专利名称：多功能高尔夫击球一体机的制作方法
技术领域：
本发明属于高尔夫球练习设备领域，尤其涉及一种采用激光发 射与传感技术，通过水平与垂直触发检测和高增益小信号放大技术，实现高尔 大球飞行速度、距离、水平偏角和垂直仰角检测的装置。
背景技术：
高尔夫球动作的训练是学习高尔夫球和提高高尔夫球技术水平 的必备基础内容，由于户外真实高尔夫球击球场地数量少、训练费用昂贵，一
般的初学者和经济条件有限的球员，大多选择在户内练习场或户外模拟练习场 进行基本动作的学习和训练。在这样的练习场地是无法看到高尔夫球的实际飞
行速度、距离和偏角的，需要有能够检测高尔夫球飞行状态参数的设备，以了 解练习人员的击球效果和调整击球动作。目前市场上可以看到的检测装置，大 多采用激光发射头与传感接收装置分体形式，并且整套设备复杂庞大，不便于 安装和使用，并且无法在一台设备上就能完成高尔夫球击球(出球)速度、距 离、水平偏角和垂直偏角等方面的测量功能。
发明内容
发明目的本发明提供一种多功能高尔夫击球一体机，其主要目的在于解 决目前高尔夫球测距装置体积庞大、设备复杂，不能在一台机器上实现多方面
技术方案本发明是通过以下技术方案实现的
一种多功能高尔夫击球一体机，其特征在于在标准打垫的旁边设有一套 检测打垫，在检测打垫上设有一个激光水平检测器和激光垂直发射器；激光水 平检测器与标准打垫的方向平行，激光垂直发射器设在激光水平检测器的一 端；在检测打垫上还设有检测支架，在检测支架上设有激光垂直检测器和激光水平发射器；在标准打垫的一端设有激光球位检测器，激光球位检测器、激光
水平检测器、激光垂直检测器、激光水平发射器、激光垂直发射器都通过连接
线与一个主控制器连接，主控制器通过连接线与LCD显示屏计算机连接。
该一体机的电路部分由信号检测与放大部分电路、波形整形与驱动部分电 路、CPU主机部分电路和RS-232数据传输部分电路组成；其中的信号检测与 放大部分电路、波形整形与驱动部分电路、RS-232数据传输部分电路都通过 连接线与CPU主机部分电路连接。
在信号检测与放大部分电路中，由Ql、 Q2、 Rl、 CI组成激光信号检测 电路，由R2、 R3、 LM324、 R8、 R9组成高增益小信号放大电路，由C4、 R5、 Ul组成触发信号产生电路；在波形整形与驱动部分电路中，由U2的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口和U3的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口及U4的2、 3 端口组成16路高尔夫球检测信号的叠加，将U4的1端口连接到U5的1端口， 由单稳态触发器U5完成触发信号的去干扰和波形整形，由U6实现计数信号 的驱动输出；在RS-232数据传输部分电路中，Cl、 C2、 C3、 C4构成RS-232 驱动芯片U8的外围电路，U8的端口 11为串行数据输入端，U8的端口 14为 串行数据的输出端；在CPU主机部分电路中，由单片机AT89C52完成触发信 号的计时和高尔夫球飞行距离的计算及高尔夫球飞行水平偏角和垂直仰角的 检领U， C4、 R4组成单片机复位电路，C2、 C3、 Y组成单片机外部振荡电路， 单片机端口 33为计数信号输入端口，端口 11为RS-232串行通信输出端。
优点及效果
1、本发明采用激光发射和传感技术，实现对高尔夫球的触发检测。光源 采用高强度激光发射管，传感器采用激光接收管，完成对高尔夫球的飞行识别。 由于激光束光线能量非常集中、聚焦性好，所以测量精度高、抗干扰能力强。2、 本发明采用了高增益小信号放大技术，以提高高尔夫球的触发识别检 测能力。
3、 本发明在换算高尔夫球飞行距离时采用了多参量数学建模曲线拟合技
术，以提高高尔夫球飞行距离的测量精度。在测得高尔夫球飞行初速度后，准 确换算其飞行距离是一个难题，高尔夫球的实际飞行距离在相同的初速度下会 因出球水平偏角和垂直仰角的不同而不同。本发明在检测高尔夫球的初速度的 同时，也检测高尔夫球出球飞行的水平偏角和垂直仰角参量。用多参量数学建 模曲线拟合技术，进行高尔夫球飞行距离的换算，提高距离测试精度。
4、 本发明将水平检测器、垂直检测器、水平激光器和垂直激光器通过检 测支架全部固定在检测打垫上，实现一体化结构。
5、 本发明球位监测器采用CCD摄像技术，非接触性检测高尔夫球的位置， 具有很强的抗损性。
6、 本发明采用LCD液晶计算机作主显示器，使模拟图像内容丰富，画面 生动。
7、 本发明设备可以配备相应的高尔夫教学软件，实现高尔夫教练机功能; 可以配备实际高尔夫球场数据和模拟软件，实现高尔夫模拟机功能，具有高尔 夫练习机、高尔夫教练机、高尔夫模拟机等多功能。
图1为本发明外部整体结构示意图； 图2为本装置中触发器的电路原理图； 图3为信号检测与放大部分电路图； 图4为波形整形与驱动部分电路图； 图5为CPU主机部分电路图；图6为RS-232数据传输部分电路图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做详细的说明。 图1为本装置的主要结构示意图，其中标注1为激光水平检测器、2为激 光垂直检测器、3为激光水平发射器、4为激光垂直发射器、5为检测支架、6 为检测打垫、7为主控制器、8为激光球位检测器、9为LCD显示屏计算机。 激光水平检测器l、激光垂直检测器2、激光水平发射器3和激光垂直发射器 4通过检测支架5全部固定在检测打垫6上，实现一体化结构。
图2为本装置中触发器的电路原理图，其中信号检测与放大部分为激光检 测电路和高增益小信号放大电路，完成对飞行中高尔夫球的检测和识别；波形 整形与驱动部分为逻辑电路，完成触发信号波形整形和产生定时信号波形； CPU主机部分，完成对触发信号识另U、定时计数、速度检测、距离换算、水 平偏角检测和垂直偏角检测等功能；RS-232数据传输部分完成将检测到的高 尔夫球飞行参数经主控制器7传输给LCD显示屏计算机9。
激光水平检测器1、激光垂直检测器2是通过检测器内部的高增益小信号 放大器实现高尔夫球的检测功能，具有激光能量强、光束集中的特点，检测精 度高。
由激光水平检测器1产生定时起始信号，激光垂直检测器2产生定时结束 信号，对高尔夫球进行精确定时，使用数学公式计算出高尔夫球的飞行速度， 再通过多参量数学建模曲线拟合技术计算出高尔夫球的飞行距离。
激光水平检测器1采用多点检测技术，以检测高尔夫球飞行的出发水平偏 角；激光垂直检测器2采用多点检测技术，以检测高尔夫球飞行的垂直仰角。
激光球位检测器8采用CCD摄像技术，非接触性检测高尔夫球的位置，具 有很强的抗损性。LCD显示屏计算机9采用LCD液晶计算机作主显示器，使模拟图像内容 丰富，画面生动。
本装置可以配备相应的高尔夫教学软件，实现高尔夫教练机功能；可以配 备实际高尔夫球场数据和模拟软件，实现高尔夫模拟机功能，具有高尔夫练习 机、高尔夫教练机、高尔夫模拟机等多功能。
如图3所示，由Q1、 Q2、 Rl、 Cl组成激光信号检测电路，由R2、 R3、 LM324、 R8、 R9组成高增益小信号放大电路，由C4、 R5、 Ul组成触发信号 产生电路；本发明的波形整形与驱动部分如图4所示，由U2的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口和U3的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口及U4的2、 3端 口组成16路高尔夫球检测信号的叠加，将.U4的1端口连接到U5的1端口， 由单稳态触发器U5完成触发信号的去干扰和波形整形，由U6实现计数信号 的驱动输出；本发明的CPU主机部分如图5所示，由单片机AT89C52完成触
发信号的计时和高尔夫球飞行距离的计算及高尔夫球飞行水平偏角和垂直仰 角的检测，C4、 R4组成单片机复位电路，C2、 C3、 Y组成单片机外部振荡电 路，单片机端口 33为计数信号输入端口，端口 11为RS-232串行通信输出端； 本发明的RS-232数据传输部分如图6所示，Cl、 C2、 C3、 C4构成RS-232 驱动芯片U8的外围电路，U8的端口 11为串行数据输入端，U8的端口 14为 串行数据的输出端。
本发明的信号检测与放大部分，由激光接收传感器Q1、 Q2检测高尔夫球 飞过时的激光变化信号，经过运算放大器LM324的高增益小信号放大，再经 施密特触发器U1输出高尔夫球检测信号；由于接收激光信号时有外界光源影 响，会在高尔夫球检测信号中产生大量干扰信号，为此通过如图4所示波形整 形与驱动部分，用U2、 U3和U4电路进行高尔夫球检测信号的叠加，再经过单稳态触发器U5产生稳定的定时计数触发信号；定时计数触发信号送入如图 5所示CPU主机部分，实现对来自激光水平检测器1和激光垂直检测器2的 定时起止信号进行计数，并计算出高尔夫球飞行速度和飞行距离，同时CPU 主机部分的单片机AT89C52经过检测端口 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8和端口 21、 22、 23、 24、 25、 26、 27、 28的状态，以识别判断高尔夫球的飞行水平 偏角和垂直仰角；如图5所示，单片机AT89C52将计算和测试得到的高尔夫 球飞行参数经端口 11输出给如图6所示RS-232数据传输部分的驱动芯片U8 的端口 11，再经过U8的端口 14将高尔夫球的飞行参数经主控制器传输给LCD 液晶显示屏计算机，完成高尔夫球击球测试全过程。
权利要求
1、一种多功能高尔夫击球一体机，其特征在于在标准打垫(10)的旁边设有一套检测打垫(6)，在检测打垫(6)上设有一个激光水平检测器(1)和激光垂直发射器(4)；激光水平检测器(1)与标准打垫(10)的方向平行，激光垂直发射器(4)设在激光水平检测器(1)的一端；在检测打垫(6)上还设有检测支架(5)，在检测支架(5)上设有激光垂直检测器(2)和激光水平发射器(3)；在标准打垫(10)的一端设有激光球位检测器(8)，激光球位检测器(8)、激光水平检测器(1)、激光垂直检测器(2)、激光水平发射器(3)、激光垂直发射器(4)都通过连接线与一个主控制器(7)连接，主控制器(7)通过连接线与LCD显示屏计算机(9)连接。
2、根据权利要求1所述的多功能高尔夫击球一体机，其特征在于该一体 机的电路部分由信号检测与放大部分电路、波形整形与驱动部分电路、CPU 主机部分电路和RS-232数据传输部分电路组成；其中的信号检测与放大部分 电路、波形整形与驱动部分电路、RS-232数据传输部分电路都通过连接线与 CPU主机部分电路连接。
3、根据权利要求2所述的多功能高尔夫击球一体机，其特征在于在信 号检测与放大部分电路中，由Ql、 Q2、 Rl、 Cl组成激光信号检测电路，由 R2、 R3、 LM324、 R8、 R9组成高增益小信号放大电路，由C4、 R5、 Ul组成 触发信号产生电路；在波形整形与驱动部分电路中，由U2的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口和U3的1、 2、 3、 4、 5、 6、 11、 12端口及U4的2、 3端口 组成16路高尔夫球检测信号的叠加，将U4的1端口连接到U5的1端口，由 单稳态触发器U5完成触发信号的去干扰和波形整形，由U6实现计数信号的 驱动输出；在RS-232数据传输部分电路中，Cl、 C2、 C3、 C4构成RS-232驱动芯片U8的外围电路，U8的端口 11为串行数据输入端，U8的端口14为 串行数据的输出端；在CPU主机部分电路中，由单片机AT89C52完成触发信 号的计时和高尔夫球飞行距离的计算及高尔夫球飞行水平偏角和垂直仰角的 检测，C4、 R4组成单片机复位电路，C2、 C3、 Y组成单片机外部振荡电路， 单片机端口 33为计数信号输入端口，端口 11为RS-232串行通信输出端。
全文摘要
本发明属于高尔夫球练习设备领域，其特征在于在标准打垫的旁边设有一套检测打垫，在检测打垫上设有一个激光水平检测器和激光垂直发射器；激光水平检测器与标准打垫的方向平行，激光垂直发射器设在激光水平检测器的一端；在检测打垫上还设有检测支架，在检测支架上设有激光垂直检测器和激光水平发射器；在标准打垫的一端设有激光球位检测器，激光球位检测器、激光水平检测器、激光垂直检测器、激光水平发射器、激光垂直发射器都通过连接线与一个主控制器连接，主控制器通过连接线与LCD显示屏计算机连接。本发明的目是解决目前高尔夫球测距装置体积庞大、设备复杂，不能在一台机器上实现多方面的测量功能。
文档编号A63B69/36GK101411942SQ20081022908
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月26日 优先权日2008年11月26日
发明者毅 沙 申请人:毅 沙