時
間T2と、光ビームB3と交差し始めた実測時間T1との
比K1を求める。 K1=T2/T1 …(19) 同じく、ステップS7において、球形飛翔体3が光ビー
ムB2と交差し終えた実測時間T3と、光ビームB3と交
差し終えた実測時間T4との比K2を求める。 K2=T3/T4 …(20) そして、ステップS8において、K1とK2の差K3を求
めて K3=K1−K2 …(21) とする。次に、ステップS9において、ステップS3〜
S5において求めたk1、k2、k3および、ステップS
6〜S8において求めたK1、K2、K3を以下の式に代
入する。 △1=(K1−k1)2+(K3−k3)2 …(22) あるいは、 △1=(K2−k2)2+(K3−k3)2 …(22)' でもよい。次に、ステップS10において、△1の値を
保持する。そして、ステップS11へ進み、仰角θの値
13、および水平角αの値10を記憶する。次に、ステ
ップS12において、該領域内の仰角θおよび水平角α
全てについて、ステップS3からステップS10に至る
までの処理を終了したか否かを判断する。この判断結果
が「NO」の場合は、ステップS3へ戻る。次に、例え
ば、仰角θの値を13、水平角αの値を11としてステ
ップS10まですすみ、△2の値を求める。そして、ス
テップS10において、△1の値と△2の値を比較する。
比較した結果△2の値の方が小さい場合はステップS1
1へ進み、この時の仰角θの値13および水平角αの値
11を記憶する。ステップS10における比較の結果、
保持されている△1の値の方が小さい場合は、ステップ
S12へ進む。ステップS12において、該領域内の仰
角θおよび水平角α全てについて、ステップS3からス
テップS10に至るまでの処理を終了したか否かを判断
する。そして、仰角θの値が18、αの値が−4に至る
まで、ステップS3〜ステップS12を繰り返す。そし
て、領域内の仰角θおよび水平角αの全てについてステ
ップS3〜ステップ12を実行し終わると、ステップS
12における判断結果が「YES」となって、ステップ
S13へ進む。そしてステップS13において、球形飛
翔体3の速度vを求める。ここで、速度vは、(11)式を
vについて解いた v={−B−√(B2−AC)}/AT …(23) より求められる。この(23)式に、ステップS11におい
て記憶された仰角θおよび水平角α、すなわち、△の値
が最小であるときの仰角θおよび水平角αと、光ビーム
と交差し始めた実測時間Tを代入する。あるいは、この
ようにする代わりに v={−B+√(B2−AC)}/AT …(23)' として、(23)'式に、光ビームと交差し終わった実測時
間Tを代入してもよい。そして、(23)式より、光ビーム
B2と交差し始めた実測時間T2を使用して v={−B2−√(B22−A2C2)}/A2T2 …(24) より、球形飛翔体3の速度vが求められる。但し、 A2=(cosθcosα)2+(cosθsinαsinw2−sinθcos
w2)2 B2=(cosθsinαsinw2−sinθcosw2)(y0sinw2
−z0cosw2)−x5cosθcosα C2=x5 2+(y0sinw2−z0cosw2)2−r2 とする。以上のようにして、球形飛翔体3の仰角、水平
角、および速度が求められる。なお、本実施例では、図
8に示すステップ1で図9に示す領域に基づいて仰角
θ、水平角αの範囲を絞り込んで演算するよう構成した
が、演算処理部6bの速度が速度が速い場合は、全範囲
の仰角、水平角に対して順次演算するよう構成すること
もできる。Next, in step S6, the measured time T2 when the spherical flying object 3 starts to intersect with the light beam B2, which is counted by the timer counters 2e2, 2f2, 2e3, and 2f3, and the light beam B3 begins to intersect. The ratio K1 to the measured time T1 is calculated. K1 = T2 / T1 (19) Similarly, in step S7, the ratio K2 between the actual measurement time T3 when the spherical flying object 3 has finished crossing the light beam B2 and the actual measurement time T4 when it completely crosses the light beam B3 is obtained. . K2 = T3 / T4 (20) Then, in step S8, the difference K3 between K1 and K2 is obtained and K3 = K1-K2 (21). Next, in step S9, steps S3 to
K1, k2, k3 obtained in S5 and step S
Substituting K1, K2, and K3 obtained in 6 to S8 into the following equation. Δ1 = (K1-k1) 2 + (K3-k3) 2 (22) Alternatively, Δ1 = (K2-k2) 2 + (K3-k3) 2 (22) 'may be used. Next, in step S10, the value of Δ1 is held. Then, the process proceeds to step S11, and the value 13 of the elevation angle θ and the value 10 of the horizontal angle α are stored. Next, in step S12, the elevation angle θ and the horizontal angle α in the area are
For all, it is determined whether or not the processing from step S3 to step S10 has been completed. If the result of this determination is "NO", the flow returns to step S3. Next, for example, the value of the elevation angle θ is set to 13, the value of the horizontal angle α is set to 11, and the process proceeds to step S10 to obtain the value of Δ2. Then, in step S10, the value of Δ1 and the value of Δ2 are compared.
As a result of comparison, if the value of Δ2 is smaller, step S1
The process proceeds to 1, and the value 13 of the elevation angle θ and the value 11 of the horizontal angle α at this time are stored. As a result of the comparison in step S10,
If the held value of Δ1 is smaller, the process proceeds to step S12. In step S12, it is determined whether or not the processing from step S3 to step S10 has been completed for all elevation angles θ and horizontal angles α in the area. Then, steps S3 to S12 are repeated until the value of the elevation angle θ reaches 18 and the value of α reaches -4. When step S3 to step 12 are completed for all the elevation angle θ and the horizontal angle α in the area, step S3 is performed.
The determination result in 12 is "YES", and the process proceeds to step S13. Then, in step S13, the velocity v of the spherical flying object 3 is obtained. Here, velocity v, (11) a v solving for v = - is obtained from {B-√ (B 2 -AC )} / AT ... (23). In this equation (23), the elevation angle θ and the horizontal angle α stored in step S11, that is, the elevation angle θ and the horizontal angle α when the value of Δ is the minimum, and the actual measurement time T at which the light beam begins to intersect are calculated. substitute. Alternatively, instead of doing this, v = {-B + √ (B 2 -AC)} / AT (23) 'is substituted into the equation (23)' by substituting the measured time T at which the light beam has finished crossing. May be. Then, from the equation (23), using the measured time T2 when the light beam B2 starts to intersect, v = {-B2-√ (B2 2- A2C2)} / A2T2 (24) The velocity v is obtained. However, A2 = (cosθcosα) 2 + (cosθsinαsinw2-sinθcos
w2) 2 B2 = (cos θsin αsinw2−sin θcosw2) (y 0 sinw2
-Z 0 cosw2) -x 5 cosθcosα C2 = x 5 2 + (y 0 sinw2-z 0 cosw2) and 2 -r 2. As described above, the elevation angle, the horizontal angle, and the velocity of the spherical flying object 3 are obtained. In this embodiment, in step 1 shown in FIG. 8, the calculation is performed by narrowing down the range of the elevation angle θ and the horizontal angle α based on the area shown in FIG. 9, but the speed of the calculation processing section 6b is high. In this case, the elevation angle and the horizontal angle in the entire range may be sequentially calculated.
【0023】以上のように、本実施例によれば、飛び出
し角θ,αの範囲が広い場合においても、高精度で飛翔
体の飛び方向と速度を測定することができる。また、連
続発光ビームを用いているので、高速物体の計測でも誤
差が少ない。As described above, according to the present embodiment, it is possible to measure the flight direction and velocity of a flying object with high accuracy even when the range of the launch angles θ and α is wide. Further, since the continuous emission beam is used, there is little error even when measuring a high speed object.
【0024】<第2実施例>図10は、この発明の第2
実施例による球体の飛翔計測装置の構成を示すブロック
図である。この図において図1の各部に対応する部分に
は同一の符号を付け、その説明を省略する。図10にお
ける7は表面速度センサであり、被測定対象に光ビーム
を照射し、その反射光を検出することにより被測定対象
の表面速度を検出する。この表面速度センサ7により、
矢印u方向へ飛行する球形飛翔体3の側部の表面速度が
検出される。8は、表面速度センサ7と同様な表面速度
センサであり、球形飛翔体3の下部の表面速度を検出す
る。図11に表面速度センサ7および8の構成例を示
す。発光素子41からの放射光は、コリメートレンズ4
2により平行光にされた後、ビームスプリッタ43によ
りビームBM1およびビームBM2に分けられる。ビー
ムスプリッタ43を透過後、ビームBM1は全反射ミラ
ー44により反射され、ビームBM2は全反射ミラー4
5により反射される。ビームBM1およびビームBM2
は、球形飛翔体3の通過する空間において互いに角度δ
で交差するよう設定される。ビームBM1およびBM2
は、球形飛翔体3によって各々反射される。各反射光は
集光レンズ46により受光素子47に収束される。受光
素子47は、ビームBM1およびBM2の各反射光の加
算結果に相当する電気信号を出力する。この電気信号に
基づき、球形飛翔体3の表面速度が演算される。なお、
この演算については後述する。ただし、この構成を図1
0に示す表面速度センサ7として使用する場合は、ビー
ムBM1およびBM2が球体の側部に直接照射されるよ
うに配置する。また、この構成を表面速度センサ8とし
て使用する場合は、9の全反射ミラーを使用する。この
全反射ミラー9は、表面速度センサ8が出力する光ビー
ムを反射して球形飛翔体3の下部へ照射すると共に、そ
の反射光を表面速度センサ8へ戻す。<Second Embodiment> FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention.
1 is a block diagram showing a configuration of a flight measuring device for a spherical body according to an example. In this figure, the parts corresponding to the parts in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Reference numeral 7 in FIG. 10 is a surface velocity sensor, which irradiates a light beam on the object to be measured and detects the reflected light to detect the surface speed of the object to be measured. With this surface speed sensor 7,
The surface velocity of the side portion of the spherical flying object 3 flying in the direction of the arrow u is detected. Reference numeral 8 is a surface speed sensor similar to the surface speed sensor 7, and detects the surface speed of the lower part of the spherical flying object 3. FIG. 11 shows a configuration example of the surface speed sensors 7 and 8. The light emitted from the light emitting element 41 is collimated by the collimator lens 4
After being collimated by the beam splitter 2, the beam splitter 43 splits the beam into beams BM1 and BM2. After passing through the beam splitter 43, the beam BM1 is reflected by the total reflection mirror 44, and the beam BM2 is reflected by the total reflection mirror 4.
Reflected by 5. Beam BM1 and beam BM2
Are angle δ with respect to each other in the space where the spherical flying object 3 passes.
Is set to intersect at. Beams BM1 and BM2
Are reflected by the spherical flying object 3. Each reflected light is converged on the light receiving element 47 by the condenser lens 46. The light receiving element 47 outputs an electric signal corresponding to the addition result of the reflected lights of the beams BM1 and BM2. The surface velocity of the spherical flying object 3 is calculated based on this electric signal. In addition,
This calculation will be described later. However, this configuration is shown in FIG.
When used as the surface velocity sensor 7 shown in FIG. 0, the beams BM1 and BM2 are arranged so as to directly irradiate the sides of the sphere. When this structure is used as the surface speed sensor 8, a total reflection mirror 9 is used. The total reflection mirror 9 reflects the light beam output by the surface velocity sensor 8 to irradiate the lower part of the spherical flying object 3 and returns the reflected light to the surface velocity sensor 8.
【0025】図10において、10は発光素子群からな
る平行マルチビーム発光部であり、球形飛翔体3の直進
方向と直角に交差するように複数の光ビームHB1,H
B2,・・・、HBnを放射する。この複数の光ビームは
平行であり、各ビーム間距離は等しく、通過する球形飛
翔体3と少なくとも3本の光ビームが必ず交差するよう
に設定される。11は受光素子群からなる平行マルチビ
ーム受光部であり、平行マルチビーム発光部10と対向
して配置される。平行マルチビーム受光部11は図12
に示すように、平行マルチビーム発光部10が出力する
n本の光ビームHB1,HB2,・・・、HBnを各々受
光する光電変換器11ak(k=1〜n)を有する。ま
た、各光電変換器11akについて、電流/電圧変換器
11bk、増幅器11ck、波形整形器11dkが設けら
れると共にタイマカウンタ11ekが設けられている。
ここで、タイマカウンタ11ekは、波形整形器11dk
から得られる信号の変化によって計時の開始および終了
を制御する。In FIG. 10, reference numeral 10 denotes a parallel multi-beam light emitting portion composed of a light emitting element group, and a plurality of light beams HB1 and HB are arranged so as to intersect the spherical flying body 3 at a right angle to the straight traveling direction thereof.
Emit B2, ..., HBn. The plurality of light beams are parallel to each other, and the distances between the respective beams are equal to each other, and are set so that the passing spherical flying object 3 and at least three light beams always intersect. Reference numeral 11 denotes a parallel multi-beam light receiving unit including a light receiving element group, which is arranged to face the parallel multi-beam light emitting unit 10. The parallel multi-beam receiver 11 is shown in FIG.
, The parallel multi-beam light emitting unit 10 has photoelectric converters 11a k (k = 1 to n) for receiving the n light beams HB1, HB2, ..., HBn respectively. Further, for each photoelectric converter 11a k , a current / voltage converter 11b k , an amplifier 11c k , a waveform shaper 11d k , and a timer counter 11e k are provided.
Here, the timer counter 11e k is the waveform shaper 11d k.
The start and end of timing is controlled by the change of the signal obtained from.
【0026】以上のような構成において、図10に示す
位置Aに置かれた球形飛翔体3が、打撃などにより矢印
u方向へ飛行を開始すると、発光源4から受光器5へと
向かう光ビームと交差し、第1実施例と同様の動作が行
われる。以後、球形飛翔体3は飛行を続け、図10に示
す位置Bにおいて表面速度センサ7および8より放射さ
れる光ビームと交差する。ここで、表面速度センサ7の
動作を、図11により説明する。図11に示すように、
ビームBM1およびビームBM2の交差する空間を球形
飛翔体3が通過する時、球形飛翔体3からの反射光はド
ップラ効果により周波数偏移を生ずる。図11におい
て、ビームBM1およびビームBM2の交点における球
形飛翔体3の表面速度をVとし、ビームBM1及びビー
ムBM2の光の周波数をC、光の波長をλとすると、ビ
ームBM1による反射光の周波数f1およびビームBM
2による反射光の周波数f2は、 f1=C−(V/λ)・cos(90−δ/2) …(25) f2=C+(V/λ)・cos(90−δ/2) …(26) と表される。従って、反射光に含まれる、球形飛翔体3
の表面速度Vに比例した周波数偏移fdは fd=f1−f2=−(2V/λ)・sinδ/2 …(27) となる。球形飛翔体3による反射光は、集光レンズ46
で集められ、受光素子47において光電変換される。一
方、表面速度センサ8においても、同様な原理で信号が
得られる。表面速度センサ7、および表面速度センサ8
からの出力信号電流は、図示しない電流/電圧変換器に
おいて電圧信号に変換され、増幅器において適当な電圧
に増幅される。そして、A/D変換器においてアナログ
信号からデジタル信号に変換される。In the structure described above, when the spherical flying object 3 placed at the position A shown in FIG. 10 starts flying in the direction of arrow u by hitting or the like, a light beam from the light emitting source 4 to the light receiving device 5 is emitted. Then, the same operation as in the first embodiment is performed. After that, the spherical flying object 3 continues to fly and intersects with the light beams emitted from the surface velocity sensors 7 and 8 at the position B shown in FIG. Here, the operation of the surface speed sensor 7 will be described with reference to FIG. As shown in FIG.
When the spherical flying object 3 passes through the space where the beam BM1 and the beam BM2 intersect, the reflected light from the spherical flying object 3 causes a frequency shift due to the Doppler effect. In FIG. 11, when the surface velocity of the spherical flying object 3 at the intersection of the beam BM1 and the beam BM2 is V, the frequency of the light of the beams BM1 and BM2 is C, and the wavelength of the light is λ, the frequency of the reflected light by the beam BM1. f 1 and beam BM
The frequency f 2 of the reflected light by 2 is: f 1 = C− (V / λ) · cos (90−δ / 2) (25) f 2 = C + (V / λ) · cos (90−δ / 2) )… (26) Therefore, the spherical flying object 3 included in the reflected light
The frequency shift fd proportional to the surface velocity V of is fd = f 1 −f 2 = − (2V / λ) · sin δ / 2 (27). The light reflected by the spherical flying object 3 is collected by the condenser lens 46.
And are photoelectrically converted in the light receiving element 47. On the other hand, the surface velocity sensor 8 can also obtain a signal according to the same principle. Surface speed sensor 7 and surface speed sensor 8
The output signal current from the converter is converted into a voltage signal in a current / voltage converter (not shown) and amplified to an appropriate voltage in an amplifier. Then, the A / D converter converts the analog signal into a digital signal.
【0027】図10に示す位置Bを通過した球形飛翔体
3は、図10に示す位置Cへ進み、マルチビーム発光部
1からマルチビーム受光部2に向けて放射される複数の
光ビームB1,B2,・・・,Bnのうち少なくとも2つ
の光ビームを横切る。そして、第1実施例と同様に、球
形飛翔体3が光ビームB1,B2,・・・,Bnのいずれ
かと交差し始める時間および交差し終わる時間が求めら
れる。The spherical flying object 3 which has passed the position B shown in FIG. 10 advances to the position C shown in FIG. 10 and a plurality of light beams B1 emitted from the multi-beam light emitting section 1 toward the multi-beam light receiving section 2. At least two light beams of B2, ..., Bn are crossed. Then, as in the first embodiment, the time when the spherical flying object 3 starts to intersect with any one of the light beams B1, B2, ...
【0028】次に、球形飛翔体3の速度v、球形飛翔体
3の仰角θおよび水平角αの算出処理について説明す
る。まず、マルチビーム発光部1から放射される光ビー
ムB1,B2,・・・,Bnのうち球形飛翔体3が交差し
た少なくとも2本の光ビームについて、第1実施例の図
8に示すステップS3〜S9の処理を行う。すなわち、 △=(K1−k1)2+(K3−k3)2 …(22)'' において△≒0となるθ、αの値を各々1つ求める。Next, the calculation process of the velocity v of the spherical flying object 3, the elevation angle θ and the horizontal angle α of the spherical flying object 3 will be described. First, regarding at least two light beams of the light beams B1, B2, ..., Bn emitted from the multi-beam light emitting unit 1 with which the spherical flying object 3 intersects, step S3 shown in FIG. 8 of the first embodiment. ~ The process of S9 is performed. That is, one value is obtained for each of θ and α for which Δ≈0 in Δ = (K1-k1) 2 + (K3-k3) 2 (22) ''.
【0029】ここで、球形飛翔体3の水平角αの算出処
理について図12〜図15を参照して説明する。球形飛
翔体3が図10に示す位置Fにおいて、平行マルチビー
ム発光部10から放射される光ビームHB1,HB2,・
・・,HBnのうち少なくとも3本の光ビームと交差す
る。例えば、球形飛翔体3が光ビームHB1、HB2、お
よびHB3と交差したとする。これによって、光電変換
器11a1、11a2および11a3への入射光が遮ら
れ、図14に示すように各光電変換器11a1、11a2
および11a3から得られる電気信号が変化する。図1
4において、球形飛翔体3が光ビームHB2と交差し始
めた時刻がt21であり、光ビームHB1と交差し始めた
時刻がt11、光ビームHB3と交差し始めた時刻がt31
である。この信号の立ち上がりの時刻t11、t21、t31
において、各々対応するタイマカウンタ11e1、11
e2および11e3がカウントを開始する。そして、時間
の経過と共に球形飛翔体3は光ビームHB1,HB2,H
B3と交差しつつ進行し、球形飛翔体3が各光ビームと
の交差し終わることにより各光電変換器11a1、11
a2および11a3から得られる電気信号が変化する。図
14において、球形飛翔体3が光ビームHB2と交差し
終わった時刻がt22であり、光ビームHB1と交差し終
わった時刻がt12、光ビームHB3と交差し終わった時
刻がt33である。この電気信号の変化はタイマカウンタ
11e1、11e2および11e3に送られ、この時刻t1
2、t22、t32においてタイマカウンタ11e1、11e
2および11e3は各々カウントを停止する。そして、各
タイマカウンタ11e1、11e2および11e3のカウ
ント値が演算処理部6に取り込まれる。Here, the calculation processing of the horizontal angle α of the spherical flying object 3 will be described with reference to FIGS. 12 to 15. At the position F of the spherical flying object 3 shown in FIG. 10, the light beams HB1, HB2, ...
.., intersect with at least three light beams of HBn. For example, assume that the spherical flying object 3 intersects the light beams HB1, HB2, and HB3. As a result, the incident light to the photoelectric converters 11a 1 , 11a 2 and 11a 3 is blocked, and as shown in FIG. 14, the photoelectric converters 11a 1 , 11a 2 are blocked.
And the electrical signal obtained from 11a 3 changes. Figure 1
4, the time when the spherical flying object 3 starts to intersect with the light beam HB2 is t21, the time when it starts to intersect the light beam HB1 is t11, and the time when it starts to intersect the light beam HB3 is t31.
Is. The rising times t11, t21, t31 of this signal
, The corresponding timer counters 11e 1 and 11
e 2 and 11e 3 start counting. Then, with the passage of time, the spherical flying object 3 causes the light beams HB1, HB2, H
Crosses the B3 progressing, the photoelectric converter 11a by a spherical projectile 3 has finished intersection of the light beams 1, 11
The electrical signal obtained from a 2 and 11a 3 changes. In FIG. 14, the time when the spherical flying object 3 crosses the light beam HB2 is t22, the time when it crosses the light beam HB1 is t12, and the time when it crosses the light beam HB3 is t33. This change in the electric signal is sent to the timer counters 11e 1 , 11e 2 and 11e 3 at the time t 1
At 2, t22 and t32, timer counters 11e 1 and 11e
2 and 11e 3 each stop counting. Then, the count values of the respective timer counters 11e 1 , 11e 2 and 11e 3 are taken into the arithmetic processing section 6.
【0030】図13において、静止している球形飛翔体
3の中心位置を位置A(0,y0,z0)とし、X軸方向
に距離lの点E(x7,0)からY軸の負方向へ等しい
間隔dで複数の光ビームHB1,HB2,・・・、HBn
が放射されているとする。この図において、位置Aから
仰角θ、水平角αで飛び出した球形飛翔体3の3次元速
度をvとすると、2次元平面速度vxyは vxy=vcosθ …(33) となる。また、球形飛翔体3の半径をr、点Eからn番
目の光ビームの中心位置から球形飛翔体3の中心までの
距離を△d、点Eからn番目の光ビームを球形飛翔体3
が横切る時間を△tn、光ビームを横切る球形飛翔体3
の投影長を2rnとすると △tn=2rn/vxy …(34) となり(34)式より rn=√(r2−(△d・cosα)2) …(35) となる。但し、△tn=tn2−tn1であり、カウンタ値
は△tnが記録される。また、球形飛翔体3が点Eから
(n−1)番目の光ビームを横切る時間を△tn-1、光
ビームを横切る球形飛翔体3の投影長を2rn-1とする
と △tn-1=2rn-1/vxy …(36) となり(36)式より rn-1=√(r2−(d+△d)2・cos2α)) …(37) となる。同様に球形飛翔体3が(n+1)番目の光ビー
ムを横切る時間を△tn+1、光ビームを横切る球形飛翔
体3の投影長を2rn+1とすると △tn+1=2rn+1/vxy …(38) となり(38)式より rn+1=√(r2−(d−△d)2・cos2α)) …(39) となる。(34)、(35)、(38)および(39)式より (△tn+1/△tn)2={r2−(d−△d)2・cos2α} /{r2−(△d・cosα)2}=kn …(40) とすると r2(kn−1)={(kn−1)・△d2+2d・△d−d2}・cos2α …(41) となる。同様に、(34)、(35)、(36)および(37)式より (△tn/△tn-1)2={r2−(△d・cosα)2} /{r2−(d+△d)2・cos2α)}=kn-1 …(42) とすると r2(kn-1−1) ={(kn-1−1)・△d2+2kn-1d・△d+kn-1d2}・cos2α …(43) となる。そして、(41)および(43)式より (kn-1−1)/(kn−1) ={(kn-1−1)・△d2+2kn-1d・△d+kn-1d2} /{(kn−1)・△d2+2d・△d−d2}=K …(44) とすると {(kn-1−1)−K(kn−1)}・△d2 +2d・△d(kn-1−K)+(kn-1+K)・d2=0 …(45) となる。従って K=(kn-1−1)/(kn−1) …(46) より 2d・△d(kn-1−K)+(kn-1+K)・d2=0 …(47) となることから △d={−(kn-1+K)・d2}/2d(kn-1−K) …(48) となる。一方、図13より tanα=(nd+△d)/l …(4
9) となり水平角αは α=tan−1(nd+△d)/l …
(50) となる。In FIG. 13, the center position of the stationary spherical flying object 3 is set to position A (0, y 0 , z 0 ), and the point E (x 7 , 0) at the distance 1 in the X-axis direction extends from the Y-axis. A plurality of light beams HB1, HB2, ..., HBn at equal intervals d in the negative direction of
Is radiated. In this figure, assuming that the three-dimensional velocity of the spherical flying object 3 protruding from the position A at an elevation angle θ and a horizontal angle α is v, the two-dimensional plane velocity v xy is v xy = v cos θ (33). Further, the radius of the spherical flying object 3 is r, the distance from the center position of the nth light beam from the point E to the center of the spherical flying object 3 is Δd, and the nth light beam from the point E is the spherical flying object 3
Δtn is the time that the light beam crosses, and a spherical flying object 3 that crosses the light beam
If the projection length of is 2rn, then Δtn = 2rn / v xy (34), and from equation (34), rn = √ (r 2 − (Δd · cosα) 2 ) (35). However, .DELTA.tn = tn2-tn1, and .DELTA.tn is recorded as the counter value. Further, assuming that the time when the spherical flying object 3 crosses the (n-1) th light beam from the point E is Δtn-1, and the projection length of the spherical flying object 3 which crosses the light beam is 2rn-1, Δtn-1 = 2rn−1 / v xy (36) and rn−1 = √ (r 2 − (d + Δd) 2 · cos 2 α)) (37) from the equation (36). Similarly, if the time when the spherical flying object 3 crosses the (n + 1) th light beam is Δtn + 1 and the projection length of the spherical flying object 3 that crosses the light beam is 2rn + 1, Δtn + 1 = 2rn + 1 / v xy becomes (38), and rn + 1 = √ (r 2 − (d−Δd) 2 · cos 2 α)) from Eq. (38) becomes (39). From equations (34), (35), (38) and (39), (Δtn + 1 / Δtn) 2 = {r 2 − (d−Δd) 2 · cos 2 α} / {r 2 − ( If Δd · cos α) 2 } = kn (40), then r 2 (kn−1) = {(kn−1) · Δd 2 + 2d · Δd−d 2 } · cos 2 α (41) Become. Similarly, from equations (34), (35), (36) and (37), (Δtn / Δtn-1) 2 = {r 2 − (Δd · cosα) 2 } / {r 2 − (d + Δd) 2 · cos 2 α)} = kn−1 (42) If r 2 (kn−1−1) = {(kn−1−1) · Δd 2 + 2kn−1d · Δd + kn-1d 2 } · cos 2 α (43) Then, (41) and (43) from equation (kn-1-1) / (kn -1) = {(kn-1-1) · △ d 2 + 2kn-1d · △ d + kn-1d 2} / {( kn−1) · Δd 2 + 2d · Δd−d 2 } = K (44) {(kn−1−1) −K (kn−1)} · Δd 2 + 2d · Δd (kn −1−K) + (kn−1 + K) · d 2 = 0 (45) Therefore, from K = (kn−1−1) / (kn−1) (46), 2d · Δd (kn−1−K) + (kn−1 + K) · d 2 = 0 (47) Therefore, Δd = {− (kn−1 + K) · d 2 } / 2d (kn−1−K) (48). On the other hand, from FIG. 13, tan α = (nd + Δd) / l (4
9) and the horizontal angle α is α = tan −1 (nd + Δd) / l ...
(50)
【0031】以上のようにして求めた水平角αを(22)''
式に代入することにより、仰角θが求められる。また、
第1実施例における以下の(23)式により、速度vが求め
られる。The horizontal angle α obtained as described above is set to (22) ″
By substituting into the equation, the elevation angle θ can be obtained. Also,
The speed v is calculated by the following equation (23) in the first embodiment.
【0032】次に、演算処理部6は、上述にようにして
求めた球形飛翔体3の速度v、仰角θ、水平角α、およ
び表面速度センサ7および表面速度センサ8より検出さ
れた周波数データから球形飛翔体3の回転におけるバッ
クスピン量およびサイドスピン量を求める。まず、演算
処理部6は、この周波数データをn等分してブロックデ
ータとしそのブロックデータ毎にフーリエ変換演算を行
い、各ブロックデータの平均周波数を求める。そして、
算出される周波数は球形飛翔体3の表面速度に比例する
ので、各ブロックデータにつき平均表面速度を求める。
ここで、球形飛翔体3が位置Aより矢印u方向へ回転し
ながら進行しており、表面速度センサ7からの光ビーム
が点E(x,y,z)に照射されているとする。点Eの
座標は、球形飛翔体3の半径をr、点Eを通る半径とZ
軸による角度をφ、X軸による角度をβとすると (x,y,z)=(rsinφcosβ,rsinφsinβ,rcosφ) …(51) と表される。球形飛翔体3上の点Eが属するブロックデ
ータnの、表面速度センサ7により求められる平均表面
速度VTnは VTn=vcosθcosα+△x' …(52) となり、回転による表面速度成分VTSnは VTSn=VTn−vcosθcosα=△x' …(53) となる。このように、ブロックデータ毎に表面速度成分
VTSnを算出する。また、スピンによる表面速度のx成
分△x'に含まれるバックスピン成分の大きさをB、サ
イドスピン成分の大きさをSとすると △x'=Bz'+S・√(r−x'2−z'2) =B・z’+S・y’ …(54) と表される。ただし、球体1の中心を(x’,y’,
z’)=(0,0,0)とする。そして、表面速度セン
サ7の検出結果により求められるVTSnと、球形飛翔体
3のバックスピン量およびサイドスピン量によって表さ
れる表面速度のx成分△x'との関係について、ブロッ
クデータの総和を以下のように求める。 nΣn=1△2=nΣn=1{VTSn−(B・z’+S・y’)} …(55) (32)式より、nΣn=1△2が最小となるバックスピンBと
サイドスピンSとを求めることにより、バックスピン量
およびサイドスピン量の真の値が求められる。Next, the arithmetic processing unit 6 calculates the velocity v of the spherical flying object 3 obtained as described above, the elevation angle θ, the horizontal angle α, and the frequency data detected by the surface velocity sensor 7 and the surface velocity sensor 8. From the amount of backspin and the amount of side spin in the rotation of the spherical flying object 3. First, the arithmetic processing unit 6 divides this frequency data into n equal parts to obtain block data, and performs a Fourier transform operation for each block data to obtain an average frequency of each block data. And
Since the calculated frequency is proportional to the surface speed of the spherical flying object 3, the average surface speed is calculated for each block data.
Here, it is assumed that the spherical flying object 3 advances from the position A in the direction of the arrow u while the light beam from the surface velocity sensor 7 is applied to the point E (x, y, z). The coordinates of the point E are r, the radius of the spherical flying object 3, and the radius passing through the point E and Z.
When the angle by the axis is φ and the angle by the X axis is β, it is expressed as (x, y, z) = (rsinφcosβ, rsinφsinβ, rcosφ) (51). The average surface speed V Tn of the block data n to which the point E on the spherical flying object 3 belongs is calculated by the surface speed sensor 7 as V Tn = v cos θcos α + Δx '(52), and the surface speed component V TSn due to rotation is V TSn. TSn = V Tn -vcosθcosα = △ x '... is (53). In this way, the surface velocity component V TSn is calculated for each block data. Further, when the magnitude of the backspin component included in the x component Δx ′ of the surface velocity due to the spin is B and the magnitude of the side spin component is S, Δx ′ = Bz ′ + S · √ (r−x ′ 2 − z ′ 2 ) = B · z ′ + S · y ′ (54) However, if the center of the sphere 1 is (x ', y',
z ′) = (0,0,0). Then, regarding the relationship between V TSn obtained by the detection result of the surface velocity sensor 7 and the x component Δx ′ of the surface velocity represented by the back spin amount and the side spin amount of the spherical flying object 3, the sum of the block data is calculated. Calculate as follows. n Σ n = 1 Δ 2 = n Σ n = 1 {V TSn − (B · z ′ + S · y ′)} (55) From the equation (32), n Σ n = 1 Δ 2 becomes the minimum back. By obtaining the spin B and the side spin S, the true values of the back spin amount and the side spin amount can be obtained.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上説明したように、第1の発明によれ
ば、飛翔体が所定の飛行開始点から飛行を開始するのを
検出する飛行開始検出手段と、前記飛行開始点から見て
前記飛翔体の飛行方向前方に配置され、複数の光ビーム
を各々が前記飛行開始点から一定の距離だけ離間した平
面に沿い、かつ、各々のうち少なくとも2本が飛行中の
飛翔体と少なくとも交差するような方向に各々放射する
マルチビーム発光部と、前記マルチビーム発光部が放射
する複数の光ビームを各々受光するマルチビーム受光部
と、前記マルチビーム発光部が出力する複数の光ビーム
のうち前記飛翔体を交差する2本の光ビームについて、
前記飛翔体が飛行を開始してから各光ビームを交差を開
始するまでの時間および交差を終了するまでの時間を各
々計時すると共に該計時結果に基づいて前記飛翔体の仰
角、水平角および速度を算出する演算処理手段とを設け
たので、高速で飛行する飛翔体の仰角、水平角、および
速度を、複雑な構成を要さず、かつ高精度に計測できる
という効果がある。第2の発明によれば、飛翔体が所定
の飛行開始点から飛行を開始するのを検出する飛行開始
検出手段と、前記飛行開始点から見て前記飛翔体の飛行
方向前方に配置され、複数の光ビームを各々が前記飛行
開始点から一定の距離だけ離間した平面に沿い、かつ各
々のうち少なくとも2本が飛行中の飛翔体と少なくとも
交差するような方向に各々放射するマルチビーム発光部
と、前記マルチビーム発光部が出力する複数の光ビーム
を各々受光するマルチビーム受光部と、前記マルチビー
ム発光部および前記マルチビーム受光部より更に前記飛
翔体の飛行方向前方に配置され、各々同一平面に沿って
鉛直方向に進む複数の平行な光ビームを各々のうち少な
くとも3本が飛行中の飛翔体と少なくとも交差するよう
な間隔で各々放射する平行マルチビーム発光部と、前記
平行マルチビーム発光部が出力する複数の光ビームを各
々受光する平行マルチビーム受光部と、前記平行マルチ
ビーム発光部が出力する複数の光ビームのうち前記飛翔
体を交差する3本の光ビームについて、前記飛翔体が飛
行を開始してから各光ビームと交差を開始するまでの時
間および交差を終了するまでの時間を各々計時すると共
に、該計時結果に基づいて前記飛翔体の水平角を算出
し、前記マルチビーム発光部が出力する複数の光ビーム
のうち前記飛翔体を交差する複数の光ビームのうち前記
飛翔体を交差する2本の光ビームについて、前記飛翔体
が各光ビームと交差を開始してから交差を終了するまで
の時間を各々計時すると共に該計時結果および該水平角
に基づいて前記飛翔体の仰角および速度を算出する演算
処理手段とを設けたので、高速で飛行する飛翔体の仰
角、水平角、および速度を、簡単な構成で、かつ高精度
に計測できるという効果がある。As described above, according to the first aspect of the invention, the flight start detecting means for detecting that the flying object starts flying from the predetermined flight starting point, and the flight starting point when viewed from the flight starting point are described above. The plurality of light beams are arranged in front of the flying body in the flight direction, and each of the plurality of light beams is along a plane separated from the flight starting point by a certain distance, and at least two of the light beams at least intersect the flying body. Of the plurality of light beams output by the multi-beam light emitting unit, the multi-beam light emitting unit emitting in each of the directions, the multi-beam light receiving unit receiving each of the plurality of light beams emitted by the multi-beam light emitting unit, For the two light beams that intersect the flying object,
The time from the start of flight of the projectile until the intersection of the respective light beams is started and the time until the end of the intersection are respectively timed, and the elevation angle, horizontal angle and speed of the projectile are based on the timed result. Since the arithmetic processing means for calculating is provided, the elevation angle, the horizontal angle, and the velocity of the flying object flying at high speed can be measured with high accuracy without requiring a complicated configuration. According to the second invention, a flight start detecting means for detecting that the flying body starts to fly from a predetermined flight starting point, and a plurality of plural units arranged in front of the flying body in the flight direction when viewed from the flying start point. A multi-beam light emitting unit which emits the respective light beams along a plane spaced apart from the flight starting point by a certain distance, and in a direction in which at least two of the light beams intersect at least the flying object. A multi-beam light receiving unit that receives a plurality of light beams output from the multi-beam light emitting unit, and the multi-beam light emitting unit and the multi-beam light receiving unit are arranged further in front of the flying direction of the flying object, and are on the same plane. A parallel multi-beam that emits a plurality of parallel light beams that travel in the vertical direction along at intervals such that at least three of them each intersect at least the flying projectile. A light emitting unit, a parallel multi-beam light receiving unit that receives a plurality of light beams output by the parallel multi-beam light emitting unit, and a plurality of light beams output by the parallel multi-beam light emitting unit that intersect the flying object 3 For the light beams of the book, the time from the start of the flight of the flying object to the start of the intersection with each light beam and the time until the end of the intersection are respectively timed, and the flying object is based on the timed result. Of the two light beams that intersect the flying object among the plurality of light beams that intersect the flying object among the plurality of light beams output by the multi-beam light emitting unit, the flying object A calculation process that measures the time from the start of the intersection with each light beam until the end of the intersection, and calculates the elevation angle and velocity of the projectile based on the timing result and the horizontal angle. Is provided with the means, the elevation angle of the projectile flying at high speed, horizontal angle, and the speed, with a simple configuration, and there is an effect that can be measured with high precision.
【図1】 この発明の第1実施例による球体の飛翔計測
装置の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a flight measuring device for a spherical body according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 同実施例による回路構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration according to the embodiment.
【図3】 同実施例による光ビームの発光手段の構成例
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a light beam emitting means according to the embodiment.
【図4】 その他の実施例による光ビームの発光手段の
構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a light beam emitting means according to another embodiment.
【図5】 同実施例による球体の飛翔計測装置の動作を
説明する斜視図である。FIG. 5 is a perspective view for explaining the operation of the flight measuring device for a spherical body according to the embodiment.
【図6】 同実施例による飛翔体と光ビームの交差を説
明する縦断面図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view for explaining an intersection between a flying body and a light beam according to the same embodiment.
【図7】 同実施例によるマルチビーム受光部の出力信
号を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an output signal of the multi-beam light receiving unit according to the embodiment.
【図8】 同実施例による飛び角および速度の計測処理
を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a process of measuring a flight angle and a velocity according to the embodiment.
【図9】 同実施例による領域を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a region according to the embodiment.
【図10】 この発明の第2実施例による球体の飛翔計
測装置の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the structure of a flight measuring device for a spherical body according to a second embodiment of the present invention.
【図11】 同実施例による表面速度センサの動作を説
明する縦断面図である。FIG. 11 is a vertical sectional view for explaining the operation of the surface speed sensor according to the same embodiment.
【図12】 同実施例による平行マルチビーム受光部の
回路構成を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration of a parallel multi-beam light receiving unit according to the embodiment.
【図13】 同実施例による水平角の演算処理を説明す
る図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a horizontal angle calculation process according to the embodiment.
【図14】 同実施例による平行マルチビーム受光部の
出力信号を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an output signal of the parallel multi-beam light receiving unit according to the embodiment.
1…マルチビーム発光部、2…マルチビーム受光部、3
…球形飛翔体、4…発光源、5…受光器、6…演算処理
部、10…平行マルチビーム発光部、11…平行マルチ
ビーム受光部1 ... Multi-beam light emitting unit, 2 ... Multi-beam light receiving unit, 3
... Spherical flying object, 4 ... Emission source, 5 ... Receiver, 6 ... Operation processing unit, 10 ... Parallel multi-beam light emitting unit, 11 ... Parallel multi-beam light receiving unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中條 康之 静岡県浜松市中沢町10番1号 ヤマハ株式 会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuyuki Nakajo 10-1 Nakazawa-machi, Hamamatsu-shi, Shizuoka Prefecture Yamaha Stock Company
Claims (2)
始するのを検出する飛行開始検出手段と、 前記飛行開始点から見て前記飛翔体の飛行方向前方に配
置され、複数の光ビームを各々が前記飛行開始点から一
定の距離だけ離間した平面に沿い、かつ、各々のうち少
なくとも2本が飛行中の飛翔体と少なくとも交差するよ
うな方向に各々放射するマルチビーム発光部と、 前記マルチビーム発光部が放射する複数の光ビームを各
々受光するマルチビーム受光部と、 前記マルチビーム発光部が出力する複数の光ビームのう
ち前記飛翔体を交差する2本の光ビームについて、前記
飛翔体が飛行を開始してから各光ビームを交差を開始す
るまでの時間および交差を終了するまでの時間を各々計
時すると共に該計時結果に基づいて前記飛翔体の仰角、
水平角および速度を算出する演算処理手段とを具備する
ことを特徴とする球体の飛翔計測装置。1. A flight start detection means for detecting when a flying object starts to fly from a predetermined flight starting point, and a plurality of light beams arranged in front of the flying direction of the flying object as seen from the flight starting point. A multi-beam light emitting unit, each of which emits along a plane separated from the flight start point by a certain distance, and in a direction in which at least two of each cross at least a flying object; The multi-beam light receiving unit that receives a plurality of light beams emitted by the multi-beam light emitting unit, and the two light beams that intersect the projectile among the plurality of light beams output by the multi-beam light emitting unit, The time from the start of flight of the body to the start of the intersection of the respective light beams and the time until the end of the intersection are each timed, and the elevation angle of the flying object based on the timed result,
A flight measuring apparatus for a spherical body, comprising: a calculation processing means for calculating a horizontal angle and a velocity.
始するのを検出する飛行開始検出手段と、 前記飛行開始点から見て前記飛翔体の飛行方向前方に配
置され、複数の光ビームを各々が前記飛行開始点から一
定の距離だけ離間した平面に沿い、かつ各々のうち少な
くとも2本が飛行中の飛翔体と少なくとも交差するよう
な方向に各々放射するマルチビーム発光部と、 前記マルチビーム発光部が出力する複数の光ビームを各
々受光するマルチビーム受光部と、 前記マルチビーム発光部および前記マルチビーム受光部
より更に前記飛翔体の飛行方向前方に配置され、各々同
一平面に沿って鉛直方向に進む複数の平行な光ビームを
各々のうち少なくとも3本が飛行中の飛翔体と少なくと
も交差するような間隔で各々放射する平行マルチビーム
発光部と、 前記平行マルチビーム発光部が出力する複数の光ビーム
を各々受光する平行マルチビーム受光部と、 前記平行マルチビーム発光部が出力する複数の光ビーム
のうち前記飛翔体を交差する3本の光ビームについて、
前記飛翔体が各光ビームと交差を開始してから交差を終
了するまでの時間を各々計時すると共に、該計時結果に
基づいて前記飛翔体の水平角を算出し、前記マルチビー
ム発光部が出力する複数の光ビームのうち前記飛翔体を
交差する複数の光ビームのうち前記飛翔体を交差する2
本の光ビームについて、前記飛翔体が飛行を開始してか
ら各光ビームと交差を開始するまでの時間および交差を
終了するまでの時間を各々計時すると共に該計時結果お
よび該水平角に基づいて前記飛翔体の仰角および速度を
算出する演算処理手段とを具備することを特徴とする球
体の飛翔計測装置。2. A flight start detection means for detecting when a flying object starts to fly from a predetermined flight starting point, and a plurality of light beams arranged in front of the flying direction of the flying object when viewed from the flight starting point. A multi-beam light emitting unit, each of which emits light in a direction in which at least two of each of the light beams are along a plane spaced apart from the flight start point by a certain distance, and at least two of the multi-beam light emission units intersect each other. A multi-beam light receiving unit that receives each of a plurality of light beams output by the beam light emitting unit; and a multi-beam light emitting unit and the multi-beam light receiving unit, which are arranged further forward of the flying direction of the projectile, respectively along the same plane. Parallel multi-beam emission in which a plurality of parallel light beams traveling in the vertical direction are emitted at intervals such that at least three of them each intersect at least a flying object. Section, a parallel multi-beam light receiving section that receives each of the plurality of light beams output by the parallel multi-beam light emitting section, and three crossing the flying object among the plurality of light beams output by the parallel multi-beam light emitting section. About the light beam of
The time from the start of the crossing of the projectile with each light beam until the end of the crossing is timed, and the horizontal angle of the projectile is calculated based on the timed result, and output from the multi-beam emitting unit. Of the plurality of light beams that intersect the projectile, among the plurality of light beams that intersect the projectile 2
For the light beams of the book, the time from the start of flight of the projectile to the start of intersection with each light beam and the time until the end of intersection are respectively measured, and based on the time measurement result and the horizontal angle. A flight measuring apparatus for a spherical body, comprising: an arithmetic processing unit for calculating an elevation angle and a velocity of the flying object.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4305710A JP2770682B2 (en) | 1992-08-06 | 1992-11-16 | Spherical flight measurement device |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21050392 | 1992-08-06 | ||
JP4-210503 | 1992-08-06 | ||
JP4305710A JP2770682B2 (en) | 1992-08-06 | 1992-11-16 | Spherical flight measurement device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0698959A true JPH0698959A (en) | 1994-04-12 |
JP2770682B2 JP2770682B2 (en) | 1998-07-02 |
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ID=26518092
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Cited By (5)
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JP2004135908A (en) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Bridgestone Sports Co Ltd | Performance measuring instrument and method for golf club |
WO2015044702A1 (en) * | 2013-09-25 | 2015-04-02 | Rapsodo Pte. Ltd. | Measuring launch and motion parameters |
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-
1992
- 1992-11-16 JP JP4305710A patent/JP2770682B2/en not_active Expired - Fee Related
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JP2016533200A (en) * | 2013-09-25 | 2016-10-27 | ラップソード ピーティーイー リミテッドRapsodo Pte.Ltd. | Device for measuring launch parameters and system comprising the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2770682B2 (en) | 1998-07-02 |
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