一种自动计算射箭环数的箭靶装置的制作方法

本发明属于体育娱乐健身设施，具体涉及一种自动计算射箭环数的箭靶装置。

背景技术：

随着人们生活水平的不断提高，人们对于身体健康越来越重视，因此体育健身活动越来越受到大众的喜爱。射箭不仅可以达到健身的目的，还可以作为一种娱乐休闲和竞技体育的项目，因而目前许多国家都在对这项运动进行推广普及。随着这项运动的普及，对箭靶的需求和要求也逐渐提高。

常用的箭靶，往往是被放置在距离射击者一定距离的地方，射击结束后由专门的工作人员测量读数并且记录射箭的环数；这种工作方式不仅耗费比较大的人力物力，而且效率低下。因此有必要改进箭靶和计环方式，以实现自动计环。现有的自动定位识别报靶主要方式有：1)光电自动报靶；2)超声传感器报靶；3)电子传感器报靶；4)图像识别报靶等。这些自动报靶技术复杂，而且价格比较昂贵，不适用于一般靶场射箭场合，即不利于在普通的靶场推广应用。对此，我们需要一种新型的经济型自动计环箭靶装置。

公开号cn103644777a的中国专利申请描述了一种带有自动计分器的飞镖器械，其实现自动计分的主要原理是将靶盘金属网分为82个分区，然后金属网与处理器、低压电源连接，当飞镖射中靶盘时，处理器检测到相关信号，然后判定进而得到环数，并进行显示。该器械中，靶盘的分区数目较多，而且测量射箭后靶盘中产生的感应电动势来判定射中的环数，使得该器械的制造成本较高，制造过程较为复杂。

技术实现要素：

本发明提供一种自动计算射箭环数的箭靶装置，解决现有装置存在的靶盘分区较多、制造成本较高的问题，以利于射箭运动的推广。

本发明所提供的一种自动计算射箭环数的箭靶装置，包括靶盘、测量电路和报环模块；其特征在于：

所述靶盘自上而下依次由上导电层、绝缘层和下导电层构成，所述上导电层表面按照现有靶纸的规格分为10个同心的依次嵌套的圆环形区域，由外到内分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10环，各圆环形区域彼此绝缘且各自分别引出一条导线；

所述下导电层的形状、尺寸和上导电层相同，但表面为整体，不必分成依次嵌套的圆环形区域；

所述测量电路包括直流电源和信号处理模块，直流电源一极通过导线连接靶盘的下导电层，直流电源另一极通过导线连接信号处理模块，所述靶盘的上导电层的10个圆环形区域分别通过导线与信号处理模块的不同输入端口相连接；

所述信号处理模块获取并且处理来自靶盘的电信号，将处理后的信号输出至报环模块；

所述报环模块由显示器件或者语音播放器件构成，实现射中环数的数字屏显示或者语音播报。

所述的自动计算射箭环数的箭靶装置，其特征在于：

所述信号处理模块包含a/d转换模块、代码执行模块、d/a转换模块和多个输入输出端口，其中输入端口的数量不少于10个，以保证10个圆环形区域引出的导线与各自对应的输入端口进行连接；

所述a/d转换模块和多个输入端口连接，依次采集多个输入端口上的模拟电压信号，将其转换成数字电压值；

所述代码执行模块读取a/d转换模块送来的各个输入端口的数字电压值ui，记载其与输入端口的对应关系，并将ui与测量电路中的直流电源s4的电压值u0进行比较，判断是否ui≤0.5u0，是则判定箭头未射中箭靶，射中环数为0；否则依据ui对应的输入端口，确定射中环数；然后将射中环数送至d/a转换模块，转换为模拟信号，通过输出端口送至报环模块；

当出现箭头射中箭靶后刚好处于两个圆环形区域之间，与两个输入端口对应的ui均大于0.5u0，则以对应环数较小的输入端口，确定射中环数。

所述的自动计算射箭环数的箭靶装置，其特征在于：

所述上导电层、下导电层和绝缘层的总厚度小于射击用箭箭头的长度，各层厚度为1mm～30mm，以保证箭能够射穿靶盘；

所述绝缘层厚度大于或等于射击用箭箭头直径，以避免上导电层和下导电层之间的间隙过小，导致箭头射中箭靶后上导电层和下导电层直接接触导通，影响后续对射中环数的分析和播报。

所述的自动计算射箭环数的箭靶装置，其特征在于：

所述上导电层由导电材料网格或者导电薄膜构成，其表面按照同心的圆环形区域进行切割，沿切割轨迹涂布绝缘材料，以防止切割后不同圆环形区域之间的误接触，从而得到彼此独立绝缘、依次嵌套的10个同心的圆环形区域；

所述各圆环形区域之间的绝缘材料区域宽度与射击用箭箭头的截面直径相等，以避免出现箭头射中箭靶后同时与两个圆环形区域接触以及箭头射中箭靶后完全处于两个圆环形区域之间的绝缘材料区域的情况，从而保证自动计算环数箭靶的正常工作。

当所述上导电层由导电材料网格构成时，导电材料网格与箭头的横截面中心对准时，两者之间存在线接触，以保证箭射中箭靶之后能够使得上导电层和下导电层之间导通。

为避免上、下导电层受外界环境干扰，以及保证靶盘的美观，需要用环形夹层对上、下导电层进行封装，避免其直接暴露在空气中，影响工作性能。

使用时，为了维持靶盘的总体结构，可以将靶盘粘贴在基底上。

当箭射入靶盘，落在某一个圆环形区域内，击穿箭靶的导电层及和绝缘层后，由于金属箭头的连接，将会使得靶盘的上导电层相应圆环形区域和下导电层在短时间内导通。信号处理模块10个输入端口分别对应箭靶上10个圆环形区域，依据输入端口与箭靶圆环形区域的一一对应关系，信号处理模块可以确定射中环数，将确定环数的信号通过d/a转换模块转换为报环模块能够识别和接收执行的信号，通过输出端口传输到报环模块中，报环模块对信号进行识别，然后驱动模块内的报环部件进行报环。报环的方式主要分为数字屏显示和语音播报两种方式。

对于数字屏显示方式，由于需要显示01、02、03......、10等十种环数情况，所以信号处理模块中，先定义不同的显示数字(01，02，03，......10)时对应的点亮的数码管，未对应的数码管则处于熄灭状态。信号处理模块确定箭射中的环数后，即确定了数字屏需要显示的数字，通过已经定义好的显示数字与数码管亮灭的对应状态，将射中环数的数字信号通过d/a转换模块转换成为数字屏中不同的数码管对应的数字编码驱动信号，将数字编码驱动信号通过i/o端口传输到数字显示屏，数字显示屏受到信号驱动，相应的数码管亮，从而显示出对应的数字，即射中环数。

对于语音播报方式，信号处理模块中包含的d/a转换模块，将数字信号解码为通常的模拟信号，最终通过语音播放器件播放。

与cn103644777a专利申请相比，本发明主要针对射箭时靶被射穿的情况，这是射箭过程中的常态，可以最大程度上满足射击人员的心理期望，符合射击习惯。而且，本发明所采用的自动计环原理与cn103644777a专利申请也存在着显著的差异，cn103644777a专利申请中主要利用箭射中靶时能够在靶内部的金属层之间产生感应电动势，通过测量感应电动势，进而确定射中的环数；本发明则是箭射中靶之后引起电路由不导通到导通的变化，进而导致电路中信号处理模块获得高电平信号，依据高电平信号输入的端口数，从而确定被射中的区域，进而确定射中的环数。并且本发明的箭靶较薄，使用粘弹性材料封装导电层，能够轻易地与靶盘粘连撕离，从而提高了工作效率。本发明的外接测量电路和报环模块可以重复使用，甚至可以一组装置与多个箭靶相连，可以提高使用效率，综合降低成本。

与现有的光电自动报靶、超声传感器报靶、电子传感器报靶以及图像识别报靶等自动计环系统相比较，本发明制造成本降低，能够准确地识别射箭的环数并且进行自动播报，精度能够达到一般靶场的计环需求，能够在大部分的靶场进行使用，因此适合在普通的靶场进行推广，用于娱乐休闲和日常的体育竞技训练场合。

附图说明

图1为箭靶截面示意图；

图2为箭靶分区示意图；

图3为箭靶自动计环的工作原理图；

图4为导电层致密度的示意图；

图5为箭靶自动计环整体工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本发明包括靶盘、测量电路和报环模块；

如图1所示，所述靶盘自上而下依次由上导电层m1、绝缘层m3和下导电层m2构成，如图2所示，所述上导电层m1表面按照现有靶纸的规格分为10个同心的依次嵌套的圆环形区域，由外到内分别为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10环，各圆环形区域彼此绝缘且各自分别引出一条导线；

所述下导电层m2的形状、尺寸和上导电层m1相同，但表面为整体，不必分成依次嵌套的圆环形区域；

如图3所示，所述测量电路包括直流电源s4和信号处理模块s3，直流电源s4一极通过导线连接靶盘的下导电层m2，直流电源s4另一极通过导线连接信号处理模块s3，所述靶盘的上导电层m1的10个圆环形区域分别通过导线与信号处理模块s3的不同输入端口相连接；

所述信号处理模块获取并且处理来自靶盘的电信号，将处理后的信号输出至报环模块；

所述报环模块s5由显示器件或者语音播放器件构成，实现射中环数的数字屏显示或者语音播报。

作为一个实施例，所述上导电层m1、下导电层m2和绝缘层m3的总厚度为10mm，小于射击用箭箭头的长度25mm，各层厚度为1mm、8mm、1mm，以保证箭能够射穿靶盘；

所述绝缘层厚度位8mm，大于或等于射击用箭箭头直径4mm，以避免上导电层m1和下导电层m2之间的间隙过小，导致箭头射中箭靶后上导电层m1和下导电层m2直接接触导通，影响后续对射中环数的分析和播报。

所述上导电层m1由导电材料网格构成，其表面按照同心的圆环形区域进行切割，沿切割轨迹涂布绝缘材料，以防止切割后不同圆环形区域之间的误接触，从而得到彼此独立绝缘、依次嵌套的10个同心的圆环形区域；

所述各圆环形区域之间的绝缘材料区域宽度与射击用箭箭头的截面直径相等，以避免出现箭头射中箭靶后同时与两个圆环形区域接触以及箭头射中箭靶后完全处于两个圆环形区域之间的绝缘材料区域的情况，从而保证自动计算环数箭靶的正常工作。

如图4所示，当导电材料网格5与箭头的横截面4中心对准时，两者之间存在线接触，以保证箭射中箭靶之后能够使得上导电层m1和下导电层m2之间导通。

本实施例中，测量电路中的信号处理模块采用单片机atmega32，其包含a/d转换模块、代码执行模块、d/a转换模块和32个i/o端口，报环模块采取数屏显示方式。

如图5所示，采用该实施例工作包括如下步骤：

第一步：自动计环箭靶装置连接和通电：

如图3所示接好电路，由恒压电源s4供电，电源一端接金属层m2，另一端与单片机相连接，金属网格层m1的10个分区分别引出一条导线，引出的导线分别与单片机的10个外接输入端口相连接，引出的导线与输入端口的一一对应关系要在单片机内的程序中进行声明，单片机的输出端口通过导线与数码管显示屏s5连接。

此时由于金属网格层m1和金属层m2之间存在绝缘层，所以电路并未导通，处于断开状态。

第二步：射箭：

射击人员开始射击，箭射穿靶盘内的金属网格层m1和金属层m2以及m1和m2之间的绝缘层m3，才算有效射击，箭落在靶外或者箭只轻微触碰到靶之后掉落等情况均属于无效射击，不计环。

第三步：测量处理并确定射中环数：

因为金属网格层m1和金属层m2以及绝缘层m3都比较薄，所以箭一般能够射穿金属网格层m1、绝缘层m3和金属层m2，而且箭头为金属材质，故当箭头穿过金属网格时，金属制的箭头使得金属网格层m1和金属层m2之间导通。单片机内的a/d转换模块依次采集与靶盘连接的输入端口上的模拟电压信号，将其转换成数字电压值，代码执行模块读取a/d转换模块送来的各个输入端口的数字电压值ui，记载其与输入端口的对应关系，并将ui与测量电路中的直流电源s4的电压值u0进行比较，判断是否ui≤0.5u0，是则判定箭头未射中箭靶，射中环数为0；否则依据ui对应的输入端口，确定射中环数；然后将射中环数送至d/a转换模块，转换为模拟信号，通过输出端口送至报环模块；

当出现箭头射中箭靶后刚好处于两个圆环形区域之间，与两个输入端口对应的ui均大于0.5u0，则以对应环数较小的输入端口，确定射中环数。

第四步：数字屏显示射中环数。

单片机确定射中的环数后，由于需要显示01、02、03......、10等十种环数情况，所以需要两个数码管进行数码显示，分别对应显示环数的两位数字。每个数码管中包含有七段数码管，对七段数码管依次编号，然后在单片机中，先定义不同的显示数字(01，02，03，......10)时两列数码管分别需要点亮的数码管段位的编号，确定段位编号后，便可以得到数码管显示数字与段位控制编码的对应关系。

单片机确定箭射中的环数后，即确定了数字屏需要显示的数字，通过已经定义好的显示数字与数码管的段位控制编码的对应关系，进而确定需要点亮的数码管段位。

将确定需要点亮的数码管信号通过i/o端口传输到数码管显示屏s5，数码管显示屏s5受到信号驱动，相应的数码管段位被点亮，从而显示出对应的数字，即射中环数。