专利名称：室内高尔夫运动模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种运动模拟装置，特别涉及一种基于光电测量技术的室内高尔夫运动模拟装置。
背景技术：
高尔夫是一项深受群众喜爱的高雅运动。但开展高尔夫运动需要占用大量土地建造高尔夫球场，同时高尔夫球场本身养护需要大量用水、维护费用很高。这些因素都决定了室外高尔夫运动不可能在人多地少、资源有限的我国广泛开展，它仍然是一项“贵族”运动。
为了解决广大群众参与高尔夫运动的热情与室外高尔夫运动昂贵花费之间的矛盾，人们研制出了多种高尔夫运动模拟装置，典型的诸如中国发明专利申请“模拟高尔夫游戏系统”(申请号99125555)等。但该系统采用超声波传感器对高尔夫球的运动轨迹进行测量，虽然不受光线的影响，但毕竟精度有限，而且后续的信号处理还要采用人工智能技术，实现起来比较复杂。
另外还有一种基于光电测量技术的室内高尔夫运动模拟解决方案。该方案在中国实用新型“室内高尔夫对称线阵红外空间测量装置”(专利号ZL 97227614)，中国发明专利申请“一种高尔夫模拟装置”(申请号98126171)中均有所体现，其典型的实现方式是在天花板上相隔一定距离放置多个发射可见光或者红外线的光源，该可见光或者红外线照射到地上平行放置的两排传感器阵列上。对于阵列上的每一个接收点，同时安装了两个传感器。每个传感器都套在一个小筒内，两个小筒分别朝向天花板上的两个光源中的一个，使得该筒内的传感器只接收所朝向的光源的光线，而不接受天花板上另外一个光源的光线。这样，当球从一个传感器上方飞过时，每个光源都会单独因为球的遮挡在传感器上投下一个阴影。对于每排传感器阵列，都会留下两个阴影。经过对两个阴影和两个光源位置的几何运算，就可以算出球当时飞过的位置，同时系统会记录当前的时刻。同理，球飞过第二排时，也会得到这些数据，对所有这些数据的综合处理，就可以算出球飞行速度的大小和方向。
但是，该现有技术仍然存在明显的缺点。例如在该技术中，每个传感器都套在一个小筒内，小筒必须准确朝向天花板上的某一个光源，否则系统就不能正常工作。由于需要使用的传感器有数百个之多，系统安装和调试非常复杂。而且在使用过程中，因为打球时的震动或其它原因，小筒的朝向容易发生变化，使得整个系统无法正常运行。因此使用该技术时故障率很高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种新型的室内高尔夫运动模拟装置。该装置由若干个红外调制信号发射头、至少两排红外接收传感器阵列、计算机、红外信号控制电路等组成，其主要的创新之处在于改进了红外信号发射头的配置方式和工作模式，使红外接收传感器无需对准某个发射头。
为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案一种室内高尔夫运动模拟装置，其特征在于它包括红外信号发射头，红外接收传感器阵列、计算机、红外信号控制电路；该红外接收传感器阵列以直线方式排列，至少有两排，各排该红外接收传感器阵列顺序放置在使用者所在位置前方的地面上，该红外信号发射头的个数至少为二个，它们安装在使用者前方的天花板上，依次循环发射红外信号，该红外接收传感器阵列和各该红外信号发射头分别与该红外信号控制电路相连接，该红外信号控制电路连接该计算机。
本实用新型所述室内高尔夫运动模拟装置的优点在于1.改进了红外信号发射头的配置方式和工作模式，使整个装置所需的红外信号发射头数量降低到最少只需两个。
2.安装使用时不需要象现有技术那样让地面上放置的几百个小筒都必须准确朝向天花板上的某一个光源，使得整个装置安装和调试都大大简化，同时也克服了打球时的震动对装置运行的影响，极大地降低了本装置运行时的故障率。
3.采用经过高频调制的红外光进行测量，最大限度地克服了外界光线对测量结果的影响，提高了装置的测量精度。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。
图1为本室内高尔夫运动模拟装置的主视图。
图2为本室内高尔夫运动模拟装置的俯视图。
图3为本室内高尔夫运动模拟装置的立体透视图。
图4为本室内高尔夫运动模拟装置判断高尔夫球运动轨迹的原理示意图。
图5为本室内高尔夫运动模拟装置的电路部分原理框图。
具体实施方式
本实用新型所述的室内高尔夫运动模拟装置如
图1至图3所示，它由若干个红外调制信号发射头1、至少两排红外接收传感器阵列2、计算机、红外信号控制电路(图中未示)等组成。图中标号3为使用者使用时所站的位置。标号4为一个投影屏幕，该屏幕位于使用者的正前方。在使用者身后的天花板上还悬挂一个投影设备5。该投影设备可以将草地、天空等实际高尔夫球场中的画面投射到该投影屏幕4上，让使用者有身临其境的感觉。红外接收传感器阵列2以直线方式排列，至少有两排。在本实施例中，两排红外接收传感器阵列一前一后放置在使用者前方的地面上，之间有一定的间距。这一间距根据房间的大小等因素综合确定，可以调整。红外调制信号发射头1由红外发射管和相关配套电路组成。与现有设备通常的做法不同，该红外发射管发射的是经过高频调制的红外光，这样可以避免外界的干扰。它的数量至少为2个。红外调制信号发射头都安装在使用者前方的天花板上，具体方式可以有多种。典型的有两种安装方式，一种是使用至少4个红外调制信号发射头，它们分为两组，各组中的发射头至少为2个，分别对应安装在两排红外接收传感器阵列正上方的天花板上；另外一种安装方式是只使用一组红外调制信号发射头，该组红外信号发射头包括至少2个红外调制信号发射头，它们安装在两排红外接收传感器阵列中间位置正上方的天花板上，为两个阵列所共用。这两种安装方式相比较，第一种安装方式可以实现比较高的测量精度，不足之处在于需要比较多的红外调制信号发射头，对计算机的运算能力要求较高；第二种安装方式的测量精度比较低，但是可以节约一组红外发射头。
本室内高尔夫运动模拟装置的工作原理是这样的如图4所示，红外接收传感器阵列接收红外调制信号发射头发射的红外信号，如果它们之间的位置确定，那么它们接收的红外信号的强弱是确定的。在本实用新型中，各组中的红外调制信号不是同时发射的，而是采用循环依次发射的方式。这样，在任何时刻，一组红外发射头中只有一个发射头发射红外信号，如果此时高尔夫球从红外接收传感器阵列的上方飞过，那么一定会有特定位置的红外传感器接收不到红外信号。由于红外调制信号循环发射的频率可以做到很高，高尔夫球在红外接收传感器阵列上方经过的几百微秒时间之内，我们可以确保切换到另外至少一个发射头。在这段时间内，高尔夫球的位置可以近似认为不变，这样就会有另外的红外接收传感器接收不到该发射头发出的红外信号。从图4可以看出，这些被高尔夫球遮住的红外接收传感器与高尔夫球以及红外发射头之间有确切的几何位置关系。通过简单的几何运算就可以得到高尔夫球当时的空间位置。同理，当高尔夫球飞过第二排红外接收传感器阵列时，同样可以得到高尔夫球的空间位置信息。记录飞过两排传感器的时间，还可以得到高尔夫的飞行速度。对这些数据的处理由计算机完成。如果计算机内安装有三维图像合成软件，还可以将高尔夫球的运动信息与高尔夫球场的模拟画面实时结合，并通过投影设备在投影屏幕上显示出来。这样可以让使用者有身在真正的高尔夫球场的感觉。
另外，为了避免球杆或者其它物体经过传感器阵列上方时，本装置错误地认为有高尔夫球飞过，造成误判，可以在使用者所站的位置3的旁边加装一个声控设备。该设备由声传感器和处理电路组成，并与控制电路中的计算机相连接。当使用者将高尔夫球击打出去时，声传感器和其配套电路检测到击打产生的声音，就及时通知计算机进行有关的处理工作。
本实用新型的电路部分如图5所示，它以计算机为中心，该计算机与一个红外信号控制电路相连接，该红外信号控制电路与红外调制信号发射头和红外接收传感器阵列分别连接，以实现对它们的控制。另外，该计算机还可以与投影设备和声控设备分别连接。在本实用新型中，红外信号控制电路、投影设备、声控设备等都是利用现有的成熟产品，它们本身也不是本实用新型的核心内容所在，故在此就不赘述了。
本实用新型并不局限于模拟高尔夫运动。事实上，棒球运动等也可以用本装置实现模拟。
需要说明的是，本实用新型的特定实施方案已经对本实用新型进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种室内高尔夫运动模拟装置，其特征在于它包括红外信号发射头，红外接收传感器阵列、计算机、红外信号控制电路；该红外接收传感器阵列以直线方式排列，至少有两排，各排该红外接收传感器阵列顺序放置在使用者所在位置前方的地面上，该红外信号发射头的个数至少为二个，它们安装在使用者前方的天花板上，依次循环发射红外信号，该红外接收传感器阵列和各该红外信号发射头分别与该红外信号控制电路相连接，该红外信号控制电路连接该计算机。
2.如权利要求1所述的室内高尔夫运动模拟装置，其特征在于所述模拟装置还具有一个投影设备，该投影设备将画面投射到使用者的正前方的投影屏幕上。
3.如权利要求1所述的室内高尔夫运动模拟装置，其特征在于该红外接收传感器阵列为两排，该红外信号发射头分为两组，每组该红外信号发射头的个数至少为两个，各组该红外信号发射头分别对应安装在两排该红外接收传感器阵列正上方的天花板上。
4.如权利要求1所述的室内高尔夫运动模拟装置，其特征在于该红外接收传感器阵列为两排，该红外信号发射头的个数至少为两个，安装在两排该红外接收传感器阵列中间位置正上方的天花板上。
5.如权利要求1或3或4所述的室内高尔夫运动模拟装置，其特征在于该红外信号发射头由红外发射管和相关配套电路组成，该红外发射管发射经过高频调制的红外光。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的室内高尔夫运动模拟装置，其特征在于使用者所在的位置旁边具有一个声控设备，该声控设备由声传感器和处理电路组成，并与控制电路中的计算机相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种室内高尔夫运动模拟装置。它包括红外调制信号发射头，红外接收传感器阵列以及控制电路；该红外接收传感器阵列以直线方式排列，至少有两排，各排该红外接收传感器阵列顺序放置在使用者前方的地面上，该红外调制信号发射头的个数至少为二个，它们安装在使用者前方的天花板上，依次循环发射红外信号，该控制电路以计算机为中心，分别与该红外接收传感器阵列和各该红外调制信号发射头相连接。本室内高尔夫运动模拟装置改进了红外信号发射头的配置方式和工作模式，使整个装置所需的红外信号发射头数量降低到最少只需两个。它克服了打球时的震动对装置运行的影响，极大地降低了本装置运行时的故障率。
文档编号A63B71/06GK2721161SQ20042000393
公开日2005年8月31日 申请日期2004年3月12日 优先权日2004年3月12日
发明者余军涛 申请人:余军涛