一种排球传球垫球自动测试仪器及其测试方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103537091 A (43)申请公布日 2014.01.29 CN 103537091 A (21)申请号 201310524982.X (22)申请日 2013.10.30 A63B 71/06(2006.01) (71)申请人 湖南师范大学 地址 410012 湖南省长沙市岳麓区左家垅湖 南师范大学体育学院 (72)发明人 金育强 郑澜 龚韬 杨进宝 张建军 黄杰 (74)专利代理机构 北京风雅颂专利代理有限公 司 11403 代理人 李弘 (54) 发明名称 一种排球传球垫球自动测试仪器及其测试方 法 (57) 摘要 本发明公开了一种排球传球垫球自动测试仪 。

2、器， 包括 X 轴红外发射线阵、 Y 轴红外发射线阵、 X 轴红外接收线阵、 Y 轴红外接收线阵、 检测控制 器、 测试主机 ； 其中， X 轴红外发射线阵、 Y 轴红外 发射线阵相互垂直设置， X 轴红外接收线阵、 Y 轴 红外接收线阵相互垂直设置 ； X 轴红外接收线阵、 Y 轴红外接收线阵分别接收 X 轴红外发射线阵、 Y 轴红外发射线阵发射的红外线束 ； 前述两组红外 发射线阵、 红外接收线阵分别与检测控制器连接， 检测控制器与测试主机连接。本发明进一步提供 一种排球传球垫球自动测试方法， 采用本发明提 供的排球传球垫球自动测试仪器进行测试。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页。

3、 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103537091 A CN 103537091 A 1/2 页 2 1. 一种排球传球垫球自动测试仪器， 其特征在于， 至少包括 X 轴红外发射线阵、 Y 轴红 外发射线阵、 X 轴红外接收线阵、 Y 轴红外接收线阵、 检测控制器、 测试主机 ； 其中， X 轴红外 发射线阵、 Y 轴红外发射线阵相互垂直设置， X 轴红外接收线阵、 Y 轴红外接收线阵相互垂直 设置 ； X 轴红外接收线阵、 Y 轴红外接收线阵分别接收 X 轴红外发射线阵。

4、、 Y 轴红外发射线阵 发射的红外线束 ； 前述两组红外发射线阵、 红外接收线阵分别与检测控制器连接， 检测控制 器与测试主机连接 ； 排球落入上述两组红外发射器和红外接收器围绕成的区域中， 分别切 断 X 轴和 Y 轴红外发射线阵中至少一个红外发射点所发射的红外线， 所述检测控制器通过 X 轴、 Y 轴红外接收器检测到切断点所对应的 X 轴、 Y 轴信息， 并将该信息传输到测试主机 ； 测试主机根据所述 X 轴、 Y 轴信息判断排球是否落入既定的目标区域。 2. 根据权利要求 1 所述的排球传球垫球自动测试仪器， 其特征在于， X 轴红外发射线 阵、 Y 轴红外发射线阵、 X 轴红外接收线阵。

5、、 Y 轴红外接收线阵固定在一个目标基面上 ； 红 外接收线阵的相邻红外线发射点间距为 4-4.5cm ； X 轴、 Y 轴红外发射线阵的发射点距基面 2cm。 3. 根据权利要求 1 所述的排球传球垫球自动测试仪器， 其特征在于， 测试主机至少包 括控制模块、 计数器和电源 ； 控制模块与计数器连接 ； 电源为控制模块、 计数器提供电能 ； 控制模块对排球切断点是否落入目标区域进行判断 ； 计数器有效球和击球总数进行计数。 4. 根据权利要求 3 所述的排球传球垫球自动测试仪器， 其特征在于， 控制模块具有两 个独立异步串行通信接口。 5. 根据权利要求 1 所述的排球传球垫球自动测试仪器，。

6、 其特征在于， 控制模块包括 STC12C5A60S2 单片机。 6. 根据权利要求 1 所述的排球传球垫球自动测试仪器， 其特征在于， 检测控制器经过 RS-485 总线与测试主机连接。 7. 根据权利要求 1 所述的排球传球垫球自动测试仪器， 其特征在于， 还包括指纹仪、 管 理计算机、 扬声器、 显示屏 ； 指纹仪、 管理计算机、 扬声器、 显示屏分别与测试主机连接 ； 指 纹仪用于采集被测者的指纹信息 ； 管理计算机依据所述指纹信息调用被测者信息， 测试结 束后测试主机将测试成绩发送到管理计算机 ； 扬声器与测试主机的音效发生器连接 ； 测试 主机将被测者信息传输到显示屏上进行显示。 。

7、8. 根据权利要求 7 所述的排球传球垫球自动测试仪器， 其特征在于， 管理计算机通过 RS-232 串行通信接口与测试主机连接。 9. 一种排球传球垫球自动测试方法， 其特征在于， 采用如权利要求 1-8 中任意一项所 述的排球传球垫球自动测试仪器进行测试， 测试过程包括如下步骤 ： 测试主机接收到开始指令 ； 测试主机接收红外接收线阵的 X、 Y 轴坐标数据 ； 测试主机判断接收到的 X、 Y 轴坐标数据是否有红外线切断点数据， 若有， 则进入下一 步骤 ； 若否， 返回上一步骤 ； 测试主机的控制模块根据切断点的 X、 Y 轴坐标信息判断切断点是否落入有效球范围， 若是， 则判断此次击球。

8、有效， 有效球计数器加 1 ； 若测试主机控制模块根据切断点的 X、 Y 轴坐标信息判断切断点没有落入有效球球范 围， 或判断切断点落入有效球范围后， 测试主机的总击球次数计数器增加 1 ； 权 利 要 求 书 CN 103537091 A 2 2/2 页 3 测试主机判断累计计数是否达到设定测试次数值， 若是， 则显示测试成绩 ； 若否， 则返 回接收 X、 Y 轴数据的步骤。 10. 根据权利要求 9 所述的排球传球垫球自动测试方法， 其特征在于， 根据切断点的 X 坐标平方值和 Y 坐标平方值的和是否小于特定数值来判断切断点是否落入有效球范围 ； 所 述特定数值为有效区域圆形在坐标中对应。

9、的半径的平方值。 权 利 要 求 书 CN 103537091 A 3 1/5 页 4 一种排球传球垫球自动测试仪器及其测试方法 技术领域 0001 本发明涉及体育运动测试设备， 特别是指一种排球传球垫球自动测试仪器及其测 试方法。 背景技术 0002 在排球基本功训练和考核中， 需对传球垫球的准确率进行测试， 成为体育高考排 球专业基本技能测试项目之一。测试时， 考生持球于线后， 向距地面高度 3.1 米， 直径约为 0.6 米， 线宽为 5 厘米的墙上圆圈目标进行连续交替传球、 垫球， 将球传、 垫到圆圈内得分， 在规定的传、 垫球总数内统计得分。 目前， 该项测试采取人工方式， 因观察角。

10、度的原因， 排球 落点是否在得分区内很难判定， 劳动强度大、 出错率高、 人为因素较多， 容易产生不公正现 象等弊端， 影响了考核的准确性。 发明内容 0003 有鉴于此， 本发明的目的在于提出一种排球传球垫球自动测试仪器及其测试方 法。该仪器能够准确、 高效地对传球垫球的准确率进行测试。 0004 基于上述目的本发明提供的排球传球垫球自动测试仪器， 至少包括 X 轴红外发射 线阵、 Y 轴红外发射线阵、 X 轴红外接收线阵、 Y 轴红外接收线阵、 检测控制器、 测试主机 ； 其 中， X 轴红外发射线阵、 Y 轴红外发射线阵相互垂直设置， X 轴红外接收线阵、 Y 轴红外接收 线阵相互垂直设。

11、置 ； X 轴红外接收线阵、 Y 轴红外接收线阵分别接收 X 轴红外发射线阵、 Y 轴 红外发射线阵发射的红外光束 ； 前述两组红外发射线阵、 红外接收线阵分别于检测控制器 连接， 检测控制器与测试主机连接 ； 排球落入上述两组红外发射器和红外接收器围绕成的 区域中， 分别切断X轴和Y轴红外发射线阵中至少一个红外发射点所发射的红外线， 所述检 测控制器通过 X 轴、 Y 轴红外接收器检测到切断点所对应的 X 轴、 Y 轴信息， 并将该信息传输 到测试主机 ； 测试主机根据所述 X 轴、 Y 轴信息判断排球是否落入既定的目标区域。 0005 可选的， X 轴红外发射线阵、 Y 轴红外发射线阵、 。

12、X 轴红外接收线阵、 Y 轴红外接 收线阵固定在一个目标基面上 ； 红外接收线阵的相邻红外线发射点间距为 4-4.5cm， 优选 4.3cm ； X 轴、 Y 轴红外发射线阵的发射点距基面 2cm。 0006 可选的， 测试主机至少包括控制模块、 计数器和电源 ； 控制模块与计数器连接 ； 电 源为控制模块、 计数器提供电能 ； 控制模块对排球切断点是否落入目标区域进行判断 ； 计 数器计算得分及总的击球次数。 0007 可选的， 控制模块具有两个独立异步串行通信接口。 0008 可选的， 控制模块包括 STC12C5A60S2 单片机。 0009 可选的， 检测控制器经过 RS-485 总线。

13、与测试主机连接。 0010 可选的， 还包括指纹仪、 管理计算机、 扬声器、 显示屏 ； 指纹仪、 管理计算机、 扬声 器、 显示屏分别与测试主机连接 ； 指纹仪用于采集被测者的指纹信息 ； 管理计算机依据所 述指纹信息调用被测者信息， 测试结束后测试主机将测试成绩发送到管理计算机 ； 扬声器 说 明 书 CN 103537091 A 4 2/5 页 5 与测试主机的音效发生器连接 ； 测试主机将被测者信息及测试成绩传输到显示屏上进行显 示。 0011 可选的， 管理计算机通过 RS-232 串行通信接口与测试主机连接。 0012 进一步， 本发明提供一种排球传球垫球自动测试方法， 采用上面任。

14、意一项所述的 排球传球垫球自动测试仪器进行测试， 测试过程包括如下步骤 ： 接收到开始指令 ； 计数器 做好计数 ； 测试主机通过测试控制器， 经 RS-485 总线向 X 轴红外发射线阵和 Y 轴红外发射 线阵发出红外信号发射指令 ； 检测控制器通过两个红外接收线阵接收切断点的 X 轴和 Y 轴 坐标信息， 并经过 RS-485 总线传输到测试主机 ； 测试主机根据所述 X 轴和 Y 轴坐标信息判 断切断点是否落入目标区域 ； 若是， 则判断本次测试有效 ； 否则判断本次测试无效 ； 在判断 本次测试有效或无效后， 测试主机的计数器计数增加 1 ； 测试主机的计数器判断累计计数 是否达到设定。

15、测试次数值， 若是， 则发出测试结束指令， 未到则继续测试。 0013 从上面所述可以看出， 本发明提供的排球传球垫球自动测试仪器， 采用红外发射 线阵和红外接收线阵实现了排球传球垫球的自动测试。相邻的红外发射点之间的间距为 3-5cm， 有效提高了测试精度， 避免了因落入目标区域的排球切不到红外线束而出现的检测 误判和漏判， 提高了检测的公正性和准确性， 还使得检测过程能够通过较为简单的方式实 现。同时， 本发明实施例采用特定的接口和连接线， 保证了数据传输的有效性。 0014 本发明实施例的测试主机， 采用特殊的判断测试方法对被测者传球垫球进行测试 和判断， 具有较高的执行效率， 同时具有。

16、较高的准确性和可信度。 附图说明 0015 图 1 为本发明实施例的测试端结构示意图 ； 0016 图 2 为本发明实施例的排球传球垫球自动测试仪器的结构示意图 ； 0017 图 3 为本发明实施例测试主机测试流程示意图 ； 0018 图 4 为本发明另一实施例的排球传球垫球自动测试仪器的结构示意图。 具体实施方式 0019 为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 以下结合具体实施例， 并参照 附图， 对本发明进一步详细说明。 0020 本发明采用特殊的装置对排球的位置进行计算和定位。 0021 作为一个实施例， 本发明的测试端结构示意图如图 1 所示。包括 X 轴红外发射线 阵 1。

17、、 Y 轴红外发射线阵 2、 X 轴红外接收线阵 3、 Y 轴红外接收线阵 4， 在本实施例中， 这四个 线阵置于墙面上， 围绕出一个矩形区域， 同时 X 轴红外发射线阵 1、 Y 轴红外发射线阵 2 相互 垂直设置， X 轴红外发射线阵 1、 X 轴红外接收线阵 3 平行相对设置， Y 轴红外发射线阵 2、 Y 轴红外接收线阵 4 平行相对设置。X 轴红外接收线阵 3、 Y 轴红外接收线阵 4 分别接收 X 轴 红外发射线阵 1、 Y 轴红外发射线阵 2 所发射的红外信号。X 轴红外发射线阵 1、 Y 轴红外发 射线阵 2、 X 轴红外接收线阵 3、 Y 轴红外接收线阵 4 可固定在墙面上，。

18、 也可以固定在一个目 标基面上。 0022 在一些实施例中， 红外发射线阵的相邻红外线发射点间距为 3-5cm， 优选为 4-4.5cm， 进一步优选为 4.3cm。 说 明 书 CN 103537091 A 5 3/5 页 6 0023 在一些实施例中， 红外发射线阵和红外接收线阵的长度相等， 为 2.5-3 米。优选为 2.7 米。 0024 图 2 为本发明实施例的排球传球垫球自动测试仪器的结构示意图。进一步包括检 测控制器 5、 测试主机 6。检测控制器 5 与 X 轴红外发射线阵 1、 Y 轴红外发射线阵 2、 X 轴红 外接收线阵 3、 Y 轴红外接收线阵 4 连接， 检测控制器 。

19、5 同时与测试主机 6 连接， 能够与测试 主机 6 进行交互数据传输。 0025 依照排球测试规定， 传、 垫球对墙的目标区域为 0.60 米的直径圆， 圆心距地面约 3.1米， 地上设约距离墙1.60米的限制线。 被测者持球站于线后， 向上抛起传球于墻上目标 区域。先传一个球， 后垫一个球， 连续交替进行。垫球、 传球各 20 个， 总数为 40 个。要求将 球传、 垫到圆圈内， 方可得分， 未传、 垫球入圆圈内不得分， 每次计总数 1 个。 0026 当采用本发明实施例所提供的自动测试仪器进行测试时， 当被测者传球、 垫球使 得排球击入墙上红外发射线阵、 红外接收线阵所围绕的区域时， 会。

20、切断 X 轴和 Y 轴的红外 线， 红外线切断的信息由测试主机接收， 由测试主机进行切断位置的计算， 即可判断出本次 传球或垫球是否有效。 0027 在本实施例中， X 轴、 Y 轴红外发射线阵分别设有 64 个红外发射点， 由于红外发射 管发射的红外光束有一定的散射角， 较长的对射距离会使每条红外光束照射到多个间距为 4.3cm 的红外接收模块， 将会造成不能准确判断遮断点或有些位置不能遮断红外光束等问 题， 因此本发明实施例采用连续依次扫描的工作方式， 将检测精度控制在 4.3cm 以内， 满足 检测精度要求。因为红外接收模块工作速度原因， 每个点的红外发射时间不能低于 0.6mS， 不分。

21、组扫描 64 个点最短需要 38.4mS， 当球速较快时， 会出现检测不到的问题。为解决上 述问题将所述 64 个红外发射点， 依次编号为 1-64， 这 64 个红外发射点分为 1-16、 17-32、 33-48、 49-64四组， 四个属于不同组的红外发射点同时发射红外光束， 发射16次， 由每组16 个发射点依次执行。扫描过程为 ： 编号为 1、 17、 33、 49 的发射点第一次同时发射， 编号为 2、 18、 24、 50 的发射点第二次发射， 编号为 3、 19、 25、 51 的发射点第三次发射编号为 16、 32、 48、 64的发射点第十六次同时发射， 从而完成依次扫描。。

22、 本实施例采用上述扫描方式， 可 以将一次扫描的时间缩短到 10mS 以下。 0028 检测控制器通过两个红外接收线阵接收切断点的 X 轴和 Y 轴坐标信息， 并经过 RS-485 总线传输到测试主机。在本实施例中， 每个红外线束接收点代表一个坐标单位。由 于红外线束之间的距离约为 4.3cm， 排球的半径约为 10.4-10.7cm， 红外线束发射中心与各 个红外发射线阵和红外接收线阵所固定的墙面之间距离为 2cm， 当排球撞击墙面时， 排球在 X 轴、 Y 轴上阻断长度为 12.2-12.46cm， 因此当排球进入红外发射线阵和红外接收线阵所围 绕的区域时， X 轴红外接收线阵和 Y 轴红。

23、外接收线阵分别至少有一个红外线束会被切断， 从 而 X 轴红外接收线阵和 Y 轴红外接收线阵上会至少有一个接收点接收不到红外信号， 检测 控制器从红外接收线阵获得未接收到红外信号 X 轴和 Y 轴坐标信息， 此坐标准确表示了排 球在墙上的撞击位置。 由于依据前面所述， 排球在X轴、 Y轴的切断长度为12.2-12.46cm， 因 此排球撞击墙面时可能切断 1-3 根红外线， 在实际应用中， 若排球切断两根或三根红外线， 则测试主机根据被切断多根红外线所对应的 X、 Y 轴坐标计算出中点， 再依据该中点坐标判 断排球是否落入目标区域。 0029 在一些实施例中， 测试主机主要包括控制模块、 计数。

24、器、 电源等。 其中， 控制模块具 说 明 书 CN 103537091 A 6 4/5 页 7 有两个独立异步串行通信接口， 可采用 STC12C5A60S2 单片机。控制模块经过 RS-485 总线 与检测控制器连接。计数器可分为总击球次数计数器和有效球次数计数器。 0030 在优选实施例中， 通过执行如下步骤测试排球是否进入目标区域 ： 0031 步骤 31 ： 测试主机的控制模块接收到开始测试指令。所述开始测试指令可以是操 作人员通过输入模块输入到主机控制器的指令， 也可以是管理计算机传送给测试主机的指 令。 0032 步骤 32 ： 测试主机接收红外接收线阵的 X、 Y 轴坐标数据。。

25、这里的 X、 Y 轴坐标数据 为 X、 Y 轴的红外接收线阵收到红外信号情况的信息。 0033 步骤 33 ： 测试主机判断接收到的 X、 Y 轴坐标数据是否有红外线切断点数据， 若有， 则进入下一步骤 ； 若否， 则进入步骤 32， 继续接收红外接收线阵的 X、 Y 轴坐标数据。 0034 步骤 34 ： 判断红外线切断点是否在有效球范围 ： 测试主机的控制模块根据切断点 的 X、 Y 轴坐标信息判断切断点是否落入有效球范围， 若是， 则判断此次击球有效， 进入步骤 35 ； 若否， 则进入步骤 36。本实施例中， 因为有效球区域为直径 0.60 米的圆形， 以圆心为坐 标原点， 根据圆坐标。

26、函数 x2+y2=r2， 即可计算出红外线切断点是在有效球范围内， 还是在有 效球范围外， 上式中， r 为根据坐标单位长度计算的有效区域圆形半径。具体的， 例如， 若相 邻红外线束之间的距离为 4.3cm， r 精确到小数点后一位， 则 r 为 60/4.3=14.0。 0035 步骤35 ： 测试主机的控制模块经步骤34判断出有效球， 有效球计数器加1， 进入步 骤 36。 0036 步骤 36 ： 测试主机的总击球次数计数器加 1， 经步骤 34 判断不管是有效球还是无 效球， 总击球次数计数器都要加 1。 0037 除了步骤 32-36 所述的判断方法外， 也可采用其它方法判断切断点是。

27、否落入目标 区域。 0038 步骤 37 ： 判断累计计数是否达到设定测试次数值， 若是， 则进入步骤 38， 若否， 进 入步骤32。 在一般测试过程中， 被测者先传一个球， 后垫一个球， 连续交替进行。 垫球、 传球 各 20 个， 总数为 40 个， 即设定测试此数值为 40 ； 要求将球传、 垫到圆圈内 （球压线为好球） ， 方可得分， 未传、 垫球入圆圈内不得分， 每次计总数 1 个。 0039 步骤 38 ： 显示测试成绩。 0040 在一些实施例中， 测试主机还包括输入模块、 显示模块、 音效发生器等。输入模块 可采用键盘， 显示模块可采用 LC12864 液晶显示器。用户通过输。

28、入模块对控制模块输入指 令， 音效发生器依据控制模块所发送的指令发出相应的音效。显示模块用于显示被测者信 息。 0041 在一些实施例中， 如图 4 所示， 自动测试仪器还可包括指纹仪 7、 管理计算机 8、 扬 声器 9、 显示屏 10， 指纹仪 7 与管理计算机 8 连接， 管理计算机 8 与测试主机 6 连接， 扬声器 9、 显示屏 10 分别与测试主机 6 连接。指纹仪 7 采集被测者的指纹信息并将指纹信息传输 给管理计算机 8， 管理计算机 8 依据所述指纹信息调用被测者信息， 测试结束后测试主机将 测试成绩发送到管理计算机。扬声器 9 与测试主机的音效发生器连接。测试主机 6 将被。

29、测 者信息传输到显示屏 10 上进行显示。 0042 在一些实施例中， 测试主机通过 RS-232 串行通信接口与管理计算机连接， 并与管 理计算机进行信息传输。 说 明 书 CN 103537091 A 7 5/5 页 8 0043 从上面所述可以看出， 本发明所提供的排球传球垫球自动测试仪器， 采用红外发 射线阵和红外接收线阵实现了排球传球垫球的自动测试。 红外发射点和红外接收点的间距 为 3-5cm， 有效提高了测试精度 ； 采用分组扫描方式， 避免了因落入目标区域的排球速度过 快而出现的检测误判和漏判， 提高了检测的公正性和准确性， 还使得检测过程能够通过较 为简单的方式实现。 同时，。

30、 本发明实施例采用特定的接口和连接线， 保证了数据传输的有效 性。本发明实施例采用连续依次扫描的工作方式， 解决了长距离红外对射的准确度低的问 题， 同时将红外发射管分组设置， 使得采用红外线对排球进行定位的技术方案得以更好的 实现。 0044 本发明实施例的测试主机， 采用特殊的判断测试方法对被测者传球垫球进行测试 和判断， 具有较高的执行效率， 同时具有较高的准确性和可信度。 0045 所属领域的普通技术人员应当理解 ： 以上所述仅为本发明的具体实施例而已， 并 不用于限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均 应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103537091 A 8 1/4 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103537091 A 9 2/4 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103537091 A 10 3/4 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103537091 A 11 4/4 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103537091 A 12 。