NO335649B1 - System og metode for bestemmelse av posisjonen til et kuleprosjektil på et blinkplan - Google Patents

System og metode for bestemmelse av posisjonen til et kuleprosjektil på et blinkplan Download PDF

Info

Publication number
NO335649B1
NO335649B1 NO20131296A NO20131296A NO335649B1 NO 335649 B1 NO335649 B1 NO 335649B1 NO 20131296 A NO20131296 A NO 20131296A NO 20131296 A NO20131296 A NO 20131296A NO 335649 B1 NO335649 B1 NO 335649B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
plane
light
ball
bullet
flashing
Prior art date
Application number
NO20131296A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20131296A1 (no
Inventor
Leif Erik Bakken
Pål Bakken
Original Assignee
Megalink As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Megalink As filed Critical Megalink As
Priority to NO20131296A priority Critical patent/NO20131296A1/no
Priority to PCT/NO2014/050163 priority patent/WO2015047099A1/en
Priority to CN201480052543.6A priority patent/CN105593633B/zh
Priority to TR2018/07744T priority patent/TR201807744T4/tr
Priority to US14/914,858 priority patent/US10175033B2/en
Priority to EP14847982.7A priority patent/EP3049751B1/en
Priority to DK14847982.7T priority patent/DK3049751T3/en
Publication of NO335649B1 publication Critical patent/NO335649B1/no
Publication of NO20131296A1 publication Critical patent/NO20131296A1/no

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41JTARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/02Photo-electric hit-detector systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/68Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using optical means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01P3/685Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using optical means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light for projectile velocity measurements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et system for nøyaktig bestemmelse av treffpunktet til en kule i et skive- eller blinkplan og eventuelt skytterens posisjon, hvor et antall lysgardiner som kan være dannet av lysdioder og lyssensitive sensorer og som er anordnet i et førhåndsbestemt mønster, brukes til å registrere tidspunkter for kuleprosjektilets passering gjennom forutbestemte lysplan ved å detektere skyggen som kulen kaster. Deretter benyttes det differanser mellom de målte tidspunkter og/eller de målte tidspunkter til å beregne kulens hastighet, og hvor kulens bane skjærer gjennom lysplanene og gjennom blinkplanet som kan være anordnet eller plassert bak eller foran systemets skive / skiveinnretning med det bestemte lysgardinmønsteret, noe som tillater beregning av kulens sentertreffpunkt på skive- eller blinkplanet i 3D ved bruk av minst en av kjente og/eller beregnede parameterer.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et system for nøyaktig bestemmelse av treffpunktet til en kule i et skive- eller blinkplan og eventuelt skytterens posisjon.
De kjente, lignende metoder og systemer for bestemmelse av et treffpunkt for en kule i et skiveplan klarer ikke å oppnå tilstrekkelig nøyaktighet. Spesielt i konkurransesammenheng for korte hold og små skiver er dette viktig. For å ta et eksempel er nøyaktighetskravet fra ISSF (International Shooting Sport Federation) for 1 Om-luftrifle, på ±0,125mm.
Den foreslåtte oppfinnelse løser det ovennevnte problem og gir en vesentlig forbedring av nøyaktigheten på anvisningen av treffpunktet til kulen.
Hovedtrekkene ved den foreliggende oppfinnelse fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.
Hovedprinsippet for oppfinnelsen er å bruke flere lysgardiner som kan være dannet av lysdioder og lyssensitive sensorer og som er anordnet i et førhånds-bestemt mønster, til å registrere tidspunkter for kuleprosjektilets passering gjennom forutbestemte (lys)plan ved å detektere skyggen den kaster. Deretter benytter man seg av differanser mellom de målte tidspunkter og/eller de målte tidspunkter til å beregne koordinater for hvor kulen har passert ett eller flere lysplan for derigjennom å kunne beregne punktet hvor senter av kulen har truffet et blinkplan. Kulens hastighet kan også beregnes og brukes i ovennevnte beregning av koordinatene og følgelig kulens senterpunkt i blinkplanet. Blinkplanet kan være anordnet eller plassert bak eller foran systemets skive / skiveinnretning med det bestemte lysgardinmønsteret.
For å beregne kulens treffpunkt i et blinkplan (i 3D-plan), må det beregnes koordinater i minst to akser. Forklaringen som følger tar bare for seg beregning av koordinatet langs den ene av disse aksene (dvs. i 2D-plan) i og med at det forutsettes at den andre aksen kan beregnes på en hovedsakelig tilsvarende måte. Selv om det i noen tilfeller kan være nødvendig å ta hensyn til kulens retardasjon, gjerne ut fra empirisk bestemte modeller, vil denne beskrivelsen anta at kulehastigheten er konstant gjennom hele skiven / skiveinnretningen. I tillegg tas det i denne forklaringen også utgangspunkt i at kulebanen er parallell med en beregningsakse som er ortogonal i forhold til blinkplanet. Det er ulike fremgangsmåter for å beregne punktene for hvor kulen har passert lysplanene, men den enkleste måten å forklare dette på er som følger: Man benytter to parallelle plan for å beregne kulens hastighet langs beregningsaksen. Måling av tidsdifferansene for når kulen passerer de to parallelle planene, samt informasjon om avstanden mellom planene (langs beregningsaksen) muliggjør denne beregningen. I tillegg trenger man en målt tidsdifferanse for når kulen passer to plan som ikke er parallelle til hverandre (i forhold til koordinataksen). Siden vi kjenner kulens hastighet, kan vi også finne avstanden mellom lysplanene langs beregningsaksen for den målte tidsdifferansen. Dette gjør at vi kan finne hvor kulen må ha passert lysplanene langs koordinataksen for å gi denne avstanden.
For ytterligere forbedring av nøyaktigheten, ved plassering av lysplan og/eller ved beregninger, må man ta hensyn til at kulen har en bredde og form som gjør at det ikke nødvendigvis er kulens senter som passer først gjennom lysplanene. Man kan eliminere effekten av dette ved å utnytte en eller flere av følgende: - Tidspunktene som måles med lysplan som er plassert med vinkel a og vinkel b=-a i forhold til blinkplanet vil få samme tidsforskyvning, slik at tidsdifferansen blir den samme som for kulens senter. I slike tilfeller beregner man direkte langs kulens senter. - Ved å måle tidsdifferanser for kulens passering av et referanseplan som er parallelt med skive- eller blinkplanet i forhold til to plan som er plassert med vinkel a og b=-a i forhold til referanseplanet, vil man få et mål på hver side av kulens skyggebredde. Man kan med denne teknikken danne seg et mål for kulens skyggebredde og vil dermed kunne beregne seg frem til kulens senter som et punkt midt mellom disse kantene. - Ved å anta en gitt form og størrelse på prosjektilet eller med empirisk bestemte parametere, kan man til en viss grad korrigere for denne typen effekter.
Med hensyn til nøyaktigheten vil det også bemerkes at kulebanen ikke nødvendigvis passerer parallelt med beregningsaksen (parallaksefeil). Dette kan håndteres på flere måter: - Man plasserer lysplanene slik at man kan beregne punkter i et plan som er parallelt med blinkplanet og som kan plasseres tilstrekkelig nær dette. - Man beregner flere punkter langs kulebanen for å kunne beregne kulebanens vinkel i tillegg til koordinater. Man kan da, ut fra en antagelse om at kulebanen er rett eller følger en forutbestemt bane, kunne ekstrapolere seg frem til vilkårlige punkter langs kulebanen og på denne måten beregne kulens treffpunkt i et vilkårlig plassert blinkplan, eller hvor kulen startet sin ferd mot skiven ut fra en forutsetning om kjent skyteavstand.
Oppfinnelsen vedrører et system for bestemmelse av et treffpunkt for en kule i et skiveplan, hvor systemet omfatter et bestemt lysplanmønster med minst fem lysgardiner eller lysplan i tre dimensjoner (3D), som utgjør minst tre lysgardiner eller lysplan i to dimensjoner (2D), og minst én prosessor. Lysgardinene eller lysplanene i to dimensjoner er arrangert eller anordnet på en slik måte at i en av to ukjente koordinater til kulens sentertreffpunkt på skive- eller blinkplanet vil minst to lysplan danne minst én bestemt første vinkel med skive- eller blinkplanet, hvilke minst to lysplan er anordnet med en forutbestemt første avstand fra hverandre. Den minst ene prosessoren er innrettet til å sørge for deteksjon av minst to triggepunkter for en side av kulens prosjektil eller bane når kulen først treffer og/eller forlater hvert lysplan og minst to tidsmålinger ved disse passeringer gjennom nevnte minst to lysplan. Den minst ene prosessoren videre er innrettet til å beregne kulens hastighet ved bruk av differansen mellom de to av tidsmålingene for kulens passering gjennom de to lysplan som er parallelle med hverandre og anordnet med den forutbestemte første avstand fra hverandre. Videre er minst ett lysplan i en av to ukjente koordinater til kulens sentertreffpunkt på skive- eller blinkplanet, anordnet til å ikke være parallelt med nevnte minst to lysplan. Den minst ene prosessoren er innrettet til å sørge for deteksjon av minst ett triggepunkt for kulens prosjektil eller bane når kulen først treffer og/eller forlater hvert lysplan og minst en tidsmåling ved denne minst ene passering gjennom det minst ene lysplan. Ved hjelp av de minst tre tidsmålinger for kulens passering gjennom nevnte minst tre lysplan, kulens beregnede hastighet, samt de kjente parameterne for posisjonene av lysplanene og blinkplanet, slik som avstander og vinkel eller vinkler der den minst ene prosessoren er videre innrettet til å beregne i hvert 2D-plan minst ett av: kulens venstre treffpunkt på skive- eller blinkplanet, kulens høyre treffpunkt på skive- eller blinkplanet, et senterpunkt på kulens bane kryssende et lysgardin og senter/ senterpunkt for kulens sitt treffpunkt på skive- eller blinkplanet i hvert 2D-plan, for deretter å beregne kulens sentertreffpunkt på skive- eller blinkplanet i 3D ved å benytte minst én av de kjente og/eller beregnede parameterne.
Ved en utførelse kan det minst ene lysplan være plassert parallelt med og i nærheten av blinkplanet med en bestemt andre avstand mellom det minst ene lysplan og blinkplanet, hvor prosessoren er innrettet til å korrigere koordinatene til kulens venstre treffpunkt på skive- eller blinkplanet eller kulens høyre treffpunkt på skive- eller blinkplanet i hvert 2D-plan med en størrelse på S/2 for deretter å beregne kulens senter på blinkplanet, idet S er kulens forhåndsbestemte skyggediameter / 2D-bredde.
Ved en annen utførelse kan minst to første lysplan plasseres parallelt med hverandre for å danne minst én forutbestemt første vinkel med skive- eller blinkplanet og minst to andre lysplan kan plasseres parallelt med hverandre for å danne minst én forutbestemt andre vinkel med skive- eller blinkplanet, og hvor den minst ene prosessoren er innrettet til å beregne kulens senter på blinkplanet og eventuelt vinkelen eller vinklene til kulens kulebane i forhold til blinkplanet, ved å beregne minst to punkter i hvert 2D-plan for senter av kulens sin passering av lysplanene.
Ved en tredje utførelse kan det minst ene lysplan danne minst én forutbestemt andre vinkel med skive- eller blinkplanet, hvor den minst ene prosessoren er innrettet til å sørge for deteksjon av minst ett triggepunkt for den andre side av kulens prosjektil eller bane og minst én tidsmåling ved denne minst ene passering gjennom det minst ene lysplan, og hvor den minst ene prosessoren er innrettet til å beregne kulens senter på blinkplanet ved å bruke kulens venstre treffpunkt på skive- eller blinkplanet og kulens høyre treffpunkt på skive- eller blinkplanet i hvert 2D-plan. Det ene sidetreffpunkt beregnes av den minst ene prosessoren ved å benytte en første sidelinje for kulens prosjektil eller bane gjennom de to triggepunktene ved de to tidsmålingene, mens det andre sidetreffpunkt beregnes av den minst ene prosessoren ved å benytte en andre sidelinje for kulens prosjektil eller bane som er beregnet og/eller ekstrapolert parallell med den første sidelinjen og som ved det minst ene tidspunkt går gjennom det minst ene triggepunkt for den andre siden av kulen.
Videre kan systemet omfatte en fremvisningsinnretning med en skjerm for å vise på skjermen minst ett av: kulens sentertreffpunkt på skive- eller blinkplanet, feilmelding knyttet til parallaksefeil, feilmelding knyttet til skyting på feil skive (cross fire), kulens hastighet ved passering gjennom skiveinnretningen, informasjon om målt kuiebredde og/eller kuleiengde som indikerer eventuelle problemer med nøyaktigheten i deteksjonen av hvert enkelt skudd, informasjon om den målte kulebanens vinkel som indikerer hvor skytteren har stått og/eller eventuelle problemer med nøyaktigheten i deteksjonen av hvert enkelt skudd, og skytterens posisjon ved hvert enkelt skudd i forhold til senterlinjen gjennom skivens senter.
Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for bestemmelse av et treffpunkt for en kule i et skiveplan, omfattende følgende trinn: å anordne minst fem lysgardiner eller lysplan med et bestemt lysplan-mønster i tre dimensjoner (3D), som utgjør minst tre lysgardiner eller lysplan i to dimensjoner (2D),
hvor lysgardinene eller lysplanene i to dimensjoner arrangeres eller anordnes på en slik måte at i en av to ukjente koordinater til kulens sentertreffpunkt på skive- eller blinkplanet vil minst to lysplan danne minst én bestemt første vinkel med skive- eller blinkplanet og anordnes med en forutbestemt første avstand fra hverandre,
å detektere, ved hjelp av minst én prosessor, minst to triggepunkter for en side av kulens prosjektil eller bane når kulen først treffer og/eller forlater hvert lysplan og minst to tidsmålinger ved disse passeringer gjennom nevnte minst to lysplan,
å beregne, ved hjelp av den minst ene prosessoren, til kulens hastighet ved bruk av de to av tidsmålingene for kulens passering gjennom de to lysplan som er parallelle med hverandre og anordnet med den forutbestemte første avstand fra hverandre, og
å anordne minst ett lysplan i en av to ukjente koordinater til kulens sentertreffpunkt på skive- eller blinkplanet, til å ikke være parallelt med nevnte minst to lysplan, for derved å detektere, ved hjelp av den minst ene prosessoren, minst ett triggepunkt for kulens prosjektil eller bane når kulen først treffer og/eller forlater hvert lysplan og minst en tidsmåling ved denne minst ene passering gjennom det minst ene lysplan, og
å beregne i hvert 2D-plan minst ett av: kulens venstre treffpunkt på skive-eller blinkplanet og kulens høyre treffpunkt på skive- eller blinkplanet, et senterpunkt på kulens bane kryssende et lysgardin og senter / senterpunkt for kulens sitt treffpunkt på skive- eller blinkplanet i hvert 2D-plan, ved hjelp av den
minst ene prosessoren og ved bruk av de minst tre tidsmålinger for kulens passering gjennom nevnte minst tre lysplan, kulens beregnede hastighet, samt de kjente parameterne for posisjonene av lysplanene og blinkplanet, slik som avstander og vinkel eller vinkler, for deretter
å beregne kulens sentertreffpunkt på skive- eller blinkplanet i 3D ved å benytte minst én av de kjente og/eller beregnede parameterne.
Ved en utførelse kan det minst ene lysplan plasseres parallelt med og i nærheten av blinkplanet med en bestemt andre avstand mellom det minst ene lysplan og blinkplanet, der fremgangsmåten videre omfatter trinnet med å korrigere koordinatene til kulens venstre treffpunkt på skive- eller blinkplanet eller kulens høyre treffpunkt på skive- eller blinkplanet i hvert 2D-plan med en størrelse på S/2 for deretter å beregne kulens senter på blinkplanet, der S er kulens forhåndsbestemte skygged ia meter / 2D-bredde.
Ved en annen utførelse kan minst to første lysplan plasseres parallelt med hverandre for å danne minst én forutbestemt første vinkel med skive- eller blinkplanet, og minst to andre lysplan kan plasseres parallelt med hverandre for å danne minst én forutbestemt andre vinkel med skive- eller blinkplanet, og hvor fremgangsmåten videre omfatter trinnet med å beregne kulens senter på blinkplanet og eventuelt vinkelen eller vinklene til kulens kulebane i forhold til blinkplanet, ved å beregne minst to punkter i hvert 2D-plan for senter av kulens sin passering av lysplanene.
Ved en tredje utførelse kan det minst ene lysplan danne minst én forutbestemt andre vinkel med skive- eller blinkplanet, der trinnet med å detektere minst ett triggepunkt for den andre side av kulens prosjektil eller bane og minst en tidsmåling ved denne minst ene passering gjennom det minst ene lysplan, er tilpasset til å beregne kulens senter på blinkplanet ved å bruke kulens venstre treffpunkt på skive- eller blinkplanet og kulens høyre treffpunkt på skive- eller blinkplanet i hvert 2D-plan, idet det ene sidetreffpunkt beregnes ved å benytte en første sidelinje for kulens prosjektil eller bane gjennom de to triggepunktene ved de to tidsmålingene, mens det andre sidetreffpunkt beregnes ved å benytte en andre sidelinje for kulens prosjektil eller bane som er beregnet og/eller ekstrapolert parallell med den første sidelinjen og som ved det minst ene tidspunkt går gjennom det minst ene triggepunkt for den andre siden av kulen.
Fremgangsmåten kan videre omfatte følgende trinn:
- korreksjon for parallaksefeil, og/eller
- beregning av skytterens posisjon i forhold til senterlinjen gjennom skivens senter.
Fremgangsmåten kan videre omfatte trinnet med å fremvise minst ett av: kulens sentertreffpunkt på skive- eller blinkplanet, feilmelding knyttet til parallaksefeil, feilmelding knyttet til skyting på feil skive (cross fire), kulens hastighet ved passering gjennom skiveinnretningen, informasjon om målt kulebredde og/eller kulelengde som indikerer eventuelle problemer med nøyaktig-heten i deteksjonen av hvert enkelt skudd, informasjon om den målte kulebanens vinkel som indikerer hvor skytteren har stått og/eller eventuelle problemer med nøyaktigheten i deteksjonen av hvert enkelt skudd, og skytterens posisjon ved hvert enkelt skudd i forhold til senterlinjen gjennom skivens senter.
Fem utførelsesformer av oppfinnelsen (i. fig. 1A-1B; ii. fig. 1C-1D; iii. fig. 1E; iv. fig. 2A-2B; og v. fig. 2C-2D) med hvert sitt lysplanmønster blir beskrevet nedenfor med henvisning til figurene 1A-1E, 2A-2D. Deretter presenteres ytterlige tre varianter med andre lysplan, vist i figurene 3A-3C. Etter en beskrivelse av mulige oppbygninger for skiven / skiveinnretningen (figur 4A-4B) og lysplanenes virkemåte (figurer 5A-5B og 6A-6C), følger en gjennomgang av en metode for kuledeteksjon som tar for seg mer generelle tilfeller ved at den korrigerer for parallaksefeil (figur 7) og kan beregne skytterens posisjon.
Figur IA og IB fremstiller en utførelsesform med totalt åtte (2+3x2) lysplan plassert i et 3D-koordinatsystem (x,y,z). To lysplan, LKviog L«v2, opptrer på begge figurene og kan benyttes for å bestemme kulehastigheten v, mens de øvrige planene kan brukes til å bestemme kulen K sitt treffpunkt Ps på blinkplanet BP bakerst i skiven / skiveinnretningen. Man antar her at kulebanen KB er vinkelrett på blinkplanet BP.
Lysplanene vist i figur IA / IB benyttes for å bestemme henholdsvis x/y-koordinaten til kulens treffpunkt Ps. Den videre beskrivelsen av utførelsen tar kun utgangspunkt i figur IA og bestemmelse av x-koordinaten til kulen K sitt treffpunkt PXs/da metoden for bestemmelse av y-koordinaten til kulen K sitt treffpunkt PYser helt tilsvarende. Det samme, med tanke på x- og y-koordinaten, skal gjelde for utførelsene som er angitt nedenfor med henvisning til de øvrige figurer.
De to lysplanene L«viog L«v2er parallelle med blinkplanet BP og har en bestemt innbyrdes avstand (A), så ved å måle tidspunktene t«viog t«v2for kulen K sin passering gjennom de respektive planene, kan kulehastigheten v beregnes. Selv om det i noen tilfeller kan være nødvendig å ta hensyn til kulens retardasjon, vil denne beskrivelsen anta at kulehastigheten v er konstant gjennom hele skiven / skiveinnretningen. Heretter vil alle tidsdifferanser mellom målepunkter kunne betraktes som strekninger.
To av de tre gjenværende lysplanene, LXviog LXv2, er parallelle og danner en bestemt vinkel a med (lys)planene LKVi, LKV2og BP. Posisjonen og innbyrdes avstand (E) mellom (lys)planene LXVi, LXV2er bestemt. Orienteringen av planene gjør at den ene kulekanten (f.eks. den venstre, som vist i figur IA) vil bryte lysplanene før resten av kulen K. De målte tidspunktene for når venstre kulekant bryter henholdsvis LXViog LXV2, er betegnet tXVi og tXV2.
Tilsvarende danner lysplanet LXHien vinkel b med planene L«vi, Uv2og BP,
i en kjent avstand (C) bak det første lysplanet LKVi- Vinkel b orienterer lysplanet LXHislik at den andre siden av kulen K (f.eks. den høyre, som i figur IA) bryter planet først, og det målte tidspunktet betegnes tXHi. Vinkel b kan være, men er ikke begrenset til, b=-a.
Differansen i tid mellom enten tKvieller tKv2og tidsmålingene tXVi og tXV2for den ene kulekanten danner grunnlag for beregning av z-koordinatene til målepunktene, og fra z-koordinatene kan x-koordinatene bestemmes. Man har da funnet to punkter i planet (2D) som kulekanten har gått gjennom, og en første sidelinje Exvfor kulebanen KB bestemmes og ekstrapoleres til blinkplanet BP. Det er helt essensielt å kjenne posisjonen og orienteringen til alle lysplanene i forhold til hverandre og blinkplanet for å kunne gjøre disse beregningene. Den andre sidelinjen EXHfor kulebanen KB, dannes ved å trekke en linje som er parallell med Exvog som går gjennom punktet beregnet for hvor kulen var da tidsmålingen tXH2ble foretatt.
Der kulebanen KB sine sidelinjer, Exvog EXH, skjærer blinkplanet BP, får man to treffpunkter, Pxvog PXH, med x-koordinater xv og xHrelativt til blinkens skivesenter, PSs. X-koordinaten for treffpunktet Pxstil kulens sentrum vil ligge midt imellom disse to punktene Pxv, PXh/ xv, xH; x = xH+ (xv-xH)/2 =(xH+ xv)/2.
For å beregne kulen K sitt treffpunkt Ps i tre koordinater (z-koordinaten, posisjonen til blinkplanet, er kjent), vil det i ovennevnte utførelse være nødven-dig å måle totalt åtte tidspunkter for kulen K sin passering gjennom hvert plan.
I en alternativ utførelse (fig. 1C-1D) kan de to lysplanene LXviog LXv2som er parallelle med hverandre og har en bestemt innbyrdes avstand (E), benyttes til å beregne kulehastigheten v ved derved å benytte differansen mellom tidspunktene tXviog tXV2for kulen K sin (venstreside)passering gjennom de respektive planene og deretter bruke den kjente avstanden (E) mellom disse planene LXVi, LXV2for å gjøre ovennevnte beregning. Derfor blir de to lysplanene Uviog LKv2som er parallelle med blinkplanet BP, overflødige i denne utførelses-form. For å beregne kulen K sitt treffpunkt Ps i tre koordinater (z-koordinaten, posisjonen til blinkplanet BP, er kjent), vil det i ovennevnte utførelse være nød-vendig å måle totalt seks tidspunkter i 3D-koordinatsystemet ved hjelp av seks lysplan (dvs. tre tidspunkter i 2D-plan for X (fig. 1C), respektivt Y (fig. ID) ved hjelp av tre lysplan) for kulen K sin passering gjennom hvert plan. Man antar her at kulebanen KB er vinkelrett på blinkplanet BP slik at treffpunktene PXHiog PYhi/som beregnes henholdsvis i planene LXHiog LYhi, kan ekstrapoleres inn i blinkplanet BP.
Det er verdt å merke seg her at beregningen kan gjøres på alternative måter.
Likeledes at de ulike lysplanene kan forskyves til ulike posisjoner langs kulebanen. I utførelsen i figur 1A-1B, kan man i tillegg og/eller alternativt beregne kulehastigheten v ut fra tidsdifferansen for passering av planene LXViog LXV2. Dette gir grunnlag for beregning av x- (respektivt y-) koordinater i planene LXm, LKvi og L«v2 eller i annen mulig lysplankombinasjon for x (og respektivt y). Plassering av plan og valg av fremgangsmåte vil ha betydning på følsomhet for målefeil. I tillegg vil man kunne beregne treffpunkt uten parallaksefeil i enkelte plan, slik at man for noen anvendelser kan forenkle utførelsen og likevel oppnå tilstrekkelig nøyaktighet.
Den enkleste utførelsen i så måte, er vist på figur 1E, hvor man ved hjelp av totalt 5 lysplan kan beregne treff uten parallaksefeil i planet L«v- Dersom blinkplanet BP er plassert parallelt med og nær planet LKvvil man ha en utførelse som kan være tilstrekkelig nøyaktig for noen anvendelser (selv om det kan skytes på skrå). L«ver felles for begge akser x og y. De innbyrdes parallelle planene LXViog LXV2er plassert i en vinkel a i forhold til planet L«vrespektivt BP og benyttes for å bestemme x-koordinaten for kulen K sitt treffpunkt i planet LKV/ BP. For å oppnå en viss grad av nøyaktighet er det viktig at blinkplanet BP plasseres parallelt med og at avstanden F mellom planet LKvog blinkplanet BP er liten. Ved å benytte avstanden (E) mellom planene LXviog LXv2og ved å benytte differansen mellom tidspunktene tXViog tXV2for kulen K sin passering gjennom de respektive planene, kan kulehastigheten v normalt på planet L«vberegnes. Ved å måle tidspunktet tKv for kulen K sin passering gjennom planet Uv, kan man dermed finne avstanden ZXV2 mellom planene LXV2og LKVeller alternativt avstanden ZXvimellom planene LXviog L«v- Avstandene ZXy2 og/eller ZXvier malt normalt på planet Uv- Siden planet Uv har en kjent avstand og vinkel i forhold til planet LXV2og/eller LXVi, kan man ut fra dette finne x-koordinaten Pxvtil kulen K sin passering av planet LKV-
Videre skal det bemerkes at etter bestemmelse av kulens K venstre eller høyre treffpunkt Pxv, respektivt PXH, på blinkplanet BP vil man kunne bruke kulens K forhåndsbestemte skyggediameter S (dvs. kulens skyggebredde i 2D-plan) for å korrigere x-, respektivt y-, koordinatene med en størrelse på S/2 for å finne x-, respektivt y-, koordinaten for treffpunktet Pxs, respektivt PYs/for kulens senter Ps på blinkplanet BP. Det skal bemerkes her at S er en på forhånd bestemt størrelse som kan finnes empirisk for en bestemt prosjektiltype for en gitt utførelse.
Alternative utførelser kan tenkes ved at lysplanet LKV plasseres på ulike steder i forhold til de skråstilte planene. Som et mulig eksempel kan vi nevne utførelsen der blinkplanet Bsog deretter lysplanet Uv plasseres foran alle de andre lysplanene.
Figurer 2A og 2B fremstiller en utførelsesform med totalt ti (2+4x2) lysplan plassert i et 3D-koordinatsystem (x,y,z). Utførelsesformen skiller seg ut fra den beskrevet ovenfor (se f.eks. fig. 1A-1B) ved at sidelinjene til kulebanen bestemmes uavhengig av hverandre. To lysplan, L«viog L«v2, opptrer på begge figurene og benyttes for å bestemme kulehastigheten v, mens de øvrige planene brukes til å bestemme kulen K sitt treffpunkt Ps på blinkplanet BP bakerst i skiven eller skiveinnretningen. Her antas det først at kulebanen KB er vinkelrett på blinkplanet BP.
Lysplanene vist i figur 2A / 2B benyttes for å bestemme henholdsvis x/y-koordinaten til kulens treffpunkt. Den videre beskrivelsen av utførelsen tar kun utgangspunkt i figur 2A og bestemmelse av x-koordinaten til kulen K sitt treffpunkt, da metoden for bestemmelse av y-koordinaten er helt tilsvarende.
De to lysplanene L«viog L«v2er parallelle med blinkplanet BP og har en bestemt innbyrdes avstand (A), så ved å måle tidspunktene t«vi og t«v2for kulen
K sin passering gjennom de respektive planene, kan kulehastigheten v beregnes. Som tidligere antar vi i denne beskrivelsen at kulehastigheten v er konstant gjennom hele skiven / skiveinnretningen (dvs. gjennom skivens / skive-innretningens dybde). Heretter vil alle tidsdifferanser mellom målepunkter kunne betraktes som strekninger.
To av de fire gjenværende lysplanene, LXviog LXv2, er parallelle og danner en bestemt vinkel a med planene L«vi, Uv2og BP. Posisjonen og innbyrdes avstand (F) til planene er bestemt. Orienteringen av planene gjør at den ene kulekanten (f.eks. den venstre, som vist i figur 2A) vil bryte lysplanene før resten av kulen K. De målte tidspunktene for når venstre kulekant bryter henholdsvis LXViog LXV2, er betegnet tXVi og tXV2-
Tilsvarende er de to siste lysplanene, LXHiog LXH2, parallelle og danner en bestemt vinkel b med planene LKVi, LKV2og BP. Posisjonen og innbyrdes avstand
(D) til planene er bestemt. Vinkel b orienterer lysplanene LXHi, LXH2slik at den andre siden av kulen K (f.eks. den høyre, som i figur 2A) bryter planene først, og
de målte tidspunktene for passering betegnes henholdsvis tXHiog tXH2- Vinkel b kan være, men er ikke begrenset til, b=-a.
Hvert par av tidsmålinger for den ene eller andre kulekanten, tXViog tXV2eller tXHiog tXH2, danner grunnlag for beregning av z-koordinatene til målepunktene, og fra z-koordinatene kan x-koordinatene bestemmes. Man har da funnet to par med punkter som kulekantene har gått gjennom, og sidelinjene Exvog EXHfor kulebanen KB kan bestemmes og ekstrapoleres til blinkplanet BP. Det er helt essensielt å kjenne posisjonen og orienteringen til alle lysplanene i forhold til hverandre og blinkplanet for å kunne gjøre disse beregningene. Der sidelinjene skjærer blinkplanet BP, får man to treffpunkter Pxv, PXH, med x-koordinater xv og xHrelativt til blinkens skivesenter, Pss. X-koordinaten for treffpunktet Pxstil kulens sentrum, Ps, vil ligge midt imellom disse to punktene Pxv, Pxh / Xv, xH; x = xH+ (xv-xH)/2 =(xH+ xv)/2. Det at beregningen av sidelinjene til kulebanen er uavhengig av hverandre, gjør at denne utførelsesformen for oppfinnelsen kan være noe mer robust ovenfor målefeil enn de(n) beskrevet ovenfor.
Også i denne utførelsen kan man gjøre tilleggs- og/eller alternative beregninger, ved å beregne kulehastigheten v ut fra tidsdifferansen for passering av planene LXViog LXV2og/eller LXHiog LXH2(se nedenfor).
I en ytterligere utførelse (fig. 2C-2D) kan minst to plan av: i) de to lysplanene Lxviog Lxv2som er parallelle med hverandre og har en bestemt innbyrdes avstand (F) og/eller ii) de to lysplanene LXm og LXH2som er parallelle med hverandre og har en bestemt innbyrdes avstand (D), benyttes til å beregne kulehastigheten v ved derved å måle differansen mellom minst to tidspunkter tXviog tXv2 og/eller tXHi og tXH2for kulen K sin (venstreside- og/eller høyreside-) passering gjennom de respektive planene og deretter bruke minst én av de kjente avstandene (F) og/eller (D) mellom disse planene LXVi, LXV2/respektivt LXm, LXH2, for å gjøre ovennevnte beregning(er). Derfor blir de to lysplanene LKViog LKv2som er parallelle med blinkplanet BP, overflødige i nevnte utførelsesform. For å beregne kulen K sitt treffpunkt Ps i tre koordinater (z-koordinaten, posisjonen til blinkplanet BP, er kjent), vil det da være nødvendig å måle totalt åtte tidspunkter i 3D-koordinatsystemet ved hjelp av åtte lysplan (dvs. fire tidspunkter i 2D-plan for X (fig. 2C), respektivt Y (fig. 2D) ved hjelp av fire lysplan) for kulen K sin passering gjennom hvert plan. Dette er det minste antall målinger man kan foreta seg i denne utførelsesfrom og fremdeles detektere kulen med en viss nøyaktighet.
Det er viktig å observere at dersom vinkelen b er den samme som vinkelen -a, vil det i denne utførelsesformen kunne beregnes punkter som ligger langs senter av kulen K sin kulebane KB (og ikke ved kulens K kanter). I tillegg, vil de beregnede punktene være uavhengige av kulebanens vinkel (uten parallaksefeil).
I den andre utførelsen, beskrevet i avsnittet ovenfor, kan det selvsagt være mer enn to parallelle lysplan i vinkel a/b med blinkplanet BP, men metoden vil ikke forandre seg utover at det blir flere tidsmålinger og dermed flere beregnede passeringspunkter å bestemme senter- og/eller sidelinjene til kulebanen med.
Tre andre utførelsesformer med andre lysplanmønstre, er vist i figurer 3A, 3B og 3C. Mønstrene har form som to X-er etter hverandre (fig. 3A), to rader med overlappende X-er etter hverandre (fig. 3B) og sammenhengende X-er av ulike størrelser som danner ruter (fig. 3C). Disse mønstrene dannes ved å la lysplanene med vinkel a krysse lysplanene med vinkel b. Hensikten med dette er å detektere kulen nærmere blinkplanet BP, noe som reduserer konsekvensene av en målefeil, og å gjøre skivens dybde (avstanden fra første lysplan LKvitil blinkplanet BP) mindre. Ideen bak å la planene overlappe hverandre i større eller mindre grad (figurer 3B og 3C), er å unngå unøyaktigheter som kan oppstå dersom kulen passerer gjennom lysplanet for nær en av endene. Alternative utførelser kan ha andre mønstre enn de presentert i figurene 2A-2D og 3A-3C, så lenge de er bygget etter hovedprinsippene nevnt ovenfor.
I lysplanene må det ligge en lysgardin og sensorer egnet for å detektere skygger i denne. En lysgardin kan defineres som tilnærmet ensrettet, overlappende lys fra mange lyskilder. En lysgardin formes av et spor eller en spalte 9 i en metall-eller filterplate 2, 4, 6, 8 (fig. 4A). Lyset stråler vinkelrett på filterplaten 6 og kommer fra lyskilder på bæreplate 5 plassert like ved eller rett under spor- / spalte-åpningen(e) 9 i passende avstand H fra filterplaten 6. Avstanden H mellom lyskildene er slik at strålingsdiagrammet for lyskildene overlapper hverandre og dekker skive- eller blinkarealet uten dødsoner. Filterplaten(e) 2, 4, 6, 8 og/eller bæreplaten(e) 1, 3, 5, 7 for lyskilder (som kan være PCB-plate(r), printed circuit board) kan ha styrehull og/eller referansepunkter og/eller andre innretninger for nøyaktig posisjonering av disse. Tilsvarende plasseres på motsatt side skivens hull / hulrom (fig. 4A) en filterplate 2 under lyssensorer på respektiv bæreplate 1 i en avstand H', slik at spor-/spalteåpningen havner rett under sensorene. Avstanden H mellom den første filterplaten 6 og lyskildene på bæreplate 5, og avstanden H' mellom den andre filterplaten 2 og lyssensorene på bæreplate 1, kan være like (H=H'), men trenger ikke å være det. Det skal bemerkes at uttrykkene "over" og "under" ovenfor er brukt kun med henvisning til figur 4A. Ut fra denne figuren er det opplagt og klart at alle filterplater 2, 4, 6, 8 med spor 9 ligger nærmere skivens hulrom eller aksialsenterlinje enn alle PCB-eller bæreplater 1, 3, 5, 7.
For å gjøre skiven og/eller systemet mer anvendbar(t) kan man lage en utførelsesform hvor kun lysgardinen i det/de aller første lysplanet/lysplanene som kulen skal passere gjennom, står på hele tiden. Så snart kulen detekteres, må resten av lysgardinene slås på umiddelbart. Når kulen har passert, kan disse slås av igjen. På denne måten kan strømforbruket reduseres vesentlig. Dette vil kunne tillate eller muliggjøre bruk av vanlig eller oppladbar batteripakke eller batteri(er) for strømforsyning av anvisnings- og deteksjonssystemet. Dette vil også tillate eller muliggjøre store skiveanlegg med kun én eller få kabler for strømtilførsel. Denne/disse kan gå fra skive (skiveinnretning) til skive (skiveinnretning) fra en strømforsyning.
For å kunne utføre de nødvendige beregninger for å bestemme kulens treffpunkt, trenger man minst en CPU og/eller en datamaskin og/eller ett eller flere egne telleverk for tidsmålinger. For å oppnå ønsket nøyaktighet vil en klokkeoscillator med frekvens i området 25-50MHz være tilstrekkelig.
Lengden, Az, som kulen beveger seg i løpet av en klokkeperiode, At, vil ha direkte sammenheng med usikkerheten Ax, Ay i bestemmelsen av x- og y-koordinaten. Med vinkler a=-b=45°, vil man da få Az=Ax=Ay. Størrelsen på Az vil være avheng av kulehastigheten v. Med en klokkeoscillator med frekvens 25 MHz og kulehastighet v=170m/s (der v=160m/s er typisk for luftgevær), vil man kunne beregne: Az(25MHz, 170m/s)= 0,0068mm, som oppfyller ISSF sitt nøyaktighetskrav med meget god margin.
Beregninger viser at drift i oscillatorfrekvens på grunn av aldring og temperaturvariasjoner er uproblematisk, så sant frekvensen er korttidsstabil. I stedet for å måle kulehastighet v i m/s eller mm/us, kan man bruke mm/klokke-periode. Man ser da at så lenge den er kort nok, er klokkeperioden irrelevant når den er lik for et sett målinger.
Figur 4A viser en utførelse av en prinsipiell tredimensjonal oppbygning av skive-enheten / -innretningen og/eller deteksjonssystemet ifølge oppfinnelsen med et alternativt lysplanmønster av X-er og V-er som er bedre vist i figur 4B. Elementer (1), (3), (5) og (7) er PCB-plater for lyskilder og/eller lyssensorer (eksempelvis IR-mottager og/eller IR-lysdiode), med tilordnede forsterkere (ikke vist) og/eller drivelektronikk for diodene (ikke vist). Elementer (2), (4), (6) og (8) er filterplaten Disse kan være metallplater 2, 4, 6, 8, hvor det med meget høy nøyaktighet er laserskåret ut spor eller spalter 9 i et bestetemt (lysplan)mønster som slipper igjennom lys (figur 4B). Alternativt kan filterplatene 2, 4, 6, 8 være av glass eller plast med (lysplan)mønsteret trykt eller etset inn med stor nøyaktighet. Filterplatene 2, 4, 6, 8 kan også ha styrehull og/eller referansepunkter og/eller andre innretninger for nøyaktig posisjonering av PCB- 1, 3, 5, 7 og filterplater 2, 4, 6, 8 i forhold til hverandre. PCB- 1, 3, 5, 7 og filterplatene 2, 4, 6, 8 er montert parallelle med en forutbestemt avstand H og/eller H'.
På PCB-platene som er plassert ovenfor hverandre, f.eks. (1) og (5) i figur 4A, må det i samme lysplan plasseres lyskilder på den ene platen 5 og lyssensorer på den andre 1. For at kryssende lysgardiner ikke skal forstyrre hverandre, kan det alternativt være en rad med lyskilder og en rad med lyssensorer som krysser hverandre på en og samme plate. For hvert lysplanmønster kan man finne og/eller beregne den optimale fordelingen av lyskilder og -sensorer. Figur 5A viser hvordan lyset kan fordele seg langs en spalte i en utførelse hvor dioder brukes for å lage lysgardinene i lysplanene. Lysdiodene kan ha et visst strålingsdiagram som i dette tilfellet er på ±10°. Lyset er derfor ikke plant, og lyset fra flere lysdioder vil overlappe hverandre, noe som gjør lysgardinen mer eller mindre uniform. Skulle det oppstå små variasjoner i intensiteten, vil inntrengningsdybden (grad av skygge nødvendig for å detektere kulen) bli posisjonsavhengig. Kulen vil da kunne oppdages litt for sent eller tidlig, men symmetrien i lysplanmønstrene vil utligne den resulterende feilen. De beregnede sidelinjene til kulebanen blir da ikke 100% / helt parallelle, men treffpunktet midt imellom dem, vil være korrekt. Det er viktig at inntrengningsdybden (og dens mulige lokale variasjoner) er lik for alle lysplanene. Figur 5B viser lyset fra lysdiodene i samme utførelse som figur 5A, på tvers av samme spalte. Her kan det antas at lyset kommer fra ett punkt, og da kan man se at lysgardinen er bredere nær mottagerdioden. Antakelig kan spaltebredden på filterplaten eller linsen på lysdioden gjøre at nær senteret på lysdioden er det et område med tilnærmet plant lys. Lysgardinen vil derfor ha en jevnere tykkelse enn vist i denne figuren. Uansett kan en kileformet lysgardin korrigeres for, da lysgardinens bredde vil være en lineær funksjon av avstanden fra lysdiodene. Spaltebredden og avstanden H, respektivt H', kan velges slik at ønsket følsomhet oppnås.
Det overlappende, ikke-plane lyset vist i figur 5A vil føre til at kuleprosjektilet kaster flere skygger, slik at man totalt sett får en diffus skygge.
Figurene 6A-6C viser hvordan utstrekningen til kuleskyggen avhenger av kulens posisjon idet den bryter lysgardinen. Lyset som treffer kula og skyggene dette kaster, er vist i figurene med linjer og skravering for skygger. Lyset fra minst én lysdiode, men oftest flere, treffer kulen, og skyggen faller over en eller flere mottagerdioder. Når kuleprosjektilet bryter og deretter forlater lysgardinen, vil lysintensiteten endre seg på mottagerdiodene som er skyggelagt, og strømmen som disse genererer, vil følgelig endre seg. Spenningsforandringen som oppstår over en motstand, kan forsterkes. Denne spenningsforandringen kan detekteres med en enkel komparator eller med mer avansert signalanalyseutstyr e.l., slik at man vil kunne sample og/eller detektere flere punkter og/eller analysere endringer i signalstyrke ved hjelp av nevnte signalanalyseutstyr som kan omfatte minst én innebygd CPU / prosessor.
I en mer generell metode for kuledeteksjon kan man ikke anta at kulebanen er vinkelrett på blinkplanet, og man må korrigere for parallaksefeil. ISSF (International Shooting Sport Federation) krever at for lOm-luftrifle skal presisjonskravet oppfylles selv om skytteren flytter seg ±0,3m sideveis i forhold til linjen som står vinkelrett på blinkplanet gjennom skivens senterpunkt PSs- Figur 7 viser kulebanen KB gjennom en 170mm dyp skive / skiveinnretning med lysplanmønsteret vist i figur 3A, for grensetilfellet hvor skytteren befinner seg 0,3m til siden for skivens senterlinje. Geometriske beregninger viser at kulen K vil bryte det første lysplanet, L«vi, i en avstand 5,lmm fra linjen som står vinkelrett på blinkplanet BP gjennom treffpunktet til kulen Ps; x=(300mm<*>170mm)/10000mm = 5,1 mm.
Ut fra skive- og enhet-/systemkonstruksjonen vet vi beliggenheten for de ulike lysplanene. I det valgte utførelseseksempelet i figur 7 er avstanden mellom de to vertikale, parallelle lysplanene, L«viog L«v2, lik 95mm. Lysplanene LXm og Lxh2er parallelle og danner en vinkel på 45° med LKVi- Lysplanene LXViog LXV2er parallelle og danner en vinkel på -45° (135°) med LKvi- Dersom man forskyver x-aksen ut til et av lysplanene sine krysningspunkter med LKvi, vil vinkelen på 45° medføre at x-verdiene er lik z-verdiene. Mer generelt har man at for en vinkel a blir x=z/tg(a). Dette forenkler de nødvendige beregningene.
Man antar at den virkelige kulehastigheten er v=160m/s = 0,16mm/us. Det er ikke nødvendig å kjenne denne hastigheten, men vi tar utgangspunkt i den for å vise dette. Da kulebanen KB ikke er ortogonal med planene LKViog LKV2, vil kulen K gå en lengre strekning enn 95mm mellom disse. Av figur 7 kan denne virkelige tilbakelagte strekningen beregnes.
Regnearket ovenfor viser litt mer enn den nødvendige beregningen for å finne treffpunktet Ps i forhold til skivesenteret PSsi blinkplanet. I kolonne D oppgis den tilsynelatende strekningen kulen tilbakelegger mellom tKvi (ti) og de andre målte tidspunktene (m.a.o. z-koordinaten). I kolonne E står kulebanens endring i x-retning mellom ti og de andre tidspunktene. Med den pytagoreiske lære-setningen kan man da enkelt beregne den virkelige strekningen kula har tilbakelagt, som er oppgitt i kolonne G. Mellom de to vertikale planene, LKviog Uv2, har kulen i eksempelet tilbakelagt ca. 95,0427mm på ca. 594,0171us (kolonne H). Tidene oppgitt i kolonne H er beregnet med virkelig tilbakelagt avstand (kolonne G) og virkelig hastighet, v=160m/s. I kolonne I står den beregnede kulehastigheten, som er den tilsynelatende strekningen kulen har gått (95mm) delt på tiden kulen virkelig har brukt. Denne beregnede hastigheten er derfor noe lavere enn den virkelige. Fordi forholdet mellom strekning, hastighet og tid er en lineær funksjon, vil forholdene mellom tilsynelatende og virkelige strekninger og hastigheter, være like. Når beregnet hastighet (kolonne I) ganges opp med målt tid (kolonne H) ender man derfor opp med riktig beregnet z-verdi i kolonne J (her lik x-verdien i et forskjøvet koordinatsystem), som er lik den tilsynelatende strekningen tilbakelagt (kolonne D). Da verdiene i kolonne J bare avhenger av tidsmålingene og avstanden mellom LKViog LKV2, er det ikke nød-vendig å kjenne verken skytterens posisjon eller den virkelige kulehastigheten for å beregne hvor kulen K skar gjennom lysplanene.
I kolonne K vises det hvor mange millimeter koordinatsystemet må flyttes (offset) i x-retning for at sammenhengen x=z/tg(a) skal gjelde, der vinkel a=45°i dette tilfellet. Beregnede x-koordinater for punktene hvor kulen ble detektert, er oppgitt i kolonne L. På grunn av kulens skrå bane, vil det være en differanse mellom x-verdiene beregnet ved parallelle plan, og denne er oppgitt i kolonne M. Avstanden i z-retning mellom sammenhørende målepunkter er oppgitt i kolonne N, og avstanden mellom blinkplanet BP og siste målepunkt for høyre og venstre kulekant er oppgitt i kolonne O. Med dette har man alt man trenger for å beregne parallaksefeilen mellom de siste lysplanene og skiveplanet BP, vist i kolonne P; avstanden mellom treffpunktet Pxv/Pxhfor kulens sidelinje EXv/ EXhi blinkplanet BP og linjen normalt på blinkplanet BP som går gjennom det siste målepunktet for den aktuelle kulekanten. Punktene PXvog PXHsine x-koordinater er oppgitt i kolonne Q, sammen med differansen mellom dem, og den endelige x-koordinaten x for treffpunktet Ps er oppgitt i kolonne R.
Man får et tilsvarende sett med målinger for y som kan beregnes på samme måte som for x. Treffpunktet kan dermed anvises på en monitorskjerm i 2D. Avstanden mellom treffpunkt og skivesenter på blinkplanet, Pss, blir r=yjx2 + y2. Denne avstanden vil avgjøre skuddets poengverdi.
I og med at kulens posisjon er beregnet i minst to punkter i rommet (3D), kan kulebanen ekstrapoleres til skytterens posisjon. Ved hjelp av dette kan skyting på feil skive (cross fire) detekteres. Skytterens posisjon og/eller beregnet kulehastighet kan vises sammen med anvisningen av kulens treffpunkt på skjermen.
I de utførelsene hvor man har redundante målinger, kan denne informa-sjonen benyttes til å indikere om deteksjonen er nøyaktig. Dette gjelder for eksempel dersom den målte kulebredden eller skyggediameteren avviker og/eller at vinkelen spriker for de målte sidelinjene for kulekantene. En ytterligere metode ifølge oppfinnelsen kan være å måle tidspunktet for når skyggen har passert lysgardinen, og ikke som ovenfor beskrevet der tidspunktene når kulen / kuleskyggen først treffer lysgardinen, blir detektert / målt. Denne metoden kan også benyttes for å oppdage problemer med enkelte målinger knyttet til de ovenfor beskrevne utførelser og/eller kan kombineres med tidsmålingene / tids-detekteringene i de ovenfor beskrevne utførelser. Tidsdifferansene mellom når skyggen begynner og når den slutter (dvs. når kulen K først passerer lysgardinen og når kulen K forlater lysgardinen) blir et mål for kulelengden ut fra den målte kulehastigheten v og vinkelen på lysplanet. Avvik i forventede målte kulelengder, kan dermed benyttes til å oppdage og informere om eventuelle problemer med målinger. Dette kan i tillegg benyttes til å redusere betydningen av disse punktene i beregningene og/eller til å gjøre korreksjoner.

Claims (11)

1. System for bestemmelse av et treffpunkt (Ps) for en kule (K) i et skiveplan (BP), omfattende: et bestemt lysplanmønster med minst fem lysgardiner eller lysplan (LKV/ Lm, Lxvi, LXv2, LYvi, LW2) i tre dimensjoner (3D), som utgjør minst tre lysgardiner eller lysplan (L«v, LVi, LV2) i to dimensjoner (2D), og minst én prosessor, der lysgardinene eller lysplanene i to dimensjoner (LKV/LHi, LVi, LV2) er arrangert eller anordnet på en slik måte at i en av to ukjente koordinater til kulens (K) sentertreffpunkt (Ps) på skive- eller blinkplanet (BP) danner minst to lysplan (LVi, LV2) minst én bestemt vinkel (a) med skive- eller blinkplanet (BP) og er anordnet med en forutbestemt avstand (E) fra hverandre, hvor den minst ene prosessoren er innrettet til å sørge for deteksjon av minst to triggepunkter for en side av kulens (K) prosjektil eller bane når kulen først treffer og/eller forlater hvert lysplan og minst to tidsmålinger (tVi, tV2) ved disse passeringer gjennom nevnte minst to lysplan (LVi, LV2), og hvor den minst ene prosessoren videre er innrettet til å beregne kulens (K) hastighet (v) ved bruk av differansen mellom de to av tidsmålingene (tvi, tV2) for kulens (K) passering gjennom de to lysplan (Lvi, LV2) som er parallelle med hverandre og anordnet med den forutbestemte avstand (E) fra hverandre, og minst ett lysplan (L«v; LHi) i en av to ukjente koordinater til kulens (K) sentertreffpunkt (Ps) på skive- eller blinkplanet (BP), er anordnet til å ikke være parallelt med nevnte minst to lysplan (LVi, LV2), idet den minst ene prosessoren er innrettet til å sørge for deteksjon av minst ett triggepunkt for kulens (K) prosjektil eller bane når kulen først treffer og/eller forlater hvert lysplan og minst en tidsmåling (t«v; tHi) ved denne minst ene passering gjennom det minst ene lysplan (LKV; LHi), og hvor den minst ene prosessoren er innrettet til å beregne i hvert 2D-plan, ved hjelp av de minst tre tidsmålinger (tKv/ tHi, tVi, W2) for kulens (K) passering gjennom nevnte minst tre lysplan, kulens (K) beregnede hastighet (v), samt de kjente parameterne for posisjonene av lysplanene og blinkplanet (BP), slik som avstander (E; F) og vinkel (a) eller vinkler, minst ett av: kulens (K) venstre treffpunkt (Pvs) på skive- eller blinkplanet (BP), kulens (K) høyre treffpunkt (PHs) på skive- eller blinkplanet (BP), et senterpunkt på kulens bane kryssende et lysplan og senter for kulens (K) sitt treffpunkt (Ps) på skive- eller blinkplanet (BP) i hvert 2D-plan, for deretter å beregne kulens (K) sentertreffpunkt (Ps) på skive- eller blinkplanet (BP) i 3D ved å benytte minst én av de kjente og/eller beregnede parameterne (v, E, F, a, S, ZXv2)-
2. System ifølge krav 1, hvor det minst ene lysplan (LKv) er plassert parallelt med og i nærheten av blinkplanet (BP) med en bestemt avstand (F) mellom det minst ene lysplan (L«v) og blinkplanet (BP), hvor prosessoren er innrettet til å korrigere koordinatene til kulens (K) venstre treffpunkt (Pvs) på skive- eller blinkplanet (BP) eller kulens (K) høyre treffpunkt (PHs) på skive- eller blinkplanet (BP) i hvert 2D-plan med en størrelse på S/2 for deretter å beregne kulens senter (Ps) på blinkplanet (BP), der S er kulens (K) forhåndsbestemte skyggediameter / 2D-bredde.
3. System ifølge krav 1, hvor minst to lysplan (LViog LV2) er plassert parallelt med hverandre og danner minst én forutbestemt vinkel (a) med skive- eller blinkplanet (BP) og minst to lysplan (LHiog LH2) er plassert parallelt med hverandre og danner minst én forutbestemt vinkel (b=-a) med skive- eller blinkplanet (BP), og hvor den minst ene prosessoren er innrettet til å beregne kulens senter (Ps) på blinkplanet (BP) og eventuelt vinkelen eller vinklene til kulens (K) kulebane i forhold til blinkplanet, ved å beregne minst to punkter i hvert 2D-plan for senter av kulens (K) sin passering av lysplanene.
4. System ifølge krav 1, hvor det minst ene lysplan (LHi) danner minst én forutbestemt vinkel (b) med skive- eller blinkplanet (BP), hvor den minst ene prosessoren er innrettet til å sørge for deteksjon av minst ett triggepunkt for den andre side av kulens (K) prosjektil eller bane og minst en tidsmåling (tHi) ved denne minst ene passering gjennom det minst ene lysplan (LHi), og hvor den minst ene prosessoren er innrettet til å beregne kulens senter (Ps) på blinkplanet (BP) ved å bruke kulens (K) venstre treffpunkt (Pvs) på skive- eller blinkplanet (BP) og kulens (K) høyre treffpunkt (PHs) på skive- eller blinkplanet (BP) i hvert 2D-plan, idet det ene sidetreffpunkt beregnes av den minst ene prosessoren ved å benytte en første sidelinje (Ev) for kulens (K) prosjektil eller bane (KB) gjennom de to triggepunktene ved de to tidsmålingene (tvi, tV2), mens det andre sidetreffpunkt beregnes av den minst ene prosessoren ved å benytte en andre sidelinje (EH) for kulens (K) prosjektil eller bane (KB) som er beregnet og/eller ekstrapolert parallell med den første sidelinjen (Ev) og som ved det minst ene tidspunkt (tHi) går gjennom det minst ene triggepunkt for den andre siden av kulen (K).
5. System ifølge et av krav 1-4, videre omfattende en fremvisningsinnretning med en skjerm for å vise på skjermen minst ett av: kulens (K) sentertreffpunkt (Ps) på skive- eller blinkplanet (BP), feilmelding knyttet til parallaksefeil, feilmelding knyttet til skyting på feil skive (cross fire), kulens (K) hastighet (v) ved passering gjennom skiveinnretningen, informasjon om målt kulebredde og/eller kulelengde som indikerer eventuelle problemer med nøyaktigheten i deteksjonen av hvert enkelt skudd, informasjon om den målte kulebanens vinkel som indikerer hvor skytteren har stått og/eller eventuelle problemer med nøyaktigheten i deteksjonen av hvert enkelt skudd, og skytterens posisjon ved hvert enkelt skudd i forhold til senterlinjen gjennom skivens senter (PSs)-
6. Fremgangsmåte for bestemmelse av et treffpunkt (Ps) for en kule (K) i et skiveplan (BP), omfattende følgende trinn: å anordne minst fem lysgardiner eller lysplan (Uv / Ui, Uvi, Uv2, Uvi, LW2) med et bestemt lysplanmønster i tre dimensjoner (3D), som utgjør minst tre lysgardiner eller lysplan (Uv, Ui, U2) i to dimensjoner (2D), hvor lysgardinene eller lysplanene i to dimensjoner (Uv, Ui, U2) arrangeres eller anordnes på en slik måte at i en av to ukjente koordinater til kulens (K) sentertreffpunkt (Ps) på skive- eller blinkplanet (BP) danner minst to lysplan (Ui, U2) minst én bestemt vinkel (a) med skive- eller blinkplanet (BP) og anordnes med en forutbestemt avstand (E) fra hverandre, å detektere, ved hjelp av minst én prosessor, minst to triggepunkter for en side av kulens (K) prosjektil eller bane når kulen først treffer og/eller forlater hvert lysplan og minst to tidsmålinger (tvi, W) ved disse passeringer gjennom nevnte minst to lysplan (LVi, LV2), å beregne, ved hjelp av den minst ene prosessoren, til kulens (K) hastighet (v) ved bruk av de to av tidsmålingene (tvi, tV2) for kulens (K) passering gjennom de to lysplan (LVi, LV2) som er parallelle med hverandre og anordnet med den forutbestemte avstand (E) fra hverandre, og å anordne minst ett lysplan (Uv; Ui) i en av to ukjente koordinater til kulens (K) sentertreffpunkt (Ps) på skive- eller blinkplanet (BP), til å ikke være parallelt med nevnte minst to lysplan (Ui, U2), for derved å detektere, ved hjelp av den minst ene prosessoren, minst ett triggepunkt for kulens (K) prosjektil eller bane når kulen først treffer og/eller forlater hvert lysplan og minst en tidsmåling (t«v; tHi) ved denne minst ene passering gjennom det minst ene lysplan (LKV; Lm), og å beregne i hvert 2D-plan minst ett av: kulens (K) venstre treffpunkt (Pvs) på skive- eller blinkplanet (BP) og kulens (K) høyre treffpunkt (PHs) på skive-eller blinkplanet (BP), et senterpunkt på kulens bane kryssende et lysgardin og senter for kulens sitt treffpunkt på skive- eller blinkplanet i hvert 2D-plan, ved hjelp av den minst ene prosessor og ved bruk av de minst tre tidsmålinger (tKv/ tm, tvi, tV2) for kulens (K) passering gjennom nevnte minst tre lysplan, kulens (K) beregnede hastighet (v), samt de kjente parameterne for posisjonene av lysplanene og blinkplanet (BP), slik som avstander (E; F) og vinkel (a) eller vinkler, for deretter å beregne kulens (K) sentertreffpunkt (Ps) på skive- eller blinkplanet (BP) i 3D ved å benytte minst én av de kjente og/eller beregnede parameterne (v, E, F, 9/ S, ZxV2)-
7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor det minst ene lysplan (L«v) plasseres parallelt med og i nærheten av blinkplanet (BP) med en bestemt avstand (F) mellom det minst ene lysplan (LKv) og blinkplanet (BP), der fremgangsmåten videre omfatter trinnet med å korrigere koordinatene til kulens (K) venstre treffpunkt (PVs) på skive- eller blinkplanet (BP) eller kulens (K) høyre treffpunkt (Phs) på skive- eller blinkplanet (BP) i hvert 2D-plan med en størrelse på S/2 for deretter å beregne kulens senter (Ps) på blinkplanet (BP), der S er kulens (K) forhåndsbestemte skyggediameter / 2D-bredde.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor minst to lysplan (LViog LV2) plasseres parallelt med hverandre og danner minst én forutbestemt vinkel (a) med skive-eller blinkplanet (BP), og minst to lysplan (LHiog LH2) plasseres parallelt med hverandre og danner minst én forutbestemt vinkel (b=-a) med skive- eller blinkplanet (BP), og hvor fremgangsmåten videre omfatter trinnet med å beregne kulens senter (Ps) på blinkplanet (BP) og eventuelt vinkelen eller vinklene til kulens (K) kulebane i forhold til blinkplanet, ved å beregne minst to punkter i hvert 2D-plan for senter av kulens (K) sin passering av lysplanene.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 6, hvor det minst ene lysplan (LHi) danner minst én forutbestemt vinkel (b) med skive- eller blinkplanet (BP), der trinnet med å detektere minst ett triggepunkt for den andre side av kulens (K) prosjektil eller bane og minst en tidsmåling (tHi) ved denne minst ene passering gjennom det minst ene lysplan (LHi), er tilpasset til å beregne kulens senter (Ps) på blinkplanet (BP) ved å bruke kulens (K) venstre treffpunkt (Pvs) på skive- eller blinkplanet (BP) og kulens (K) høyre treffpunkt (PHs) på skive- eller blinkplanet (BP) i hvert 2D-plan, idet det ene sidetreffpunkt beregnes ved å benytte en første sidelinje (Ev) for kulens (K) prosjektil eller bane (KB) gjennom de to triggepunktene ved de to tidsmålingene (tVi, tV2), mens det andre sidetreffpunkt beregnes ved å benytte en andre sidelinje (EH) for kulens (K) prosjektil eller bane (KB) som er beregnet og/eller ekstrapolert parallell med den første sidelinjen (Ev) og som ved det minst ene tidspunkt (tHi) går gjennom det minst ene triggepunkt for den andre siden av kulen (K).
10. Fremgangsmåte ifølge et av krav 6-9, videre omfattende følgende trinn: - korreksjon for parallaksefeil, og/eller - beregning av skytterens posisjon i forhold til senterlinjen gjennom skivens senter (PSs)-
11. Fremgangsmåte ifølge et av krav 6-10, videre omfattende trinnet med å fremvise minst ett av: kulens (K) sentertreffpunkt (Ps) på skive- eller blinkplanet (BP), feilmelding knyttet til parallaksefeil, feilmelding knyttet til skyting på feil skive (cross fire), kulens (K) hastighet (v) ved passering gjennom skiveinnretningen, informasjon om målt kulebredde og/eller kulelengde som indikerer eventuelle problemer med nøyaktigheten i deteksjonen av hvert enkelt skudd, informasjon om den målte kulebanens vinkel som indikerer hvor skytteren har stått og/eller eventuelle problemer med nøyaktigheten i deteksjonen av hvert enkelt skudd, og skytterens posisjon ved hvert enkelt skudd i forhold til senterlinjen gjennom skivens senter (PSs)-
NO20131296A 2013-09-27 2013-09-27 System og metode for bestemmelse av posisjonen til et kuleprosjektil på et blinkplan NO20131296A1 (no)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20131296A NO20131296A1 (no) 2013-09-27 2013-09-27 System og metode for bestemmelse av posisjonen til et kuleprosjektil på et blinkplan
PCT/NO2014/050163 WO2015047099A1 (en) 2013-09-27 2014-09-05 System and method for determining the position of a bullet projectile on a target plane
CN201480052543.6A CN105593633B (zh) 2013-09-27 2014-09-05 用于确定子弹弹丸在目标平面上的位置的系统和方法
TR2018/07744T TR201807744T4 (tr) 2013-09-27 2014-09-05 Kurşun tipinde bir merminin bir hedef düzlem üzerindeki pozisyonunun belirlenmesi için sistem ve usul.
US14/914,858 US10175033B2 (en) 2013-09-27 2014-09-05 System and method for determining the position of a bullet projectile on a target plane
EP14847982.7A EP3049751B1 (en) 2013-09-27 2014-09-05 System and method for determining the position of a bullet projectile on a target plane
DK14847982.7T DK3049751T3 (en) 2013-09-27 2014-09-05 System and method for determining the position of a bullet projectile on a target plane

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20131296A NO20131296A1 (no) 2013-09-27 2013-09-27 System og metode for bestemmelse av posisjonen til et kuleprosjektil på et blinkplan

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO335649B1 true NO335649B1 (no) 2015-01-19
NO20131296A1 NO20131296A1 (no) 2015-01-19

Family

ID=52437379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20131296A NO20131296A1 (no) 2013-09-27 2013-09-27 System og metode for bestemmelse av posisjonen til et kuleprosjektil på et blinkplan

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10175033B2 (no)
EP (1) EP3049751B1 (no)
CN (1) CN105593633B (no)
DK (1) DK3049751T3 (no)
NO (1) NO20131296A1 (no)
TR (1) TR201807744T4 (no)
WO (1) WO2015047099A1 (no)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9052161B2 (en) * 2005-12-19 2015-06-09 Raydon Corporation Perspective tracking system
WO2019182784A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Carnegie Mellon University Programmable light curtains
US11425357B2 (en) 2015-02-13 2022-08-23 Carnegie Mellon University Method for epipolar time of flight imaging
US11972586B2 (en) 2015-02-13 2024-04-30 Carnegie Mellon University Agile depth sensing using triangulation light curtains
US11493634B2 (en) 2015-02-13 2022-11-08 Carnegie Mellon University Programmable light curtains
US11747135B2 (en) 2015-02-13 2023-09-05 Carnegie Mellon University Energy optimized imaging system with synchronized dynamic control of directable beam light source and reconfigurably masked photo-sensor
CN108061812B (zh) * 2017-12-01 2023-07-14 西安工业大学 一种弹丸速度的激光测速系统及其方法
CN108759577B (zh) * 2018-07-11 2023-09-26 速得尔科技(北京)有限公司 一种错位组合光幕电子靶系统
WO2020068277A2 (en) * 2018-08-06 2020-04-02 Sensormetrix Optical systems and devices for ballistic parameter measurements
CN110702938B (zh) * 2019-10-18 2022-05-20 西安工业大学 一种楔形光幕阵列测量阵列炮管弹丸初速的装置及方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3487226A (en) * 1967-10-10 1969-12-30 Remington Arms Co Inc Method and apparatus for determining the coordinate of a projectile by measuring the time interval between the interception of successive light screens
US3727069A (en) * 1971-07-21 1973-04-10 Litton Systems Inc Target measurement system for precise projectile location
US4763903A (en) * 1986-01-31 1988-08-16 Max W. Goodwin Target scoring and display system and method
US4770527A (en) * 1987-02-02 1988-09-13 Pennwalt Corporation Photoelectric-piezoelectric velocity and impact sensor
US5577733A (en) * 1994-04-08 1996-11-26 Downing; Dennis L. Targeting system
DE4415944C2 (de) * 1994-05-05 1998-07-09 Karl Stefan Riener Elektronische Zielscheibe und Verfahren zu dessen Auswertung
US6414747B1 (en) * 2000-01-14 2002-07-02 Charles E. Hardy Infrared photodetector apparatus for measuring projectile velocity
US6717684B1 (en) * 2000-06-09 2004-04-06 Dynetics, Inc. Target scoring system
DE10043523C2 (de) * 2000-09-05 2002-11-07 Ulrich Hellak Einrichtung zur elektronischen Trefferauswertung
AU2002356859A1 (en) * 2001-10-25 2003-05-06 The Johns Hopkins University An optical sensor and method for detecting projectile impact location and velocity vector
US7038764B2 (en) * 2003-10-23 2006-05-02 Fu Ching Lee Apparatus for determining projectile's velocity
US8371202B2 (en) 2005-06-01 2013-02-12 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Method and apparatus for protecting vehicles and personnel against incoming projectiles
WO2011022845A1 (de) * 2009-08-25 2011-03-03 Hansruedi Walti-Herter Anordnung zur photoelektrischen ermittlung der schusslage bei einem schiessziel
CN101929824B (zh) 2010-06-18 2013-09-25 南京理工大学 单排光源双z型反射式光幕靶测速定位方法
CN101865932A (zh) * 2010-06-18 2010-10-20 南京理工大学 单排光源z型反射式光幕靶测速定位方法
CN102192682B (zh) 2011-04-20 2013-06-19 西安工业大学 四光幕精度靶结构调校与参数测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105593633B (zh) 2018-03-06
EP3049751B1 (en) 2018-03-07
EP3049751A1 (en) 2016-08-03
DK3049751T3 (en) 2018-06-14
CN105593633A (zh) 2016-05-18
WO2015047099A1 (en) 2015-04-02
EP3049751A4 (en) 2017-05-03
NO20131296A1 (no) 2015-01-19
TR201807744T4 (tr) 2018-06-21
US20160209183A1 (en) 2016-07-21
US10175033B2 (en) 2019-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO335649B1 (no) System og metode for bestemmelse av posisjonen til et kuleprosjektil på et blinkplan
US9823051B2 (en) Measuring frame for contactless optical determination of a gunshot position and associated measurement process
ES2648889T3 (es) Procedimiento y sistema para la medición de una desviación en un componente hueco de un aerogenerador respecto a una posición normal
ES2610235T3 (es) Sistema de adquisición de imagen de radiación y método de detección de radiación
CN101149245B (zh) 光幕阵列自动报靶装置及方法
ES2424289T3 (es) Método para determinar electrónicamente la posición de impacto en un blanco de tiro
GB2477902A (en) Device and method for measuring six degrees of freedom
RO118681B1 (ro) Reticul pentru dispozitiv optic
GB201318054D0 (en) Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker
EP2827170A3 (en) Method and system for determining position and orientation of a measuring instrument
CN105716524B (zh) 一种激光多目标立靶测量装置和测量方法
CN109673159B (zh) 基于多结构化照明的3d传感技术
CN103363926A (zh) 测速光幕靶光幕参数的检测装置及方法
CN101245983A (zh) 壁挂式大靶面弹丸着靶坐标测试系统
US20130267352A1 (en) System and method for measuring golf ball striking information
US20210220720A1 (en) Laser Football Down Marker System and Method
CN106814368A (zh) 基于激光测距原理的弹丸着靶坐标测量装置及测量方法
CN108854047A (zh) 射箭自动识别弓箭插入箭靶落点坐标位置即时报靶系统
ES2775900T3 (es) Bastidor de medición con filtro óptico para la determinación óptica sin contacto de una posición de penetración
RU2401430C1 (ru) Устройство для измерения скорости метаемого тела
KR101393282B1 (ko) 골프볼 비행궤도 추적장치
CN106500666A (zh) 一种摄影测量标志
CN105547268B (zh) 用于光电测量设备的瞄准装置
KR20110020461A (ko) 평면상에서 이동하는 물체의 초기 위치 및 속도 측정 장치 및 방법
CN203364778U (zh) 测速光幕靶光幕参数的检测装置