專利名稱：一種陣列式光電傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種陳列式光電傳感裝置。
現(xiàn)有技術(shù)中的一種光電傳感裝置，它由發(fā)射頭、接收頭和相關(guān)的電子電路組成。當(dāng)發(fā)射頭和接收頭間的監(jiān)測光線--不可見光或激光被介入物體遮斷時，即觸發(fā)電子電路提供有用的電信號供防盜和物位測量等場合使用。問題是一般只提供在監(jiān)測線上有無物體遮擋或通過，這種有或無的定性判斷，而不能為介入物體的坐標(biāo)位置、運(yùn)動速度和介入角度的定量化提供監(jiān)測參數(shù)，所以未見有能直接用來監(jiān)測球體運(yùn)動位、速、角的光電轉(zhuǎn)感裝置。
本實(shí)用新型的目的就是針對上述問題，提供不僅能判斷介入物體的有無，還能同時測定介入物體，特別是球體坐標(biāo)位置、運(yùn)動速度和介入角度使用的一種陳列式光電傳感裝置，而且其陳列組合形式還可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行多種形變與組合。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在監(jiān)測面的對邊按一定間距(如小于球直徑)分別裝設(shè)若干一一對應(yīng)的發(fā)射頭和接收頭，工作時由兩者之間的許多根監(jiān)測光線所構(gòu)成的監(jiān)測面上呈現(xiàn)為相互平行的光柵x。若監(jiān)測面的另外兩對邊也采用同樣的設(shè)置，就可以形成與光柵x相交的光柵y，使監(jiān)測面被網(wǎng)絡(luò)化得如同坐標(biāo)紙一般。上述x,y兩組光柵的發(fā)射頭受驅(qū)動電路輸出的兩路同頻異步脈沖電源交替驅(qū)動，即x組發(fā)射頭發(fā)射監(jiān)測光時，y組發(fā)射頭停止工作，反之亦然，周而復(fù)始。相應(yīng)各接收頭的輸出經(jīng)輸出電路送給計(jì)算機(jī)接口，即實(shí)現(xiàn)了本實(shí)用新型的目的。采用這種技術(shù)措施的主要理由是1．通過各接收頭接收脈沖的連續(xù)性可測計(jì)是否有監(jiān)測光被遮斷或x、y方向各有哪幾根監(jiān)測光被遮斷、被遮斷的時間長短(即丟失脈沖的數(shù)目)和遮斷先后的時差(也折合為脈沖數(shù))諸項(xiàng)傳感信息即可由計(jì)算機(jī)算出介入物體在監(jiān)測面上的坐標(biāo)位置、速度和介入角度，達(dá)到本陳列式光電傳感裝置的目的。2．是可以避免方向叉交的x、y兩組監(jiān)測光在各交匯點(diǎn)上相互干涉。
顯然，上述監(jiān)測面除平面外還可以設(shè)計(jì)成曲面或折面上述驅(qū)動電路為保證兩組監(jiān)測光不會在交匯點(diǎn)上發(fā)生干涉，其功能是提供兩路頻率相同的異步脈沖來交替驅(qū)動x、y兩組發(fā)射頭。
在無交叉監(jiān)測光存在的實(shí)施案中，可將所有的發(fā)射頭分成兩組來接受驅(qū)動電路的兩路驅(qū)動。
在無交叉監(jiān)測光存在的實(shí)施案中，所有的發(fā)射頭可不分組而只使用驅(qū)動電路所提供的任一輸出脈沖。
上述輸出電路的功能是保證不丟失前述各傳感信息的前提下，于必要時減少送達(dá)計(jì)算機(jī)接口的輸出線數(shù)，因此各接收頭的輸出在所用監(jiān)測光線較少時，可直接送至計(jì)算機(jī)接口。
在所用監(jiān)測光線稍多時，可分組經(jīng)或門或者或非門送至計(jì)算機(jī)接口。
在所用監(jiān)測光線數(shù)較少時，可分組經(jīng)由或門或者或非門構(gòu)成的矩陣電路送至計(jì)算機(jī)接口。
在所用監(jiān)測光相互交叉時，可分向各自合理選擇上述三方式之一形成該向的輸出電路，兩向輸出電路共同構(gòu)成總輸出電路。例如各項(xiàng)的監(jiān)測光線數(shù)均較多，則宜采用兩塊矩陣電路來構(gòu)成總輸出電路。
本實(shí)用新型由于采用上述方案，不僅可以對有無物體介入監(jiān)測面作定性監(jiān)測，而且可以對介入物，尤其是球體介入監(jiān)測面時的坐標(biāo)位置、速度和角度進(jìn)行實(shí)時的多參數(shù)監(jiān)測，因而具有廣泛的用場，特別是可以在壘、棒、網(wǎng)、羽、足等球類運(yùn)動中作訓(xùn)練投手、射手的多參數(shù)數(shù)字化教具和競賽中的科學(xué)裁判工具。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明

圖1本實(shí)用新型基本結(jié)構(gòu)示意圖圖2本實(shí)用新型另一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖圖3本實(shí)用新型的驅(qū)動電路原理圖圖4本實(shí)用新型的矩陣式輸出電路原理圖圖5本實(shí)用新型用于足球的實(shí)施案例示意圖圖6本實(shí)用新型用于網(wǎng)球的實(shí)施案例示意圖圖中1．監(jiān)測面2．監(jiān)測光3．殼架4．透光孔5．支撐架6．發(fā)射頭7．接收頭8．驅(qū)動電路9．輸出電路10．足球門11．足球12．網(wǎng)球場由圖1、圖2可見，本實(shí)用新型是具有由若干監(jiān)測光2組成的監(jiān)測面1，在監(jiān)測面1相對應(yīng)的兩邊分設(shè)的殼架3內(nèi)通過與之固連的支撐板5上分別裝有相互對應(yīng)的發(fā)射頭6和接收頭7，各發(fā)射頭6經(jīng)電氣連接受驅(qū)動電路8的輸出脈沖驅(qū)動而發(fā)射的脈沖態(tài)監(jiān)測光2通過殼架3上的透光孔4沿監(jiān)測面1射向?qū)厷ぜ?上透光孔4后的接收頭7，各接收頭7的輸出電信號經(jīng)輸出電路9或直接輸出至計(jì)算機(jī)接口。在本實(shí)用新型中的監(jiān)測光2分x、y兩向在監(jiān)測面1內(nèi)相交時，相應(yīng)的兩組發(fā)射頭6分別由驅(qū)動電路8輸出的兩路同頻異步脈沖驅(qū)動。
顯然，上述監(jiān)測面除平面外還可設(shè)計(jì)成曲面或折面。
圖3是本實(shí)用新型所采用的一種驅(qū)動電路原理圖，它由晶振J電容C1、C2電阻R1、R2構(gòu)成的振蕩器、分頻器T1、由反向器T3、T4、T5電阻R3、R4電容C3、C4和或非門T6、T7構(gòu)成的移相整形和由相反器T8、T9電阻R6、R9三極管N1～N4構(gòu)成的，二路功放幾部份普通電子電路構(gòu)成。二路功放的輸出分別驅(qū)動X、Y兩組發(fā)射頭6。如圖中所附脈沖波形圖所示，功放輸出的是兩路同頻異步脈沖，且二者的前后沿間均有一定的時間間隙。顯然，在無監(jiān)測光相交的情況下，發(fā)射頭6仍可分組使用本圖的二路驅(qū)動，或不分組而只使用其中的任一路驅(qū)動，還可以將上述電路簡化為僅由振蕩、分頻、整形和功放組成的單路脈沖驅(qū)動電路。
圖4所示是各接收頭7的輸出經(jīng)過8只4輸入或門T10～T17構(gòu)成的普通矩陣電路作矩陣式輸出給計(jì)算機(jī)接口。
當(dāng)然根據(jù)實(shí)用監(jiān)測光2的線數(shù)即接收頭7的數(shù)目，可合理選用由2、4、8等多輸入端的邏輯或門或者或非門及其等效電子器件構(gòu)成相應(yīng)的矩陣電路作矩陣式輸出。
當(dāng)監(jiān)測光2的線數(shù)較多或有監(jiān)測光相互交叉時，可分組各使用一套本圖所示意的矩陣輸出電路。
顯然，所用監(jiān)測光線數(shù)較少時，各接收頭的輸出可直接輸出到計(jì)算機(jī)接口。
在所用監(jiān)測光線數(shù)稍多時，各接收頭的輸出可經(jīng)邏輯或門或者或非門分組輸出到計(jì)算機(jī)接口。
而且，根據(jù)實(shí)施案例的需要，本實(shí)用新型的輸出電路可混合和重復(fù)使用上述矩陣式輸出、直接輸出和分組輸出。
圖5的兩根殼架3分別按一定的距離豎置在足球門10的立柱后，與圖1所示相同其間的諸監(jiān)測光2構(gòu)成了監(jiān)測面1，本圖未示出的其它非顯見部分4、5、6、7、8、9與前述相同。如圖當(dāng)有足球11介入監(jiān)測面1時遮斷了監(jiān)測光2使接收頭7輸出中的脈沖丟失，因而能準(zhǔn)確裁定進(jìn)球與否。當(dāng)然足球門后的設(shè)置若如圖2所示，更能為準(zhǔn)確測定和記錄進(jìn)球的坐標(biāo)位置、速度和角度提供相應(yīng)的脈沖信號。
同理，在壘、棒球場上本壘板處架設(shè)如圖2所示的本陣列式光電傳感裝置，即可實(shí)時準(zhǔn)確地裁定“好球”、“壞球”，減少主裁的勞動強(qiáng)度和誤判。更可以通過測記投手每一投之位、速、角來作為有效訓(xùn)練投手的科學(xué)教具。
圖6所示網(wǎng)球場12各場線遠(yuǎn)端處分別設(shè)有一對和相鄰之間距與場線寬度相等的兩對殼架3，與圖1所示相同其間的各監(jiān)測光2構(gòu)成了各相互平行或垂直的眾監(jiān)測面2，其他非顯見部分4～9與前述相同，本圖未于示出。
羽毛球等其他賽場也可以作類似設(shè)置。
由上述設(shè)置方式可見本陣列式光電傳感裝置能對球的落點(diǎn)--界外界內(nèi)作出客觀準(zhǔn)確的傳感，消除誤判和爭議，免去多名線裁人員。
顯然，為提高傳感結(jié)果的可信度，還可任意增設(shè)監(jiān)測面，如可在原豎立殼架的底部貼近球場的地方增設(shè)與之垂直的殼架構(gòu)成倒T字和倒П字型等，從而形成具有T字型和П字型等組合式監(jiān)測面的實(shí)施案例。
權(quán)利要求1.一種陣列式光電傳感裝置，在殼架3內(nèi)固連的支撐板5上裝有發(fā)射頭6和接收頭7，殼架3中還裝有驅(qū)動電路8和輸出電路9，驅(qū)動電路8連至發(fā)射頭6，發(fā)射頭6發(fā)出的監(jiān)測光2通過殼架3上的透光孔4射過空間再經(jīng)對邊殼架3上的透光孔4射達(dá)接收頭7，接收頭7的輸出連至輸出電路9或直接輸出至計(jì)算機(jī)接口，其特征是各監(jiān)測光2均共面平行或相交，監(jiān)測光2所共之面即為監(jiān)測面1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是監(jiān)測面1是由兩根以上的監(jiān)測光2構(gòu)成的平面、曲面或折面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是在監(jiān)測面1內(nèi)有兩組監(jiān)測光2相交時，驅(qū)動電路8輸出的兩路同頻異步脈沖分別連接到兩組發(fā)射頭6的電源入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是驅(qū)動電路8為振蕩級、分頻級、移相整形級逐級相串聯(lián)，整形移相級的兩路輸出分別連至兩路功放級，功放級的兩路前后沿間均有時間間隔的同頻異步脈沖輸出分別連至兩組發(fā)射頭6的電源輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是在監(jiān)測面1內(nèi)無監(jiān)測光2相交時，驅(qū)動電路8為振蕩級、分頻級、移相整形級逐級串聯(lián)而成，功放級的單路脈沖輸出連至各發(fā)射頭6的電源輸入端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是輸出電路9是由邏輯或門或或非門構(gòu)成的矩陣式輸入輸出電路，其輸入端與各接收頭7的輸出相連，其輸出端與計(jì)算機(jī)接口相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是輸出電路9是直接把各接收頭7的輸出與計(jì)算機(jī)接口相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是輸出電路9是把各接收頭7的輸出經(jīng)邏輯或門或或非門分組輸出與計(jì)算機(jī)接口相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陣列式光電傳感裝置，其特征是輸出電路9可混合和重復(fù)使用前述矩陣式輸出、直接輸出和分級輸出至計(jì)算機(jī)接口。
專利摘要一種陳列式光電傳感裝置,它由殼架、發(fā)射頭、接收頭、脈沖驅(qū)動電路和輸出電路幾部分構(gòu)成,各發(fā)射頭和接收頭之間的非可見光或激光作為監(jiān)測光構(gòu)成監(jiān)測面,可監(jiān)測有無物體介入監(jiān)測面,并可向計(jì)算機(jī)提供多項(xiàng)脈沖數(shù)據(jù)計(jì)算介入物體特別是球體介入監(jiān)測面時的坐標(biāo)位置、入射角度和速度?？捎糜诜辣I、物位監(jiān)測等,特別是可在壘、棒、網(wǎng)、羽、足等球賽運(yùn)動中作訓(xùn)練投手、射手的多參數(shù)數(shù)字化教具和競賽中的科學(xué)裁判工具。
文檔編號G01V8/20GK2463843SQ0023075
公開日2001年12月5日 申請日期2000年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月31日
發(fā)明者唐作安 申請人:唐作安