排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置，涉及一种排球供球及挥臂速度监测装置。它是为了解决现有采用他人传球或抛球进行供球的方式排球轨迹难以再现，扣球者难以准确选择触球点导致的训练效果差，以及无法准确监测运动员挥臂速度的问题。本发明采用悬浮式供球，球员可以准确选择触球点进行扣球训练，并且能够保证排球运行轨迹的再现，从而使球员能够有效的进行扣球训练；本发明通过切割光束的方式，对运动员挥臂速度进行监测。本发明适用于排球训练。
1.排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置，其特征是：它包括限位用供气管路（1）、一号气泵（1-4）、悬浮用供气管路（3）、三号气泵（3-4）、整流栅（5）、供球管路（6）、集球箱（7）、挡板（8）、开关垫（14）、伸缩架（15）、N组光束收发装置和控制系统；
限位用供气管路（1）和悬浮用供气管路（3）按由外向内的顺序依次同轴套在一起；位于限位用供气管路（1）侧面的入气口与一号气泵（1-4）的出气口连通；位于悬浮用供气管路（3）下部的入气口与三号气泵（3-4）的出气口连通；整流栅（5）覆盖并固定在悬浮用供气管路（3）内侧壁上；限位用供气管路（1）和悬浮用供气管路（3）固定在伸缩架（15）前端；
供球管路（6）的入球口与集球箱（7）的底部连通；限位用供气管路（1）和悬浮用供气管路（3）的侧壁上均开有入球口，供球管路（6）穿过限位用供气管路（1）侧壁上的入球口与悬浮用供气管路（3）侧壁上的入球口连通；整流栅（5）位于悬浮用供气管路（3）侧壁上的入球口的下侧，供球管路（6）与限位用供气管路（1）之间的夹角为锐角；挡板（8）位于供球管路（6）中，所述挡板（8）采用下开启的方式通过轴承与供球管路（6）的侧壁连接；
每组光束收发装置均包括一个光束发生装置（12-1）和一个光束接收装置（12-2），所述光束发生装置（12-1）和光束接收装置（12-2）相对设置；N组光束收发装置均设置在限位用供气管路（1）的出气口所在平面上方，且光束收发装置出射的光束方向为水平方向；N组光束收发装置出射的光束均位于同一水平面上，且该平面与限位用供气管路（1）的出气口所在平面平行；
开关垫（14）铺设在伸缩架（15）伸展后位置的正下方；
控制系统包括控制电路（60）、计时器（50）、一号气泵驱动电路（1-3）、三号气泵驱动电路（3-3）、挡板驱动电路（8-2）、开关量采集电路（14-1）、伸缩架驱动装置（15-1）、伸缩架驱动电路（15-2）和一号电机（8-1）；
定时器（50）的时间信号输出端与控制电路（60）的时间信号输入端连接；控制电路（60）的一号气泵驱动信号输出端与一号气泵驱动电路（1-3）的气泵驱动信号输入端连接；
一号气泵驱动电路（1-3）的驱动信号输出端与一号气泵（1-4）的驱动信号输入端连接；
控制电路（60）的三号气泵驱动信号输出端与三号气泵驱动电路（3-3）的气泵驱动信号输入端连接；三号气泵驱动电路（3-3）的驱动信号输出端与三号气泵（3-4）的驱动信号输入端连接；
控制电路（60）的挡板驱动信号输出端与挡板驱动电路（8-2）的挡板驱动信号输入端连接；挡板驱动电路（8-2）的驱动信号输出端与一号电机（8-1）的驱动信号输入端连接；一号电机（8-1）用于驱动挡板（8）转动；
控制电路（60）的伸缩架驱动信号输出端与伸缩架驱动电路（15-2）的驱动信号输入端连接；所述伸缩架驱动电路（15-2）的驱动信号输出端与伸缩架驱动装置（15-1）的驱动信号输入端连接；伸缩架驱动装置（15-1）用于驱动伸缩架（15）做伸缩运动；
开关量采集电路（14-1）的开关量采集信号输入端与开关垫（14）的开关量信号输出端连接，所述开关量采集电路（14-1）的开关量采集信号输出端与控制电路（60）的开关量信号输入端连接；
每个光束发生装置（12-1）的光束发生控制信号输入端与控制电路（60）的一个光束发生控制信号输出端连接；每个光束接收装置（12-2）的信号输出端与控制电路（60）的一个光束信号输入端连接；
2.根据权利要求1所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置，其特征在于它还包括M根旋转用供气管路（2）、M个电磁阀（2-1）和二号气泵（2-4），所述M根旋转用供气管路（2）均布设置在限位用供气管路（1）和悬浮用供气管路（3）之间的环形空间内，所述M根旋转用供气管路（2）相互平行且平行于限位用供气管路（1）的中轴线，每根旋转用供气管路（2）下部的进气口分别与一个电磁阀（2-1）的进气口连接，所有电磁阀（2-1）的出气口同时与二号气泵（2-4）的出气口连通；
控制系统还包括二号气泵驱动电路（2-3），控制电路（60）的二号气泵驱动信号输出端与二号气泵驱动电路（2-3）的气泵驱动信号输入端连接；二号气泵驱动电路（2-3）的驱动信号输出端与二号气泵（2-4）的驱动信号输入端连接；M个电磁阀（2-1）的控制信号输入端分别与控制电路（60）的M个电磁阀控制信号输出端连接；M为大于3的正整数。
3.根据权利要求1或2所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置，其特征在于它还包括固定架（11）、万向节（9）、二维驱动机构和支架（10），所述支架（10）的活动端固定在限位用供气管路（1）的底部；支架（10）的固定端通过万向节（9）与固定架（11）连接；所述固定架（11）固定在伸缩架（15）的前端，所述二维驱动机构用于驱动支架（10）的活动端产生二维运动；
控制系统还包括二维驱动电路（9-2），控制电路（60）的摆动控制信号输出端与二维驱动电路（9-2）的控制信号输入端连接，所述二维驱动电路（9-2）的驱动信号输出端与二维驱动机构的驱动信号输入端连接。
4.根据权利要求3所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置，其特征在于它还包括喷射用供气管路（4）和高压气泵（4-4），喷射用供气管路（4）同轴套在悬浮用供气管路（3）内部；喷射用供气管路（4）下部的入气口与高压气泵（4-4）的出气口连通，所述喷射用供气管路（4）的上部位于整流栅（5）下；
控制系统还包括高压气泵驱动电路（4-3），控制电路（60）的高压气泵驱动信号输出端与高压气泵驱动电路（4-3）的气泵驱动信号输入端连接；高压气泵驱动电路（4-3）的驱动信号输出端与高压气泵（4-4）的驱动信号输入端连接。
5.根据权利要求2或4所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置，其特征在于
6.根据权利要求5所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置，其特征在于控制电路（60）采用单片机实现。
7.根据权利要求1、2、4或6所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置，其特征在于N组光束收发装置之间的间隔为5cm。
排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种排球供球及挥臂速度监测装置。
背景技术
[0002] 目前，在排球接球、传球、扣球等训练中，所采用的训练方法主要为：通过他人传球或抛球的供球方式进行训练，这种方式受人为因素影响较大，排球运行轨迹难以再现，球员(尤其是初学者)难以准确选择触球点，训练效果较差；并且，在扣球训练中，目前还无法准确对运动员的挥臂速度进行监测。
[0003] 利用运动员运动信息对运动员动作技术过程进行监控的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置在国内国外还没有出现。
发明内容
[0004] 本发明是为了解决现有采用他人传球或抛球进行供球的方式排球轨迹难以再现，扣球者难以准确选择触球点导致的训练效果差，以及无法准确监测运动员的挥臂速度的问题，从而提供排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置。
[0005] 排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置，它包括限位用供气管路、一号气泵、悬浮用供气管路、三号气泵、整流栅、供球管路、集球箱、挡板、开关垫、伸缩架、N组光束收发装置和控制系统；
[0006] 限位用供气管路和悬浮用供气管路按由外向内的顺序依次同轴套在一起；位于限位用供气管路侧面的入气口与一号气泵的出气口连通；位于悬浮用供气管路下部的入气口与三号气泵的出气口连通；整流栅覆盖并固定在悬浮用供气管路内侧壁上；限位用供气管路和悬浮用供气管路固定在伸缩架前端；
[0007] 供球管路的入球口与集球箱的底部连通；限位用供气管路和悬浮用供气管路的侧壁上均开有入球口，供球管路穿过限位用供气管路侧壁上的入球口与悬浮用供气管路侧壁上的入球口连通；整流栅位于悬浮用供气管路侧壁上的入球口的下侧，供球管路与限位用供气管路之间的夹角为锐角；挡板位于供球管路中，所述挡板采用下开启的方式通过轴承与供球管路的侧壁连接；
[0008] 每组光束收发装置均包括一个光束发生装置和一个光束接收装置，所述光束发生装置和光束接收装置相对设置；N组光束收发装置均设置在限位用供气管路的出气口所在平面上方，且光束收发装置出射的光束方向为水平方向；N组光束收发装置出射的光束均位于同一水平面上，且该平面与限位用供气管路的出气口所在平面平行；
[0009] 开关垫铺设在伸缩架伸展后位置的正下方；
[0010] 控制系统包括控制电路、计时器、一号气泵驱动电路、三号气泵驱动电路、挡板驱动电路、开关量采集电路、伸缩架驱动装置、伸缩架驱动电路和一号电机；
[0011] 定时器的时间信号输出端与控制电路的时间信号输入端连接；控制电路的一号气泵驱动信号输出端与一号气泵驱动电路的气泵驱动信号输入端连接；一号气泵驱动电路的驱动信号输出端与一号气泵的驱动信号输入端连接；
[0012] 控制电路的三号气泵驱动信号输出端与三号气泵驱动电路的气泵驱动信号输入端连接；三号气泵驱动电路的驱动信号输出端与三号气泵的驱动信号输入端连接；
[0013] 控制电路的挡板驱动信号输出端与挡板驱动电路的挡板驱动信号输入端连接；挡板驱动电路的驱动信号输出端与一号电机的驱动信号输入端连接；一号电机用于驱动挡板转动；
[0014] 控制电路的伸缩架驱动信号输出端与伸缩架驱动电路的驱动信号输入端连接；所述伸缩架驱动电路的驱动信号输出端与伸缩架驱动装置的驱动信号输入端连接；伸缩架驱动装置用于驱动伸缩架做伸缩运动；
[0015] 开关量采集电路的开关量采集信号输入端与开关垫的开关量信号输出端连接，所述开关量采集电路的开关量采集信号输出端与控制电路的开关量信号输入端连接；
[0016] 每个光束发生装置的光束发生控制信号输入端与控制电路的一个光束发生控制信号输出端连接；每个光束接收装置的信号输出端与控制电路的一个光束信号输入端连接；
[0017] N为大于或等于2的正整数。
[0018] 它还包括M根旋转用供气管路、M个电磁阀和二号气泵，所述M根旋转用供气管路均布设置在限位用供气管路和悬浮用供气管路之间的环形空间内，所述M根旋转用供气管路相互平行且平行于限位用供气管路的中轴线，每根旋转用供气管路下部的进气口分别与一个电磁阀的进气口连接，所有电磁阀的出气口同时与二号气泵的出气口连通；
[0019] 控制系统还包括二号气泵驱动电路，控制电路的二号气泵驱动信号输出端与二号气泵驱动电路的气泵驱动信号输入端连接；二号气泵驱动电路的驱动信号输出端与二号气泵的驱动信号输入端连接；M个电磁阀的控制信号输入端分别与控制电路的M个电磁阀控制信号输出端连接；M为大于3的正整数。
[0020] 它还包括固定架、万向节、二维驱动机构和支架，所述支架的活动端固定在限位用供气管路的底部；支架的固定端通过万向节与固定架连接；所述固定架固定在伸缩架的前端，所述二维驱动机构用于驱动支架的活动端产生二维运动；
[0021] 控制系统还包括二维驱动电路，控制电路的摆动控制信号输出端与二维驱动电路的控制信号输入端连接，所述二维驱动电路的驱动信号输出端连接二维驱动机构的驱动信号输入端连接。
[0022] 它还包括喷射用供气管路和高压气泵，喷射用供气管路同轴套在悬浮用供气管路内部；喷射用供气管路下部的入气口与高压气泵的出气口连通，所述喷射用供气管路的上部位于整流栅下；
[0023] 控制系统还包括高压气泵驱动电路，控制电路的高压气泵驱动信号输出端与高压气泵驱动电路的气泵驱动信号输入端连接；高压气泵驱动电路的驱动信号输出端与高压气泵的驱动信号输入端连接。
[0024] 有益效果：本发明采用悬浮式供球，球员可以准确选择触球点进行扣球训练，并且能够保证排球运行轨迹的再现，从而使球员能够有效的练习接球、传球和扣球的训练；本发明通过切割光束的方式，对扣球时运动员的挥臂速度进行监测；本发明采用多组光束收发装置，可以监测运动员在扣球过程中的挥臂速度，并能够将该挥臂速度的大小实时显示在与控制模块连接的显示器上，实现训练者技术过程的实时有效监控。
附图说明
[0025] 图1是本发明的结构示意图；图2是图1中供球部分的俯视图；图3是图1中A-A向的俯视图；图4是本发明的电气部分原理示意图。
具体实施方式
[0026] 具体实施方式一、结合图1至图4说明本具体实施方式，排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置，它包括限位用供气管路1、一号气泵1-4、悬浮用供气管路3、三号气泵3-4、整流栅5、供球管路6、集球箱7、挡板8、开关垫14、伸缩架15、N组光束收发装置和控制系统；
[0027] 限位用供气管路1和悬浮用供气管路3按由外向内的顺序依次同轴套在一起；位于限位用供气管路1侧面的入气口与一号气泵1-4的出气口连通；位于悬浮用供气管路3下部的入气口与三号气泵3-4的出气口连通；整流栅5覆盖并固定在悬浮用供气管路3内侧壁上；限位用供气管路1和悬浮用供气管路3固定在伸缩架15前端；
[0028] 供球管路6的入球口与集球箱7的底部连通；限位用供气管路1和悬浮用供气管路3的侧壁上均开有入球口，供球管路6穿过限位用供气管路1侧壁上的入球口与悬浮用供气管路3侧壁上的入球口连通；整流栅5位于悬浮用供气管路3侧壁上的入球口的下侧，供球管路6与限位用供气管路1之间的夹角为锐角；挡板8位于供球管路6中，所述挡板8采用下开启的方式通过轴承与供球管路6的侧壁连接；
[0029] 每组光束收发装置均包括一个光束发生装置12-1和一个光束接收装置12-2，所述光束发生装置12-1和光束接收装置12-2相对设置；N组光束收发装置均设置在限位用供气管路1的出气口所在平面上方，且光束收发装置出射的光束方向为水平方向；N组光束收发装置出射的光束均位于同一水平面上，且该平面与限位用供气管路1的出气口所在平面平行；
[0030] 开关垫14铺设在伸缩架15伸展后位置的正下方；
[0031] 控制系统包括控制电路60、计时器50、一号气泵驱动电路1-3、三号气泵驱动电路3-3、挡板驱动电路8-2、开关量采集电路14-1、伸缩架驱动装置15-1、伸缩架驱动电路15-2和一号电机8-1；
[0032] 定时器50的时间信号输出端与控制电路60的时间信号输入端连接；控制电路60的一号气泵驱动信号输出端与一号气泵驱动电路1-3的气泵驱动信号输入端连接；一号气泵驱动电路1-3的驱动信号输出端与一号气泵1-4的驱动信号输入端连接；
[0033] 控制电路60的三号气泵驱动信号输出端与三号气泵驱动电路3-3的气泵驱动信号输入端连接；三号气泵驱动电路3-3的驱动信号输出端与三号气泵3-4的驱动信号输入端连接；
[0034] 控制电路60的挡板驱动信号输出端与挡板驱动电路8-2的挡板驱动信号输入端连接；挡板驱动电路8-2的驱动信号输出端与一号电机8-1的驱动信号输入端连接；一号电机8-1用于驱动挡板8转动；
[0035] 控制电路60的伸缩架驱动信号输出端与伸缩架驱动电路15-2的驱动信号输入端连接；所述伸缩架驱动电路15-2的驱动信号输出端与伸缩架驱动装置15-1的驱动信号输入端连接；伸缩架驱动装置15-1用于驱动伸缩架15做伸缩运动；
[0036] 所述伸缩架驱动装置15-1可以采用电机、气泵等能够实现一维直线运动的装置实现。
[0037] 开关量采集电路14-1的开关量采集信号输入端与开关垫14的开关量信号输出端连接，所述开关量采集电路14-1的开关量采集信号输出端与控制电路60的开关量信号输入端连接；
[0038] 每个光束发生装置12-1的光束发生控制信号输入端与控制电路60的一个光束发生控制信号输出端连接；每个光束接收装置12-2的信号输出端与控制电路60的一个光束信号输入端连接；
[0039] N为大于或等于2的正整数。
[0040] 整流栅为网格结构，且每个网孔的面积相同。
[0041] 本实施方式所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置的伸缩架15的末端通过支架16固定在训练场地的边缘处，所述伸缩架15的伸缩长度根据训练需要设计。
[0042] 本发明的排球悬浮式供球原理：首先采用定时器50对控制电路60进行定时，在一个时间周期内，控制电路60控制挡板8开启，将一颗排球落到整流栅5上，然后将挡板8关闭；与此时间周期内，控制电路60控制一号气泵1-4和三号气泵3-4开启，实现供气，进而实现一个周期的排球悬浮式供球；然后，在设定时间间隔下进行下一个周期的排球悬浮。
[0043] 本发明的运动员挥臂速度监测原理：本发明在限位用供气管路1的出气口上方平面内平行设置多个光束收发装置，当运动员进行挥臂切割光连续切割两条以上的光束，通过计算两个光束发生装置的距离以及切割两个光束的时间间隔，从而获得瞬时挥臂速度。
[0044] 本实施方式中，当运动员准备进行起跳式扣球时，运动员的支撑脚踩踏开关垫14，同时，控制电路60驱动伸缩架15迅速向运动员运动方向的收缩，让出运动员身位，保证球员在起跳及下落时，不受到伸缩架15的干扰，保证运动员的人身安全。在完成一次扣球后，控制电路60驱动伸缩架15伸开，实现下一次供球。本实施方式中，开关垫14设置在伸缩架15的下方，实现运动员在任意一点的点位上的扣球训练。
[0045] 具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置的区别在于，它还包括M根旋转用供气管路2、M个电磁阀2-1和二号气泵2-4，所述M根旋转用供气管路2均布设置在限位用供气管路1和悬浮用供气管路3之间的环形空间内，所述M根旋转用供气管路2相互平行且平行于限位用供气管路1的中轴线，每根旋转用供气管路2下部的进气口分别与一个电磁阀2-1的进气口连接，所有电磁阀2-1的出气口同时与二号气泵2-4的出气口连通；
[0046] 控制系统还包括二号气泵驱动电路2-3，控制电路60的二号气泵驱动信号输出端与二号气泵驱动电路2-3的气泵驱动信号输入端连接；二号气泵驱动电路2-3的驱动信号输出端与二号气泵2-4的驱动信号输入端连接；M个电磁阀2-1的控制信号输入端分别与控制电路60的M个电磁阀控制信号输出端连接；M为大于3的正整数。
[0047] 本实施方式中，采用M根旋转用供气管路2实现供球过程中排球的旋转，通过控制旋转用供气管路2相应的部分阀门开启和关闭，实现排球如上旋、下旋等运动，更加真实模拟排球的运行，训练效果更佳。
[0048] 具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一或二所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置的区别在于，它还包括固定架11、万向节9、二维驱动机构和支架10，所述支架10的活动端固定在限位用供气管路1的底部；支架10的固定端通过万向节9与固定架11连接；所述固定架11固定在伸缩架15的前端，所述二维驱动机构用于驱动支架10的活动端产生二维运动；
[0049] 控制系统还包括二维驱动电路9-2，控制电路60的摆动控制信号输出端与二维驱动电路9-2的控制信号输入端连接，所述二维驱动电路9-2的驱动信号输出端连接二维驱动机构的驱动信号输入端连接。本实施方式增加的二维驱动机构可以采用现有设备实现。例如：可以两台电机实现，其中一台电机用于驱动支架的活动端产生X方向的移动，另一台电机用于驱动支架的活动端产生Y方向的移动。
[0050] 具体实施方式四、具体实施方式三所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置的区别在于，它还包括喷射用供气管路4和高压气泵4-4，喷射用供气管路4同轴套在悬浮用供气管路3内部；喷射用供气管路4下部的入气口与高压气泵4-4的出气口连通，所述喷射用供气管路4的上部位于整流栅5下；
[0051] 控制系统还包括高压气泵驱动电路4-3，控制电路60的高压气泵驱动信号输出端与高压气泵驱动电路4-3的气泵驱动信号输入端连接；高压气泵驱动电路4-3的驱动信号输出端与高压气泵4-4的驱动信号输入端连接。
[0052] 本发明的排球喷射式供球原理：首先采用定时器50对控制电路60进行定时，在一个时间周期内，控制电路60控制挡板8开启，将一颗排球落到整流栅5上，然后将挡板8关闭；与此时间周期内，控制电路60控制高压气泵4-4开启，实现喷射，进而实现一个周期的排球喷射式供球；然后，在设定时间间隔下进行下一个周期的排球喷射。
[0053] 本实施方式用于排球喷射的过程，本实施方式中，通过万向节调整方向，实现不同角度的排球喷射。
[0054] 具体实施方式五、具体实施方式一、二或四所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置的区别在于，M＝12。
[0055] 具体实施方式六、具体实施方式五所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置的区别在于，控制电路60采用单片机实现。
[0056] 具体实施方式七、具体实施方式一、二、四或六所述的排球悬浮式供球及挥臂速度监测装置的区别在于，N组光束收发装置之间的间隔为5cm。
