RU2806533C1 - Optical-electronic shooting target of modular type - Google Patents

Optical-electronic shooting target of modular type Download PDF

Info

Publication number
RU2806533C1
RU2806533C1 RU2022127093A RU2022127093A RU2806533C1 RU 2806533 C1 RU2806533 C1 RU 2806533C1 RU 2022127093 A RU2022127093 A RU 2022127093A RU 2022127093 A RU2022127093 A RU 2022127093A RU 2806533 C1 RU2806533 C1 RU 2806533C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
computing device
fixation
modules
input
signal
Prior art date
Application number
RU2022127093A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Куделин
Андрей Михайлович Литманович
Дмитрий Михайлович Литманович
Original Assignee
Александр Иванович Куделин
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Иванович Куделин filed Critical Александр Иванович Куделин
Application granted granted Critical
Publication of RU2806533C1 publication Critical patent/RU2806533C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: sports equipment.
SUBSTANCE: method for constructing sports targets for training and competitions using firearms and airguns. A significant difference between this technical solution and the existing ones is the ability to build electronic targets with the required working field size using basic modules of the same type. Each of these modules contains a limited set of photodetectors placed optically in conjunction with two radiation sources, and contains input and output serial ports for receiving and transmitting information, as well as a control interface. The control interface signals of each fixation module are connected to the computing device, and when at least one photodetector of any of the fixation modules is shaded, a signal is generated on the interrupt line and sent to the input of the computing device. Next, control pulses generated by the computing device produce a bit-by-bit shift of the information recorded in the modules from the furthest module in the chain to the input to the computing device. After the information is completely entered into the memory of the computing device, it determines the coordinates of the point where the bullet hits the registration zone.
EFFECT: simplification of the electronic circuit of the device, exclusion of expensive high-speed LSIs with a large number of contacts, as well as possibility of manufacturing electronic targets of various sizes using the same type of basic photodetector modules, sequentially connected to each other and covering the perimeter of the hit detection plane.
4 cl, 6 dwg

Description

Предлагаемая оптико-электронная стрелковая мишень предназначена для использования в процессе тренировок и в проведении соревнований в соответствующих видах спорта, а также в развлекательных целях.The proposed optical-electronic shooting target is intended for use during training and competitions in relevant sports, as well as for entertainment purposes.

Данное изобретение относится к технике неподвижных и движущихся мишеней с системой определения попаданий фотоэлектрическим методом, а также с использованием инфракрасного излучения, и кроме того к технике использования свойств оптической проекции физических объектов для определения их пространственного положения в реальном масштабе времени.This invention relates to the technology of stationary and moving targets with a hit detection system using the photoelectric method, as well as using infrared radiation, and in addition to the technology of using the properties of optical projection of physical objects to determine their spatial position in real time.

Известен ряд оптико-электронных мишеней, например, LS25/50 LASERSCORE® фирмы SIUS, которая содержит два вертикальных ряда фотоприемных линеек, выполненных в виде печатных плат по 280 дискретных фотоприемников в каждой, и расположенных по бокам плоскости мишени [1]. Аппаратурой мишени фиксируется положение теней, отбрасываемых пулей на поверхностях фотоприемных линеек для каждого из шести излучателей (по три с каждой стороны), что требует непрерывной коммутации источников излучения. Как следует из материала фирмы SIUS аппаратурой мишени производится 160000 циклов коммутации в секунду. Это позволяет получить шесть измерений координат теней, отбрасываемых пулей на фотоприемные линейки, фиксируемых с 6-ти ракурсов, т.е. от каждого из 6-ти источников излучения за время пролета пулей области мишени [2]. Недостатком данного технического решения по сравнению с предлагаемым является его высокая стоимость, связанная с использованием фотоприемных линеек большого габарита. Это в свою очередь требует применения многослойных печатных плат из-за большого количества сигнальных проводников, связывающих фотоприемники с вычислителем. Существенно, что в данной конструкции используется шесть, по три с каждой стороны, FPGA - программируемых логических интегральных схем, выполняющих роль вычислителя, и которые пришлось распределить по отдельным печатным платам. Кроме того, в такой измерительной схеме, точность измерения напрямую зависит от количества дискретных фотоприемников, и как следствие этого, ограничена размером печатных плат и минимальным шагом размещения на ней электронных компонентов.A number of optical-electronic targets are known, for example, LS25/50 LASERSCORE ® from SIUS, which contains two vertical rows of photodetector arrays, made in the form of printed circuit boards with 280 discrete photodetectors each, and located on the sides of the target plane [1]. The target equipment records the position of the shadows cast by the bullet on the surfaces of the photodetecting arrays for each of the six emitters (three on each side), which requires continuous switching of the radiation sources. As follows from the material from SIUS, the target equipment produces 160,000 switching cycles per second. This makes it possible to obtain six measurements of the coordinates of shadows cast by a bullet on photodetector arrays, recorded from 6 angles, i.e. from each of the 6 radiation sources during the time the bullet passes the target area [2]. The disadvantage of this technical solution compared to the proposed one is its high cost associated with the use of large photodetector lines. This, in turn, requires the use of multilayer printed circuit boards due to the large number of signal conductors connecting the photodetectors to the computer. It is significant that this design uses six, three on each side, FPGA - programmable logic integrated circuits that act as a computer, and which had to be distributed on separate printed circuit boards. In addition, in such a measuring circuit, the measurement accuracy directly depends on the number of discrete photodetectors, and as a consequence of this, is limited by the size of the printed circuit boards and the minimum step of placing electronic components on it.

Фирмой Megalink AS, представлено техническое решение, в котором пуля пересекает ряд световых полос, расположенных в корпусе мишени. Фотоприемные линейки, оптически сопряженные с каждой из полос, обнаруживают тени, отбрасываемые пулей. Измеренные при этом промежутки времени между пересечением полос используются для расчета скорости пули и ее положения [3]. Недостаток этого технического решения заключается в увеличенном размере корпуса электронной мишени, требуемом для размещения рядов световых полос и фотоприемных линеек.Megalink AS has presented a technical solution in which a bullet intersects a number of light strips located in the target body. Photodetecting arrays, optically coupled with each of the stripes, detect the shadows cast by the bullet. The measured time intervals between the intersection of the stripes are used to calculate the speed of the bullet and its position [3]. The disadvantage of this technical solution is the increased size of the electronic target body required to accommodate rows of light strips and photodetecting lines.

Известна мишень, предложенная Институтом прикладной механики УрО РАН. Сущность этого изобретения заключается в том, что световая мишень содержит от четырех до шести световых экранов, каждый из которых установлен определенным образом по отношению к плоскости мишени и образован с помощью одного линейно протяженного источника - излучателя и одного оптически связанного с ним оптико-электронного преобразователя - приемника [4]. Как и в предыдущем техническом решении, существенный недостаток данного - большой глубинный размер мишени, ограничивающий ее специальным применением, не связанным со спортом.There is a well-known target proposed by the Institute of Applied Mechanics of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. The essence of this invention is that the light target contains from four to six light screens, each of which is installed in a certain way in relation to the target plane and is formed using one linearly extended source - an emitter and one optically connected optical-electronic converter - receiver [4]. As in the previous technical solution, a significant drawback of this one is the large depth size of the target, which limits it to special applications not related to sports.

В патенте US №5637866 от 10.06.1997 г. «Аппаратура и способ оптического обнаружения и электронного анализа местоположения снаряда в плоскости цели», предлагается наличие двух источников света, образующих две световые зоны, которые проходят между ними под определенным углом. Световые зоны охватывают плоскость цели, освещая снаряд, пересекающий плоскость цели, и отбрасывают тень снаряда на экран, предпочтительно рассеянный экран из матового стекла. Тень или изображение на экране детектируется фотодетектором с пространственным разрешением, а полученные таким образом сигналы затем анализируются следующим образом: отдельные тестовые сигналы от отдельных элементов фотодетектора интегрируются в течение одного цикла измерения, и полученные таким образом суммарные сигналы от отдельных элементов добавляются в окончательную сумму. Окончательная сумма сравнивается с эталонным значением, и в случае отклонения от эталонного значения определяется возможно потемневший элемент фотодетектора, и на основании этого делается вывод о местоположении снаряда в целевой плоскости [5].US patent No. 5637866 dated June 10, 1997, “Equipment and method for optical detection and electronic analysis of the location of a projectile in the target plane,” proposes the presence of two light sources, forming two light zones that pass between them at a certain angle. The light zones span the target plane, illuminating the projectile crossing the target plane, and casting the shadow of the projectile on a screen, preferably a diffuse ground glass screen. The shadow or image on the screen is detected by a spatially resolved photodetector, and the signals thus obtained are then analyzed as follows: the individual test signals from the individual elements of the photodetector are integrated during one measurement cycle, and the summed signals from the individual elements thus obtained are added to the final total. The final sum is compared with the reference value, and in case of deviation from the reference value, the possibly darkened element of the photodetector is determined, and based on this, a conclusion is made about the location of the projectile in the target plane [5].

Недостаток данного технического решения заключается в необходимости использования в качестве фотодетектора с пространственным разрешением скоростных матричных датчиков изображения. К сожалению, для получения несмазанного изображения оружейной пули, требуются высокие кадровая частота развертки и вычислительная мощность обработки цифрового потока, поступающего с датчика изображения. Сложность и стоимость такого технического решения слишком высока для широкого применения в спортивных мишенях.The disadvantage of this technical solution is the need to use high-speed matrix image sensors as a photodetector with spatial resolution. Unfortunately, to obtain a blur-free image of a weapon bullet, high frame rates and processing power are required to process the digital stream coming from the image sensor. The complexity and cost of such a technical solution is too high for widespread use in sports targets.

Фирмой Dynetics, Inc. предложена электронная мишень, содержащая два быстродействующих датчика изображения оптически сопряженных с отражающими поверхностями, подсвечиваемых в свою очередь двумя источниками излучения. Появление теней на поверхности диффузных отражателей, образуемое при пролете пули, регистрируется датчиками изображения, связанными с вычислительным устройством, которое определяет ее положение [6]. Недостаток этого технического решения такой же, как и у предыдущего - высокая цена используемых в нем скоростных датчиков изображения и широкая полоса данных, подлежащих обработке вычислительным устройством в реальном времени, и, следовательно, высокая сложность и стоимость данной мишени.By Dynetics, Inc. An electronic target is proposed that contains two high-speed image sensors optically coupled with reflective surfaces, illuminated in turn by two radiation sources. The appearance of shadows on the surface of diffuse reflectors, formed when a bullet passes, is recorded by image sensors connected to a computing device, which determines its position [6]. The disadvantage of this technical solution is the same as the previous one - the high price of the high-speed image sensors used in it and a wide range of data that must be processed by a computing device in real time, and, consequently, the high complexity and cost of this target.

Оптико-электронная мишень упомянутого выше производителя - SIUS (Швейцария) - LS10/LASERSCORE® [7], имеет две фотоприемные линейки, подсвечиваемые соответственно двумя источниками излучения, при этом пересечение их световых потоков, образует плоскость фиксации попаданий, чувствительную к проходу пулей этой плоскости. Необходимости коммутации излучателей в этой конструкции нет, но, как и в предыдущем техническом решении, используются высокогабаритные печатные платы, что повышает стоимость электронной мишени, усложняет построение мишеней с большим размером плоскости фиксации попаданий. Данное техническое решение наиболее близко к предлагаемому авторами изобретению и является его прототипом.The optical-electronic target of the above-mentioned manufacturer - SIUS (Switzerland) - LS10/LASERSCORE ® [7], has two photodetecting lines, illuminated by two radiation sources, respectively, and the intersection of their light fluxes forms a hit detection plane, sensitive to the passage of this plane by a bullet . There is no need for switching emitters in this design, but, as in the previous technical solution, high-sized printed circuit boards are used, which increases the cost of the electronic target and complicates the construction of targets with a large size of the hit detection plane. This technical solution is closest to the invention proposed by the authors and is its prototype.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение электронной схемы устройства, исключение в ней дорогостоящих быстродействующих БИС, с большим количеством контактов, а также возможность изготовления электронных мишеней различного типоразмера, используя однотипные базовые фотоприемные модули, последовательно стыкуемые друг с другом и охватывающие периметр плоскости фиксации попаданий. И что существенно, увеличение размера плоскости попаданий не влечет необходимости изменения габаритов печатных плат обработки сигналов, а только изменение их количества.The purpose of the present invention is to simplify the electronic circuit of the device, to exclude expensive high-speed LSIs with a large number of contacts, as well as the possibility of manufacturing electronic targets of various sizes using the same type of basic photodetector modules, sequentially connected to each other and covering the perimeter of the hit detection plane. And what is significant, increasing the size of the impact plane does not entail the need to change the dimensions of signal processing printed circuit boards, but only a change in their number.

Функционирование предлагаемого устройства иллюстрируется следующими фигурами:The operation of the proposed device is illustrated by the following figures:

Фиг. 1. Функциональная схема устройства, где:Fig. 1. Functional diagram of the device, where:

1 - модуль фиксации;1 - fixation module;

2 - линейный массив фотоприемников;2 - linear array of photodetectors;

3 - однобитный вход данных;3 - one-bit data input;

4 - однобитный выход данных;4 - one-bit data output;

5 - вход-выход сигналов управления;5 - input-output of control signals;

6 - провод связи соседних модулей фиксации 1;6 - communication wire of adjacent fixation modules 1;

7 - общая шина управляющего интерфейса;7 - common control interface bus;

8 - первый излучатель;8 - first emitter;

9 - второй излучатель;9 - second emitter;

10 - сенсорная область;10 - sensory area;

11 - пуля;11 - bullet;

12 - теневой сектор первого излучателя 8;12 - shadow sector of the first emitter 8;

13 - теневой сектор второго излучателя 9;13 - shadow sector of the second emitter 9;

14 - вычислительное устройство.14 - computing device.

На фиг. 2 приведена схема электрическая принципиальная модуля фиксации и передачи состояния локальных фотоприемников, где:In fig. Figure 2 shows the electrical circuit diagram of the module for fixing and transmitting the state of local photodetectors, where:

15 - фототранзисторы образующие линейный массив фотоприемников;15 - phototransistors forming a linear array of photodetectors;

16 - микросхемы компараторов;16 - comparator microcircuits;

17 - программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС);17 - programmable logic integrated circuit (FPGA);

ph[0], ph[1]…ph[31], Din, clk, rst, load - входные сигналы ПЛИС;ph[0], ph[1]...ph[31], Din, clk, rst, load - FPGA input signals;

Dout, inter_n - выходные сигналы ПЛИС.Dout, inter_n - FPGA output signals.

На фиг. 3 приведено описание работы ПЛИС 17, на языке Verilog.In fig. 3 provides a description of the operation of FPGA 17, in Verilog language.

На фиг. 4 приведена временная диаграмма работы модуля фиксации 1 и вычислительного устройства 14, где:In fig. Figure 4 shows a timing diagram of the operation of the fixation module 1 and the computing device 14, where:

11t1, 11t2, 11t3, 11t4, 11t5 - пуля (11) в полете в моменты времени t1, t2, t3, t4, t5;11 t1 , 11 t2 , 11 t3 , 11 t4 , 11 t5 - bullet (11) in flight at times t1, t2, t3, t4, t5;

Uk - сигнал на коллекторном выводе фототранзистора и он же на неинвертирующем входе компаратора DA;U k is the signal at the collector terminal of the phototransistor and the same at the non-inverting input of the comparator DA;

Ur - опорное напряжение компаратора DA;U r - reference voltage of comparator DA;

load - сигнал загрузки состояний компараторов в регистр DTrig [31:0];load - signal for loading comparator states into the DTrig register [31:0];

clk - импульс сдвига регистра reg_s[31:0];clk - register shift pulse reg_s[31:0];

rst - импульс обнуления регистра DTrig[31:0];rst - register reset pulse DTrig[31:0];

inter_n - импульс прерывания;inter_n - interrupt pulse;

tH - момент срабатывания компаратора 16;t H is the moment of operation of the comparator 16;

tK - момент возврата в исходное состояние компаратора 16.t K is the moment of return to the initial state of the comparator 16.

На фиг. 5 приведен пример расположения шести модулей фиксации 1 и передачи для построения оптико-электронной мишени.In fig. Figure 5 shows an example of the arrangement of six fixation and transmission modules for constructing an optical-electronic target.

На фиг. 6 представлена 3D-модель практической реализации модуля фиксации 1 (полученная в среде проектирования Altium Designer).In fig. Figure 6 shows a 3D model of the practical implementation of fixation module 1 (obtained in the Altium Designer design environment).

Принцип работы оптико-электронной стрелковой мишени, функциональная схема которой приведена на фиг. 1, основан на определении координат точки пересечения теневых сегментов 12 и 13, образуемых при прохождении пулей 11 сенсорной плоскости 10 и пересечения ею световых потоков ψ8 и ψ9. Учитывая, что линейные массивы фотоприемников 2 оптически сопряжены с излучателями 8 и 9, в точках пересечения линейных массивов 2 с теневыми сегментами 12 и 13, происходит затенение фоточувствительных поверхностей соответствующих фотоприемников.The operating principle of an optical-electronic shooting target, the functional diagram of which is shown in Fig. 1, is based on determining the coordinates of the intersection point of shadow segments 12 and 13, formed when the bullet 11 passes the sensor plane 10 and intersects the light fluxes ψ 8 and ψ 9 . Considering that the linear arrays of photodetectors 2 are optically coupled with the emitters 8 and 9, at the points of intersection of the linear arrays 2 with the shadow segments 12 and 13, the photosensitive surfaces of the corresponding photodetectors are shaded.

На фиг. 2 приведена функциональная схема модулей фиксации 1, количество которых и их расположение обеспечивает пересечение световых потоков ψ8 и ψ9 с поверхностью линейных массивов фотоприемников 2. Кроме того, световые потоки ψ8 и ψ9 должны охватывать сенсорную областьIn fig. Figure 2 shows a functional diagram of fixation modules 1, the number of which and their location ensure the intersection of light fluxes ψ 8 and ψ 9 with the surface of linear arrays of photodetectors 2. In addition, light fluxes ψ 8 and ψ 9 must cover the sensor area

10, т.е. область в которой определяется координата точки попадания пули 11. Появление затенений 12 и 13 вызывает уменьшение коллекторных токов соответствующих фототранзисторов, и соответственно увеличение уровней напряжений на соответствующих неинертирующих входах компараторов 16 связанных со входами ПЛИС 17. При превышении этих уровней опорного напряжения Ur происходит изменение выходных сигналов компараторов 16, На фиг. 3 приведено описание функционирования ПЛИС 17 на языке описания аппаратуры Verilog. В данной программе, как пример, осуществляется обработка 32-х асинхронных входных сигналов ph[0]…ph[31] (input[31:0]ph), единичное состояние которых соответствует затенению соответствующего фототранзистора, а нулевое - их засветка. Эти сигналы и поступают на вход ПЛИС 17.10, i.e. the area in which the coordinate of the point of impact of the bullet 11 is determined. The appearance of shading 12 and 13 causes a decrease in the collector currents of the corresponding phototransistors, and accordingly an increase in the voltage levels at the corresponding non-inertizing inputs of the comparators 16 associated with the inputs of the FPGA 17. When these levels of the reference voltage Ur are exceeded, the output signals change comparators 16, In Fig. 3 provides a description of the functioning of FPGA 17 in the Verilog hardware description language. In this program, as an example, 32 asynchronous input signals ph[0]...ph[31] (input[31:0]ph) are processed, the unit state of which corresponds to the shading of the corresponding phototransistor, and the zero state corresponds to their illumination. These signals are sent to the input of FPGA 17.

При этом их изменение с 0 в 1, вызывает соответствующее изменение состояния 32-битного регистра DTrig[31.0], что описано нижеследующим фрагментом:Moreover, their change from 0 to 1 causes a corresponding change in the state of the 32-bit register DTrig[31.0], which is described in the following fragment:

Кроме того, сигнал rst осуществляет сброс регистра DTrig[i] в исходное состояние.In addition, the rst signal resets the DTrig[i] register to its original state.

Нижеследующий фрагмент описывает аппаратную выработку сигнала прерывания inter_n:The following fragment describes the hardware generation of the inter_n interrupt signal:

Активный низкий уровень сигнала inter_n является «монтажным ИЛИ», объединяет все одноименные сигналы модулей фиксации 1 и образует один из сигналов, входящих в общую шину управляющего интерфейса 7 и поступает на вход выработки прерывания вычислительного устройства 14. А именно, появление низкого уровня inter_n хотя бы на выходе одного модуля фиксации 1, вызывает прерывание работы вычислительного устройства 14 и его переход к вводу информации, накопленной всеми модулями фиксации 1, входящими в состав оптико-электронной мишени.The active low level of the signal inter_n is an “editing OR”, it combines all the signals of the same name from the fixation modules 1 and forms one of the signals included in the common bus of the control interface 7 and is supplied to the interrupt generation input of the computing device 14. Namely, the appearance of a low level inter_n at least at the output of one fixation module 1, causes an interruption in the operation of the computing device 14 and its transition to inputting information accumulated by all fixation modules 1 that are part of the optical-electronic target.

Для обеспечения функционирования «монтажного ИЛИ», выход сигнала inter_n должен быть сконфигурирован в ПЛИС как выход с «открытым коллектором» / «Open_Drain».To ensure the operation of the “wiring OR”, the inter_n signal output must be configured in the FPGA as an “open collector” / “Open_Drain” output.

Побитовый ввод информации в вычислительное устройство 14 осуществляется с выхода 4 устройства фиксации 1 по сигнальной линии 6.Bitwise input of information into the computing device 14 is carried out from output 4 of the fixation device 1 via signal line 6.

На фиг. 4 приведена временная диаграмма взаимодействия вычислительного устройства 14 с модулями фиксации 1. А именно, вхождение движущейся пули в сенсорную область 10, вызывает изменение освещенности соответствующих фотоприемников 15 и изменение сигнала Uk (эпюра А). Превышении сигналом Uk порогового уровня напряжения Ur вызывает появление высокого уровня сигнала ph[i] и соответственно выработку сигнала прерывания inter_n (эпюра F). В ходе обработки прерывания, вычислительное устройство 14 вырабатывает сигнал load (эпюра С), который записывает состояние регистра DTrig[31:0] в сдвиговый регистр reg_s[31:0], реализуемое следующим фрагментом:In fig. Figure 4 shows a time diagram of the interaction of the computing device 14 with the fixation modules 1. Namely, the entry of a moving bullet into the sensor area 10 causes a change in the illumination of the corresponding photodetectors 15 and a change in the signal Uk (diagram A). When the signal Uk exceeds the threshold voltage level Ur, a high level of the signal ph[i] appears and, accordingly, the generation of an interrupt signal inter_n (diagram F). During interrupt processing, the computing device 14 generates a load signal (diagram C), which writes the state of the register DTrig[31:0] to the shift register reg_s[31:0], implemented by the following fragment:

Далее, из вычислительного устройства 14 в общую шину управляющего интерфейса 7 поступает сигнальная последовательность импульсов clk (эпюра D), тактирующих ввод данных с выхода последнего в цепочке модуля 1, с одновременным сдвигом информации в сдвиговых регистрах reg_s всех модулей фиксации 1 оптической мишени.Next, from the computing device 14, a signal sequence of pulses clk (diagram D) is sent to the common bus of the control interface 7, clocking the data input from the output of the last module 1 in the chain, with a simultaneous shift of information in the shift registers reg_s of all fixation modules 1 of the optical target.

Общее количество N импульсов clk равно:The total number N of pulses clk is equal to:

N=m*l,N=m*l,

где: m - количество модулей 1 в мишени,where: m - number of modules 1 in the target,

l - количество фотоприемников в модуле фиксации 1 (задаваемое длиной регистров DTrig и reg_s).l is the number of photodetectors in fixation module 1 (set by the length of the DTrig and reg_s registers).

Итак, с каждым импульсом clk происходит сдвиг данных в сдвиговом регистре reg_s[31:0] с одновременной записью в него состояния входного сигнала Din (связанного с выходом Dout соседнего модуля фиксации проводом 6), и выдачу сигнала Dout (связанного с входом Din в второго соседнего модуля фиксации проводом 6), что описывается следующим фрагментом аппаратной реализации:So, with each clk pulse, the data is shifted in the shift register reg_s[31:0] with the state of the input signal Din (connected to the Dout output of the adjacent clamping module by wire 6) being simultaneously written to it, and the Dout signal is issued (connected to the Din input of the second adjacent module fixing with wire 6), which is described by the following fragment of hardware implementation:

После завершения ввода данных вычислительное устройство 14 формирует импульс rst, обнуляющий регистры DTrig [31:0], подготавливая его к следующему циклу работы аппаратуры:After completing data entry, the computing device 14 generates an rst pulse that resets the DTrig [31:0] registers, preparing it for the next hardware operation cycle:

Таким образом, в состав общей шины управляющего интерфейса 7 входят четыре сигнала:Thus, the common bus of control interface 7 includes four signals:

1-й: load - по которому осуществляется запись информации из регистра DTrig в регистр reg_s;1st: load - by which information is written from the DTrig register to the reg_s register;

2-й: clk - по которому осуществляется потактовый сдвиг информации в регистре reg_s, с одновременным присвоением состояния Din в reg_s[31], а состояния reg_s[0] на Dout;2nd: clk - which carries out a clockwise shift of information in the reg_s register, with the simultaneous assignment of the Din state to reg_s[31], and the reg_s[0] state to Dout;

3-й: inter_n - активный низкий уровень которого («открытый коллектор»), информирует о наличии затенения по меньшей мере одного фотоприемника (и инициализирующий обработку прерывания вычислительного устройства 14);3rd: inter_n - an active low level of which (“open collector”), informs about the presence of shading of at least one photodetector (and initiates interrupt processing of the computing device 14);

4-й: rst - обнуление регистра DTrig.4th: rst - clearing the DTrig register.

Таким образом, в составе общей шины управляющего интерфейса 7 имеется четыре сигнала, распространяемых по отдельным физическим проводам и подключенных к параллельному интерфейсу вычислительного устройства 14. А однобитовый выход4 данных последнего модуля фиксации 1, ближайшего к вычислительному устройству 14, поступает по линии 6 на его последовательный вход. При этом сигналом синхронизации, по которому вычислительное устройство 14 вводит значение сигнала на своем последовательном входе, является сигнал clk, общий для всех модулей фиксации 1.Thus, as part of the common bus of the control interface 7, there are four signals distributed over separate physical wires and connected to the parallel interface of the computing device 14. And the one-bit data output 4 of the last fixation module 1, closest to the computing device 14, is supplied via line 6 to its serial entrance. In this case, the synchronization signal, by which the computing device 14 enters the signal value at its serial input, is the clk signal, common to all fixation modules 1.

На фиг. 5 приведен пример выполнения оптико-электронной мишени, содержащей 6 модулей фиксации данных 1 и выполненной в виде П-образной конструкции.In fig. Figure 5 shows an example of an optical-electronic target containing 6 data recording modules 1 and made in the form of a U-shaped structure.

На фиг. 6 показан пример практической реализации модуля фиксации 1 содержащего 32 фототранзистора KP-3216Р3С, 8 четырехканальных компаратора LM232DR и ПЛИС типа XC9572XL-10VQ64 (CPLD фирмы XILINX [8]). Для повышения разрешающей способности, модуль фиксации 1 содержит два линейных массива фотоприемников 2, расположенных параллельно и смещенных относительно друг друга на половину шага между фототранзисторами.In fig. Figure 6 shows an example of the practical implementation of a fixation module 1 containing 32 KP-3216Р3С phototransistors, 8 four-channel comparators LM232DR and FPGA type XC9572XL-10VQ64 (CPLD from XILINX [8]). To increase the resolution, the fixation module 1 contains two linear arrays of photodetectors 2, located in parallel and offset relative to each other by half the step between the phototransistors.

Вычислительное устройство может быть выполнено на основе микроконтроллера, имеющего аппаратный интерфейс SPI, например, ATmega328AU.The computing device can be made on the basis of a microcontroller having a hardware SPI interface, for example, ATmega328AU.

Источники информацииInformation sources

1. LS25/50 LASERSCORE. The fully optical target for 25m and 50m pistol and small bore rifle.1. LS25/50 LASERSCORE. The fully optical target for 25m and 50m pistol and small bore rifle.

https://sius.com/en/product/ls25-50-laserscore-11/ (дата последнего обращения 07.10.2022 г.)https://sius.com/en/product/ls25-50-laserscore-11/ (last accessed 10/07/2022)

2. https://www.swissdis.ch/fileadmin/media/pdf-dokumente-2017/Polyscope_Bericht.pdf (дата последнего обращения 07.10.2022 г.)2. https://www.swissdis.ch/fileadmin/media/pdf-dokumente-2017/Polyscope_Bericht.pdf (last accessed 10/07/2022)

3. Патент US №10175033 от 8.01.2019 г.3. US Patent No. 10175033 dated January 8, 2019

4. Патент РФ №2213320 от 24.06.2002 г.4. RF Patent No. 2213320 dated June 24, 2002

5. Патент US №5637866 от 10.06.1997 г.5. US Patent No. 5637866 dated June 10, 1997

6. Патент US №6717684 от 6.04.2004 г.6. US Patent No. 6717684 dated April 6, 2004

7. Патент US №8570499 В2 от 8.01.2013 г.7. US Patent No. 8570499 B2 dated January 8, 2013

8. XC9572XL High Performance CPLD Product Specification8. XC9572XL High Performance CPLD Product Specification

https://docs.xilinx.com/v/u/en-US/ds057 (дата последнего обращения 07.10.2022 г.)https://docs.xilinx.com/v/u/en-US/ds057 (last accessed 10/07/2022)

Claims (4)

1. Оптико-электронная стрелковая мишень модульного типа, содержащая два пространственно разнесенных источника излучения, пересечение оптических потоков которых охватывает зону регистрации точек попадания пули и оптически сопряженных с линейным массивом фотоприемников, а также вычислительное устройство, отличающаяся тем, что линейный массив фотоприемников расположен на отдельных модулях фиксации, каждый из которых содержит ограниченный набор фотоприемников, оптически сопряженных с двумя пространственно разнесенными источниками излучения, и содержит входной и выходной последовательные порты приема и передачи информации, а так же набор входных-выходных управляющих сигналов, причем управляющие сигналы всех модулей фиксации связаны общей шиной управляющего интерфейса и подключены к параллельному интерфейсу вычислительного устройства, при этом при затенении хотя бы одного фотоприемника любого из модулей фиксации формируется активный уровень одного из сигналов управляющего интерфейса, по которому вычислительное устройство формирует сигнальную последовательность на общей шине управляющего интерфейса, которая вызывает сдвиг накопленной в модулях фиксации информации с последовательного выхода каждого модуля фиксации на последовательный вход соседнего с ним модуля фиксации, причем выход модуля фиксации, ближайшего к вычислительному устройству, связан с последовательным входом данных вычислительного устройства, а далее, после ввода в вычислительное устройство накопленной в модулях фиксации информации, вычислительное устройство определяет координаты точки попадания пули в зону регистрации.1. An optical-electronic shooting target of a modular type, containing two spatially separated radiation sources, the intersection of whose optical flows covers the area of registration of bullet impact points and optically coupled with a linear array of photodetectors, as well as a computing device, characterized in that the linear array of photodetectors is located on separate fixation modules, each of which contains a limited set of photodetectors, optically coupled with two spatially separated radiation sources, and contains input and output serial ports for receiving and transmitting information, as well as a set of input-output control signals, and the control signals of all fixation modules are connected by a common control interface bus and connected to the parallel interface of the computing device, while when at least one photodetector of any of the fixation modules is shaded, an active level of one of the control interface signals is formed, through which the computing device generates a signal sequence on the common control interface bus, which causes a shift in the accumulated information fixation modules from the serial output of each fixation module to the serial input of the fixation module adjacent to it, and the output of the fixation module closest to the computing device is connected to the serial data input of the computing device, and then, after entering the information accumulated in the fixation modules into the computing device, the computing device determines the coordinates of the point where the bullet hits the registration zone. 2. Оптико-электронная стрелковая мишень модульного типа по п.1, в которой фотоприемники, размещенные в модуле фиксации, подключены ко входам компараторов, выходы которых в свою очередь связаны со входам регистра данных, фиксирующего изменение освещенности фотоприемников от засвеченного в затемненное, и, кроме того, содержит схему логического ИЛИ входных сигналов с выходов компараторов, которая вырабатывает активный низкий логический уровень при по меньшей мере одном затемненном фотоприемнике, причем этот сигнал, объединен «монтажным ИЛИ» с аналогичными сигналами остальных модулей фиксации, и далее в виде одного из сигналов общей шины управляющего интерфейса поступает на вход прерывания вычислительного устройства, которое в свою очередь, в обработчике этого прерывания формирует сигнал записи содержимого регистров данных в регистры сдвига, поступающий одновременно на все модули фиксации, и затем вычислительное устройство формирует тактовые сигналы сдвига, также поступающие одновременно на все модули фиксации, которые побитно сдвигают содержимое сдвигового регистра в направлении последовательного входа данных вычислительного устройства, при этом в память вычислительного устройства вводятся зафиксированные в модулях фиксации состояния освещенности фотоприемников, причем после ввода последнего бита вычислительное устройство сигналом сброса устанавливает модули фиксации в исходное состояние.2. An optical-electronic shooting target of a modular type according to claim 1, in which photodetectors located in the fixation module are connected to the inputs of comparators, the outputs of which are in turn connected to the inputs of a data register that records the change in the illumination of the photodetectors from illuminated to dark, and, in addition, it contains a logical OR circuit for input signals from the outputs of the comparators, which generates an active low logical level with at least one darkened photodetector, and this signal is combined by “mounting OR” with similar signals of the other fixation modules, and then in the form of one of the signals common bus of the control interface is supplied to the interrupt input of the computing device, which in turn, in the interrupt handler, generates a signal for writing the contents of the data registers to the shift registers, arriving simultaneously to all fixation modules, and then the computing device generates shift clock signals, also arriving simultaneously to all fixation modules that bit-by-bit shift the contents of the shift register in the direction of the serial data input of the computing device, while the illumination states of the photodetectors fixed in the fixation modules are entered into the memory of the computing device, and after entering the last bit, the computing device sets the fixation modules to their initial state with a reset signal. 3. Оптико-электронная стрелковая мишень модульного типа по п.1 или 2, модули фиксации которой содержат программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), в которой реализован элемент логического ИЛИ входных сигналов с выходов компараторов и поступающий с нее на вход прерывания вычислительного устройства, реализован регистр данных, фиксирующий изменение входных сигналов компараторов при изменении освещенности фотоприемников и сбрасываемый в исходное состояние по сигналу из вычислительного устройства, а также реализован сдвиговый регистр, запись в который осуществляется из регистра данных по внешнему сигналу из вычислительного устройства, а побитовый сдвиг осуществляется по тактовым сигналам, поступающим из вычислительного устройства.3. An optical-electronic shooting target of a modular type according to claim 1 or 2, the fixation modules of which contain a programmable logic integrated circuit (FPGA), in which an element of logical OR input signals from the outputs of the comparators and coming from it to the interrupt input of the computing device is implemented, implemented a data register that records changes in the input signals of the comparators when the illumination of photodetectors changes and is reset to its original state by a signal from a computing device, and a shift register is implemented, which is written to from the data register by an external signal from a computing device, and a bit shift is carried out by clock signals coming from the computing device. 4. Оптико-электронная стрелковая мишень модульного типа по п.1 или 3, в которой сигнал прерывания, сигнал сброса регистра данных, сигнал записи из регистра данных в регистр сдвига, а также сигнал тактирования регистра сдвига образуют сигналы управления модулей фиксации и подключены к общей шине, связывающей модули фиксации с параллельным интерфейсом вычислительного устройства.4. An optical-electronic shooting target of a modular type according to claim 1 or 3, in which the interrupt signal, the data register reset signal, the write signal from the data register to the shift register, as well as the shift register clock signal form the control signals of the fixation modules and are connected to a common a bus connecting the fixation modules with the parallel interface of the computing device.
RU2022127093A 2022-10-18 Optical-electronic shooting target of modular type RU2806533C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2806533C1 true RU2806533C1 (en) 2023-11-01

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995027881A1 (en) * 1994-04-08 1995-10-19 Lucas, Brian, Ronald Targeting system
RU109284U1 (en) * 2011-06-02 2011-10-10 Рафас Максумович Шарипов LIGHT SCREEN FOR DETERMINING THE COORDINATION SPACE OF A BULLET AND KIT OF LIGHT SCREEN ELEMENTS
RU2484414C2 (en) * 2011-09-20 2013-06-10 Рафас Максумович Шарипов Light screen for determining bullet flight coordinates
RU167184U1 (en) * 2016-01-11 2016-12-27 Акционерное общество "Швабе - Приборы" PHOTOELECTRIC TARGET

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995027881A1 (en) * 1994-04-08 1995-10-19 Lucas, Brian, Ronald Targeting system
RU109284U1 (en) * 2011-06-02 2011-10-10 Рафас Максумович Шарипов LIGHT SCREEN FOR DETERMINING THE COORDINATION SPACE OF A BULLET AND KIT OF LIGHT SCREEN ELEMENTS
RU2484414C2 (en) * 2011-09-20 2013-06-10 Рафас Максумович Шарипов Light screen for determining bullet flight coordinates
RU167184U1 (en) * 2016-01-11 2016-12-27 Акционерное общество "Швабе - Приборы" PHOTOELECTRIC TARGET

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7584446B2 (en) Method and apparatus for extending processing time in one pipeline stage
CN100458670C (en) Location detecting apparatus using area image sensor
US4794384A (en) Optical translator device
EP0076032B1 (en) Apparatus for controlling movement of a curser in a computer display system
KR101313055B1 (en) Matrix sensor
US4580894A (en) Apparatus for measuring velocity of a moving image or object
US7265331B2 (en) Optical sensing apparatus and method for determining highest intensity of light in an array
RU2806533C1 (en) Optical-electronic shooting target of modular type
US11988744B2 (en) Light source position sensor
GB2215037A (en) Optical input arrangement
RU2248093C1 (en) Optoelectronic converter of position-code type
RU2043657C1 (en) Device for measuring geometric parameters of plain figures
GB2180642A (en) Counting the number of moving bodies
RU2042206C1 (en) Device measuring perimeter of outline of image
WO2004106850A1 (en) Photoelectric sensor
JPS6035709B2 (en) Line figure direction detection eye
JPH11168223A (en) Image sensor array
RU2019793C1 (en) Device for measuring angular movements
SU1754134A1 (en) Device for measuring movement parameters of a sports gear
JP3420782B2 (en) Object measuring device
JP3525245B2 (en) Spatial pattern detector
US4120046A (en) Two dimensional stretcher detector
JP3517764B2 (en) Linear scale
SU637822A1 (en) Arrangement for investigating probabilistic graph linkedness
SU1505368A1 (en) Photoelectric reading device