带有交互板和换能器的冲击定位设施的制作方法

本发明涉及尤其用于娱乐或运动射击应用的冲击定位设施。

本发明更特别地应用于允许精确定位冲击的设施，即其包括：

-交互板，适于传播来自冲击的渐进机械波，并具有用于接收冲击的正面；

-至少三个换能器，布置并分布成抵靠交互板的正面或背面，以捕获在交互板上传播的渐进机械波并将渐进机械波转换为电信号；和

-电子中央单元，连接至换能器以接收换能器的电信号，电子中央单元被编程用于通过分析接收到的电信号来定位交互板中的冲击。

背景技术：

这种类型的设施例如是专利文献fr3056780b1和fr3057368a1的类型。采用的技术包括对换能器进行精确定位，并根据电信号中所识别出的冲击检测瞬间来分析由于对换能器的冲击而产生的机械波传播时间的差异，以允许对娱乐或运动射击应用进行期望的精确定位。sportquantum公司在其产品“impaqt”(注册商标)中的就是这项技术。

然而，在交互冲击板同一区域上重复射击很可能会由于局部凹陷而最终导致板变形，这不利于波的传播并因此不利于测量的精度。变形越大，测量误差越大。该变形还取决于冲击能量和每单位面积接受的冲击次数。因此，对于运动射击应用而言，这是特别重要的问题，在运动应用中，用户通常是经验丰富的射击者。这样，冲击力会很强，并且通常会集中在靶心附近面积很小的表面上。

第一个解决方案是将交互板视为需定期更换的消耗性设备。但是考虑到换能器的精确定位以及与中央电子单元的连接限制，其成本可能会相对较高。

sportquantum公司为其产品“impaqt”(注册商标)提出的另一种解决方案是，沿一个或多个自由选择的轴使交互板倾斜，以防止其受到过力量过大或能量过大的冲击。事实上，相对于正交于瞄准轴和/或期望的发射轴的平面的倾斜度越高，通过偏离发射体轨道降低的冲击能力越多且不导致发射体停止，这具有增加互动板接受很大的力量/能量的耐用度，因此提升其使用寿命。然而，该解决方案仅延缓了板15的必要更换，并不完全令人满意。

sportquantum公司还为其产品“impaqt”(注册商标)提出了另一种解决方案，即移动应在交互板的平面中显示的目标展示，以便讲单位面积受到的冲击至少分布在互动版的中心区域。这种替代解决方案也仅延缓了板的必要更换，也不能完全令人满意。它还需要用于移动目标展示的机械或电子装置。最后，在实践中并不令人满意，因为有经验的射击者会在一系列射击过程中注意到显示器位置的变化。因此，需要射击者移动身体顺应种位置变化，且这对于跟踪射击者的表现不甚理想。

因此，可能期望提供一种冲击定位设施，其允许克服至少部分上述问题和缺点。

技术实现要素：

因此，提出了一种冲击定位设施，其包括：

-交互板，适于传播来自冲击的渐进机械波，交互板具有用于接收冲击的正面；

-至少三个换能器，布置并分布成抵靠交互板的正面或背面，以捕获在交互板中传播的渐进机械波并将渐进机械波转换为电信号；和

-电子中央单元，连接至换能器以接收换能器的电信号，电子中央单元被编程用于通过分析接收到的电信号来定位交互板中的冲击；

其特征在于，冲击定位设施还包括：

-附加板，附接抵靠交互板正面并具有冲击接受区；和

-将附加板固定在交互板上的固定装置，固定装置构型为用于确保交互板的正面的与附加板的冲击接受区相对的整个部分抵靠接触。

因此，附加板吸收入射冲击的能量并保护交互板，同时借助如上构型的固定装置，确保根据其接受的每次直接冲击而使渐进机械波在交互板中获得有效传播。因此，附加板会因冲击而变形，必须定期更换。但由于附加板不承载换能器，因此更换附加板比更换交互板更容易，成本更低。

可选地，固定装置包括用于将附加板抵靠交互板机械紧固的机械紧固装置。

同样可选地，机械紧固装置包括布置在附加板周边上的螺钉和螺母系统。

同样可选地，固定装置包括抵靠交互板的正面的与附加板的冲击接受区相对的整个部分来建立接触的接触建立层，该接触建立层插入在交互板和附加板之间。

同样可选地，接触建立层被设计由包括粘合剂的材料制成，粘合剂尤其是环氧树脂的和/或透明的粘合剂。

同样可选地，接触建立层被设计由包括双面粘合片的材料制成，双面粘合片尤其是能再定位的粘合片。

同样可选地，接触建立层被设计为由通过毛细作用在附加板的整个冲击接受区中延伸的液体材料制成。

同样可选地，固定装置包括：

-至少一个刚性加强板或杆，在交互板后部固定至交互板和附加板上；和

-至少一个间隔件，布置在交互板的中央部分和所述至少一个刚性加强板或杆的中央部分之间，以使交互板和附加板弯曲。

同样可选地：

-交互板被设计为由聚碳酸酯、玻璃、钢化玻璃和金属组成的一组材料中的一种材料制成；

-附加板被设计为由金属片、聚碳酸酯、玻璃、钢化玻璃、和氮氧化铝、氧化铝、氧化钇等类型的陶瓷组成的一组材料中的一种材料制成。

同样可选地，对于娱乐或运动射击应用，根据本发明的冲击定位设施可以包括用于在交互板或附加板所在平面中显示的目标靶。

附图说明

借助以下描述，可更好地理解本发明，下面的描述仅以举例的方式给出并参考附图，其中：

图1示出了本发明的第一实施方式的冲击定位设施整体结构的示意性正视图；

图2示出了图1的冲击定位设施的第一变型实施例的示意性俯视图；

图3示出了图1的冲击定位设施的第二变型实施例的示意性俯视图；

图4是根据本发明的第二实施例的冲击定位设施的整体结构的示意性正视图；

图5示出了图4的冲击定位设施的示意性侧视图；

图6示出了根据本发明的第三实施例的冲击定位设施的整体结构的示意性正视图，和

图7示出了图6的冲击定位设施的示意性侧视图。

具体实施方式

图1正视图示意性地示出了冲击定位设施10，其包括能够传播来自冲击p的渐进机械波的交互板12，以及对该交互板12受到的所有冲击进行定位的冲击定位设备。在图1中可见交互板12接受冲击的正面。

定位设备包括：

-四个换能器pta、ptb、ptc和ptd，布置并分布成抵靠交互板12背面，更确切地说是布置和分布在交互板所形成的矩形的四个边的各边中点处，换能器设计为用于捕获在交互板12中传播的渐进机械波，并将其转换成电信号；和

-电子中央单元14，其连接至换能器pta、ptb、ptc和ptd以接收其电信号，该电子中央单元被编程用于通过对接收到的电信号进行的分析，例如基于在从接收到的电信号中识别出的冲击p检测瞬间，分析来自对换能器pta、ptb、ptc和ptd的冲击p的机械波传播时间的差异，以对交互板12中受到的冲击p进行定位。

应注意，通常，交互板12是任意形状的，不一定是矩形的。换能器的数量也是任意的，至少等于三个，以允许通过分析传播时间的差异进行定位，例如在上述文献fr3056780b1中所阐述的。作为变型，换能器可以抵靠交互板12的正面布置。

冲击定位设施10还包括矩形的附加板16，附加板抵靠在交互板12的正面上并且具有冲击接受区。该冲击接受区例如覆盖其整个表面，并且包括娱乐或运动射击应用使用者可见的目标靶18。作为变型，该冲击接受区可以仅覆盖其表面的一部分。附加板16是裸露的，即其本身不配备任何传感器。

冲击定位设施10最终包括将附加板16固定到交互板12的固定装置，该装置构造为用于确保交互板12的正面的与位于附加板16冲击接受区相对的整个部分抵靠接触。在图1的实施例中，这些固定装置包括四个系统f1、f2、f3和f4，其具有布置在形成附加板16的矩形的四个角处的螺钉和螺母。还应注意，通常，附加板16是任意形状的，不一定是矩形的。螺钉和螺母系统的数量也是任意的，因为它必须至少确保上述定义的与交互板12正面的接触。如图1所示，应注意螺钉和螺母的紧固系统有利地布置在由换能器形成的多边形的外部，以便尽可能减少干扰待检测的渐进机械波的传播。

图2的俯视图示出了冲击定位设施10的第一变型实施例，图中可见交互板12正面20以及背面22的轮廓，通过固定装置确保接触抵靠正面的一部分，换能器pta、ptb、ptc和ptd布置抵靠背面。在该变型中，固定装置不仅包括具有螺钉和螺母的四个系统f1、f2、f3和f4，还包括用于在整个冲击接受区上建立期望的机械接触的接触建立层24。接触建立层置于交互板12和附加板16之间。该接触建立层24允许将来自附加板16的任何冲击p的冲击波传输到交互板12，使其被换能器pta、ptb、ptc和ptd接收。该接触建立层24的材料可以由粘合剂组成，例如透明粘合剂，也可以是环氧型粘合剂。它也可以是双面粘合片，尤其是可再定位的粘合片，当附加板16由于冲击而变形过于严重，其允许简单快速地更换附加板16。应注意，当通过该接触建立层24可以充分确保期望的接触时，四个具有螺钉和螺母的系统f1、f2、f3和f4是可选的。还应注意，接触建立层24可以由非粘合剂和非粘性材料制成，例如通过毛细作用在整个冲击接受区扩散的液体，以确保接触和冲击波的传递，同时允许必要时轻松更换附加板16。在该第一变型中，电子中央单元14布置在形成支撑的第三板或杆26上，该第三板或杆本身例如使用四个具有螺钉和螺母的系统f1、f2、f3和f4固定在交互板12的后部，而与交互板12无直接接触。

图3俯视图示出了冲击定位设施10的第二变型实施例。在该变型中，四个具有螺钉和螺母的系统f1、f2、f3和f4将交互板12和附加板16之间固定，还抵靠交互板12背面22布置至少一个刚性加强板或杆28。然后，固定装置不仅包括四个具有螺钉和螺母的系统f1、f2、f3和f4，还包括所述至少一个刚性加强板或杆28和至少一个销钉30，销钉在交互板12中心部分和刚性加强板或杆28中心部分之间形成垫圈，以使交互板12轻微弯曲，且通过力的平移，使附加板16轻微弯曲。销30例如尺寸较小，使得在存在一定距离时不会感觉到弯曲，同时其尺寸足以确保在整个冲击接受区上所需的机械接触。可以设置多个销钉，例如在彼此下方的两个销钉。在该第二变型中，不必设置如图2中的接触建立层24。因此，使冲击波被换能器pta、ptb、ptc和ptd接收，冲击波是直接从附加板16向交互板12传输的。同样在该第二变型中，电子中央单元14可以直接附接抵靠在刚性加强板或杆28背面的可用部分上。该第二变型还允许必要时轻松更换附加板16。

就材料而言，交互板12可以是聚碳酸酯、玻璃、金属强化玻璃等材料。由于交互板受到附加板16的保护，因此不会直接受到冲击，因此不容易变形或劣化。

附加板16应设计成能够吸收其直接接受的发射物产生的冲击能量的材料。由于其发生变形后可能被更换，因此附加板还可以有利地设计为使用价格低廉的材料。例如可以是切割成尺寸适合的普通金属板，且带有四个孔以容纳四个具有螺丝和螺母的系统f1、f2、f3和f4。在这种情况下，应在金属板正面上打印或显示目标靶。在冲击能量较低的情况下，可以使用聚碳酸酯，甚至是玻璃材料。实际上，尽管玻璃抗压缩但对张力敏感而易碎，但通过在整个冲击接受区上通过与交互板12建立的接触，玻璃受到保护。因此，这允许附加板16非常耐磨。在这种情况下，可以在交互板12或附加板16的任何平面上印刷或显示目标靶，并且可以凭借透明性从远处看到目标靶(条件是接触建立层24也是透明度，如有)。还应注意，玻璃的使用不适用于图3的变型实施例，因为玻璃不可承受弯曲。

另一解决方案是使用更耐冲击因此更加昂贵的材料设计附加板16。但可以通过减小附加板16的厚度来弥补这部分增加的费用。图4(正视图)和图5(侧视图)示出了一个示例。在该示例中，附加板16设计为使用氧氮化铝型陶瓷制成，这是非常耐磨和耐刮擦的材料。而且这种材料是透明的。具有等效特性的任何其他材料也适用，例如氧化铝或钇陶瓷。如图4所示，附加板16可以制成单片或几个独立的片(即九个正方形片)。附加板通过粘合抵靠在互动板12正面上，例如使用钢化玻璃本身固定至加强板32上，例如使用聚碳酸酯，借助四角由黑盘标记的紧固元件5同样通过粘合固定至四角。这些紧固元件建例如为四个具有螺钉和螺母的系统f1、f2、f3和f4。加强板32也不具有传感器，并有利地实现了吸收每次发射一部分能量的功能，该加强板32与交互板12的背面接触。在加强板32的四个边的中央部分分别形成四个凹口34a、34b、34c和34d，以容纳布置为抵靠在交互板12的背面上的四个换能器pta、ptb、ptc和ptd。最后，是支撑板或杆36，中央电子单元14布置于其上，借助四个具有螺钉和螺母的系统f1、f2、f3和f4，支撑板或杆固定至加强板32的后部，而不与加强板32直接接触。

图6(正视图)和图7(侧视图)所示的另一种解决方案与先前解决方案的不同之处在于，其设计了与交互板12侧边尺寸相同的附加板16，并通过粘合和/或在四角处借助具有螺钉和螺母的四个系统f1、f2、f3和f4标识的紧固元件将其相互固定，并与加强板32固定。附加板16例如由钢化玻璃制成，交互板12由玻璃或钢化玻璃制成，加强板32由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成。

应注意，在用于前述娱乐或运动射击设施25中，中央电子单元14可以轻松被编程用于在存储器中记录附加板16直接接受的冲击的历史记录，包括其各自位置和力量。由于这些信息，可以自动预测附加板16的变形，且可以通过限定局部和/或整体不可超过的变形的参数阈值，对附加板的更换进行预测。

显然，上述根据各实施例和变型实施例所述的冲击定位设施允许有效保护具有换能器并连接至处理换能器提供的信号的电子中央单元14的交互板12。如上所述的附加板16具有至少两个优点。首先，由于附加板本身未配备传感器，因此更易于更换且成本更加低廉。其次，附加板可以进一步由比交互板12在技术上更耐冲击的材料制成，这在其受到能量非常高的发射物冲击的应用中是特别有利的。因此，可以设计具有非常精确放置的换能器的高质量的0交互板而不必担心交互板受到损坏。

还应注意，本发明不限于上述实施例或应用。

特别地，上面仅描述了运动或娱乐射击应用，但是也可以考虑用于食用冲击位置测量的其他应用。

对于本领域技术人员而言，根据在本发明的详细说明中公开的教导对上述实施例和应用进行各种修改是更普遍的。上述进行的本发明的详细介绍中，使用的术语不应被解释为本发明仅限于本说明书中阐述的实施例和应用，而是应被解释为在其中包括所有等效者，其中本领域技术人员能预见将其常识应用于实施刚刚向本领域技术人员公开的教导。