一种智能台球训练系统的制作方法

本发明涉及运动机械技术领域，特别涉及一种智能台球训练系统。

背景技术：

随着社会的发展，打台球这项休闲运动越来越受到人们的喜好。

现有的台球运动的硬件组成一般包括球桌和球杆，随着物联网化的发展，越来越多设备都实现了互联互通，台球这一项作为优雅的室内运动，应该跟上潮流。台球运动的硬件升级已经是势在必行的，特别时作为训练用的台球运动的硬件更加应该实现智能化。

申请人通过多年的研发经验，研发出一种智能化的台球训练系统。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种智能台球训练系统。

本发明解决其技术问题的解决方案是：一种智能台球训练系统，包括训练球桌、训练球杆、数据处理模块，其特征在于：所述数据处理模块分别与所述训练球桌和训练球杆无线连接，所述球杆包括：第一杆部、第二杆部、数据发送模块，所述第一杆部与第二杆部通过第一硅胶套连接，所述第一硅胶套套接第一杆部的尾部与第二杆部的头部，所述第一杆部的尾部与第二杆部的头部之间设有用于检测第一杆部振动的压电薄膜，所述压电薄膜与所述数据发送模块连接并将所述第一杆部的振动信息传送到所述数据发送模块，所述数据发送模块通过第二硅胶套套接在所述第二杆部的尾部，所述数据发送模块将所述第二杆部的所述振动信息通过无线链路层发送给数据处理模块，所述训练球桌包括：桌体，所述桌体设有数据采集系统，所述数据采集系统包括：设在所述桌体正上方的支架和用于记录台球在石板上运动的图像的摄像头，所述支架所在的平面与所述桌体的石板互相平衡，所述桌体设有用于测量所述石板下侧面与地面之间距离的第一感应器，所述支架设有用于测量支架所在平面与地面之间距离的第二感应器，所述支架还设有用于测量支架所在平面与所述桌体的库边之间距离的第三感应器，所述支架还设有用于测量支架所在平面与所述桌体的石板之间距离的第四感应器，所述数据处理模块分别与所述第一、第二、第三、第四感应器、摄像头通过无线链路层连接。

进一步，所述第一杆部的尾部与压电薄膜之间、所述第二杆部的头部与所述压电薄膜之间均设有棉垫。

进一步，所述第一、第二、第三、第四感应器均为超声波传感器。

进一步，所述第一感应器由4个分别位于所述石板下侧4个边角的超声波传感器组成。

进一步，所述第二感应器由2个分别位于所述支架侧边中部的超声波传感器组成。

进一步，所述支架的中部设有横杆，所述第三、第四感应器均由1个超声波传感器组成，所述第三、第四感应器均安装在所述横杆上。

进一步，所述无线链路层为蓝牙链路层。

本发明的有益效果是：本智能台球训练系统包括训练球桌、训练球杆、数据处理模块，并且利用了数据采集系统对训练球桌各个平面之间的距离测量和对台球的运动图像的记录，将这些数据均输入到数据处理模块中，数据处理模块对这些数据进行处理并得到了关于台球石板的平衡度、摩擦因素和库边的回弹度的各个参数，同时训练球杆记录训练者击球时的击打力度，并将该击打力度转化为电信息发送给数据处理模块，所述数据处理模块将得到信息汇总显示给训练者，使得训练者可以依靠这些参数提升运动水平，解决了现有台球运动硬件智能化低下的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1是台球训练系统的框架示意图；

图2是训练球杆的结构和数据处理模块的示意图；

图3是训练球杆第一杆部与第二杆部连接部位的剖面图；

图4是数据发送模块的连接关系示意图；

图5是训练桌的结构和数据处理模块示意图；

图6是训练桌的侧面示意图；

图7是数据处理模块的连接关系示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

实施例1，参考图1，一种智能台球训练系统，包括训练球桌、训练球杆、数据处理模块a4，所述数据处理模块a4分别与所述训练球桌、训练球杆全双工的无线连接。

结合图2、图3、图4，所述训练球杆包括：第一杆部11、第二杆部12、数据发送模块4，所述第一杆部11与第二杆部12通过第一硅胶套2连接，所述第一硅胶套2套接第一杆部11的尾部与第二杆部12的头部，所述第一杆部11的尾部与第二杆部12的头部之间设有用于检测第一杆部11振动的压电薄膜22，所述压电薄膜22与所述数据发送模块4连接并将所述第一杆部11的振动信息传送到所述数据发送模块4，所述数据发送模块4通过第二硅胶套3套接在所述第二杆部12的尾部，所述数据发送模块4包括：第一蓝牙主模块、mcu芯片、加速度传感器、a/d转换器、电源系统，所述电源系统用于为所述第一蓝牙主模块、mcu芯片、加速度传感器、a/d转换器提供电能，所述加速度传感器用于检测所述第二杆部12的加速度并将通过a/d转换器将第二杆部12的加速度模拟信号转化为数字信号，所述a/d转换器将该数字信号发送给mcu芯片，所述mcu芯片控制所述第一蓝牙主模块并将所述振动信息和所述数字信号通过蓝牙链路层发送给数据处理模块a4。

结合图5、图6，所述训练球桌包括桌体，所述桌体设有数据采集系统，所述数据采集系统包括：设在所述桌体正上方的支架和用于记录台球在石板上运动图像的摄像头a1，所述支架由杆ab、bc、cd、da构成，其中所述支杆的中部设有横杆ef，所述桌体的石板a2与所述支架所在的平面互相平衡，所述石板a2的下侧4个边角依次设置超声波传感器a、b、c、d，超声波传感器a、b、c、d用于测量石板a2下侧面与底面之间的距离，依次标识为ha、hb、hc、hd，ha的大小等于hb、hc、hd，在杆ab的中部设有超声波传感器e，在杆cd的中部设有超声波传感器f，其中所述超声波传感器e、f用于测量支架所在平面abcd与地面之间的距离，标识为he、hf，所述横杆ef上设有2个超声波传感器，分别是：超声波传感器g、h，所述横杆ef的中部设有摄像头a1，所述超声波传感器g用于测量所述支架所在平面abcd与库边a3之间的距离，标识为hg，所述超声波传感器h用于测量所述支架所在平面abcd与所述石板a2之间的距离，标识为hh。所述数据采集系统还包括第二蓝牙主模块，所述第二蓝牙主模块用于将超声波a、b、c、d、e、f、g、h、摄像头a1测量得到的信息通过蓝牙链路层传送给所述数据处理模块a4。

结合图7，所述数据处理模块a4包括：蓝牙从模块、中央处理器、显示模块，所述显示模块为现有的模块，所述蓝牙从模块与所述第一、第二蓝牙主模块相配对并接收所述第一、第二蓝牙主模块发送的信息，蓝牙从模块将该信息传送给中央处理器，中央处理器通过计算得到：训练球杆的击打力度、台球石板的平衡度、摩擦因素、库边的回弹度、台球的轨迹，并通过显示模块显示出来。

所述平衡度、摩擦因素、库边的回弹度、台球的轨迹的计算原理为：

平衡度，所述平衡度指的是石板a2与地面之间的平衡程度，本发明用符号p1标识，其计算公式为：

动态摩擦因数，标识为u，计算原理为：设台球在台球桌上从i点运动到j点，i点和j点可从摄像头a1记录数据得到这两点的坐标分别为：(x1,y1)和(x2,y2),那么根据算法公式即可得到动态摩擦因素u，其中：

g＝9.8m/s²。

其中，k1为摄像头a1拍摄到的图片上的台球的尺寸与实际上台球的尺寸的比例，k2为摄像头a1的镜片的焦距与hh的比例。

库边回弹度，标识为w，假设台球在碰到库边前的速度是v1，经过库边反弹后的速度变为v2，那么在台球碰库边前那一刻和出库边前那一刻，从摄像头a1得到的运动影像中得到坐标(x3,y3)和(x4,y4)那么根据算法可以求出回弹度w；

所述的算法是：其中：

其中，k1为摄像头a1拍摄到的图片上的台球的尺寸与实际上台球的尺寸的比例，k2为摄像头a1的镜片的焦距与hh的比例。

台球的轨迹，数据处理模块a4对摄像头a1录制的台球的运动图像进行图像处理，其原理为：台球从开始运动到结束的录像，将该录像按照每秒18帧的速度分解成若干张图片，同时每张图片里的像素点都用程序设置好坐标，然后把台球在每张图片里所属的坐标记录下来，最终把所有的坐标在台球运动结束后的那张图片上，把相应的像素点标志好颜色，然后就形成了轨迹。

需要说明，数据处理模块a4如何根据上述原理对平衡度、摩擦因素、库边的回弹度、台球的轨迹的计算和根据所述振动信息计算得到训练球杆的击打力度为现有技术，不是本发明的保护点所在。

作为优化，所述第一杆部11的尾部与压电薄膜22之间、所述第二杆部12的头部与所述压电薄膜22之间均设有棉垫21。利用棉垫21作为缓冲，可以防止压电薄膜22因训练者击球力度过大而损坏。

所述显示模块显示的内容包括：比赛的项目,比如“2017年秋季东区斯诺克大师比赛”；实时重要参数，比如“石板a2的厚度、平衡度、库边a3的高度、库边回弹度、击打力度、摩擦因素、石板a2的高度、平面abcd的高度”等；作为优化，所述显示模块为触摸屏，所述显示模块设有若干手动选择按钮，比如“录像回放、增加犯分、犯分信息、比赛进程”等手动选择按钮；显示模块的显示区域可以根据手动的选择显示摄像头a1实时拍摄的视频(实时视频)或者之前的视频(回放视频)；当前比赛选手的实时比赛得分，比如张三vs李四的比赛结果是：58分vs68分，如果李四赢了，就在显示区域的中心弹出李四胜利的消息。

在比赛前，需要做一些设置，比如：比赛项目名称、比赛类型和所有比赛选手的比赛进程等；所述的比赛类型包括斯诺克、美式9球、中式15球等选择其中之一；所述的比赛选手的比赛进程包括定义好第一轮、第二轮、第三轮、半决赛、决赛等。

手动点击“录像回放”按钮后，可以选择手动设置回放时间和默认的回放时间，所述的默认的回放时间是系统根据最后一次击球后到所有的球停止的时间；同时显示区域就可以显示回放的摄像头a1拍摄到的视频信息，所述的视频信息包括台球的运动轨迹，和球的进球坐标或位置和球的停止坐标或位置；手动点击“增加犯分”，就是进行手动的罚分，并且要输入犯规的情况，比如“在击球前人的其它部位碰到了台球”；手动点击“犯分信息”可以查看每次犯分的情况信息；手动点击比赛进程，可以查看目前的比赛进度。

计分方法是：在每次击球后到球停止运动，通过图像识别进袋的球的信息属性，利用预选设定的标准比赛规则库来进行判断加分或者减分；如果计数保持不变，那么系统也通过回调视频录像，通过图像识别击球的信息和球与球相碰的信息，再利用预选设定的标准比赛规则库来进行判断加分或者减分。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。