一种台球训练的分析装置、系统及分析方法与流程

本发明涉及台球技术领域，尤其涉及一种台球训练的分析装置、系统及分析方法。

背景技术：

在台球的训练过程中，传统的方式都是由教练或者球员通过肉眼来感知每一杆击球的效果和过程，在训练过程中只能做到定性的评测和调整，无法定量分析更不可能对训练过程进行回顾，因而较难在短时间内达到很好的训练效果，提高过程缓慢。

针对训练效果差，无法对训练过程进行回顾、分析等问题，产生了目前在训练场上使用的台球运动装备，该台球运动装备得到了中国台球协会(Chinese Billiards&Snooker Association，CBSA)、世界职业斯诺克协会(World Professional Billiards and Snooker Association，WPBSA)和世界业余斯诺克协会(International Billiards and Snooker Federation，IBSF)的认可，用于球员训练及裁判、教练的考评，其基本原理是依靠“鹰眼系统”，包括若干台分辨率极高的快速黑白摄像机，它们被安置在球场周围，还有若干台安排了软件的电脑，通过软件对球场各条边线进行校准，把赛场的立体空间分隔成以毫米计算的测量单位；然后，利用高速摄像头从不同角度同时捕捉台球飞行轨迹的基本数据，摄像头速度高达每秒2000帧，数据传输给主控电脑后，计算出球的运行路线，并在屏幕上显示出模拟的球轨迹。

上述的训练设备能从理论与实践两方面进行系统、精确的训练球员，是一个可量化、可复现的严谨的训练系统，解决了以往台球训练只能口传心授的模式，开创了科学训练球员的手段。但是该系统结构组成复杂、对场地要求高、所需设备投入较大，适合于专业的台球学校和高端台球俱乐部，并且后期的使用维护费用也相对较高。因此，对于广大的普通台球爱好者而言，很难接触到高成本的训练系统，使用具有局限性。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种台球训练的分析装置、系统及分析方法，旨在解决现有的台球训练系统组成结构复杂、对场地要求高的问题。

本发明是这样实现的，一种台球训练的分析装置，包括母球和球杆，该分析装置还包括至少一个目标球和采集计算装置；

所述母球、所述目标球置于台球桌上，所述球杆用于通过所述母球瞄准或者撞击所述目标球；

所述采集计算装置用于采集所述球杆在瞄准状态或击球状态时，所述母球、所述目标球、所述球杆以及所述采集计算装置两两之间的距离，并根据所述距离计算夹角，所述夹角为瞄准或者击球时所述球杆和所述母球所在直线与所述目标球和母球所在直线形成的角。

进一步地，所述母球、目标球、球杆和所述采集计算装置内均置有距离测量模块、无线传输模块和电源；

所述电源与所述距离测量模块、所述无线传输模块相连接；

所述距离测量模块用于测量相互两个物体之间的距离；

所述无线传输模块与所述距离测量模块相连接，用于将采集到的所述距离、夹角进行无线传输。

进一步地，所述距离测量模块为距离传感器或者GPS模块。

进一步地，所述球杆内置有两距离测量模块，分别为第一距离测量模块、第二距离测量模块，所述第一、第二距离测量模块间隔设置。

进一步地，所述母球和所述球杆内均设置有用于检测加速度的加速度传感器；

所述采集计算装置还用于采集所述母球的加速度和所述球杆的加速度，并根据所述母球的加速度和所述球杆的加速度计算出所述球杆击球时的力量以及母球的速度和球杆的速度。

进一步地，所述目标球内设置有用于检测加速度的加速度传感器；

所述采集计算装置还用于采集所述目标球的加速度，并根据所述目标球的加速度计算出所述目标球的速度。

本发明还提供一种台球训练的分析系统，包括如上任一所述的台球训练的分析装置，以及

终端设备，所述终端设备与所述台球训练的分析装置相连接，用于分析、显示所述台球训练的分析装置的数据信息。

本发明还提供一种台球训练的分析方法，所述分析方法应用于包括母球、球杆、采集计算装置和至少一目标球的台球训练的分析装置上，该分析方法包括以下步骤：

采集所述球杆在瞄准状态或击球状态时，所述母球、所述目标球、所述球杆以及所述采集计算装置两两之间的距离；

根据所述距离计算夹角，所述夹角为瞄准或者击球时所述球杆和所述母球所在直线与所述目标球和母球所在直线形成的角。

进一步地，所述母球、目标球、球杆和所述采集计算装置内均置有距离测量模块、无线传输模块和电源；

所述电源与所述距离测量模块、所述无线传输模块相连接；

所述距离测量模块用于测量相互两个物体之间的距离；

所述无线传输模块与所述距离测量模块相连接，用于将采集到的所述距离、夹角进行无线传输。

进一步地，所述球杆内置有两距离测量模块，分别为第一距离测量模块、第二距离测量模块，所述第一、第二距离测量模块间隔设置。

进一步地，所述母球和所述球杆内均设置有用于检测加速度的加速度传感器；

所述采集计算装置还用于采集所述母球的加速度和所述球杆的加速度，并根据所述母球的加速度和所述球杆的加速度计算出所述球杆击球时的力量以及母球的速度和球杆的速度。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：所述的台球训练的分析装置能根据母球、目标球、球杆以及采集计算装置两两之间的距离，计算出瞄准或者击球所在直线与所述目标球与母球所在直线之间的夹角，从而将在训练过程中的定性分析和判断转化为具体的数据，根据所述数据来指导球手进行练球，该分析装置不仅给球手和教练提供了一个可以作为训练参照的标准，还能提高训练的效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的台球训练的分析装置的示意图；

图2是本发明实施例提供的台球训练的分析装置在瞄准状态的示意图；

图3是本发明实施例提供的台球训练的分析装置在击球状态的示意图；

图4是本发明实施例提供的台球训练的分析装置在击球后的状态示意图；

图5是本发明实施例提供的台球训练的分析方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1为台球训练的分析装置的示意图。该台球训练的分析装置，包括母球12、球杆13、至少一个目标球11和采集计算装置14。

在训练时，母球12、目标球11置于台球桌10上，球员用球杆13通过母球12瞄准或者撞击目标球11。

本发明中的母球12、目标球11和球杆13内都植入有芯片和电池等器件，但其本身的重量仍然与斯诺克对球体和球杆的质量要求一致。母球12和目标球11的直径为52.5mm，重量为154.5g。球杆13的重量约510g，长度约为1.45米。当然，球的质量不但可以按照斯诺克的标准去设计，还可以按照其它的标准去设计，比如，按照中式台球、花式九球等标准去设计。

当只是基础的瞄准，击球练习时，只需要一个目标球11和一个母球12进行练习即可，当进行高级别的练习时，需要两个、三个或者更多的目标球11进行练习。

采集计算装置14用于采集球杆13在瞄准状态或击球状态时，母球12、目标球11、球杆13以及采集计算装置14两两之间的距离，并根据距离计算夹角，夹角为瞄准或者击球时球杆13和母球12所在直线与目标球11和母球12所在直线形成的角。

采集计算装置14采集到的距离有：球杆13与母球12之间的距离、球杆13与目标球11之间的距离、母球12与目标球11之间的距离、母球12与采集计算装置14之间的距离、目标球11与采集计算装置14之间的距离、球杆13与采集计算装置14之间的距离等。

采集计算装置14不仅能完成对数据的采集和发送，还能对采集到的数据进行处理和计算。采集计算装置14同时也起到一个参照坐标的作用，球杆13、母球12和球杆13都以采集计算装置14作为一个定点，计算其与采集计算装置14之间的距离，以方便根据该距离计算出击球前瞄准的方向与进球方向的角度、击球时击打的方向与进球方向的角度。

在上述实施例的基础上，母球12、目标球11、球杆13和采集计算装置14内均置有距离测量模块、无线传输模块和电源。

电源与距离测量模块、无线传输模块相连接，用于提供电源。电源可以为钮扣电池或者无线充电电源等。

距离测量模块用于测量相互两个物体之间的距离。

无线传输模块与距离测量模块相连接，用于将采集到的距离、夹角进行无线传输。具体的，无线传输模块可以为蓝牙芯片、WIFI模块等。

采集计算装置14内置有电源、距离测量模块和无线传输模块，其可以设置为一个可移动的装置，在训练时，将该可移动的采集计算装置14置于台球桌10上，或者将可移动的采集计算装置14置于台球桌10附近，使其位置保持不变。采集计算装置14还可以设置为一个智能手环，在进行台球训练时，将手球戴在手上。

在上述各个实施例的基础上，距离测量模块可以为距离传感器或者GPS模块。

当采用距离传感器时，母球12、球杆13、目标球11和采集计算装置14都需要内置距离传感器。采集计算装置14内的距离传感器通过发出无线电波，无线电波到达目标球11后再反射回来，采集计算装置14根据发出无线电波的时间与接收到目标球11反射回来的无线电波的时间，计算出目标球11与采集计算装置14的距离。同理，采集计算装置14根据发出无线电波的时间与接收到母球12反射回来的无线电波的时间，计算出母球12与采集计算装置14的距离。采集计算装置14根据发出无线电波的时间与接收到球杆13反射回来的无线电波的时间，计算出球杆13与采集计算装置14的距离。母球12内的距离测量模块通过向目标球12发出无线电波信号，目标球11内的距离测量模块接收到无线电波信号后进行反射，母球内的距离测量模块根据发出无线电波的时间与接收到目标球11反射回来的无线电波的时间，计算出母球12与目标球11之间的距离。同理，可计算球杆13与目标球11之间的距离、球杆13与母球12之间的距离。

当采用GPS模块时，母球12、球杆13和目标球11内都需要内置GPS模块。同时，需要在台球训练场的上方或者采集计算装置14内布设一个GPS发射器，GPS模块可以精确地测量出相互两个物体之间距离，然后通过无线传输模块将测量到的距离传送到采集计算装置14。

球杆13内置有两距离测量模块，分别为第一距离测量模块、第二距离测量模块，第一、第二距离测量模块间隔设置。比如，第一距离测量模块可以置于球杆13的D位置处，第二距离测量模块可以置于球杆13的C位置处。具体的，C位置处可以为球杆13的接口处，D位置处可以为球杆13尾端的铜质结构，即在球杆13的接口内和铜质结构内集成距离测量模块。第一距离测量模块和第二距离测量模块可以共用一个无线传输模块和一个电源，也可以分别使用不同的无线传输模块和电源模块。第一距离测量模块和第二距离测量模块的设置，可以定位、测量出球杆13所处的直线，方便精确地测量出瞄准状态时或击球状态时，球杆13所在直线与目标球11和母球12所在的直线之间的距离，从而方便根据距离计算出夹角。

母球12、球杆13和目标球11内均设置有用于检测加速度的加速度传感器。采集计算装置14还用于采集母球12的加速度、球杆13的加速度以及目标球11的加速度，并根据母球12的加速度、球杆13的加速度以及目标球11的加速度，计算出球杆13击球时的力量、母球12的速度、球杆13的速度和目标球11的速度。

本发明还提供一种台球训练的分析系统，包括上述实施例中任一所述的台球训练的分析装置以及终端设备。

终端设备与台球训练的分析装置相连接，用于分析、显示台球训练的分析装置的数据信息。例如，终端设备内置有蓝牙模块或者WIFI模块，相应的，台球训练的分析系统中的采集计算装置14内置有蓝牙模块或者WIFI模块，分析装置通过蓝牙或者无线网络向终端设备发送数据。

终端设备可以但不限于包括：需依靠电池维持正常运行且支持网络及下载功能的智能手机、笔记本、平板电脑、穿戴智能设备等。例如，终端设备为智能手机时，可以在智能手机中安装与台球训练的分析装置相配套的APP软件，APP软件接收到分析装置发送的数据后，对数据进行分类、分析、归纳、计算等操作，最终将球员训练一段时间内的数据形成数据表显示出来。

在瞄准状态、击球状态或者击球后的具体计算如下：

实施例一

瞄准状态时，计算瞄准的方向与进球方向是否一致。如图2所示，图2为台球训练的分析装置在瞄准状态的示意图。通过采集计算装置14(即E点)内置的距离测量模块向母球12(即B点)、目标球11(即A点)、球杆13(即C点和D点)发出无线电信号，并接收各个点反馈回的信号，从而测量出AE、BE、CE、DE之间的距离。球杆13中D点处的距离测量模块分别向A点、B点和C点发出无线电信号，并接收其反馈回来的信号，根据发射信号和接收信号的时间差计算出DA、DB、DC之间的距离。利用三角函数的原理分别计算出三角形EDA、三角形EDB和三角形EDC的角度。

瞄准状态时，球杆13和母球12所在的直线与定点(即采集计算装置14所处的位置E点)的夹角为角EDC，目标球11和母球12所在直线与定点E的夹角为角EDA。角EDC与角EDA的差值即为球杆13和母球12所在直线与目标球11和母球12所在直线形成的角。

由于三角形EDC的三条边已知，因此，可以求出∠EDC的角度。设三角形EDC中：边长CD的长度为e，边长EC的长度为d，边长ED的长度为c，∠EDC的角度为β₁，根据余弦定理可知d²＝c²+e²-2cecosβ₁，则cosβ₁＝(c²+e²-d²)/2ce，则可以计算出β₁的角度。同理，由于三角形EDA的三条边已知，因此，可以求出∠EDA对应的角度。∠EDC与∠EDA的差值反映了瞄准方向与进球方向的偏角。

实施例二

击球状态时，计算击球的方向与进球方向是否一致。如图3所示，图3为台球训练的分析装置在击球状态的示意图。当球杆13与母球12发生碰撞时，通过采集计算装置14(即E点)内置的距离测量模块向母球12(即B点)、目标球11(即A点)、球杆13(即C点和D点)发出无线电信号，并接收各个点反馈回的信号，从而测量出AE、BE、CE、DE之间的距离。球杆13中D点处的距离测量模块分别向A点、B点和C点发出无线电信号，并接收其反馈回来的信号，根据发射信号和接收信号的时间差计算出DA、DB、DC之间的距离。利用三角函数的原理分别计算出三角形EAB和三角形EAD的角度。

击球状态时，球杆13和母球12所在的直线与定点(即采集计算装置14所处的位置E点)的夹角为角EAD，目标球11和母球12所在直线与定点E的夹角为角EAB。角EAD与角EAB的差值即为球杆13和母球12所在直线与目标球11和母球12所在直线形成的角。

由于三角形EAB的三条边已知，因此，可以求出∠EAB的角度。设三角形EAB中：边长AB的长度为e，边长EA的长度为b，边长EB的长度为a，∠EAB的角度为α₁，根据余弦定理可知a²＝b²+e²-2becosα₁，则cosα₁＝(b²+e²-a²)/2be，则可以计算出α₁的角度。同理，由于三角形EAD的三条边已知，因此，可以求出∠EAD对应的角度。∠EAB与∠EAD的差值反映了击球方向与进球方向的偏角。

实施例三

当母球12与目标球11碰撞后，计算球杆13与母球12的速度，根据速度可以分析出击球时球员的手臂用力情况。如图4所示，图4为台球训练的分析装置在击球后的状态示意图。当球杆13与母球12发生碰撞时，通过母球12与目标球11内集成的压力传感器可以确定出发生碰撞的时间。通过母球12内的加速度传感器、目标球11内的加速度传感器以及球杆13内的加速度传感器，可以获知在发生碰撞时，母球12的加速度、目标球11的加速度以及球杆13的加速度。

根据动量定理P＝Ft＝mv₂-mv₁，其中，v₁为碰撞前的速度，v₂为碰撞后的速度，m为物体的质量，F为作用力，t为相互作用的时间。在碰撞过程中，相互作用力F₁和F₂的大小相等、方向相反，即F₁＝-F₂，碰撞过程的加速度为a₁＝F₁/m₁，a₂＝F₂/m₂。

设母球12的质量为m_B，目标球的质量为m_A，球杆13的质量为m_g，发生碰撞后，母球12的加速度为a_B，目标球11的加速度为a_A，球杆13的加速度为a_g；母球12的速度为v_B，目标球11的速度为v_A，球杆13的速度为v_g。由于m_B、m_A和m_g已知，根据加速度传感器可以测出a_B、a_A和a_g。根据动量守恒定理可以得出：击球过程中球杆13的作用力为F_g＝m_ga_g，碰撞后母球12的速度为v_B＝m_gv_g/m_B。又由于F_gt＝m_Bv_B，F_g＝m_Ba_B，所以，a_B＝v_B/t。即根据动量定理可以得出碰撞时球杆13的作用力、母球12的速度以及目标球11的速度。

本发明还提供一种台球训练的分析方法，如图5所示，图5为台球训练的分析方法的流程示意图。该分析方法应用于包括母球12、球杆13、采集计算装置14和至少一目标球11的台球训练的分析装置上，该分析方法包括以下步骤：

S101、采集球杆13在瞄准状态或者击球状态时，母球12、目标球11、球杆13以及采集计算装置14两两之间的距离。

采集计算装置14采集到的距离有：球杆13与母球12之间的距离、球杆13与目标球11之间的距离、母球12与目标球11之间的距离、母球12与采集计算装置14之间的距离、目标球11与采集计算装置14之间的距离、球杆13与采集计算装置14之间的距离等。

S102、根据距离计算夹角，夹角为瞄准或者击球时球杆13和母球12所在直线与目标球11和母球12所在直线形成的角。

由于相互之间的距离已经采集到采集计算装置14内了，采集计算装置14可以根据余弦定理计算出瞄准状态下的夹角和击球状态下的夹角。

在上述分析方法的基础上，母球12、目标球11、球杆13和采集计算装置14内均置有距离测量模块、无线传输模块和电源。

电源与距离测量模块、无线传输模块相连接，用于提供电源。电源可以为钮扣电池或者无线充电电源等。

距离测量模块用于测量相互两个物体之间的距离。

无线传输模块与距离测量模块相连接，用于将采集到的距离、夹角进行无线传输。具体的，无线传输模块可以为蓝牙芯片、WIFI模块等。

球杆13内置有两距离测量模块，分别为第一距离测量模块、第二距离测量模块，第一、第二距离测量模块间隔设置。

比如，第一距离测量模块可以置于球杆13的D位置处，第二距离测量模块可以置于球杆13的C位置处。具体的，C位置处可以为球杆13的接口处，D位置处可以为球杆13尾端的铜质结构，即在球杆13的接口内和铜质结构内集成距离测量模块。第一距离测量模块和第二距离测量模块可以共用一个无线传输模块和一个电源，也可以分别使用不同的无线传输模块和电源模块。第一距离测量模块和第二距离测量模块的设置，可以定位、测量出球杆13所处的直线，方便精确地测量出瞄准状态时或击球状态时，球杆13所在直线与目标球11和母球12所在的直线之间的距离，从而方便根据距离计算出夹角。

母球12、目标球11和球杆13内均设置有用于检测加速度的加速度传感器。采集计算装置14还用于采集母球12的加速度、目标球11的加速度和球杆13的加速度，并根据母球12的加速度、目标球11的加速度和球杆的加速度计算出球杆13击球时的力量以及母球12的速度和球杆13的速度。

本发明的台球训练的分析方法、分析装置以及分析系统能够根据母球12、目标球11、球杆13以及采集计算装置14两两之间的距离，计算出瞄准或者击球所在直线与目标球11与母球12所在直线之间的夹角，从而将在训练过程中的定性分析和判断转化为具体的数据，根据数据来指导球手进行练球，该分析装置和分析系统对击打的过程进行了详细的数据采集和分析，从而将球手训练过程中存在的问题或者失误通过数据反映出来，给球手和教练提供了一个可以作为训练参照的标准。同时，该装置的使用不受场地的限制，设备简单，对个人爱好者以及专业球手都可以起到智能教练的作用，根据反映的数据能对基本功的练习起到标准化、规范化的作用。并且，终端设备能收集训练过程中的所有数据，然后再对一个时间段内的数据进行分析、统计，能方便球员对练习过程中一段时间的大概率特征进行总结和回顾，能真正找到一个台球爱好者属于自己的一套标准规范的击球动作及习惯，从而让每个爱好者的基本动作定型并得到巩固，使击球准确度和发力控制两个台球基本功得到真正的掌握。

在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本发明所必须的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。