田径远度跳跃激光自动测距仪制造技术

一种用于田径远度跳跃的激光自动测距仪，其特征在于主要由激光扫描发射系统（１）、信号接收系统（２）、信号处理系统（３）和成绩显示系统（４）组成。本实用新型专利技术根据光学原理，采用若干组反光镜用激光扫描形式使反射的激光束布满沙坑表面，根据运动员跳入沙坑时所阻断的光束信号来计取成绩，其显著优点是测量速度快、精度高，能够依照体育竞赛规则要求自动记取和显示成绩，可广泛适用于田径远度跳跃的训练与大型比赛。（*该技术在2000年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种激光测距仪，特别是一种用于田径远度跳跃的激光自动测距仪。目前，用于田径远度跳跃距离的测量主要有两种方法，一种为传统的测量方法，即当运动员跳入沙坑后，在沙坑中留下的与起跳板最近的一个痕迹处插一标记物，再由两名工作人员用钢尺进行人工测量，报出成绩。另一种采用固定测量具测量，如昆明国家体委电子仪器科研所生产的一种跳远测量具。这种测量具由支撑架、一个带钢条刻度的长条形标尺和目标观察镜组成，目标观察镜放置于标尺上方，可顺标尺自由滑动。该具在测量时是固定放置于沙坑侧方，与前者测量方法不同之处是当运动员跳入沙坑，由工作人员插上标记物后，不再由两人拉钢尺测量，而是由一人操作滑动目标观察镜进行寻找沙坑中的标记物，使观察镜与标尺上一致的一条竖线与沙坑中的标记物杆重合，这样，相应的在标尺上就得出了运动员的成绩。以上所述的两种测量方法所存在的不足是：①测距速度慢，因为在具体测距中的若干环节都需人工来完成；②所测成绩的准确性低，很难避免人为因素对运动员实际成绩的影响，如标记物插放的准确、肉眼观察误差等；③按规则要求，运动员的成绩是在沙坑表面与起跳板在一个水平面时记取，但在实际过程中很难做到，因此不易达到竞赛的公正性要求。本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种速度快、精度高且满足比赛规则要求的田径远度跳跃激光自动测距仪。-->根据本技术制作的激光自动测距仪，其特征在于主要由激光扫描发射系统、信号接收系统、信号处理系统和成绩显示系统组成，其中激光扫描发射系统主要由氦氖激光器、多面体反射镜、直角轴系、微型电机组成的两套激光扫描装置以及由反光镜和反光镜固定结构组成的反射装置构成，反光镜固定装置主要由带有高低调节机构和俯仰调节机构的镜夹和固定板组成。信号接收系统由带园孔的长条形接收架、光敏管和调节装置组成。本技术的总构思是利用光学原理，将激光束通过若干个反射镜的反射，使其在整个沙坑表面形成一个激光平面，然后根据运动员跳入沙坑时身体所阻断的光线而产生的信号，由信号处理系统处理后算出距离，通知显示器显示成绩。在激光扫描发射系统中，反光镜数目的多少与实际所需测量范围和测量精度有关，要求测量的距离越长，精度要求高，则系统所用反光镜的数目也相对越多，反之则少。为了保证沙坑表面的各激光束能量基本相同，且反射光线强度均匀，该系统采用将反光镜等距离分组排列形式，由两套激光扫描装置进行激光扫描来实现，两个激光扫描装置中的多面体反射镜是分别安装在放置于固定板两侧的两直角轴系的转动轴上。为实现扫描情况下从反光镜反射出的光线均为一束束连续不断的光线，该系统还选用了两个转速能达到3000转／分～5000转／分的微型电机，分别直接安装于两直角轴系上，微型电机转动时，则使直角轴系带动两个多面体反射镜进行相对高速转动，其扫描频率最低为1000周／秒，达到对固定板上多组反光镜的扫描目的，且使扫描后经反射镜反射的光束符合信号-->接收系统要求。在信号接收系统中，长条形接收架上的园孔数、光敏管数应与激光扫描发射系统中的反光镜的数目相等，一个园孔处安有一个光敏管，对应可接收一个由激光扫描发射系统发出的激光光束信号。信号处理系统采用程序控制，成绩显示系统可接收两路信号，一路由信号处理系统控制显示运动员的实际成绩，另一路接收裁判员发出的运动员是否符合跳远规则的信号，以指标灯显示成绩的有效或无效。整个仪器的工作步骤为：先由激光扫描发射系统发出一束束连续不断的光束，使其布满沙坑表面，当运动员跳入沙坑后，其身体所阻断的光束使信号接收系统中的光敏管迅速地得到阻断信号，然后信号处理系统将阻断信号通过一套放大触发装置及时地传输给信号处理系统，信号处理系统对接收到的阻断信号利用程序进行多次扫描分析，选其被阻断的与起跳板最近的一光束计算出距离，确定为运动员的成绩，然后通知显示器显示成绩。在运动员起跳后，裁判员根据运动员是否违反比赛规则，还有一信号给予显示器，决定所显示成绩的有效或无效，该信号以显示器上的指示灯显示。在本仪器中，安装调校是保证仪器精度的关键，其难点又是怎样使反射光束准确地射入信号接收系统中对应的园孔中，被光敏管所接收。本技术采用的措施有两点：一是在每个直角轴系上都安有二个高速小型向心推力轴承，以确保多面体反射镜在高速转动时平稳、无跳动、不偏心；二是通过在反光镜镜夹上调制的高低调节机构和俯仰调节机构对反射光束的调节来保证信号接收系统中光敏管对光束信号的接收。-->本技术与现有技术相比具有的显著优点是采用光电机三位一体，实现了对田径远度跳跃运动员成绩的自动化测量和显示，测量速度快（比现有技术提高10倍）、距离测量准确、且避免了现有技术测量中的公正性矛盾的产生。本技术的具体结构由以下实施例及附图给出。图1为本技术提出的田径远度跳跃激光自动测距仪的总体结构示意图。图2为本技术提出的田径远度跳跃激光自动测距仪中激光扫描发射系统的仰视结构图。图3为本技术提出的田径远度跳跃激光自动测距仪中激光发射系统的正视结构图。图4为本技术提出的田径远度跳跃激光自动测距仪中信号接收系统的结构示意图。下面结合附图以测量距离为二米，精度要求为1厘米的测距仪为例对本技术做进一步详细说明。参照图1，本技术主要由激光扫描发射系统（1）、信号接收系统（2）、信号处理系统（3）和成绩显示系统（4）组成，参照图2、图3，激光扫描发射系统（1）主要由两个发散角＜2’的氦氖激光器（5，6），两个二十四面体反射镜（7，8）、两个直角轴系（9，10），两个转速均为3000转／分的微型电机（11，12），200个尺寸为12mm×8mm×2mm的反光镜（13）和反光镜固定装置组成。反光镜固定装置主要由200个分别带高低调节机构（14）和俯仰调节机构（15）的镜夹（16）和用来-->放置反光镜的固定板（17）构成，固定板（17）的长度为二米，200个反光镜（13）在固定板（17）下方采用每五块为一组，每块间隔为1厘米且相对两侧扫描装置成阶梯形排列形式固定。参见图3，氦氖激光器（5，6）也分别固定于固定板（17）的下方。两个二十四面体反射镜（7，8）在加工时其棱差均要求在30’以内，它们分别安装在位于固定板（17）两侧并垂直穿插于固定板（17）的直角轴系（9，10）的下方转动轴上。为保证二十四面体反射镜（7，8）在高速转动下平稳，在两个直角轴系（9，10）上都分别安有两个转速为6000转／分的小型向心推力轴承（21，22，23，24），它们可控制两个二十四面体反射镜（7，8）的径向跳动在1微米之内，两微型电机（11，12）均位于固定板（17）的上方分别直接安装于直角轴系（9，10）的上方转动轴上。参照图4，信号接收系统（2）由带200个园孔的长条形接收架（18）和对应放置于园孔处的200个直径为φ5mm的光敏三极管（19）及系统调节装置（20）组成，长条形接收架（18）上的园孔间距为1cm，园孔孔径为φ5mm。信号处理系统（3）采用的是TP801A型通用微型计算机，成绩显示系统（4）采用通用的数字式显示装置。仪器在安装调校时，可通过反光镜镜夹（16）上的高低调节机构（14）和俯仰调节机构（15）来保证从200个反光镜（13）反射的每一束激光都准确射入信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于田径远度跳跃的激光自动测距仪，其特征在于主要由激光扫描发射系统（１）、信号接收系统（２）、信号处理系统（３）和成绩显示系统（４）组成，其中激光扫描发射系统（１）主要是由氦氖激光器（５、６）、多面体反射镜（７、８）、直角轴系（９、１０）微型电机（１１、１２）组成的两套激光扫描装置以及由反光镜（１３）和反光镜固定结构组成的反射装置构成；信号接收系统（２）由带园孔的长条形接收架（１８）、光敏管（１９）和调节装置（２０）组成，信号处理系统（３）为通用微型计算机，成绩显示系统（４）为通用数字式显示装置。

【技术特征摘要】
1、一种用于田径远度跳跃的激光自动测距仪，其特征在于主要由激光扫描发射系统(1)、信号接收系统(2)、信号处理系统(3)和成绩显示系统(4)组成，其中激光扫描发射系统(1)主要是由氦氖激光器(5、6)、多面体反射镜(7、8)、直角轴系(9、10)微型电机(11、12)组成的两套激光扫描装置以及由反光镜(13)和反光镜固定结构组成的反射装置构成；信号接收系统(2)由带园孔的长条形接收架(18)、光敏管(19)和调节装置(20)组成，信号处理系统(3)为通用微型计算机，成绩显示系统(4)为通用数字式显示装置。2、根据权利要求1所述的激光自动测距仪，其特征在于激光扫描发射系统（1）中微型电机（11、12）的转速均为3000转／分～5000转／分。3、根据权利要求1或2所述的激光自动测距仪，其特征在于激光扫描发射系统（1）中的反光镜固定结构主要由带有高低调节机构（14）和俯仰调节机构（15）的镜夹（16）和固定板（17）组成。4、根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许冠忠，贡元庆，张文宣，李连贵，赵国梁，赵宏发，
申请(专利权)人：华东工学院，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]