專利名稱：多功能高爾夫擊球一體機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于高爾夫球練習設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種采用激 光發(fā)射與傳感技術(shù)，通過水平與垂直觸發(fā)檢測和高增益小信號放大技術(shù)，實現(xiàn) 高爾夫球飛行速度、距離、水平偏角和垂直仰角檢測的裝置。
技術(shù)背景:高爾夫球動作的訓(xùn)練是學習高爾夫球和提高高爾夫球技術(shù)水平 的必備基礎(chǔ)內(nèi)容，由于戶外真實高爾夫球擊球場地數(shù)量少、訓(xùn)練費用昂貴，一 般的初學者和經(jīng)濟條件有限的球員，大多選擇在戶內(nèi)練習場或戶外模擬練習場 進行基本動作的學習和訓(xùn)練。在這樣的練習場地是無法看到高爾夫球的實際飛 行速度、距離和偏角的，需要有能夠檢測高爾夫球飛行狀態(tài)參數(shù)的設(shè)備，以了 解練習人員的擊球效果和調(diào)整擊球動作。目前市場上可以看到的檢測裝置，大 多采用激光發(fā)射頭與傳感接收裝置分體形式，并且整套設(shè)備復(fù)雜龐大，不便于 安裝和使用，并且無法在一臺設(shè)備上就能完成高爾夫球擊球(出球)速度、距 離、水平偏角和垂直偏角等方面的測量功能。
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本實用新型提供一種多功能高爾夫擊球一體機，其主要目的在 于解決目前高爾夫球測距裝置體積龐大、設(shè)備復(fù)雜，不能在一臺機器上實現(xiàn)多 方面的測量功能。
技術(shù)方案本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種多功能高爾夫擊球一體機，其特征在于在標準打墊的旁邊設(shè)有一套 檢測打墊，在檢測打墊上設(shè)有一個激光水平檢測器和激光垂直發(fā)射器；激光水 平檢測器與標準打墊的方向平行，激光垂直發(fā)射器設(shè)在激光水平檢測器的一 端；在檢測打墊上還設(shè)有檢測支架，在檢測支架上設(shè)有激光垂直檢測器和激光水平發(fā)射器；在標準打墊的一端設(shè)有激光球位檢測器，激光球位檢測器、激光 水平檢測器、激光垂直檢測器、激光水平發(fā)射器、激光垂直發(fā)射器都通過連接 線與一個主控制器連接，主控制器通過連接線與LCD顯示屏計算機連接。
該一體機的電路部分由信號檢測與放大部分電路、波形整形與驅(qū)動部分電 路、CPU主機部分電路和RS-232數(shù)據(jù)傳輸部分電路組成；其中的信號檢測與 放大部分電路、波形整形與驅(qū)動部分電路、RS-232數(shù)據(jù)傳輸部分電路都通過 連接線與CPU主機部分電路連接。
在信號檢測與放大部分電路中，由Ql、 Q2、 Rl、 Cl組成激光信號檢測 電路，由R2、 R3、 LM324、 R8、 R9組成高增益小信號放大電路，由C4、 R5、 Ul組成觸發(fā)信號產(chǎn)生電路；在波形整形與驅(qū)動部分電路中，由U2的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口和U3的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口及U4的2、 3 端口組成16路高爾夫球檢測信號的疊加，將U4的1端口連接到U5的1端口， 由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U5完成觸發(fā)信號的去干擾和波形整形，由U6實現(xiàn)計數(shù)信號 的驅(qū)動輸出；在RS-232數(shù)據(jù)傳輸部分電路中，Cl、 C2、 C3、 C4構(gòu)成RS-232 驅(qū)動芯片U8的外圍電路，U8的端口 11為串行數(shù)據(jù)輸入端，U8的端口14為 串行數(shù)據(jù)的輸出端；在CPU主機部分電路中，由單片機AT89C52完成觸發(fā)信 號的計時和高爾夫球飛行距離的計算及高爾夫球飛行水平偏角和垂直仰角的 檢測，C4、 R4組成單片機復(fù)位電路，C2、 C3、 Y組成單片機外部振蕩電路， 單片機端口 33為計數(shù)信號輸入端口，端口 11為RS-232串行通信輸出端。 優(yōu)點及效果
1、本實用新型采用激光發(fā)射和傳感技術(shù)，實現(xiàn)對高爾夫球的觸發(fā)檢測。 光源采用高強度激光發(fā)射管，傳感器采用激光接收管，完成對高爾夫球的飛行 識別。由于激光束光線能量非常集中、聚焦性好，所以測量精度高、抗干擾能力強。
2、 本實用新型采用了高增益小信號放大技術(shù)，以提高高爾夫球的觸發(fā)識 別檢測能力。
3、 本實用新型在換算高爾夫球飛行距離時采用了多參量數(shù)學建模曲線擬
合技術(shù)，以提高高爾夫球飛行距離的測量精度。在測得高爾夫球飛行初速度后， 準確換算其飛行距離是一個難題，高爾夫球的實際飛行距離在相同的初速度下 會因出球水平偏角和垂直仰角的不同而不同。本實用新型在檢測高爾夫球的初 速度的同時，也檢測高爾夫球出球飛行的水平偏角和垂直仰角參量。用多參量 數(shù)學建模曲線擬合技術(shù)，進行高爾夫球飛行距離的換算，提高距離測試精度。
4、 本實用新型將水平檢測器、垂直檢測器、水平激光器和垂直激光器通 過檢測支架全部固定在檢測打墊上，實現(xiàn)一體化結(jié)構(gòu)。
5、 本實用新型球位監(jiān)測器采用CCD攝像技術(shù)，非接觸性檢測高爾夫球的 位置，具有很強的抗損性。
6、 本實用新型采用LCD液晶計算機作主顯示器，使模擬圖像內(nèi)容豐富， 畫面生動。
7、 本實用新型設(shè)備可以配備相應(yīng)的高爾夫教學軟件，實現(xiàn)高爾夫教練機 功能；可以配備實際高爾夫球場數(shù)據(jù)和模擬軟件，實現(xiàn)高爾夫模擬機功能，具 有高爾夫練習機、高爾夫教練機、高爾夫模擬機等多功能。
圖1為本實用新型外部整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本裝置中觸發(fā)器的電路原理圖； 圖3為信號檢測與放大部分電路圖； 圖4為波形整形與驅(qū)動部分電路圖；圖5為CPU主機部分電路圖6為RS-232數(shù)據(jù)傳輸部分電路圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做詳細的說明。 圖1為本裝置的主要結(jié)構(gòu)示意圖，其中標注1為激光水平檢測器、2為激 光垂直檢測器、3為激光水平發(fā)射器、4為激光垂直發(fā)射器、5為檢測支架、6 為檢測打墊、7為主控制器、8為激光球位檢測器、9為LCD顯示屏計算機。 激光水平檢測器1、激光垂直檢測器2、激光水平發(fā)射器3和激光垂直發(fā)射器 4通過檢測支架5全部固定在檢測打墊6上，實現(xiàn)一體化結(jié)構(gòu)。
圖2為本裝置中觸發(fā)器的電路原理圖，其中信號檢測與放大部分為激光檢 測電路和高增益小信號放大電路，完成對飛行中高爾夫球的檢測和識別；波形 整形與驅(qū)動部分為邏輯電路，完成觸發(fā)信號波形整形和產(chǎn)生定時信號波形； CPU主機部分，完成對觸發(fā)信號識別、定時計數(shù)、速度檢測、距離換算、水 平偏角檢測和垂直偏角檢測等功能；RS-232數(shù)據(jù)傳輸部分完成將檢測到的高 爾夫球飛行參數(shù)經(jīng)主控制器7傳輸給LCD顯示屏計算機9。
激光水平檢測器1、激光垂直檢測器2是通過檢測器內(nèi)部的高增益小信號 放大器實現(xiàn)高爾夫球的檢測功能，具有激光能量強、光束集中的特點，檢測精 度高。
由激光水平檢測器1產(chǎn)生定時起始信號，激光垂直檢測器2產(chǎn)生定時結(jié)束 信號，對高爾夫球進行精確定時，使用數(shù)學公式計算出高爾夫球的飛行速度， 再通過多參量數(shù)學建模曲線擬合技術(shù)計算出高爾夫球的飛行距離。
激光水平檢測器1采用多點檢測技術(shù)，以檢測高爾夫球飛行的出發(fā)水平偏 角；激光垂直檢測器2采用多點檢測技術(shù)，以檢測高爾夫球飛行的垂直仰角。
激光球位檢測器8采用CCD攝像技術(shù)，非接觸性檢測高爾夫球的位置，具有很強的抗損性。
LCD顯示屏計算機9采用LCD液晶計算機作主顯示器，使模擬圖像內(nèi)容 豐富，畫面生動。
本裝置可以配備相應(yīng)的高爾夫教學軟件，實現(xiàn)高爾夫教練機功能；可以配 備實際高爾夫球場數(shù)據(jù)和模擬軟件，實現(xiàn)高爾夫模擬機功能，具有高爾夫練習 機、高爾夫教練機、高爾夫模擬機等多功能。
如圖3所示，由Q1、 Q2、 Rl、 Cl組成激光信號檢測電路，由R2、 R3、 LM324、 R8、 R9組成高增益小信號放大電路，由C4、 R5、 Ul組成觸發(fā)信號 產(chǎn)生電路；本實用新型的波形整形與驅(qū)動部分如圖4所示，由U2的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口和U3的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口及U4的2、 3 端口組成16路高爾夫球檢測信號的疊加，將U4的1端口連接到U5的1端口， 由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U5完成觸發(fā)信號的去干擾和波形整形，由U6實現(xiàn)計數(shù)信號 的驅(qū)動輸出；本實用新型的CPU主機部分如圖5所示，由單片機AT89C52完 成觸發(fā)信號的計時和高爾夫球飛行距離的計算及高爾夫球飛行水平偏角和垂 直仰角的檢測，C4、 R4組成單片機復(fù)位電路，C2、 C3、 Y組成單片機外部振 蕩電路，單片機端口 33為計數(shù)信號輸入端口，端口 11為RS-232串行通信輸 出端；本實用新型的RS-232數(shù)據(jù)傳輸部分如圖6所示，Cl、 C2、 C3、 C4構(gòu) 成RS-232驅(qū)動芯片U8的外圍電路，U8的端口 11為串行數(shù)據(jù)輸入端，U8的 端口 14為串行數(shù)據(jù)的輸出端。 '
本實用新型的信號檢測與放大部分，由激光接收傳感器Q1、 Q2檢測高爾 夫球飛過時的激光變化信號，經(jīng)過運算放大器LM324的高增益小信號放大， 再經(jīng)施密特觸發(fā)器U1輸出高爾夫球檢測信號；由于接收激光信號時有外界光 源影響，會在高爾夫球檢測信號中產(chǎn)生大量干擾信號，為此通過如圖4所示波形整形與驅(qū)動部分，用U2、 U3和U4電路進行高爾夫球檢測信號的疊加，再 經(jīng)過單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U5產(chǎn)生穩(wěn)定的定時計數(shù)觸發(fā)信號；定時計數(shù)觸發(fā)信號送入 如圖5所示CPU主機部分，實現(xiàn)對來自激光水平檢測器1和激光垂直檢測器 2的定時起止信號進行計數(shù)，并計算出高爾夫球飛行速度和飛行距離，同時 CPU主機部分的單片機AT89C52經(jīng)過檢測端口 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8和端 口21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28的狀態(tài)，以識別判斷高爾夫球的飛行水 平偏角和垂直仰角；如圖5所示，單片機AT89C52將計算和測試得到的高爾 夫球飛行參數(shù)經(jīng)端口 11輸出給如圖6所示RS-232數(shù)據(jù)傳輸部分的驅(qū)動芯片 U8的端口 11，再經(jīng)過U8的端口 14將高爾夫球的飛行參數(shù)經(jīng)主控制器傳輸給 LCD液晶顯示屏計算機，完成高爾夫球擊球測試全過程。
權(quán)利要求1、一種多功能高爾夫擊球一體機，其特征在于在標準打墊(10)的旁邊設(shè)有一套檢測打墊(6)，在檢測打墊(6)上設(shè)有一個激光水平檢測器(1)和激光垂直發(fā)射器(4)；激光水平檢測器(1)與標準打墊(10)的方向平行，激光垂直發(fā)射器(4)設(shè)在激光水平檢測器(1)的一端；在檢測打墊(6)上還設(shè)有檢測支架(5)，在檢測支架(5)上設(shè)有激光垂直檢測器(2)和激光水平發(fā)射器(3)；在標準打墊(10)的一端設(shè)有激光球位檢測器(8)，激光球位檢測器(8)、激光水平檢測器(1)、激光垂直檢測器(2)、激光水平發(fā)射器(3)、激光垂直發(fā)射器(4)都通過連接線與一個主控制器(7)連接，主控制器(7)通過連接線與LCD示屏計算機(9)連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能高爾夫擊球一體機，其特征在于該一體 機的電路部分由信號檢測與放大部分電路、波形整形與驅(qū)動部分電路、CPU 主機部分電路和RS-232數(shù)據(jù)傳輸部分電路組成；其中的信號檢測與放大部分 電路、波形整形與驅(qū)動部分電路、RS-232數(shù)據(jù)傳輸部分電路都通過連接線與 CPU主機部分電路連接。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能高爾夫擊球一體機，其特征在于在信 號檢測與放大部分電路中，由Ql、 Q2、 Rl、 Cl組成激光信號檢測電路，由 R2、 R3、 LM324、 R8、 R9組成高增益小信號放大電路，由C4、 R5、 Ul組成 觸發(fā)信號產(chǎn)生電路；在波形整形與驅(qū)動部分電路中，由U2的1、 2、 3、端口和U3的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口及U4的2、 3端口 組成16路高爾夫球檢測信號的疊加，將U4的1端口連接到U5的1端口，由 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器U5完成觸發(fā)信號的去干擾和波形整形，由U6實現(xiàn)計數(shù)信號的 驅(qū)動輸出；在RS-232數(shù)據(jù)傳輸部分電路中，Cl、 C2、 C3、 C4構(gòu)成RS-232驅(qū)動芯片U8的外圍電路，U8的端口 11為串行數(shù)據(jù)輸入端，U8的端口14為 串行數(shù)據(jù)的輸出端；在CPU主機部分電路中，由單片機AT89C52完成觸發(fā)信 號的計時和高爾夫球飛行距離的計算及高爾夫球飛行水平偏角和垂直仰角的 檢測，C4、 R4組成單片機復(fù)位電路，C2、 C3、 Y組成單片機外部振蕩電路， 單片機端口 33為計數(shù)信號輸入端口，端口 11為RS-232串行通信輸出端。
專利摘要本實用新型屬于高爾夫球練習設(shè)備領(lǐng)域，其特征在于在標準打墊的旁邊設(shè)有一套檢測打墊，在檢測打墊上設(shè)有一個激光水平檢測器和激光垂直發(fā)射器；激光水平檢測器與標準打墊的方向平行，激光垂直發(fā)射器設(shè)在激光水平檢測器的一端；在檢測打墊上還設(shè)有檢測支架，在檢測支架上設(shè)有激光垂直檢測器和激光水平發(fā)射器；在標準打墊的一端設(shè)有激光球位檢測器，激光球位檢測器、激光水平檢測器、激光垂直檢測器、激光水平發(fā)射器、激光垂直發(fā)射器都通過連接線與一個主控制器連接，主控制器通過連接線與LCD顯示屏計算機連接。本實用新型的目是解決目前高爾夫球測距裝置體積龐大、設(shè)備復(fù)雜，不能在一臺機器上實現(xiàn)多方面的測量功能。
文檔編號G01C3/00GK201295519SQ20082021981
公開日2009年8月26日 申請日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者毅 沙 申請人:毅 沙