專利名稱：一種高爾夫揮桿訓練裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及高爾夫技術領域，更具體地，涉及一種高爾夫揮桿訓練裝置。
背景技術：
高爾夫球(簡稱高球或小球)的運動取決于觸球瞬間的球桿狀態。對于某一球桿，桿頭速度和桿面上的觸球位置決定球速，桿頭速度越快，觸球點越接近甜心，則球速越快，飛行距離越遠；桿面角度(關閉或開放)則決定球的起飛方向，而且與揮桿軌跡一起影響球的旋轉，可以造成左曲或右曲的飛行路線。高爾夫球初學者由于姿勢不正確，注意力不集中，又或者技術不純熟，經常出現擊不中球或者擊中后球的飛行方向與設想方向不一致的情況，但是由于桿頭速度非常快，肉眼很難觀察到擊球時的桿頭或桿面狀態，所以無法辨別到底是擊中桿頭不正確的部位所致，抑或是桿面角度不正確所致。盲目地訓練，提升效果不明顯。高球的基礎是揮桿，關鍵是觸球時的桿頭狀態，下面將會介紹揮桿基本原理。一連串的預備、上桿、下桿、送桿動作都是為了達到觸球瞬間的良好桿頭狀態。桿頭狀態的指標包括:精度、角度、軌跡、速度。如圖1所示，圖中虛線是目標線，從球心出發的箭頭表示球的飛行方向和軌跡，另一個寬箭頭是桿頭運動方向和軌跡，虛線箭頭指示出球受到摩擦而產生自旋及方向，而圖中的長方形表示桿面，觸球位置位于桿面中點就描述為擊球精度高。圖1中:a.是直球，桿頭軌跡由內向內，桿面角度方正，觸球點位于桿面的甜心，因此有筆直的飛行軌跡和最遠飛行距離，是多數情況下所追求的揮桿效果；b.和c.同樣是桿頭軌跡由內向內，桿面角度方正，但觸球點精度不足，基本還是直球，但擊球距離有所損失；d.的桿頭軌跡由外向內，桿面與桿頭軌跡垂直，小球沒有自旋，擊出的是左偏球；e.與d.類似，只是桿頭軌跡由內向外而擊出右偏球；f.中桿面角度方正，桿頭軌跡由內向外摩擦小球而產生逆時針旋轉，從而產生左曲的飛行軌跡；g.同樣是左曲球，雖然桿頭軌跡由內向內，但觸球時桿面角度關閉，摩擦小球而產生逆時針的旋轉；h.中桿面角度方正，桿頭軌跡由外向內摩擦小球而產生順時針旋轉，從而擊出右曲球同樣是右曲球，雖然桿頭軌跡由內向內，但觸球時桿面角度開放，同樣摩擦小球而產生順時針的旋轉，形成右曲的飛行路線。可見，揮桿精度、桿面角度以及桿頭軌跡三者結合，影響著高球的飛行路徑。而桿頭速度決定飛行距離。所以，這四項因素至關重要，深刻影響著擊球質量。隨著高爾夫運動的普及，相應而生的訓練器材也變得多樣化，有機械式的輔助使用者做出正確擺姿的裝置，有高爾夫球模擬成像子顯示影像與重播模擬的，也有從被揮桿擊打后的變形推敲桿面狀態的各式各樣的裝置。因此仍然缺少一種能讓使用者在揮桿中實時看清楚自己在擊球點及附近的上述桿頭狀態的設備。

發明內容
本發明為克服上述現有技術所述的至少一種缺陷，提供一種可令使用者在揮桿過程中實時觀察到在擊球點及附近的高爾夫球桿桿面狀態、桿頭運動軌跡以及揮桿速度，并能校驗頭部穩定，實現無球揮桿練習以提高練習者的揮桿水平的高爾夫揮桿訓練裝置。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是:一種高爾夫揮桿訓練裝置，包括觸發裝置、反射鏡、光脈沖裝置、高爾夫球桿桿頭、設于高爾夫球桿桿頭上的定向反射標志，觸發裝置與反射鏡相對設置，光脈沖裝置與觸發裝置信號連接，高爾夫球桿桿頭運動于觸發裝置與反射鏡之間，光脈沖裝置設于人體眼睛處，其中，所述的觸發裝置包括用于發射激光的激光二極管、用于接收激光的光電接收管、用于檢測高爾夫球桿桿頭是否阻擋激光路線的阻斷探測單元和用于發射紅外觸發脈沖的紅外觸發脈沖發射結構，阻斷探測單元分別與光電接收管、紅外觸發脈沖發射結構電連接；所述的光脈沖裝置包括單片機、用于接收紅外觸發脈沖信號的紅外接收管、脈沖驅動器、與脈沖驅動器電連接的用于發射光脈沖的發光二極管，單片機分別電連接紅外接收管、脈沖驅動器。將觸發裝置和反射鏡的位置調整好，使激光能夠經過鏡面反射回到觸發裝置的光電接收管。揮桿時，觸發裝置的阻斷探測單元檢測到激光探測回路被高爾夫球桿桿頭阻擋，隨即紅外觸發脈沖發射結構發出紅外觸發信號，方向指向使用者佩戴在頭上的光脈沖裝置，光脈沖裝置中的紅外接收管接收到紅外觸發信號后，隨即單片機控制由脈沖驅動器驅動分布在眼睛周邊的發光二極管發出單個或數個光脈沖，光照范圍覆蓋擊球點附近區域，由于光脈沖時間短促(占空比約為1/10)因而能顯示運動物體的瞬間影像而非模糊的軌跡，也由于定向反射微珠向著眼睛的定向反射而令定向反射標志特別明亮，結合視覺暫留效應，人眼便觀察到一幅清晰的桿頭運動軌跡圖，它包含了揮桿精度，桿面角度，桿頭軌跡和速度這四項最重要的技術指標。進一步的，所述的紅外觸發脈沖發射結構包括脈沖發生器和紅外發射管，脈沖發生器分別與阻斷探測單元、紅外發射管電連接。阻斷探測單元檢測到激光探測回路被高爾夫球桿桿頭阻擋，隨即脈沖發生器控制紅外發射管發出紅外觸發信號。進一步的，所述的激光二極管的輸入端連接有調制器，光電接收管與阻斷探測單元之間連接有解調器。調制器對激光進行調制，受調制的激光束由反射鏡反射回到光電接收管，解調器允許激光信號通過，其他的環境光信號被阻隔。進一步的，所述的觸發裝置包括基座、設于基座上的調整導軌，設于調整導軌上的觸發裝置主體，激光二極管、光電接收管、紅外觸發脈沖發射結構均設于觸發裝置主體上。觸發裝置的高度是可以通過導軌調整的，因而可以設定不同的技術要求。當桿底過高而不能阻擋激光探測回路時，將無影像顯示；當桿底過低提前撞擊打擊墊時，則可能彈起而不能觸及激光探測回路，或即使能觸發激光探測回路，也會因提前撞擊而造成桿面角度變化和速度損失，這可以在影像中顯示出來。進一步的，所述的觸發裝置還包括一對準指示燈，對準指示燈設于觸發裝置主體上。對準指示燈熄滅表示激光探測回路已調整好，當激光探測回路被阻斷時，阻斷探測單元便驅使脈沖發生器通過紅外發射管發出一個紅外觸發脈沖，這將啟動(戴在使用者頭上的)光脈沖裝置工作。進一步的，所述的反射鏡包括支架、設于支架上的鏡面、設于支架上的仰角調整螺絲，仰角調整螺絲用于調節鏡面的角度，支架用于固定反射鏡，鏡面用于將激光反射回到觸發裝置上的光電接收管。進一步的，所述的光脈沖裝置還包括為單片機和脈沖驅動器供電的電池和開關，開關與單片機連接，開關為晃動開關，電池為紐扣式鋰電池。光脈沖裝置可以作眼鏡佩戴或置于帽檐，為無線結構。紅外接收管用于接收來自觸發裝置的紅外觸發信號，使用數顆以提高靈敏度；發光二極管是高效高亮度的類型，佩戴后緊靠眼睛分布，脈沖光射向擊球點，以獲得最大的桿頭標志物的定向反光売度；單片機是整個電路的控制中心，晃動開關當有晃動時才觸發電路工作，而靜止數秒后，電路自動進入斷電狀態而節省電能，令電池經久耐用，而且使用方便，無需操作電源開關。定向反射標志可貼在高爾夫球桿桿頭上，另外，有的高爾夫球桿桿頭上設有溝槽，需要時，高爾夫球桿桿頭上的定向反射標志與桿面上的溝槽是平行的，因而可以指示桿面角度；而且當所使用的球桿桿面為立面使得無法觀察時(例如木桿)，定向反射標志可設于桿頭頂部，使用激光探測桿頭位置的好處是無機械接觸，不會損傷桿頭定向反射標志，同時方便調整觸發高度。由于運用反射鏡，激光的發射與接收在同一裝置內，減少了連線，而且觸發裝置位置的上下調整都無需重新校準激光探測回路。與現有技術相比，有益效果是:
1.提供一種實時觀察到揮桿質量的方式，無需錄像和回放。讓練習者實時看到極快的揮桿過程的桿頭運動軌跡圖，它包含了揮桿精度，桿面角度，桿頭軌跡和速度這四項最重要的技術指標。推而廣之是一種可以用于實時觀察短距離物體高速移動軌跡的方式。2.提供一種輕便的訓練裝置，不受場地及時間限制。由于設計采用了高效高亮度發光二極管，配合微珠定向反射材料，令裝置輕巧而易于使用。3.提供一種高精度的訓練裝置，揮桿質量(如桿面角度)的細微變化都可以被觀察到，因而比觀察高球飛行路徑判斷揮桿動作的準確性更為合理及精確，因為球的品質及其他環境因素會造成誤判。4.輔助頭部穩定設計，光脈沖裝置是設計成佩戴在使用者頭上的，使用者從觀察到的光照區或桿頭軌跡圖像便能檢驗擊球瞬間頭部是否穩定，并通過練習逐漸提高頭部穩定性。5.節能，利用了單片機的掉電模式并配合晃動開關，當光脈沖裝置在使用中有所晃動時，單片機即自動進入工作狀態，而當裝置靜止放置數秒之后單片機即自動進入掉電模式并切斷電源，令使用方便而且使電池經久耐用。


圖1是揮桿精度、角度、軌跡與高球飛行路徑的關系示意圖。圖2是本發明的整體結構示意圖。圖3是本發明的系統構成及原理示意圖。圖4是本發明的觸發裝置結構示意圖。圖5是本發明的觸發裝置電路原理示意圖。圖6是本發明的反射鏡結構示意圖。圖7是本發明的光脈沖裝置結構示意圖。圖8是本發明的光脈沖裝置電路原理示意圖。圖9是本發明的讓揮桿者看見實時的桿頭狀態示意圖。圖10是本發明的揮桿速度顯示示意圖。
圖11是由于頭部不穩定，看不到部分或全部影像示意圖。圖12是本發明的激光探測回路高度調節示意圖。
具體實施例方式附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產品的尺寸；對于本領域技術人員來說，附圖中某些公知結構及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。如圖2、3所示，一種高爾夫揮桿訓練裝置，包括觸發裝置10、反射鏡20、光脈沖裝置30、高爾夫球桿桿頭40、設于高爾夫球桿桿頭40上的定向反射標志401，觸發裝置10與反射鏡20相對設置，光脈沖裝置30與觸發裝置10無線信號連接，高爾夫球桿桿頭40運動于觸發裝置10與反射鏡20之間，光脈沖裝置30設于人體眼睛處，其中，觸發裝置10包括用于發射激光的激光二極管101、用于接收激光的光電接收管102、用于檢測高爾夫球桿桿頭40是否阻擋激光路線的阻斷探測單元和用于發射紅外觸發脈沖的紅外觸發脈沖發射結構104，阻斷探測單元分別與光電接收管102、紅外觸發脈沖發射結構104電連接；所述的光脈沖裝置30包括單片機304、用于接收紅外觸發脈沖信號的紅外接收管301、脈沖驅動器、與脈沖驅動器電連接的用于發射光脈沖的發光二極管302，單片機304分別電連接紅外接收管301、脈沖驅動器；所述的高爾夫球桿桿頭40上設有定向反射標志401。其原理如圖3所示，將觸發裝置10和反射鏡20的位置調整好，使激光a能夠經過反射鏡20反射回到觸發裝置10的光電接收管102。揮桿時，觸發裝置10的阻斷探測單元檢測到激光探測回路被高爾夫球桿桿頭40阻擋，隨即紅外觸發脈沖發射結構104發出紅外觸發信號b，紅外觸發信號b方向指向使用者佩戴在頭上的光脈沖裝置30，光脈沖裝置30中的紅外接收管301接收到紅外觸發信號b后，隨即單片機304控制脈沖驅動器驅動分布在眼睛周邊的發光二極管302發出單個或數個光脈沖C，光照范圍覆蓋擊球點附近區域，由于光脈沖時間短促(占空比約為1/10)因而能顯示運動物體的瞬間影像而非模糊的軌跡，也由于定向反射微珠向著眼睛的定向反射而令定向反射標志401特別明亮，結合視覺暫留效應，人眼便觀察到一幅清晰的桿頭運動軌跡圖，它包含了揮桿精度，桿面角度，桿頭軌跡和速度這四項最重要的技術指標。圖中，d表示揮桿的方向，c表示光脈沖，當光脈沖的時間間隔設定為某一數值時，桿頭速度越快，影像間距越大，軌跡越長，參照速度標尺，使用者便可以輕易看到自己的揮桿速度。光脈沖c的時間間隔可以設定為不同的數值以適應不同揮桿速度的人群，速度標尺也可根據個人情況制作以利于觀察桿頭速度及變化。如圖4、5所示，紅外觸發脈沖發射結構104包括脈沖發生器和紅外發射管，脈沖發生器分別與阻斷探測單元、紅外發射管電連接。激光二極管101的輸入端連接有調制器，光電接收管102與阻斷探測單元之間連接有解調器。觸發裝置10包括基座106、設于基座106上的調整導軌105，設于調整導軌105上的觸發裝置主體，激光二極管101、光電接收管102、紅外觸發脈沖發射結構104均設于觸發裝置主體上。觸發裝置10還包括一對準指示燈103，對準指示燈103設于觸發裝置主體上。觸發裝置10的高度是可以通過導軌105調整的，因而可以設定不同的技術要求。當桿底過高而不能阻擋激光探測回路時，將無影像顯示；當桿底過低提前撞擊打擊墊時，則可能彈起而不能觸及激光探測回路，或即使能觸發激光探測回路，也會因提前撞擊而造成桿面角度變化和速度損失，這可以在影像中顯示出來。阻斷探測單元檢測到激光探測回路被高爾夫球桿桿頭40阻擋，阻斷探測單元便驅使脈沖發生器通過紅外發射管發出一個紅外觸發脈沖，這將啟動(戴在使用者頭上的)光脈沖裝置30工作。調制器對激光進行調制，受調制的激光束由反射鏡反射回到光電接收管102，解調器允許激光信號通過，其他的環境光信號被阻隔。光電接收管102包含了一個較大面積的透鏡。如圖6所示，反射鏡20包括支架202、設于支架202上的鏡面203、設于支架202上的仰角調整螺絲201，仰角調整螺絲201用于調節鏡面203的角度。支架202用于固定反射鏡，鏡面203用于將激光反射回到觸發裝置10上的光電接收管102。如圖7、8所示，光脈沖裝置30還包括為單片機304和脈沖驅動器供電的電池303和開關305，開關305與單片機304連接。開關305為晃動開關，電池303為紐扣式鋰電池。光脈沖裝置30可以作眼鏡佩戴或置于帽檐，為無線結構。紅外接收管301用于接收來自觸發裝置10的紅外觸發信號，使用數顆以提高靈敏度；發光二極管302是高效高亮度的類型，佩戴后緊靠眼睛分布，脈沖光射向擊球點，以獲得最大的桿頭標志物的定向反光亮度；單片機304是整個電路的控制中心，晃動開關305當有晃動時才觸發電路工作，而靜止數秒后，電路自動進入斷電狀態而節省電能，令電池303經久耐用，而且使用方便，無需操作電源開關。如圖7所示，電路由單片機控制，功能包括由紅外接收管接收紅外觸發信號，并隨即控制脈沖驅動器通過發光二極管發出一串光脈沖，從而顯示出由連串桿頭影像形成的運動軌跡。單片機還能控制電源消耗，當靜止時，數秒內即切斷電源，而當使用而產生晃動時，重新進入工作狀態。如圖3所示，高爾夫球桿桿頭40上設有溝槽，定向反射標志401與溝槽平行。高爾夫球桿桿頭上的定向反射標志401與桿面上的溝槽是平行的，因而可以指示桿面角度。使用激光探測桿頭位置的好處是無機械接觸，不會損傷桿頭定向反射標志，同時方便調整觸發高度。由于運用反射鏡，激光的發射與接收在同一裝置內，減少了連線，而且觸發裝置位置的上下調整都無需重新校準激光探測回路。如圖9、10所示，本發明讓揮桿練習者直接看見這至關重要四項指標，是一種高效、精確的練習裝置。甚至比真實擊球練習中根據球的飛行狀態而判斷揮桿質量來得更加準確。這是因為練習球的質量參差不齊以及環境因素的影響等容易造成錯誤的判斷。當光脈沖的時間間隔設定為某一數值時，桿頭速度越快，影像間距越大，軌跡越長，參照速度標尺，如圖10所示，使用者便可以輕易看到自己的揮桿速度。光脈沖的時間間隔可以設定為不同的數值以適應不同揮桿速度的人群，速度標尺也可根據個人情況制作以利于觀察桿頭速度及變化。如圖11所示，本發明還能校驗頭部穩定性，初學者比較容易犯的錯誤是頭部不穩定，因為急于看擊球效果導致頭部提早移向目標，這樣會令顯影光照范圍偏移，將看不到部分或全部影像。所以這種設計有助于令使用者獲得正確的頭部控制:面向擊球點，在揮桿過程中不主動移向目標，而是在擊球后的送桿和收桿過程中由肩膀將頭部帶向目標方向。如圖12所示，觸發電路(激光探測回路)的高度是可以調整的，因而可以設定不同的技術要求。當桿底過高而不能阻擋激光探測回路時，將無影像顯示；當桿底過低提前撞擊打擊墊時，則可能彈起而不能觸及激光探測回路，或即使能觸發激光探測回路，也會因提前撞擊而造成桿面角度變化和速度損失，這可以在影像中顯示出來。顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護范圍之內。
權利要求
1.一種高爾夫揮桿訓練裝置，包括觸發裝置(10)、反射鏡(20)、光脈沖裝置(30)、高爾夫球桿桿頭(40)、設于高爾夫球桿桿頭(40)上的定向反射標志(401)，觸發裝置(10)與反射鏡(20)相對設置，光脈沖裝置(30)與觸發裝置(10)無線信號連接，高爾夫球桿桿頭(40)運動于觸發裝置(10)與反射鏡(20)之間，光脈沖裝置(30)設于人體眼睛處，其特征在于，所述的觸發裝置(10)包括用于發射激光的激光二極管(101)、用于接收激光的光電接收管(102)、用于檢測高爾夫球桿桿頭(40)是否阻擋激光路線的阻斷探測單元和用于發射紅外觸發脈沖的紅外觸發脈沖發射結構(104)，阻斷探測單元分別與光電接收管(102)、紅外觸發脈沖發射結構(104)電連接；所述的光脈沖裝置(30)包括單片機(304)、用于接收紅外觸發脈沖信號的紅外接收管(301)、脈沖驅動器、與脈沖驅動器電連接的用于發射光脈沖的發光二極管(302)，單片機(304)分別電連接紅外接收管(301)、脈沖驅動器。
2.根據權利要求1所述的一種高爾夫揮桿訓練裝置，其特征在于:所述的紅外觸發脈沖發射結構(104)包括脈沖發生器和紅外發射管，脈沖發生器分別與阻斷探測單元、紅外發射管電連接。
3.根據權利要求2所述的一種高爾夫揮桿訓練裝置，其特征在于:所述的激光二極管(101)的輸入端連接有調制器，光電接收管(102)與阻斷探測單元之間連接有解調器。
4.根據權利要求1所述的一種高爾夫揮桿訓練裝置，其特征在于:所述的觸發裝置(10)包括基座(106)、設于基座(106)上的調整導軌(105)，設于調整導軌(105)上的觸發裝置主體，激光二極管(101 )、光電接收管(102)、紅外觸發脈沖發射結構(104)均設于觸發裝置主體上。
5.根據權利要求4所述的一種高爾夫揮桿訓練裝置，其特征在于:所述的觸發裝置(10)還包括一對準指示燈(103)，對準指示燈(103)設于觸發裝置主體上。
6.根據權利要求1所述的一種高爾夫揮桿訓練裝置，其特征在于:所述的反射鏡(20)包括支架(202)、設于支架(202)上的鏡面(203)、設于支架(202)上的仰角調整螺絲(201)，仰角調整螺絲(201)用于調節鏡面(203)的角度。
7.根據權利要求1所述的一種高爾夫揮桿訓練裝置，其特征在于:所述的光脈沖裝置(30 )還包括為單片機(304)和脈沖驅動器供電的電池(303 )和開關(305 )，開關(305 )與單片機(304)連接。
8.根據權利要求7所述的一種高爾夫揮桿訓練裝置，其特征在于:所述的開關(305)為晃動開關，電池(303)為紐扣式鋰電池。
全文摘要
本發明涉及高爾夫技術領域，更具體地，涉及一種高爾夫揮桿訓練裝置。一種高爾夫揮桿訓練裝置，包括觸發裝置、反射鏡、光脈沖裝置、任選的高爾夫球桿桿頭、設于高爾夫球桿桿頭上的定向反射標志，觸發裝置與反射鏡相對設置，光脈沖裝置與觸發裝置無線信號連接，高爾夫球桿桿頭運動于觸發裝置與反射鏡之間，光脈沖裝置設于人體眼睛處。受控的光脈沖輔助觀察。光脈沖裝置中的發光二極管在特定的時刻和選定的形式以窄脈沖照射運動中的球桿，利用視覺暫留效應，向練習者顯示出高速運動中球桿在特定位置的桿頭狀態，它包含了揮桿精度，桿面角度，桿頭軌跡和速度這四項最重要的技術指標。
文檔編號A63B69/36GK103170118SQ20131006155
公開日2013年6月26日 申請日期2013年2月27日 優先權日2013年2月27日
發明者王彪, 沈靜, 沈文彬 申請人:中山大學