一种排球传球垫球自动测试仪器及其测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种排球传球垫球自动测试仪器，包括X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵、X轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵、检测控制器、测试主机；其中，X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵相互垂直设置，X轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵相互垂直设置；X轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵分别接收X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵发射的红外线束；前述两组红外发射线阵、红外接收线阵分别与检测控制器连接，检测控制器与测试主机连接。本发明进一步提供一种排球传球垫球自动测试方法，采用本发明提供的排球传球垫球自动测试仪器进行测试。
【专利说明】一种排球传球垫球自动测试仪器及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及体育运动测试设备，特别是指一种排球传球垫球自动测试仪器及其测试方法。
【背景技术】
[0002]在排球基本功训练和考核中，需对传球垫球的准确率进行测试，成为体育高考排球专业基本技能测试项目之一。测试时，考生持球于线后，向距地面高度3.1米，直径约为0.6米，线宽为5厘米的墙上圆圈目标进行连续交替传球、垫球，将球传、垫到圆圈内得分，在规定的传、垫球总数内统计得分。目前，该项测试采取人工方式，因观察角度的原因，排球落点是否在得分区内很难判定，劳动强度大、出错率高、人为因素较多，容易产生不公正现象等弊端，影响了考核的准确性。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提出一种排球传球垫球自动测试仪器及其测试方法。该仪器能够准确、高效地对传球垫球的准确率进行测试。
[0004]基于上述目的本发明提供的排球传球垫球自动测试仪器，至少包括X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵、X轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵、检测控制器、测试主机；其中，X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵相互垂直设置，X轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵相互垂直设置；χ轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵分别接收X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵发射的红外光束；前述两组红外发射线阵、红外接收线阵分别于检测控制器连接，检测控制器与测试主机连接；排球落入上述两组红外发射器和红外接收器围绕成的区域中，分别切断X轴和Y轴红外发射线阵中至少一个红外发射点所发射的红外线，所述检测控制器通过X轴、Y轴红外接收器检测到切断点所对应的X轴、Y轴信息，并将该信息传输到测试主机；测试主机根据所述X轴、Y轴信息判断排球是否落入既定的目标区域。
[0005]可选的，X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵、X轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵固定在一个目标基面上；红外接收线阵的相邻红外线发射点间距为4-4.5cm，优选
4.3cm ;X轴、Y轴红外发射线阵的发射点距基面2cm。
[0006]可选的，测试主机至少包括控制模块、计数器和电源；控制模块与计数器连接；电源为控制模块、计数器提供电能；控制模块对排球切断点是否落入目标区域进行判断；计数器计算得分及总的击球次数。
[0007]可选的，控制模块具有两个独立异步串行通信接口。
[0008]可选的，控制模块包括STC12C5A60S2单片机。
[0009]可选的，检测控制器经过RS-485总线与测试主机连接。
[0010]可选的，还包括指纹仪、管理计算机、扬声器、显示屏；指纹仪、管理计算机、扬声器、显示屏分别与测试主机连接；指纹仪用于采集被测者的指纹信息；管理计算机依据所述指纹信息调用被测者信息，测试结束后测试主机将测试成绩发送到管理计算机；扬声器与测试主机的音效发生器连接；测试主机将被测者信息及测试成绩传输到显示屏上进行显
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[0011]可选的，管理计算机通过RS-232串行通信接口与测试主机连接。
[0012]进一步，本发明提供一种排球传球垫球自动测试方法，采用上面任意一项所述的排球传球垫球自动测试仪器进行测试，测试过程包括如下步骤:接收到开始指令；计数器做好计数；测试主机通过测试控制器，经RS-485总线向X轴红外发射线阵和Y轴红外发射线阵发出红外信号发射指令；检测控制器通过两个红外接收线阵接收切断点的X轴和Y轴坐标信息，并经过RS-485总线传输到测试主机；测试主机根据所述X轴和Y轴坐标信息判断切断点是否落入目标区域；若是，则判断本次测试有效；否则判断本次测试无效；在判断本次测试有效或无效后，测试主机的计数器计数增加I ;测试主机的计数器判断累计计数是否达到设定测试次数值，若是，则发出测试结束指令，未到则继续测试。
[0013]从上面所述可以看出，本发明提供的排球传球垫球自动测试仪器，采用红外发射线阵和红外接收线阵实现了排球传球垫球的自动测试。相邻的红外发射点之间的间距为
3-5cm，有效提高了测试精度，避免了因落入目标区域的排球切不到红外线束而出现的检测误判和漏判，提高了检测的公正性和准确性，还使得检测过程能够通过较为简单的方式实现。同时，本发明实施例采用特定的接口和连接线，保证了数据传输的有效性。
[0014]本发明实施例的测试主机，采用特殊的判断测试方法对被测者传球垫球进行测试和判断，具有较高的执行效率，同时具有较高的准确性和可信度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明实施例的测试端结构示意图；
[0016]图2为本发明实施例的排球传球垫球自动测试仪器的结构示意图；
[0017]图3为本发明实施例测试主机测试流程示意图；
[0018]图4为本发明另一实施例的排球传球垫球自动测试仪器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0020]本发明采用特殊的装置对排球的位置进行计算和定位。
[0021]作为一个实施例，本发明的测试端结构示意图如图1所示。包括X轴红外发射线阵1、Y轴红外发射线阵2、χ轴红外接收线阵3、Υ轴红外接收线阵4，在本实施例中，这四个线阵置于墙面上，围绕出一个矩形区域，同时X轴红外发射线阵1、Υ轴红外发射线阵2相互垂直设置，X轴红外发射线阵1、X轴红外接收线阵3平行相对设置，Y轴红外发射线阵2、Y轴红外接收线阵4平行相对设置。X轴红外接收线阵3、Υ轴红外接收线阵4分别接收X轴红外发射线阵1、Υ轴红外发射线阵2所发射的红外信号。X轴红外发射线阵1、Υ轴红外发射线阵2、X轴红外接收线阵3、Y轴红外接收线阵4可固定在墙面上，也可以固定在一个目标基面上。
[0022]在一些实施例中，红外发射线阵的相邻红外线发射点间距为3_5cm，优选为
4-4.5cm,进一步优选为4.3cm。[0023]在一些实施例中，红外发射线阵和红外接收线阵的长度相等，为2.5-3米。优选为
2.7 米。
[0024]图2为本发明实施例的排球传球垫球自动测试仪器的结构示意图。进一步包括检测控制器5、测试主机6。检测控制器5与X轴红外发射线阵1、Y轴红外发射线阵2、Χ轴红外接收线阵3、Υ轴红外接收线阵4连接，检测控制器5同时与测试主机6连接，能够与测试主机6进行交互数据传输。
[0025]依照排球测试规定，传、垫球对墙的目标区域为0.60米的直径圆，圆心距地面约
3.1米，地上设约距离墙1.60米的限制线。被测者持球站于线后，向上抛起传球于墙上目标区域。先传一个球，后垫一个球，连续交替进行。垫球、传球各20个，总数为40个。要求将球传、垫到圆圈内，方可得分，未传、垫球入圆圈内不得分，每次计总数I个。
[0026]当采用本发明实施例所提供的自动测试仪器进行测试时，当被测者传球、垫球使得排球击入墙上红外发射线阵、红外接收线阵所围绕的区域时，会切断X轴和Y轴的红外线，红外线切断的信息由测试主机接收，由测试主机进行切断位置的计算，即可判断出本次传球或垫球是否有效。
[0027]在本实施例中，X轴、Y轴红外发射线阵分别设有64个红外发射点，由于红外发射管发射的红外光束有一定的散射角，较长的对射距离会使每条红外光束照射到多个间距为
4.3cm的红外接收模块，将会造成不能准确判断遮断点或有些位置不能遮断红外光束等问题，因此本发明实施例采用连续依次扫描的工作方式，将检测精度控制在4.3cm以内，满足检测精度要求。因为红外接收模块工作速度原因，每个点的红外发射时间不能低于0.6mS,不分组扫描64个点最短需要38.4mS,当球速较快时，会出现检测不到的问题。为解决上述问题将所述64个红外发射点，依次编号为1-64，这64个红外发射点分为1-16、17-32、33-48,49-64四组，四个属于不同组的红外发射点同时发射红外光束，发射16次，由每组16个发射点依次执行。扫描过程为:编号为1、17、33、49的发射点第一次同时发射,编号为2、18,24,50的发射点第二次发射，编号为3、19、25、51的发射点第三次发射……编号为16、32、48、64的发射点第十六次同时发射,从而完成依次扫描。本实施例米用上述扫描方式，可以将一次扫描的时间缩短到IOmS以下。
[0028]检测控制器通过两个红外接收线阵接收切断点的X轴和Y轴坐标信息，并经过RS-485总线传输到测试主机。在本实施例中，每个红外线束接收点代表一个坐标单位。由于红外线束之间的距离约为4.3cm，排球的半径约为10.4-10.7cm，红外线束发射中心与各个红外发射线阵和红外接收线阵所固定的墙面之间距离为2cm，当排球撞击墙面时，排球在X轴、Y轴上阻断长度为12.2-12.46cm,因此当排球进入红外发射线阵和红外接收线阵所围绕的区域时，X轴红外接收线阵和Y轴红外接收线阵分别至少有一个红外线束会被切断，从而X轴红外接收线阵和Y轴红外接收线阵上会至少有一个接收点接收不到红外信号，检测控制器从红外接收线阵获得未接收到红外信号X轴和Y轴坐标信息，此坐标准确表示了排球在墙上的撞击位置。由于依据前面所述，排球在X轴、Y轴的切断长度为12.2-12.46cm,因此排球撞击墙面时可能切断1-3根红外线，在实际应用中，若排球切断两根或三根红外线，则测试主机根据被切断多根红外线所对应的X、Y轴坐标计算出中点，再依据该中点坐标判断排球是否落入目标区域。
[0029]在一些实施例中，测试主机主要包括控制模块、计数器、电源等。其中，控制模块具有两个独立异步串行通信接口，可采用STC12C5A60S2单片机。控制模块经过RS-485总线与检测控制器连接。计数器可分为总击球次数计数器和有效球次数计数器。
[0030]在优选实施例中，通过执行如下步骤测试排球是否进入目标区域:
[0031]步骤31:测试主机的控制模块接收到开始测试指令。所述开始测试指令可以是操作人员通过输入模块输入到主机控制器的指令，也可以是管理计算机传送给测试主机的指令。
[0032]步骤32:测试主机接收红外接收线阵的X、Y轴坐标数据。这里的Χ、Υ轴坐标数据为X、Y轴的红外接收线阵收到红外信号情况的信息。
[0033]步骤33:测试主机判断接收到的Χ、Υ轴坐标数据是否有红外线切断点数据，若有，则进入下一步骤；若否，则进入步骤32，继续接收红外接收线阵的X、Y轴坐标数据。
[0034]步骤34:判断红外线切断点是否在有效球范围:测试主机的控制模块根据切断点的X、Y轴坐标信息判断切断点是否落入有效球范围，若是，则判断此次击球有效，进入步骤35 ;若否，则进入步骤36。本实施例中，因为有效球区域为直径0.60米的圆形，以圆心为坐标原点，根据圆坐标函数x2+y2=r2，即可计算出红外线切断点是在有效球范围内，还是在有效球范围外，上式中，r为根据坐标单位长度计算的有效区域圆形半径。具体的，例如，若相邻红外线束之间的距离为4.3cm, r精确到小数点后一位，则r为60/4.3=14.0。
[0035]步骤35:测试主机的控制模块经步骤34判断出有效球，有效球计数器加1，进入步骤36。
[0036]步骤36:测试主机的总击球次数计数器加1，经步骤34判断不管是有效球还是无效球，总击球次数计数器都要加I。
[0037]除了步骤32-36所述的判断方法外，也可采用其它方法判断切断点是否落入目标区域。
[0038]步骤37:判断累计计数是否达到设定测试次数值，若是，则进入步骤38，若否，进入步骤32。在一般测试过程中，被测者先传一个球，后垫一个球，连续交替进行。垫球、传球各20个，总数为40个，即设定测试此数值为40 ;要求将球传、垫到圆圈内(球压线为好球)，方可得分，未传、垫球入圆圈内不得分，每次计总数I个。
[0039]步骤38:显示测试成绩。
[0040]在一些实施例中，测试主机还包括输入模块、显不模块、音效发生器等。输入模块可采用键盘，显示模块可采用LC12864液晶显示器。用户通过输入模块对控制模块输入指令，音效发生器依据控制模块所发送的指令发出相应的音效。显示模块用于显示被测者信
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[0041]在一些实施例中，如图4所示，自动测试仪器还可包括指纹仪7、管理计算机8、扬声器9、显示屏10，指纹仪7与管理计算机8连接，管理计算机8与测试主机6连接，扬声器
9、显示屏10分别与测试主机6连接。指纹仪7采集被测者的指纹信息并将指纹信息传输给管理计算机8，管理计算机8依据所述指纹信息调用被测者信息，测试结束后测试主机将测试成绩发送到管理计算机。扬声器9与测试主机的音效发生器连接。测试主机6将被测者信息传输到显示屏10上进行显示。
[0042]在一些实施例中，测试主机通过RS-232串行通信接口与管理计算机连接，并与管理计算机进行信息传输。[0043]从上面所述可以看出，本发明所提供的排球传球垫球自动测试仪器，采用红外发射线阵和红外接收线阵实现了排球传球垫球的自动测试。红外发射点和红外接收点的间距为3-5cm，有效提高了测试精度；采用分组扫描方式，避免了因落入目标区域的排球速度过快而出现的检测误判和漏判，提高了检测的公正性和准确性，还使得检测过程能够通过较为简单的方式实现。同时，本发明实施例采用特定的接口和连接线，保证了数据传输的有效性。本发明实施例采用连续依次扫描的工作方式，解决了长距离红外对射的准确度低的问题，同时将红外发射管分组设置，使得采用红外线对排球进行定位的技术方案得以更好的实现。
[0044]本发明实施例的测试主机，采用特殊的判断测试方法对被测者传球垫球进行测试和判断，具有较高的执行效率，同时具有较高的准确性和可信度。
[0045]所属领域的普通技术人员应当理解:以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种排球传球垫球自动测试仪器，其特征在于，至少包括X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵、X轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵、检测控制器、测试主机；其中，X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵相互垂直设置，X轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵相互垂直设置；χ轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵分别接收X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵发射的红外线束；前述两组红外发射线阵、红外接收线阵分别与检测控制器连接，检测控制器与测试主机连接；排球落入上述两组红外发射器和红外接收器围绕成的区域中，分别切断X轴和Y轴红外发射线阵中至少一个红外发射点所发射的红外线，所述检测控制器通过X轴、Y轴红外接收器检测到切断点所对应的X轴、Y轴信息，并将该信息传输到测试主机；测试主机根据所述X轴、Y轴信息判断排球是否落入既定的目标区域。
2.根据权利要求1所述的排球传球垫球自动测试仪器，其特征在于，X轴红外发射线阵、Y轴红外发射线阵、X轴红外接收线阵、Y轴红外接收线阵固定在一个目标基面上；红外接收线阵的相邻红外线发射点间距为4-4.5cm ;X轴、Y轴红外发射线阵的发射点距基面2cm。
3.根据权利要求1所述的排球传球垫球自动测试仪器，其特征在于，测试主机至少包括控制模块、计数器和电源；控制模块与计数器连接；电源为控制模块、计数器提供电能；控制模块对排球切断点是否落入目标区域进行判断；计数器有效球和击球总数进行计数。
4.根据权利要求3所述的排球传球垫球自动测试仪器，其特征在于，控制模块具有两个独立异步串行通信接口。
5.根据权利要求1所述的排球传球垫球自动测试仪器，其特征在于，控制模块包括STC12C5A60S2 单片机 。
6.根据权利要求1所述的排球传球垫球自动测试仪器，其特征在于，检测控制器经过RS-485总线与测试主机连接。
7.根据权利要求1所述的排球传球垫球自动测试仪器，其特征在于，还包括指纹仪、管理计算机、扬声器、显示屏；指纹仪、管理计算机、扬声器、显示屏分别与测试主机连接；指纹仪用于采集被测者的指纹信息；管理计算机依据所述指纹信息调用被测者信息，测试结束后测试主机将测试成绩发送到管理计算机；扬声器与测试主机的音效发生器连接；测试主机将被测者信息传输到显示屏上进行显示。
8.根据权利要求7所述的排球传球垫球自动测试仪器，其特征在于，管理计算机通过RS-232串行通信接口与测试主机连接。
9.一种排球传球垫球自动测试方法，其特征在于，采用如权利要求1-8中任意一项所述的排球传球垫球自动测试仪器进行测试，测试过程包括如下步骤: 测试主机接收到开始指令； 测试主机接收红外接收线阵的X、Y轴坐标数据； 测试主机判断接收到的X、Y轴坐标数据是否有红外线切断点数据，若有，则进入下一步骤；若否，返回上一步骤； 测试主机的控制模块根据切断点的X、Y轴坐标信息判断切断点是否落入有效球范围，若是，则判断此次击球有效，有效球计数器加I; 若测试主机控制模块根据切断点的X、Y轴坐标信息判断切断点没有落入有效球球范围，或判断切断点落入有效球范围后，测试主机的总击球次数计数器增加I;测试主机判断累计计数是否达到设定测试次数值，若是，则显示测试成绩；若否，则返回接收X、Y轴数据的步骤。
10.根据权利要求9所述的排球传球垫球自动测试方法，其特征在于，根据切断点的X坐标平方值和Y坐标平方值的和是否小于特定数值来判断切断点是否落入有效球范围；所述特定数值为 有效区域圆形在坐标中对应的半径的平方值。
【文档编号】A63B71/06GK103537091SQ201310524982
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】金育强, 郑澜, 龚韬, 杨进宝, 张建军, 黄杰 申请人:湖南师范大学