本發(fā)明涉及一種體育行業(yè)的電子裝置，尤其是涉及一種3弧面激光幕射擊電子靶系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
在射擊訓(xùn)練和比賽中，電子自動報(bào)靶系統(tǒng)主要包含以下幾種類型，雙層電極短路采樣系統(tǒng)、半導(dǎo)體電子靶系統(tǒng)、基于圖像處理的報(bào)靶系統(tǒng)、超聲定位電子靶系統(tǒng)、激光電子靶系統(tǒng)。雙層電極短路采樣系統(tǒng)與其他幾種報(bào)靶系統(tǒng)相比，報(bào)靶著彈率太低，無法滿足訓(xùn)練和比賽的需求。半導(dǎo)體電子靶系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，維護(hù)簡便，有較高的報(bào)靶精確度，但是由于使用過于昂貴，無法大范圍推廣。基于圖像處理的報(bào)靶系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能簡單，報(bào)靶公正，但是報(bào)靶的精度低，并不能夠?qū)崿F(xiàn)同步實(shí)時(shí)報(bào)靶，反應(yīng)過慢。超聲定位電子靶系統(tǒng)對環(huán)境適應(yīng)度高，能夠在黑暗和電磁干擾等復(fù)雜環(huán)境中使用，有一定的報(bào)靶精度，但其后期維護(hù)成本太高（需要一直使用耗材）。激光電子靶系統(tǒng)是目前報(bào)靶精度最好的，也是后期零耗材使用的，滿足報(bào)靶精度和效率的要求，但其相關(guān)技術(shù)被歐美國家壟斷，國內(nèi)一直使用進(jìn)口德國的激光電子靶產(chǎn)品，我公司歷時(shí)4年研發(fā)激光電子靶，采用創(chuàng)新的技術(shù)，打破國外產(chǎn)品的壟斷，并且相比國外產(chǎn)品更適用于射擊賽事。國內(nèi)射擊比賽一般都是采用SUIS公司的超聲波電子靶和北京速得爾公司的超聲波電子靶，超聲波電子靶技術(shù)是十幾年前就研發(fā)出來的，技術(shù)成熟穩(wěn)定，國際國內(nèi)賽事都是采用SUIS公司的超聲波電子靶進(jìn)行比賽，雖然超聲波電子靶很適合比賽，但是在日常訓(xùn)練和大批量的測試比賽中，都是需要用到大量的超聲波電子靶的耗材，耗材是由橡膠材質(zhì)做成，一次性使用，使用完畢都需要更換新的耗材，國內(nèi)各個(gè)靶場每年需要采購價(jià)格昂貴的耗材，造成一種資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，要用超聲波電子靶就得不斷買耗材，否則超聲波電子靶就是廢銅爛鐵一堆根本用不了。這樣的情況造成國內(nèi)中小型射擊場和大部分省市級地方射擊學(xué)校用不起超聲波電子靶。國內(nèi)現(xiàn)在有清華大學(xué)和北京速得爾公司做超聲波電子靶，技術(shù)原理與國外一樣，他們同樣也面臨著訓(xùn)練和比賽過程中，超聲波電子靶使用耗材增加成本的問題。另外超聲波電子靶采用的技術(shù)原理是，彈頭穿過耗材（橡膠布），產(chǎn)生的模擬超聲點(diǎn)信息，采集模擬超聲點(diǎn)坐標(biāo)信息來確認(rèn)中靶環(huán)值，采用這種方式受到制約的方面比較多，一是四個(gè)超聲波探頭位置不能有變化，發(fā)生變化就會使得彈著數(shù)值發(fā)生變化，二是耗材（橡膠布）要保持一定的張力和水平垂直度，耗材如若不水平垂直，彈頭穿過產(chǎn)生的模擬量的數(shù)值也會發(fā)生變化。綜上所述，我們有必要采用更為先進(jìn)的激光電子靶。本發(fā)明主要針對10米激光電子靶進(jìn)行獨(dú)立自主的技術(shù)研發(fā)，結(jié)合國際射聯(lián)和中國射擊協(xié)會最新射擊規(guī)則，研發(fā)10米激光電子靶系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了的3弧面激光幕射擊電子靶系統(tǒng)，解決了以下問題：1、用激光切割定位來要解決超聲波電子靶使用大量耗材引起成本提高的問題，超聲波電子靶沒有耗材就無法使用；2、用激光陣列角度數(shù)字算法來解決超聲波模擬電子靶存在的彈著點(diǎn)精度誤差大的問題。超聲波電子靶使用維護(hù)復(fù)雜的情況，超聲波電子靶是利用四個(gè)超聲波感應(yīng)頭，采集子彈穿過PVC橡膠布時(shí)，產(chǎn)生的模擬數(shù)值來計(jì)算彈著點(diǎn)的位置。四個(gè)超聲波探頭受到使用環(huán)境和本身的測量誤差需要校對的情況，在每次賽前需要校對的問題；3、純光學(xué)的方法解除所有的機(jī)械裝置，使得解決超聲波電子靶電機(jī)卡死引起的故障和耗材收卷機(jī)構(gòu)故障產(chǎn)生的彈著點(diǎn)數(shù)值偏離的問題；4、電子靶系統(tǒng)的一體化來解決超聲波電子靶在安裝調(diào)試時(shí)超聲彈著點(diǎn)受4個(gè)超聲波探頭安裝偏差引起的采集的彈著點(diǎn)數(shù)值偏差的問題；5、進(jìn)口10米激光電子靶采用的激光陣列和固定焊接激光發(fā)射器，激光發(fā)射器是有使用壽命的，超過使用壽命時(shí)，容易損壞。本專利采用可更換激光發(fā)射結(jié)構(gòu)，解決進(jìn)口激光電子靶在后期使用過程中，產(chǎn)品損壞后維修成本高的問題。其技術(shù)方案如下所述：一種3弧面激光幕射擊電子靶系統(tǒng)，包括激光靶收彈器和設(shè)置在激光靶收彈器前部的3弧面激光幕，所述3弧面激光幕包括在同一圓周均勻分布的三個(gè)激光發(fā)射器和相對應(yīng)的設(shè)置在同一圓周均勻分布的三個(gè)弧面光傳感帶，所述每個(gè)弧面光傳感帶設(shè)置有均勻分布的100-150個(gè)激光接收傳感器。在每個(gè)弧面光傳感帶上，所述激光接收傳感器設(shè)置有110個(gè)，安置間隔為2.9mm。所述激光發(fā)射器采用功率為30mW、波長為650nm的可見紅光一字激光發(fā)射管，所述激光發(fā)射管發(fā)射均勻的一字線激光，投射在對應(yīng)的弧面光傳感帶的激光接收傳感器上。所述激光發(fā)射管發(fā)射的一字線激光線條寬度小于等于1mm，三個(gè)激光發(fā)射管發(fā)射出的3條一字線激光幕互相重疊，互為120度角度，激光發(fā)射管的設(shè)計(jì)壽命為10萬小時(shí)。所述弧面光傳感帶設(shè)置有全銅的調(diào)節(jié)固定結(jié)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)固定結(jié)構(gòu)分半圓銅結(jié)構(gòu)和發(fā)光角度遮光結(jié)構(gòu)兩部分，所述半圓銅結(jié)構(gòu)穿過主體PCB電路板與一塊銅板焊接成一個(gè)整體，在結(jié)構(gòu)上預(yù)留了互為120度的6個(gè)螺絲孔，利用三組120度角度的螺絲來調(diào)節(jié)激光發(fā)射管的角度和水平垂直位置，同時(shí)也用于更換激光發(fā)射管；調(diào)節(jié)固定結(jié)構(gòu)的前端有發(fā)光角度遮光結(jié)構(gòu)，用于使得發(fā)射出去的激光的角度人為的進(jìn)行微調(diào)。所述激光靶收彈器設(shè)置在激光發(fā)射器中間，包括垂直于射擊子彈入口的兩塊角度互為60度的鋼板，還包括在鋼板前的靶紙。所述激光發(fā)射器和弧面光傳感帶都與信號控制裝置相連接，所述信號控制裝置包括依次相連接的接收激光信號處理濾波裝置、數(shù)據(jù)處理坐標(biāo)計(jì)算裝置、信號處理單元、數(shù)據(jù)通訊裝置，所述接收激光信號處理濾波裝置與弧面光傳感帶上的激光接收傳感器相連接，所述信號處理單元與激光發(fā)射器相連接。在主體PCB電路板上集成有照明燈，所述照明燈利用發(fā)光角度為120度的暖黃色超高亮度LED燈條作為發(fā)光源，能夠調(diào)節(jié)亮度。在照明燈上設(shè)置有條形半圓亞克力透鏡，使照明燈發(fā)光角度聚集成90度發(fā)光角度，使得照射在激光靶收彈器的靶紙上的光源柔和均勻。所述3弧面激光幕射擊電子靶系統(tǒng)為10米激光靶，適用于彈徑在2-20毫米的各式射擊槍支，適用于銅、鐵、鉛、BB彈材質(zhì)的彈頭。所述3弧面激光幕射擊電子靶系統(tǒng)，因采用激光電子靶可以實(shí)現(xiàn)特別明顯的使用效果：1、按照激光自身的高速特性，子彈穿過激光采集信號是完全可行的，常識上都知道激光的速度當(dāng)然比子彈快的多，所以選用激光這種穩(wěn)定的線性好的作為子彈切割坐標(biāo)的定位是最正確的選擇；2、激光的線性特性好，使用及維護(hù)很簡易，無需耗材。因?yàn)榧す馐抢梦矬w切割光線來產(chǎn)生物體的坐標(biāo)，所以可以說激光是特別適合射擊比賽及訓(xùn)練的最佳選擇；3、激光的發(fā)射和接收都是按照特定的頻率進(jìn)行的，不容易受其他無線及超聲的干擾。附圖說明圖1是所述3弧面激光幕射擊電子靶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是所述3弧面激光幕射擊電子靶系統(tǒng)的信息處理示意圖；圖3是所述3弧面激光幕射擊電子靶系統(tǒng)的信息處理流程圖；圖4是所述10米激光靶收彈器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明提供的3弧面激光幕電子靶系統(tǒng)如圖1所示，包括兩個(gè)部分：3弧面激光幕以及10米激光靶收彈器。一、3弧面激光幕所述3弧面激光幕采用3個(gè)互為120度一字激光發(fā)射器發(fā)射的重疊激光幕，彈頭穿過激光幕時(shí)，在三個(gè)互為120度的各為120點(diǎn)的弧形激光接收部件上產(chǎn)生瞬間數(shù)彈著數(shù)字信號。重疊的弧形激光幕激光接收部件輸出信號為0和1，也就是光的通斷信號是0和1，數(shù)字信號的應(yīng)用解決了超聲波電子靶模擬信號的數(shù)值誤差。三個(gè)弧形激光接收部件為三個(gè)120點(diǎn)的弧面光傳感帶，瞬間數(shù)據(jù)上下沿時(shí)間為10納妙，子彈穿過激光幕的速度為300-450米/秒，弧形激光接受面的產(chǎn)生的瞬間數(shù)字信號來計(jì)算子彈的彈著點(diǎn)，由于弧面光傳感帶的瞬間響應(yīng)時(shí)間短，可以靈活的將10米激光靶應(yīng)用10米射擊各種槍支，另外還能根據(jù)上下沿響應(yīng)時(shí)間來判斷是昆蟲或者是其他物體進(jìn)入激光幕。所述弧面光傳感帶設(shè)置有全銅的調(diào)節(jié)固定結(jié)構(gòu)，所述調(diào)節(jié)固定結(jié)構(gòu)分半圓銅結(jié)構(gòu)和發(fā)光角度遮光結(jié)構(gòu)兩部分，所述半圓銅結(jié)構(gòu)穿過主體PCB電路板與一塊銅板焊接成一個(gè)整體，在結(jié)構(gòu)上預(yù)留了互為120度的6個(gè)螺絲孔，利用三組120度角度的螺絲來調(diào)節(jié)激光發(fā)射管的角度和水平垂直位置，同時(shí)也用于更換激光發(fā)射管；調(diào)節(jié)固定結(jié)構(gòu)的前端有發(fā)光角度遮光結(jié)構(gòu)，用于使得發(fā)射出去的激光的角度人為的進(jìn)行微調(diào)。在主體PCB電路板上集成有照明燈，所述照明燈利用發(fā)光角度為120度的暖黃色超高亮度LED燈條作為發(fā)光源，能夠調(diào)節(jié)亮度。在照明燈上設(shè)置有條形半圓亞克力透鏡，使照明燈發(fā)光角度聚集成90度發(fā)光角度，使得照射在激光靶收彈器的靶紙上的光源柔和均勻。一個(gè)弧面有110個(gè)光位置傳感點(diǎn)，激光接收傳感器安置間隔為2.9mm，每個(gè)激光接收傳感器作為一個(gè)傳感點(diǎn)在平面工作區(qū)域里互不干涉，10米射擊用氣槍的子彈直徑為4mm，所以本系統(tǒng)里某個(gè)彈著點(diǎn)在弧面上的影子至少一個(gè)傳感器以上。如果子彈的速度為500m/s，長度5mm，則子彈切割光束的時(shí)間為10us。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集速率為10M，所以能滿足瞬間通過光束的子彈捕獲要求。兩個(gè)弧面可以確定一個(gè)彈著點(diǎn)的坐標(biāo)，本系統(tǒng)采用3個(gè)弧面的彈著點(diǎn)集合算法來，很好的解決數(shù)字化引起的盲區(qū)，得到翻倍的彈著點(diǎn)精確度。本發(fā)明采用功率為30mW、波長為650nm的可見紅光一字光激光發(fā)射管，激光發(fā)射管發(fā)射出均勻的一字線激光，在三個(gè)弧形激光接收傳感器上的激光線條寬度小于等于1mm，激光發(fā)射管發(fā)射出的3個(gè)一字線激光幕互相重疊，運(yùn)動員開槍后，彈頭瞬間穿過激光幕后，在三個(gè)弧形激光接收傳感器上，形成瞬間光斑陰影，三條弧形激光接收傳感器由此產(chǎn)生彈頭的三線坐標(biāo)值，此坐標(biāo)值對比XY雙線坐標(biāo)值，數(shù)值更為精確。在10米氣步槍比賽中，需要測量靶面的中心10環(huán)，10環(huán)在靶面大小為2.5毫米，射擊規(guī)則規(guī)定測量環(huán)值要達(dá)到0.1環(huán)，所以必須使得靶面精度測量能夠達(dá)到0.25毫米。采用三線測量可以使靶面測量精度達(dá)到0.2毫米，保證了電子靶的數(shù)值的準(zhǔn)確。激光發(fā)射管的設(shè)計(jì)壽命為10萬小時(shí)，激光發(fā)射部分設(shè)計(jì)了全銅的調(diào)節(jié)固定結(jié)構(gòu)，一塊半圓銅結(jié)構(gòu)穿過PCB電路板與一塊銅板焊接成一個(gè)整體，在結(jié)構(gòu)上預(yù)留了互為120度的6兩個(gè)螺絲孔，利用三組120度角度的螺絲來調(diào)節(jié)激光發(fā)射管的角度和水平垂直位置，也可以更換激光發(fā)射管。激光發(fā)射管采用全銅材質(zhì)，前端有發(fā)光角度遮光結(jié)構(gòu)，可以使得發(fā)射出去的激光的角度人為的進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖1中計(jì)算坐標(biāo)的方法如下所述：-在三角形ABM里X,Y坐標(biāo)是如下-在三角形BCM里X2,Y2坐標(biāo)是如下進(jìn)行簡化可得（2）-在三角形CAM里X3,Y3坐標(biāo)是如下進(jìn)行簡化可得（3）-由式（1），（2），（3）可得到的彈找點(diǎn)(X1,Y1),(X2,Y2),(X3,Y3)進(jìn)行和平均可得如圖2所示，所述激光發(fā)射器和弧面光傳感器都與信號控制裝置相連接，所述信號控制裝置包括依次相連接的收光信號處理濾波裝置、數(shù)據(jù)處理坐標(biāo)計(jì)算裝置、信號處理單元、數(shù)據(jù)通訊裝置，所述收光信號處理濾波裝置與弧面光傳感器相連接相連接，所述信號處理單元與激光發(fā)射器相連接。本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理流程圖如圖3所示，通過弧面光傳感器啟動捕捉程序，如果捕捉到子彈的記錄，則生成坐標(biāo)，并傳送數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。二、10米激光靶收彈器如圖4所示，10米激光靶收彈器是采用兩塊角度互為60度的鋼板1，垂直于射擊子彈入口，通過射擊比賽鉛彈撞擊角度為60度的鋼板，彈頭皮根據(jù)慣性和鋼板角度的反彈，進(jìn)入收彈器后部的圓形滑道內(nèi)，彈頭在滑道內(nèi)慣性旋轉(zhuǎn)，由于地心引力的作用，調(diào)入收彈筒內(nèi)。3弧面激光幕電子靶收彈器主要應(yīng)用于10米射擊比賽中，采用了螺旋旋轉(zhuǎn)降低彈頭沖擊力的方法，其工作原理為：運(yùn)動員開槍后，彈頭穿過三弧面重疊的激光幕后，瞬間撞擊在互為60度夾角的收彈器鋼板上，由于慣性作用，彈頭瞬間變形隨著慣性進(jìn)入收彈器后端圓形旋轉(zhuǎn)消力裝置，彈頭隨著摩擦力和慣性的作用，不斷在圓形裝置中旋轉(zhuǎn)抵消沖擊力，最后自由落體在收彈器下部的收彈杯內(nèi)。10米激光靶收彈器結(jié)構(gòu)，也可以安裝射擊比賽的取證紙2，用于射擊賽事中彈著點(diǎn)數(shù)量計(jì)算核對使用。10米激光靶收彈器與激光電子靶是一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，便于安裝維護(hù)，不受安裝地點(diǎn)影響。本發(fā)明采用激光陣列角度數(shù)字算法來計(jì)算彈著點(diǎn)精度，提高了效率，成本降低，不容易受其他無線及超聲的干擾，適合射擊比賽及訓(xùn)練。