一種排球傳球墊球自動測試儀器及其測試方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種排球傳球墊球自動測試儀器，包括X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣、X軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣、檢測控制器、測試主機；其中，X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣相互垂直設(shè)置，X軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣相互垂直設(shè)置；X軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣分別接收X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣發(fā)射的紅外線束；前述兩組紅外發(fā)射線陣、紅外接收線陣分別與檢測控制器連接，檢測控制器與測試主機連接。本發(fā)明進一步提供一種排球傳球墊球自動測試方法，采用本發(fā)明提供的排球傳球墊球自動測試儀器進行測試。
【專利說明】一種排球傳球墊球自動測試儀器及其測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及體育運動測試設(shè)備，特別是指一種排球傳球墊球自動測試儀器及其測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在排球基本功訓練和考核中，需對傳球墊球的準確率進行測試，成為體育高考排球?qū)I(yè)基本技能測試項目之一。測試時，考生持球于線后，向距地面高度3.1米，直徑約為0.6米，線寬為5厘米的墻上圓圈目標進行連續(xù)交替?zhèn)髑颉|球，將球傳、墊到圓圈內(nèi)得分，在規(guī)定的傳、墊球總數(shù)內(nèi)統(tǒng)計得分。目前，該項測試采取人工方式，因觀察角度的原因，排球落點是否在得分區(qū)內(nèi)很難判定，勞動強度大、出錯率高、人為因素較多，容易產(chǎn)生不公正現(xiàn)象等弊端，影響了考核的準確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種排球傳球墊球自動測試儀器及其測試方法。該儀器能夠準確、高效地對傳球墊球的準確率進行測試。
[0004]基于上述目的本發(fā)明提供的排球傳球墊球自動測試儀器，至少包括X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣、X軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣、檢測控制器、測試主機；其中，X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣相互垂直設(shè)置，X軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣相互垂直設(shè)置；χ軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣分別接收X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣發(fā)射的紅外光束；前述兩組紅外發(fā)射線陣、紅外接收線陣分別于檢測控制器連接，檢測控制器與測試主機連接；排球落入上述兩組紅外發(fā)射器和紅外接收器圍繞成的區(qū)域中，分別切斷X軸和Y軸紅外發(fā)射線陣中至少一個紅外發(fā)射點所發(fā)射的紅外線，所述檢測控制器通過X軸、Y軸紅外接收器檢測到切斷點所對應的X軸、Y軸信息，并將該信息傳輸?shù)綔y試主機；測試主機根據(jù)所述X軸、Y軸信息判斷排球是否落入既定的目標區(qū)域。
[0005]可選的，X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣、X軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣固定在一個目標基面上；紅外接收線陣的相鄰紅外線發(fā)射點間距為4-4.5cm，優(yōu)選
4.3cm ;X軸、Y軸紅外發(fā)射線陣的發(fā)射點距基面2cm。
[0006]可選的，測試主機至少包括控制模塊、計數(shù)器和電源；控制模塊與計數(shù)器連接；電源為控制模塊、計數(shù)器提供電能；控制模塊對排球切斷點是否落入目標區(qū)域進行判斷；計數(shù)器計算得分及總的擊球次數(shù)。
[0007]可選的，控制模塊具有兩個獨立異步串行通信接口。
[0008]可選的，控制模塊包括STC12C5A60S2單片機。
[0009]可選的，檢測控制器經(jīng)過RS-485總線與測試主機連接。
[0010]可選的，還包括指紋儀、管理計算機、揚聲器、顯示屏；指紋儀、管理計算機、揚聲器、顯示屏分別與測試主機連接；指紋儀用于采集被測者的指紋信息；管理計算機依據(jù)所述指紋信息調(diào)用被測者信息，測試結(jié)束后測試主機將測試成績發(fā)送到管理計算機；揚聲器與測試主機的音效發(fā)生器連接；測試主機將被測者信息及測試成績傳輸?shù)斤@示屏上進行顯
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[0011]可選的，管理計算機通過RS-232串行通信接口與測試主機連接。
[0012]進一步，本發(fā)明提供一種排球傳球墊球自動測試方法，采用上面任意一項所述的排球傳球墊球自動測試儀器進行測試，測試過程包括如下步驟:接收到開始指令；計數(shù)器做好計數(shù)；測試主機通過測試控制器，經(jīng)RS-485總線向X軸紅外發(fā)射線陣和Y軸紅外發(fā)射線陣發(fā)出紅外信號發(fā)射指令；檢測控制器通過兩個紅外接收線陣接收切斷點的X軸和Y軸坐標信息，并經(jīng)過RS-485總線傳輸?shù)綔y試主機；測試主機根據(jù)所述X軸和Y軸坐標信息判斷切斷點是否落入目標區(qū)域；若是，則判斷本次測試有效；否則判斷本次測試無效；在判斷本次測試有效或無效后，測試主機的計數(shù)器計數(shù)增加I ;測試主機的計數(shù)器判斷累計計數(shù)是否達到設(shè)定測試次數(shù)值，若是，則發(fā)出測試結(jié)束指令，未到則繼續(xù)測試。
[0013]從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的排球傳球墊球自動測試儀器，采用紅外發(fā)射線陣和紅外接收線陣實現(xiàn)了排球傳球墊球的自動測試。相鄰的紅外發(fā)射點之間的間距為
3-5cm，有效提高了測試精度，避免了因落入目標區(qū)域的排球切不到紅外線束而出現(xiàn)的檢測誤判和漏判，提高了檢測的公正性和準確性，還使得檢測過程能夠通過較為簡單的方式實現(xiàn)。同時，本發(fā)明實施例采用特定的接口和連接線，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行浴?br> [0014]本發(fā)明實施例的測試主機，采用特殊的判斷測試方法對被測者傳球墊球進行測試和判斷，具有較高的執(zhí)行效率，同時具有較高的準確性和可信度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實施例的測試端結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實施例的排球傳球墊球自動測試儀器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為本發(fā)明實施例測試主機測試流程示意圖；
[0018]圖4為本發(fā)明另一實施例的排球傳球墊球自動測試儀器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0020]本發(fā)明采用特殊的裝置對排球的位置進行計算和定位。
[0021]作為一個實施例，本發(fā)明的測試端結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。包括X軸紅外發(fā)射線陣1、Y軸紅外發(fā)射線陣2、χ軸紅外接收線陣3、Υ軸紅外接收線陣4，在本實施例中，這四個線陣置于墻面上，圍繞出一個矩形區(qū)域，同時X軸紅外發(fā)射線陣1、Υ軸紅外發(fā)射線陣2相互垂直設(shè)置，X軸紅外發(fā)射線陣1、X軸紅外接收線陣3平行相對設(shè)置，Y軸紅外發(fā)射線陣2、Y軸紅外接收線陣4平行相對設(shè)置。X軸紅外接收線陣3、Υ軸紅外接收線陣4分別接收X軸紅外發(fā)射線陣1、Υ軸紅外發(fā)射線陣2所發(fā)射的紅外信號。X軸紅外發(fā)射線陣1、Υ軸紅外發(fā)射線陣2、X軸紅外接收線陣3、Y軸紅外接收線陣4可固定在墻面上，也可以固定在一個目標基面上。
[0022]在一些實施例中，紅外發(fā)射線陣的相鄰紅外線發(fā)射點間距為3_5cm，優(yōu)選為
4-4.5cm,進一步優(yōu)選為4.3cm。[0023]在一些實施例中，紅外發(fā)射線陣和紅外接收線陣的長度相等，為2.5-3米。優(yōu)選為
2.7 米。
[0024]圖2為本發(fā)明實施例的排球傳球墊球自動測試儀器的結(jié)構(gòu)示意圖。進一步包括檢測控制器5、測試主機6。檢測控制器5與X軸紅外發(fā)射線陣1、Y軸紅外發(fā)射線陣2、Χ軸紅外接收線陣3、Υ軸紅外接收線陣4連接，檢測控制器5同時與測試主機6連接，能夠與測試主機6進行交互數(shù)據(jù)傳輸。
[0025]依照排球測試規(guī)定，傳、墊球?qū)Φ哪繕藚^(qū)域為0.60米的直徑圓，圓心距地面約
3.1米，地上設(shè)約距離墻1.60米的限制線。被測者持球站于線后，向上拋起傳球于墻上目標區(qū)域。先傳一個球，后墊一個球，連續(xù)交替進行。墊球、傳球各20個，總數(shù)為40個。要求將球傳、墊到圓圈內(nèi)，方可得分，未傳、墊球入圓圈內(nèi)不得分，每次計總數(shù)I個。
[0026]當采用本發(fā)明實施例所提供的自動測試儀器進行測試時，當被測者傳球、墊球使得排球擊入墻上紅外發(fā)射線陣、紅外接收線陣所圍繞的區(qū)域時，會切斷X軸和Y軸的紅外線，紅外線切斷的信息由測試主機接收，由測試主機進行切斷位置的計算，即可判斷出本次傳球或墊球是否有效。
[0027]在本實施例中，X軸、Y軸紅外發(fā)射線陣分別設(shè)有64個紅外發(fā)射點，由于紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外光束有一定的散射角，較長的對射距離會使每條紅外光束照射到多個間距為
4.3cm的紅外接收模塊，將會造成不能準確判斷遮斷點或有些位置不能遮斷紅外光束等問題，因此本發(fā)明實施例采用連續(xù)依次掃描的工作方式，將檢測精度控制在4.3cm以內(nèi)，滿足檢測精度要求。因為紅外接收模塊工作速度原因，每個點的紅外發(fā)射時間不能低于0.6mS,不分組掃描64個點最短需要38.4mS,當球速較快時，會出現(xiàn)檢測不到的問題。為解決上述問題將所述64個紅外發(fā)射點，依次編號為1-64，這64個紅外發(fā)射點分為1-16、17-32、33-48,49-64四組，四個屬于不同組的紅外發(fā)射點同時發(fā)射紅外光束，發(fā)射16次，由每組16個發(fā)射點依次執(zhí)行。掃描過程為:編號為1、17、33、49的發(fā)射點第一次同時發(fā)射,編號為2、18,24,50的發(fā)射點第二次發(fā)射，編號為3、19、25、51的發(fā)射點第三次發(fā)射……編號為16、32、48、64的發(fā)射點第十六次同時發(fā)射,從而完成依次掃描。本實施例米用上述掃描方式，可以將一次掃描的時間縮短到IOmS以下。
[0028]檢測控制器通過兩個紅外接收線陣接收切斷點的X軸和Y軸坐標信息，并經(jīng)過RS-485總線傳輸?shù)綔y試主機。在本實施例中，每個紅外線束接收點代表一個坐標單位。由于紅外線束之間的距離約為4.3cm，排球的半徑約為10.4-10.7cm，紅外線束發(fā)射中心與各個紅外發(fā)射線陣和紅外接收線陣所固定的墻面之間距離為2cm，當排球撞擊墻面時，排球在X軸、Y軸上阻斷長度為12.2-12.46cm,因此當排球進入紅外發(fā)射線陣和紅外接收線陣所圍繞的區(qū)域時，X軸紅外接收線陣和Y軸紅外接收線陣分別至少有一個紅外線束會被切斷，從而X軸紅外接收線陣和Y軸紅外接收線陣上會至少有一個接收點接收不到紅外信號，檢測控制器從紅外接收線陣獲得未接收到紅外信號X軸和Y軸坐標信息，此坐標準確表示了排球在墻上的撞擊位置。由于依據(jù)前面所述，排球在X軸、Y軸的切斷長度為12.2-12.46cm,因此排球撞擊墻面時可能切斷1-3根紅外線，在實際應用中，若排球切斷兩根或三根紅外線，則測試主機根據(jù)被切斷多根紅外線所對應的X、Y軸坐標計算出中點，再依據(jù)該中點坐標判斷排球是否落入目標區(qū)域。
[0029]在一些實施例中，測試主機主要包括控制模塊、計數(shù)器、電源等。其中，控制模塊具有兩個獨立異步串行通信接口，可采用STC12C5A60S2單片機。控制模塊經(jīng)過RS-485總線與檢測控制器連接。計數(shù)器可分為總擊球次數(shù)計數(shù)器和有效球次數(shù)計數(shù)器。
[0030]在優(yōu)選實施例中，通過執(zhí)行如下步驟測試排球是否進入目標區(qū)域:
[0031]步驟31:測試主機的控制模塊接收到開始測試指令。所述開始測試指令可以是操作人員通過輸入模塊輸入到主機控制器的指令，也可以是管理計算機傳送給測試主機的指令。
[0032]步驟32:測試主機接收紅外接收線陣的X、Y軸坐標數(shù)據(jù)。這里的Χ、Υ軸坐標數(shù)據(jù)為X、Y軸的紅外接收線陣收到紅外信號情況的信息。
[0033]步驟33:測試主機判斷接收到的Χ、Υ軸坐標數(shù)據(jù)是否有紅外線切斷點數(shù)據(jù)，若有，則進入下一步驟；若否，則進入步驟32，繼續(xù)接收紅外接收線陣的X、Y軸坐標數(shù)據(jù)。
[0034]步驟34:判斷紅外線切斷點是否在有效球范圍:測試主機的控制模塊根據(jù)切斷點的X、Y軸坐標信息判斷切斷點是否落入有效球范圍，若是，則判斷此次擊球有效，進入步驟35 ;若否，則進入步驟36。本實施例中，因為有效球區(qū)域為直徑0.60米的圓形，以圓心為坐標原點，根據(jù)圓坐標函數(shù)x2+y2=r2，即可計算出紅外線切斷點是在有效球范圍內(nèi)，還是在有效球范圍外，上式中，r為根據(jù)坐標單位長度計算的有效區(qū)域圓形半徑。具體的，例如，若相鄰紅外線束之間的距離為4.3cm, r精確到小數(shù)點后一位，則r為60/4.3=14.0。
[0035]步驟35:測試主機的控制模塊經(jīng)步驟34判斷出有效球，有效球計數(shù)器加1，進入步驟36。
[0036]步驟36:測試主機的總擊球次數(shù)計數(shù)器加1，經(jīng)步驟34判斷不管是有效球還是無效球，總擊球次數(shù)計數(shù)器都要加I。
[0037]除了步驟32-36所述的判斷方法外，也可采用其它方法判斷切斷點是否落入目標區(qū)域。
[0038]步驟37:判斷累計計數(shù)是否達到設(shè)定測試次數(shù)值，若是，則進入步驟38，若否，進入步驟32。在一般測試過程中，被測者先傳一個球，后墊一個球，連續(xù)交替進行。墊球、傳球各20個，總數(shù)為40個，即設(shè)定測試此數(shù)值為40 ;要求將球傳、墊到圓圈內(nèi)(球壓線為好球)，方可得分，未傳、墊球入圓圈內(nèi)不得分，每次計總數(shù)I個。
[0039]步驟38:顯示測試成績。
[0040]在一些實施例中，測試主機還包括輸入模塊、顯不模塊、音效發(fā)生器等。輸入模塊可采用鍵盤，顯示模塊可采用LC12864液晶顯示器。用戶通過輸入模塊對控制模塊輸入指令，音效發(fā)生器依據(jù)控制模塊所發(fā)送的指令發(fā)出相應的音效。顯示模塊用于顯示被測者信
肩、O
[0041]在一些實施例中，如圖4所示，自動測試儀器還可包括指紋儀7、管理計算機8、揚聲器9、顯示屏10，指紋儀7與管理計算機8連接，管理計算機8與測試主機6連接，揚聲器
9、顯示屏10分別與測試主機6連接。指紋儀7采集被測者的指紋信息并將指紋信息傳輸給管理計算機8，管理計算機8依據(jù)所述指紋信息調(diào)用被測者信息，測試結(jié)束后測試主機將測試成績發(fā)送到管理計算機。揚聲器9與測試主機的音效發(fā)生器連接。測試主機6將被測者信息傳輸?shù)斤@示屏10上進行顯示。
[0042]在一些實施例中，測試主機通過RS-232串行通信接口與管理計算機連接，并與管理計算機進行信息傳輸。[0043]從上面所述可以看出，本發(fā)明所提供的排球傳球墊球自動測試儀器，采用紅外發(fā)射線陣和紅外接收線陣實現(xiàn)了排球傳球墊球的自動測試。紅外發(fā)射點和紅外接收點的間距為3-5cm，有效提高了測試精度；采用分組掃描方式，避免了因落入目標區(qū)域的排球速度過快而出現(xiàn)的檢測誤判和漏判，提高了檢測的公正性和準確性，還使得檢測過程能夠通過較為簡單的方式實現(xiàn)。同時，本發(fā)明實施例采用特定的接口和連接線，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行浴１景l(fā)明實施例采用連續(xù)依次掃描的工作方式，解決了長距離紅外對射的準確度低的問題，同時將紅外發(fā)射管分組設(shè)置，使得采用紅外線對排球進行定位的技術(shù)方案得以更好的實現(xiàn)。
[0044]本發(fā)明實施例的測試主機，采用特殊的判斷測試方法對被測者傳球墊球進行測試和判斷，具有較高的執(zhí)行效率，同時具有較高的準確性和可信度。
[0045]所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解:以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種排球傳球墊球自動測試儀器，其特征在于，至少包括X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣、X軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣、檢測控制器、測試主機；其中，X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣相互垂直設(shè)置，X軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣相互垂直設(shè)置；χ軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣分別接收X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣發(fā)射的紅外線束；前述兩組紅外發(fā)射線陣、紅外接收線陣分別與檢測控制器連接，檢測控制器與測試主機連接；排球落入上述兩組紅外發(fā)射器和紅外接收器圍繞成的區(qū)域中，分別切斷X軸和Y軸紅外發(fā)射線陣中至少一個紅外發(fā)射點所發(fā)射的紅外線，所述檢測控制器通過X軸、Y軸紅外接收器檢測到切斷點所對應的X軸、Y軸信息，并將該信息傳輸?shù)綔y試主機；測試主機根據(jù)所述X軸、Y軸信息判斷排球是否落入既定的目標區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排球傳球墊球自動測試儀器，其特征在于，X軸紅外發(fā)射線陣、Y軸紅外發(fā)射線陣、X軸紅外接收線陣、Y軸紅外接收線陣固定在一個目標基面上；紅外接收線陣的相鄰紅外線發(fā)射點間距為4-4.5cm ;X軸、Y軸紅外發(fā)射線陣的發(fā)射點距基面2cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排球傳球墊球自動測試儀器，其特征在于，測試主機至少包括控制模塊、計數(shù)器和電源；控制模塊與計數(shù)器連接；電源為控制模塊、計數(shù)器提供電能；控制模塊對排球切斷點是否落入目標區(qū)域進行判斷；計數(shù)器有效球和擊球總數(shù)進行計數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的排球傳球墊球自動測試儀器，其特征在于，控制模塊具有兩個獨立異步串行通信接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排球傳球墊球自動測試儀器，其特征在于，控制模塊包括STC12C5A60S2 單片機 。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排球傳球墊球自動測試儀器，其特征在于，檢測控制器經(jīng)過RS-485總線與測試主機連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排球傳球墊球自動測試儀器，其特征在于，還包括指紋儀、管理計算機、揚聲器、顯示屏；指紋儀、管理計算機、揚聲器、顯示屏分別與測試主機連接；指紋儀用于采集被測者的指紋信息；管理計算機依據(jù)所述指紋信息調(diào)用被測者信息，測試結(jié)束后測試主機將測試成績發(fā)送到管理計算機；揚聲器與測試主機的音效發(fā)生器連接；測試主機將被測者信息傳輸?shù)斤@示屏上進行顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的排球傳球墊球自動測試儀器，其特征在于，管理計算機通過RS-232串行通信接口與測試主機連接。
9.一種排球傳球墊球自動測試方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-8中任意一項所述的排球傳球墊球自動測試儀器進行測試，測試過程包括如下步驟: 測試主機接收到開始指令； 測試主機接收紅外接收線陣的X、Y軸坐標數(shù)據(jù)； 測試主機判斷接收到的X、Y軸坐標數(shù)據(jù)是否有紅外線切斷點數(shù)據(jù)，若有，則進入下一步驟；若否，返回上一步驟； 測試主機的控制模塊根據(jù)切斷點的X、Y軸坐標信息判斷切斷點是否落入有效球范圍，若是，則判斷此次擊球有效，有效球計數(shù)器加I; 若測試主機控制模塊根據(jù)切斷點的X、Y軸坐標信息判斷切斷點沒有落入有效球球范圍，或判斷切斷點落入有效球范圍后，測試主機的總擊球次數(shù)計數(shù)器增加I;測試主機判斷累計計數(shù)是否達到設(shè)定測試次數(shù)值，若是，則顯示測試成績；若否，則返回接收X、Y軸數(shù)據(jù)的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的排球傳球墊球自動測試方法，其特征在于，根據(jù)切斷點的X坐標平方值和Y坐標平方值的和是否小于特定數(shù)值來判斷切斷點是否落入有效球范圍；所述特定數(shù)值為 有效區(qū)域圓形在坐標中對應的半徑的平方值。
【文檔編號】A63B71/06GK103537091SQ201310524982
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】金育強, 鄭瀾, 龔韜, 楊進寶, 張建軍, 黃杰 申請人:湖南師范大學