倾斜扫描光路式射箭自动报靶系统的制作方法

本实用新型涉及射箭类电子设备与系统技术领域，特别是一种基于光路反射式的倾斜扫描光路式射箭自动报靶系统。

背景技术：

目前射箭类(例如体育射箭比赛)的射箭靶一般采用草靶人工报靶方式。现在射箭类的射箭靶开始采用矩形射箭靶结构的扫描式射箭自动报靶方式获取射箭结果数据。扫描式射箭自动报靶方式通常是利用由发射机阵列组成的发射光带的发射点发射的光线构成垂直交叉光幕和与发射机对应设置的可移动的接收机接收光线以采集箭着点位置，如图1所示，一种扫描式射箭自动报靶系统包括沿水平方向设置的发射光带I和与其对应的有源X轴扫描头1(有源X轴扫描头1上配置接收机电路)，以及发射光带II和与其对应的有源Y轴扫描头2(有源Y轴扫描头1上配置接收机电路)，当箭射入射箭靶时(如图1中所示的黑色圆点)，发射光带I和发射光带II分别发射的光线被箭体遮挡，有源X轴扫描头1和有源Y轴扫描头2分别在其各自所在的射箭靶边框处移动以通过其各自配置的接收机电路分别接收采集箭着点位置数据，即采集例如平面直角坐标系下X轴和Y轴的坐标值数据。如图1所示，目前现有的扫描式射箭自动报靶系统主要采用固定发射机电路(即固定发射光带I和II)但移动接收机电路(即分别移动有源X轴扫描头1和有源Y轴扫描头2)对整个射箭靶面进行扫描，由于接收机电路需要配置电源(即如图1中所示的通过电缆3与有源X轴扫描头1相连接的电源I，以及通过电缆3与有源Y轴扫描头2相连接的电源II)和信号，故当有源X轴扫描头1和有源Y轴扫描头2分别在其各自所在的射箭靶边框处移动时，需要拖着电缆3进行快速移动，这种系统结构长时间工作极易导致电缆3疲劳，而且，扫描头上的电路在频繁扫描移动和起停振动时也会导致工作不稳定，从而影响箭着点位置采集的有效性和可靠性，同时影响了射箭自动报靶系统的安全性和可靠性，减少了系统使用年限，增加了系统维护检修周期和成本。此外，在实际应用中，如果射箭靶靶面上已有两个入射的箭体A和B，如图2所示，当有一个新的箭体C射入射箭靶靶面且与已有的箭体A和B均垂直时，采用现有的如图1所示的扫描式射箭自动报靶系统扫描只能够实现垂直交叉的光线扫描，当箭体A和B的箭着点位置被正常检测出，然后检测箭体C时，由于光路被箭体A和B阻挡，故无法正确给出新的箭体C的箭着点的具体位置，从而影响箭着点位置采集的有效性和正确性，同时影响了射箭自动报靶系统的可靠性。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种倾斜扫描光路式射箭自动报靶系统，其成对发射电路和接收电路均固定设置，利用带光路反射镜面的无源扫描头构成至少三路扫描光路，分别扫描交叉布置在射箭靶面的坐标光线，避免了有源扫描头的电缆拖累，尤其是包括至少一路倾斜扫描光路以绕开中靶箭体遮挡，从而能够有利于提高箭着点位置采集的有效性和可靠性，极大地降低了由于垂直交叉阻挡而无法检测的概率，进而提高射箭自动报靶系统的可靠性。

本实用新型的技术方案如下：

倾斜扫描光路式射箭自动报靶系统，其特征在于，包括控制装置、至少三个发射电路、至少三个接收电路、至少四个无源扫描头以及至少三对反射镜面，当所述发射电路和接收电路均为三个时，所述发射电路与接收电路形成一对一的对应关系，所述三对发射电路与接收电路对中的其中两对分别固定设置于矩形的相邻的两边上，另一对固定设置于矩形的任意的一边上，且同一发射电路与接收电路对中的发射电路与接收电路分别固定设置于矩形的边的两端；所述四个无源扫描头分别一一对应设置于矩形的四边上，且所述控制装置控制所述四个无源扫描头分别在其各自所在的矩形的边上移动，所述三对反射镜面中的其中两对即四个反射镜面分别一一对应设置于所述四个无源扫描头上以通过反射产生水平光路和垂直光路，另一对中两个反射镜面分别设置于矩形相对两边上的两个无源扫描头上且反射镜面与其对应的无源扫描头之间的角度之和为90°且均不等于45°，以通过反射产生倾斜光路。

当所述发射电路和接收电路均为四个时，相应地所述反射镜面为四对，新增加的一对发射电路与接收电路对固定设置于矩形的任意的一边上，新增加的一对反射镜面分别设置于矩形相对两边上的两个无源扫描头上且反射镜面与其对应的无源扫描头之间的角度之和为90°且均不等于45°，以通过反射产生另一路倾斜光路。

当所述发射电路和接收电路均为三个时，所述三对发射电路与接收电路对中的其中两对设置于矩形的相同一边上，另一对设置于矩形的相邻的边上。

所述三对反射镜面中的其中两对即四个反射镜面与其各自对应的无源扫描头之间的角度均为45°。

所述三对反射镜面中的另一对中两个反射镜面与其对应的无源扫描头之间的角度分别为30°和60°。

所述控制装置包括主动驱动轮和若干个被动驱动轮，所述主动驱动轮带动被动驱动轮连接控制所述四个无源扫描头同步移动。

所述三对发射电路与接收电路对分别设置两组或两组以上且垂直于所述矩形平面依次层叠设置。

所述射箭自动报靶系统还包括矩形靶框，所述发射电路和接收电路均设置在矩形靶框上，所述矩形靶框四边上均设置有扫描头导轨，所述无源扫描头在所述扫描头导轨上移动；

和/或，所述发射电路包括激光或红外发射器，所述接收电路包括至少一个激光或红外接收二极管。

本实用新型的技术效果如下：本实用新型提出的倾斜扫描光路式射箭自动报靶系统，仅需均固定设置的至少三对发射电路和接收电路对，并基于光线反射原理，在两对发射电路和接收电路之间设置配置有无源扫描头的光线交叉布置的两路扫描光路，采用无源扫描头，从而去除了有源扫描头的长电缆，故当无源扫描头快速移动时，不会引起电缆疲劳和电路振动，极大地提高了系统的可靠性，同时避免了现有扫描式射箭自动报靶系统中需要的密集发射光带或密集接收阵列，从而极大地简化了系统设计，提高了系统的可靠性，尤其是包括至少一路倾斜扫描光路，可以检测出被垂直交叉阻挡的箭着点位置，从而极大地降低了由于垂直交叉阻挡而无法检测出箭着点位置的概率，并且进一步可以在垂直于矩形平面上依次层叠设置两组或两组以上发射电路和接收电路，即可以同时提高箭着点位置采集的有效性、可靠性和精度。

本实用新型具有以下特点：1.发射电路和接收电路均固定设置。2.设置配置有无源扫描头的光线交叉布置的至少三路扫描光路，尤其是包括至少一路倾斜扫描光路。3.发射电路和接收电路均可以依次层叠设置，相应地配置多层扫描光路。4.箭着点位置采集的有效性和可靠性高，采集效果好、精度高。5.系统结构简单，安装、维护方便；系统安全性和可靠性高。

附图说明

图1是现有技术射箭自动报靶系统的一种结构示意图。

图2是现有技术射箭自动报靶系统的一种检测状态示意图。

图3是本实用新型倾斜扫描光路式射箭自动报靶系统的一种优选结构示意图。

附图标记列示如下：1-有源X轴扫描头；2-有源Y轴扫描头；3-电缆；4-水平光路发射电路；5-水平光路接收电路；601-第一无源X轴扫描头；602-第二无源X轴扫描头；701-第一水平光路反射镜面；702-第二水平光路反射镜面；8-垂直光路发射电路；9-垂直光路接收电路；1001-第一无源Y轴扫描头；1002-第二无源Y轴扫描头；1101-第一垂直光路反射镜面；1102-第二垂直光路反射镜面；12-倾斜光路发射电路；13-倾斜光路接收电路；1401-第一倾斜光路反射镜面；1402-第二倾斜光路反射镜面；15-主动驱动轮；1601-第一被动驱动轮；1602-第二被动驱动轮；1603-第三被动驱动轮；1604-第四被动驱动轮；17-绕线；18-扫描头导轨；19-矩形靶框；20-射箭靶。

具体实施方式

下面结合附图3对本实用新型进行说明。

本实用新型涉及一种倾斜扫描光路式射箭自动报靶系统，包括控制装置、至少三个发射电路、至少三个接收电路、至少四个无源扫描头以及至少三对反射镜面，当发射电路和接收电路均为三个时，发射电路与接收电路形成一对一的对应关系，三对发射电路与接收电路对中的其中两对分别固定设置于矩形的相邻的两边上，另一对固定设置于矩形的任意的一边上，且同一发射电路与接收电路对中的发射电路与接收电路分别固定设置于矩形的边的两端；四个无源扫描头分别一一对应设置于矩形的四边上，且控制装置控制四个无源扫描头分别在其各自所在的矩形的边上移动，三对反射镜面中的其中两对即四个反射镜面分别一一对应设置于四个无源扫描头上以通过反射产生水平光路和垂直光路，另一对中两个反射镜面分别设置于矩形相对两边上的两个无源扫描头上且反射镜面与其对应的无源扫描头之间的角度之和为90°且均不等于45°，以通过反射产生倾斜光路。

上述“水平”、“垂直”和“倾斜”的限定是相对而言的，也即是说，本实用新型涉及的“水平”是相对于本实用新型涉及的“垂直”，本实用新型涉及的“倾斜”是相对本实用新型涉及的“水平”或“垂直”，本实用新型涉及的“水平”与通常意义上的水平面可以一致也可以不一致，本实用新型涉及的“垂直”与通常意义上的垂直面可以一致也可以不一致，具体来说，例如本实用新型涉及的矩形的“水平”边相对于本实用新型涉及的矩形的“垂直”边，无论该矩形被如何摆放或布置；并且本实用新型涉及的“水平”平行于本实用新型涉及的X轴，本实用新型涉及的“垂直”平行于本实用新型涉及的Y轴，本实用新型涉及的“倾斜”与本实用新型涉及的X轴或Y轴呈一定的倾斜角度。

上述三对反射镜面中的其中两对即四个反射镜面与其各自对应的无源扫描头之间的角度可以任意设置，优选均为45°，另一对中两个反射镜面分别设置于矩形相对两边上的两个无源扫描头上且反射镜面与其对应的无源扫描头之间的角度也可以任意设置，只要保证两者之和为90°且均不等于45°；并且上述分别各自配置有反射镜面的无源扫描头均可以同步移动，当然上述水平光路无源扫描头与上述垂直光路无源扫描头可以同步移动，也可以异步移动，上述角度参数以及移动参数可以根据实际应用需求合理设置，只要各部件相互配合能够直接或者间接(即通过相应的算法/公式处理)实现箭着点位置数据采集(例如平面直角坐标系下X轴和Y轴的坐标值数据)即可。

优选地，上述发射电路可以包括激光或红外发射器，即激光或红外光源(点光源)；上述接收电路可以包括至少一个激光或红外接收二极管，从而发射电路与接收电路构成点―点的发射―接收光路，并且优选可以在该激光或红外接收器的周围设置聚光装置，例如碗状聚光片，进一步将发射光聚集到接收二极管上以提高接收效率，并且可以通过将该聚光装置合理定位以减小发射电路和接收电路的安装误差产生的影响，进一步提高箭着点位置采集的精度和可靠性；此外，上述控制装置可以是任何一种能够控制实现无源扫描头移动(同步或异步)的装置，可以根据实际应用需求合理设置。

更优选地，当发射电路和接收电路均为四个时，相应地反射镜面为四对，新增加的一对发射电路与接收电路对可以固定设置于矩形的任意的一边上，新增加的一对反射镜面可以分别设置于矩形相对两边上的两个无源扫描头上且反射镜面与其对应的无源扫描头之间的角度之和为90°且均不等于45°，以通过反射产生另一路倾斜光路。也即是说，本实用新型提出的倾斜扫描光路式射箭自动报靶系统可以根据实际应用需求设置两路或更多路倾斜光路。

图3是本实用新型倾斜扫描光路式射箭自动报靶系统的一种优选结构示意图，如图3所示，包括水平光路发射电路4、水平光路接收电路5、第一无源X轴扫描头601、第二无源X轴扫描头602、第一水平光路反射镜面701、第二水平光路反射镜面702、垂直光路发射电路8、垂直光路接收电路9、第一无源Y轴扫描头1001、第二无源Y轴扫描头1002、第一垂直光路反射镜面1101、第二垂直光路反射镜面1102、倾斜光路发射电路12、倾斜光路接收电路13、第一倾斜光路反射镜面1401、第二倾斜光路反射镜面1402、主动驱动轮15、第一被动驱动轮1601、第二被动驱动轮1602、第三被动驱动轮1603、第四被动驱动轮1604、绕线17以及扫描头导轨18，其中，水平光路发射电路4仅包括一个发射电路构成一层水平光路发射电路，水平光路接收电路5仅包括一个接收电路构成一层水平光路接收电路，水平光路发射电路4和水平光路接收电路5设置于矩形的右边上且分别固定设置于该右边的两端处，即水平光路发射电路4固定设置于该右边的上端处，水平光路接收电路5固定设置于该右边的下端处；垂直光路发射电路8仅包括一个发射电路构成一层垂直光路发射电路，垂直光路接收电路9仅包括一个接收电路构成一层垂直光路接收电路，垂直光路发射电路8和垂直光路接收电路9设置于矩形的下边上且分别固定设置于该下边的两端，即垂直光路发射电路8固定设置于该下边的左端处，垂直光路接收电路9固定设置于该下边的右端处；倾斜光路发射电路12仅包括一个发射电路构成一层倾斜光路发射电路，倾斜光路接收电路13仅包括一个接收电路构成一层倾斜光路接收电路，倾斜光路发射电路12和倾斜光路接收电路13同样设置于矩形的下边上且分别固定设置于该下边的两端，即倾斜光路发射电路12固定设置于该下边的左端处并紧邻垂直光路发射电路8，且倾斜光路发射电路12和垂直光路发射电路8从左至右依次并排设置，倾斜光路接收电路13固定设置于该下边的右端处并紧邻垂直光路接收电路9，且倾斜光路接收电路13和垂直光路接收电路9从左至右依次并排设置；水平光路发射电路4和水平光路接收电路5之间布置有第一路扫描光路I，即沿水平光路发射电路4依次设置第一水平光路反射镜面701和第二水平光路反射镜面702以通过反射产生水平光路，其中，第一水平光路反射镜面701固定设置在第一水平光路无源扫描头即第一无源X轴扫描头601上，第二水平光路反射镜面702固定设置在第二水平光路无源扫描头即第二无源X轴扫描头602上，并且第一水平光路反射镜面701与其对应的第一无源X轴扫描头601之间的角度为45°，第二水平光路反射镜面702与其对应的第二无源X轴扫描头602之间的角度为45°；第一无源X轴扫描头601和第二无源X轴扫描头602分别设置于矩形的上下两边上且通过控制装置(主动驱动轮15、第一被动驱动轮1601、第二被动驱动轮1602、第三被动驱动轮1603和第四被动驱动轮1604)控制分别在其各自所在的边上移动，以采集箭着点的水平位置即X轴位置数据；垂直光路发射电路8和垂直光路接收电路9之间布置有第二路扫描光路II，即沿垂直光路发射电路8依次设置第一垂直光路反射镜面1101和第二垂直光路反射镜面1102以通过反射产生垂直光路，第一垂直光路反射镜面1101固定设置在第一垂直光路无源扫描头即第一无源Y轴扫描头1001上，第二垂直光路反射镜面1102固定设置在第二垂直光路无源扫描头即第二无源Y轴扫描头1002上，并且第一垂直光路反射镜面1101与其对应的第一无源Y轴扫描头1001之间的角度为45°，第二垂直光路反射镜面1102与其对应的第二无源Y轴扫描头1002之间的角度为45°，从而第一路扫描光路I与第二路扫描光路II形成光线垂直交叉布置的光路结构；第一无源Y轴扫描头1001和第二无源Y轴扫描头1002分别设置于矩形的左右两边上且通过控制装置(主动驱动轮15、第一被动驱动轮1601、第二被动驱动轮1602、第三被动驱动轮1603和第四被动驱动轮1604)控制分别在其各自所在的边上移动，以采集箭着点的垂直位置即Y轴位置数据；倾斜光路发射电路12和倾斜光路接收电路13之间布置有第三路扫描光路III，即沿倾斜光路发射电路12依次设置第一倾斜光路反射镜面1401和第二倾斜光路反射镜面1402以通过反射产生倾斜光路，第一倾斜光路反射镜面1401固定设置在第一无源Y轴扫描头1001上并与第一垂直光路反射镜面1101相隔一定距离，且第一垂直光路反射镜面1101和第一倾斜光路反射镜面1401从上至下依次并排设置，第二倾斜光路反射镜面1402固定设置在第二无源Y轴扫描头1002上并与第二垂直光路反射镜面1102相隔一定距离，且第二倾斜光路反射镜面1402和第二垂直光路反射镜面1102从上至下依次并排设置，第一倾斜光路反射镜面1401与其对应的第一无源Y轴扫描头1001之间的角度小于45°，例如为30°，第二倾斜光路反射镜面1402与其对应的第二无源Y轴扫描头1002之间的角度大于45°，例如为60°，从而第三路扫描光路III与第一路扫描光路I和第二路扫描光路II均形成光线交叉布置的光路结构；通过第一无源Y轴扫描头1001和第二无源Y轴扫描头1002分别在其各自所在的边上移动，以采集如图2中所示的箭体位置被遮挡的箭着点位置数据即X轴和Y轴位置数据，即可以检测出被垂直交叉阻挡的箭着点位置，从而极大地降低了由于垂直交叉阻挡而无法检测出箭着点位置的概率。

在实际应用中，主动驱动轮15通过绕线17带动第一被动驱动轮1601、第二被动驱动轮1602、第三被动驱动轮1603和第四被动驱动轮1604进而通过绕线17连接控制第一无源X轴扫描头601、第二无源X轴扫描头602、第一无源Y轴扫描头1001和第二无源Y轴扫描头1002同步移动，以同时同步采集箭着点的位置即X轴和Y轴数据，保证了箭着点位置测量采集的稳定性和精度。此外如图3中所示的射箭自动报靶系统还包括设置在射箭靶20四周的矩形靶框19，上述水平光路发射电路4、水平光路接收电路5、垂直光路发射电路8、垂直光路接收电路9、倾斜光路发射电路12和倾斜光路接收电路13均设置在矩形靶框19上，矩形靶框19的四边即四个边沿/边框上均设置有扫描头导轨18，上述第一无源X轴扫描头601、第二无源X轴扫描头602、第一无源Y轴扫描头1001和第二无源Y轴扫描头1002分别设置在其各自所在的边沿/边框的扫描头导轨15上，且在主动驱动轮协同被动驱动轮控制下分别在其各自所在的扫描头导轨15上同步移动。

本实用新型射箭自动报靶系统的另一种优选结构的俯视示意图与图3所示的一致，其中，与图3不同之处是该实施例是将水平光路发射电路4、水平光路接收电路5、垂直光路发射电路8、垂直光路接收电路9、倾斜光路发射电路12和倾斜光路接收电路13中的发射电路或接收电路均分别设置两个或两个以上，且垂直于矩形平面/扫描光路平面依次层叠设置，并且每层分别设置上述扫描光路(即扫描光路I、扫描光路II和扫描光路III)，也即是说可以采用两层或两层以上的层叠结构，每一层均包括上述至少三对发射电路与接收电路对；每层的扫描光路可以设置其每层各自单独使用的反射镜面和无源扫描头以形成每层各自的扫描光路，以进一步检测射入射箭靶20的箭体的倾斜度，并对采集到的数据结果进行修正；优选地，每层的扫描光路还可以均利用(即共用)上述第一水平光路反射镜面701、第二水平光路反射镜面702、第一无源X轴扫描头601和第二无源X轴扫描头602，第一垂直光路反射镜面1101、第二垂直光路反射镜面1102、第一无源Y轴扫描头1001和第二无源Y轴扫描头1002，以及第一倾斜光路反射镜面1401和第二倾斜光路反射镜面1402，以形成每层各自的扫描光路，也即是说可以共用第一层的无源扫描头和反射镜面，并且由于发射电路或接收电路均垂直于扫描光路平面依次层叠设置，所以形成的每层各自的扫描光路之间不会产生交叠，不会导致箭着点位置采集误差。

在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。