一种跳远用智能综合比赛场地

摘要

本发明公开了一种跳远用智能综合比赛场地，包括跑道、设于跑道尽头的沙坑以及设于跑道与沙坑之间的跳板，还包括一用于将沙坑内形成的坑印摊平的平沙装置，还包括一用于驱动转轴带动多个旋切刀片沿沙坑的宽度方向在沙坑内往复移动的信号控制系统，以及用于发送启动信号至信号控制系统的手持遥控器，在沙坑旁设置有一用于对沙坑内形成的坑印进行图像捕捉分析的比赛成绩自动检测系统。可实现自动用于对沙坑内形成的坑印进行图像捕捉分析，并最终导出运动员的比赛成绩，检测过程自动化实现，通过滑轨与滑块的连接方式，利用伺服电机驱动，凹坑位置信息图像的获取快速而且准确。

说明书

技术领域

本发明涉及体育训练比赛辅助工具技术领域，具体涉及一种跳远用智能综合比赛场地。

背景技术

跳远运动由助跑、起跳、腾空和落地等动作组合而成。运动员沿直线助跑，在起跳板前沿线后用单足起跳，经腾空阶段，然后用双足在沙坑落下，比赛时以跳的远度决定名次。据史料记载，首次正式的跳远比赛是在公元前708年举行的，距今已有2700多年的历史。当时跳远的设施非常简单，只是把地面的土质刨松，然后在前面放一条门槛代替起跳板。为避免落地时产生伤害事故，以后用沙坑代替了松土。目前的跳远训练比赛中跳远大多都是在地面上设置一个沙坑，在沙坑内放置细沙，从而当人们跳在细沙上能够进行比赛结果的测量，并且跳在细沙上也不会给运动员造成任何的伤害，但是每跳一次都会在细沙上留下坑印，从而就需要反复的对细沙进行整平工作，从而进一步的增加了工作量。所以体育比赛跳远沙坑需要用抹平机进行摊平。

在跳跃项目比赛中，通常有一名主裁判手中持有红、白旗帜各一面，用来示意运动员试跳是否成功。举红旗表示试跳失败，成绩无效；举白旗表示成功，成绩有效。现在体育教学中，跳远和对跳远的距离测试是分成两步完成。跳远距离的测量是从起跳线远端量起到跳远运动员在沙坑中留下的最近痕迹为止。需要两个人拉皮尺手工测量，然后通过计算和对照得出成绩评分。这种方法测定的成绩误差较大，测量烦琐，浪费时间，而且测得的跳远成绩不能立即公告出来。既不精确又浪费时间，影响了体育教学的质量。在跳远比赛和跳远训练中，及时获悉跳远距离、起跳是否存在违规，对于运动员或裁判员来说都很重要的。传统的做法是在起跳板靠近沙坑处撒上石灰，通过人工观察石灰上是否有脚印来判断起跳是否违规。跳远距离的测量通常采用皮尺，至少需要两人配合才能完成。随着计算机技术的发展，相继出现了采用导电橡胶检测或红外对管检测起跳违规动作，或者采用红外测距仪测量跳远距离。由于红外对管在强光下，尤其是太阳光下，抗干扰能力差，效果并不理想。而且红外线对管的聚光性不好，跳远的沙坑宽度约为3m，红外对管的感应距离往往不能满足需要。

CN 107648832 A公开了一种往复式体育比赛跳远沙坑抹平机，包括水泥地板，所述水泥地板的顶部固定连接有起跳板，所述水泥地板的顶部开设有位于起跳板背面的沙坑，所述水泥地板的顶部从左至右依次固定连接有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和第二连接板相靠近的一侧均开设有第一通槽，所述第一连接板和第二连接板相靠近的一侧均开设有位于第一通槽下方的第二通槽。

CN 207722341 U公开了智能体育跳远测量设备，包括底座，所述底座顶部的右侧固定连接有起跳板，所述底座的右侧固定连接有测试板。

由上述专利可知，机械式的推平装置取代了人工，解决了工作人员的高强度工作，平整度也有所提高，并且采用红外线等电子设备进行跳远距离的测量大大提高了测量效率，但是仍然存在一些缺陷，比如装置一般横贯于沙坑上，不但影响运动员比赛的心理，而且容易发生碰撞危险，装置结构复杂，控制不方便，对于较大凹坑仅仅采用毛刷结构无法实现填平目的，而且多次跳跃容易造成沙坑内局部细砂结块变硬，尽管表面沙层处于平整状态，但是却容易导致运动员落地时发生受伤。并且由于运动员落地时会在沙坑内形成坑印，出现沙堆，容易遮挡红外线，所以并不能做到对跳远距离的准确检测，所以，即使实现了自动化测量，但准确性仍然无法保证。因此，上述问题成为了完善跳远运动各种问题的一大阻碍。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是，提供一种结构简单，实现对凹坑进行全部填平，能够避免沙坑内局部细砂发生结块现象，实现跳远距离自动快速准确检测，并且实现自动化控制的跳远用智能综合比赛场地。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种跳远用智能综合比赛场地，包括跑道、设于跑道尽头的沙坑以及设于跑道与沙坑之间的跳板，还包括一用于将沙坑内形成的坑印摊平的平沙装置，所述平沙装置包括设置在沙坑尽头地面处并沿沙坑宽度方向延伸铺设的齿条，在沙坑一侧的地面处，沿所述沙坑长度方向延伸设置有一转轴，沿转轴的轴线方向依次设置有多个用于将沙坑内形成的坑印摊平的旋切刀片，在转轴上设置有一所述齿条啮合连接的滚动齿轮，以及一驱动所述滚动齿轮沿齿条铺设方向在齿条上往复滚动的伺服电机，还包括一用于驱动转轴带动多个旋切刀片沿沙坑的宽度方向在沙坑内往复移动的信号控制系统，以及用于发送启动信号至信号控制系统的手持遥控器，在沙坑旁设置有一用于对沙坑内形成的坑印进行图像捕捉分析的比赛成绩自动检测系统。

上述的跳远用智能综合比赛场地，所述比赛成绩自动检测系统包括一用于对沙坑内形成的坑印进行图像捕捉的扫描装置，一用于将扫描获得的凹坑位置信息图像上传至控制器的信息传输模块，一用于对获得的凹坑位置信息图像转换成数学模型位置信息的图像转换模块，一用于将数学模型位置信息自动对比获得实际凹坑位置数据的坐标数据模块，以及将实际凹坑位置数据自动输出的数据输出模块，所述数据输出模块与显示器信号连接。

上述的跳远用智能综合比赛场地，所述扫描装置包括设置在沙坑一侧的立柱，在立柱顶部安装有激光三维面扫描仪，立柱底部安装有滑块，沿沙坑长度方向延伸铺设有与所述滑块滑动配合的滑轨，所述滑轨上设置有用于驱动滑块沿滑轨移动的丝杠，在丝杠上连接有用于驱动丝杠转动的第二伺服电机。

上述的跳远用智能综合比赛场地，所述信号控制系统包括分别设置在齿条两端的用于检测滚动齿轮滚动位置的检测元件，以及控制器，所述运动员离开沙坑后手持遥控器按下启动按钮，发送信号至控制器，控制器接收启动信号后发送用于驱动转轴转动的信号至伺服电机，伺服电机转动并带动滚动齿轮沿齿条表面自沙坑一侧向另一侧滚动，当检测元件检测到滚动齿轮到达沙坑另一侧并离开沙坑时，发送信号至控制器，控制器发送停止转轴转动的信号至伺服电机。

上述的跳远用智能综合比赛场地，所述控制器连接有一用于接收手持遥控器发送信号的信号接收模块，以及一用于向伺服电机发送驱动信号的信号传输模块，所述控制器接收到手持遥控器发送的正转或反转信号后，发送正转或反转的驱动信号通过信号传输模块至伺服电机。

上述的跳远用智能综合比赛场地，所述检测元件检测到转轴及旋切刀片进入容置区内后，发送信号至控制器，控制器发送停止转轴转动的信号至伺服电机。

上述的跳远用智能综合比赛场地，所述沙坑两侧的地面上，沿沙坑长度方向分别设置有用于停放转轴及旋切刀片的容置区，所述容置区设置在沙坑外。

上述的跳远用智能综合比赛场地，所述容置区为一沿沙坑长度方向设置的其靠近沙坑一侧设置开口的箱体，所述滑轨沿箱体的长度方方向铺设于箱体的顶部。

上述的跳远用智能综合比赛场地，所述检测元件为位置传感器。

本发明跳远用智能综合比赛场地的优点是：在沙坑顶部铺设齿条，通过伺服电机驱动齿轮在齿条上转动的方式，不但可以有效确保整理后的沙坑平整度高，而且结构更加简单，平稳度更高，灵活性好，而且能够大大节约推平装置的安装空间；在转轴上连续设置的多个旋切刀片，本发明采用边行走边旋切的方式，与传统平推带动大量的沙进行移动，使沙坑中沙高低不一的方式相比，平沙的效率更高，而且平沙效果更好，而且由于旋切刀片较薄，且相邻旋切刀片之间留有缝隙，在平沙的过程中大大降低了沙子对平沙装置的阻力，节约了能耗；采用信号控制系统控制伺服电机的运转，通过手持遥控器实现操控，自动化程度高，伺服电机正转与反转的控制方式，能够实现转轴在沙坑横向的往复移动，并且齿轮在行走的过程中同时驱动转轴转动带动旋切刀片实现正转与返回时的反转，使得两个方向移动都可以进行平沙，大大提高了效率，使得沙子在沙坑中更加均匀，提高了平沙质量。检测元件的设置，使得转轴与旋切刀片能够在平沙工作结束后及时停止并且可以准确进入箱体结构内，大大提高了控制的精度。沙坑旁设置的比赛成绩自动检测系统，可实现自动用于对沙坑内形成的坑印进行图像捕捉分析，并最终导出运动员的比赛成绩，检测过程自动化实现，通过滑轨与滑块的连接方式，利用伺服电机驱动，凹坑位置信息图像的获取快速而且准确。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为平沙装置的结构放大图；

图3为平沙装置与沙坑安装位置的结构放大图；

图4为本发明的侧视结构图；

图5为平沙装置移动的工作状态图；

图6为信号控制系统的电路结构框图；

图7为比赛成绩自动检测系统的检测原理图；

图8为扫描装置的局部结构放大图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明；

如图1、2、3、4、5、6、7、8所示，一种跳远用智能综合比赛场地，包括跑道1、设于跑道1尽头的沙坑2以及设于跑道1与沙坑2之间的跳板3，还包括一用于将沙坑2内形成的坑印4摊平的平沙装置5，平沙装置5包括设置在沙坑2尽头地面处并沿沙坑2的宽度方向延伸铺设的齿条6，在沙坑2一侧的地面处，沿沙坑2的长度方向延伸设置有一转轴7。沿转轴7的轴线方向依次设置有多个用于将沙坑2内形成的坑印4摊平的旋切刀片8，在转轴7上设置有一与铺设的齿条6啮合连接的滚动齿轮9，以及一驱动滚动齿轮9沿齿条6铺设方向在齿条6上往复滚动的伺服电机10。在转轴7转动时能够对沙坑2内的沙子进行整体旋切，对较深凹坑也能够旋切平整，并且对多次跳跃造成沙坑2内局部细砂结块变硬的部分也能够实现松沙的目的，真正达到了表面沙层处于平整状态，而且整体的沙子也能够松软，使沙坑中的沙更加均匀的目的。避免了运动员落地时发生受伤，减小了对运动员成绩的影响。采用伺服电机10与转轴7驱动的方式，与人工推平相比，机械式的推平装置取代了人工，大大降低了工作人员的劳动强大，节约了沙坑整平的时间。

为了避免平沙装置5暴露在外遭受风吹雨淋，以及避免对运动员在跳跃时的心理影响，防止运动员发生身体磕碰，因此，在沙坑2两侧的地面上，沿沙坑2的长度方向分别设置有用于停放转轴7及旋切刀片8的容置区11，容置区11设置在沙坑2外。容置区11为一沿沙坑2的长度方向设置的其靠近沙坑2一侧设置开口12的箱体13，箱体13的内部具有一个容置腔14。将转轴7沿沙坑2的长度方向设置在沙坑2一侧，与传统采用横梁横贯于沙坑上的结构相比，在比赛时隐藏于箱体13内，不会给运动员造成比赛的心理障碍，而且不会发生运动员与装置的碰撞危险问题。

为了实现对平沙装置5的自动化控制，本发明还包括一用于驱动转轴7带动多个旋切刀片8沿沙坑2的宽度方向在沙坑2内往复移动的信号控制系统，以及用于发送启动信号至信号控制系统的手持遥控器15。信号控制系统包括分别设置在齿条6两端的用于检测滚动齿轮9滚动位置的检测元件16，检测元件16为位置传感器。还包括一及控制器。

具体控制过程是：运动员离开沙坑2后，工作人员拿手持遥控器16按下启动按钮，发送信号至控制器，控制器接收启动信号后发送用于驱动转轴7转动的信号至伺服电机10，伺服电机10转动并带动滚动齿轮9沿齿条6表面自沙坑2一侧向另一侧滚动，当检测元件16检测到滚动齿轮9到达沙坑2另一侧并离开沙坑2时，发送信号至控制器，控制器发送停止转轴7转动的信号至伺服电机10。控制器连接有一用于接收手持遥控器15发送信号的信号接收模块，以及一用于向伺服电机10发送驱动信号的信号传输模块，控制器接收到手持遥控器15发送的正转或反转信号后，发送正转或反转的驱动信号通过信号传输模块至伺服电机10。检测元件16检测到转轴7及旋切刀片8进入容置区11内后，发送信号至控制器，控制器发送停止转轴7转动的信号至伺服电机10。

在沙坑2旁设置有一用于对沙坑2内形成的坑印4进行图像捕捉分析的比赛成绩自动检测系统。比赛成绩自动检测系统包括一用于对沙坑2内形成的坑印4进行图像捕捉的扫描装置17，一用于将扫描获得的凹坑位置信息图像上传至控制器的信息传输模块，一用于对获得的凹坑位置信息图像转换成数学模型位置信息的图像转换模块，一用于将数学模型位置信息自动对比获得实际凹坑位置数据的坐标数据模块，以及将实际凹坑位置数据自动输出的数据输出模块，所述数据输出模块与显示器信号连接。扫描装置17包括设置在沙坑2一侧的立柱18，在立柱18的顶部安装有激光三维面扫描仪19，立柱18的底部安装有滑块20，沿沙坑2的长度方向延伸铺设有与滑块20滑动配合的滑轨21，在滑轨21上设置有用于驱动滑块20沿滑轨21移动的丝杠22，在丝杠22上连接有用于驱动丝杠22转动的第二伺服电机23。滑轨21沿箱体13的长度方方向铺设于箱体13的顶部。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。