可定位弹着点的激光电子靶发明专利

专利名称：可定位弹着点的激光电子靶

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010563246.5

专利申请（专利权）人：济南众邦电子有限公司,济南众哲电子技术有限公司
权利人地址：山东省济南市历下区山大路230号东309室

专利发明（设计）人：李希萌,李明,刘勇,于波,李素梅,张承斌,李保国,于春英,赵艳平,李娜

专利摘要：本发明公开了一种可定位弹着点的激光电子靶，属于模拟射击领域。其包括背板和设置在背板前表面上的导光板。背板的前表面为漫反射反光面，导光板的前表面上设置有向前凸起的多个阻光材料条，多个阻光材料条围成若干个环形区域，每个环形区域内分别设置有光纤，每个环形区域内的光纤上均设置有拾光面和出光面，激光光束照射到漫反射反光面上反射的光线被拾光面拾取，每个环形区域内的光纤的出光面分别连接有环值光电传感器。导光板包括多个扇形区域，相邻的扇形区域通过阻光槽或阻光材料隔开，每个扇形区域内均设置有方向光电传感器。环值光电传感器和方向光电传感器电连接至处理器。本发明能够定位出弹着点，并且结构简单，成本低。

主权利要求：可定位弹着点的激光电子靶
技术领域
[0001] 本发明涉及模拟射击技术领域，特别是指一种可定位弹着点的激光电子靶。
背景技术
[0002] 激光模拟射击系统是一种借助半导体激光技术、单片机技术、图像处理技术、无线通信技术、传感器技术、网络技术、数据库技术等高科技手段构建的拟真射击训练系统。
[0003] 在模拟射击时，激光击中电子靶后，需要判断电子靶被击中的环值。中国专利文献CN204255183U公开了一种激光电子靶及打靶系统，其包括由导光板制成的多个环形区域，每个环形区域均设置有光电传感器。当激光照射到环形区域上后，传播遍及整个环形区域，被光电传感器接收到。
[0004] 但是，由导光板制成的环形区域，为保证光在导光板内的良好传播，需要导光板具有一定的厚度和较好的透光度，一定的厚度导致电子靶的重量较重，携带不方便，而较好透光度的材料成本普遍较高。当激光电子靶应用于教育教学的场景时，需要的电子靶数量较多，如果电子靶较重，多个电子靶的搬运就会很不方便；并且在教育教学中进行普及时，成本较高的电子靶也是很难被普遍接受的。
[0005] 而且，由于激光并不是实体子弹，所以激光在击中电子靶后没有弹着点，导致模拟射击的效果不直观。CN204255183U的激光电子靶也只能判断出击中的环值(得分)，不能判断出具体射击到环值上的那个区域，即不能判断弹着点。由于人员在射击时，会不自觉的偏向某一个方向射击，而目前的电子靶，只能识别击中的环值，不能区分具体射击到哪个区域(即不能定位具体的弹着点)，导致目前的电子靶每次射击时都会偏向一个方向，而又没有弹着点进行纠正，所以不容易打中靶心，模拟射击的效果不理想。
[0006] 理论上，如果将CN204255183U的激光电子靶的环形区域划分的很小，那么也能粗略的定位出弹着点，但是，由于每个环形区域必须有一个光电传感器，这会导致光电传感器的数量急剧增加，增加激光电子靶的复杂度以及成本。
发明内容
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供一种可定位弹着点的激光电子靶，本发明能够在确定打靶成绩的同时定位出弹着点，并且结构简单，成本低。
[0008] 本发明提供的技术方案如下：
[0009] 一种可定位弹着点的激光电子靶，包括背板和设置在背板前表面上的导光板，其中：
[0010] 所述背板的前表面为漫反射反光面，所述导光板的前表面上设置有向前凸起的多个阻光材料条，多个阻光材料条围成若干个互不相通的环形区域，每个环形区域内分别设置有光纤，每个环形区域内的光纤上均设置有拾光面和出光面，根据环形区域的大小设置不同数量的拾光面，确保激光光束照射到漫反射反光面上反射的光线能够被拾光面拾取，每个环形区域内的光纤的出光面分别连接有环值光电传感器；
[0011] 所述导光板包括多个扇形区域，相邻的扇形区域通过阻光槽或阻光材料隔开，每个扇形区域内均设置有方向光电传感器；
[0012] 所述环值光电传感器和方向光电传感器电连接至处理器。
[0013] 进一步的，所述光纤上开设有切口，所述切口处的切口面为所述拾光面，所述光纤的一个或两个端面为出光面；
[0014] 或者，所述光纤上开设有缺口，所述缺口处的缺口面为所述拾光面，所述光纤的一个或两个端面为出光面。
[0015] 进一步的，所述光纤为侧光光纤，其中：
[0016] 所述侧光光纤的侧面为所述拾光面，所述侧光光纤的一个或两个端面为出光面；
[0017] 或者，所述侧光光纤上开设有切口，所述侧光光纤的侧面和所述切口处的切口面为所述拾光面，所述侧光光纤的一个或两个端面为出光面；
[0018] 或者，所述侧光光纤上开设有缺口，所述侧光光纤的侧面和所述缺口处的缺口面为所述拾光面，所述侧光光纤的一个或两个端面为出光面。
[0019] 进一步的，所述切口形成的切口面以及所述缺口形成的缺口面与侧光光纤的轴线垂直设置或与侧光光纤的轴线倾斜设置；
[0020] 所述切口或缺口不切断所述侧光光纤，所述切口或缺口内填充有透明粘结剂材料或不填充材料。
[0021] 进一步的，所述侧光光纤上在所述切口或缺口处套有透明套管，所述透明套管粘贴固定在所述导光板上。
[0022] 进一步的，所述光纤为由多根光纤单元密集排列形成的光纤束，所述光纤束中所有光纤单元的一端对齐形成的端面作为出光面，所述光纤束中所有光纤单元的另一端的端面作为拾光面，所述光纤束中所有光纤单元的长度不全部相等。
[0023] 进一步的，所述可定位弹着点的激光电子靶还包括透光的前覆膜，所述前覆膜设置在阻光材料条和光纤的前侧，所述前覆膜具有滤光功能，所述前覆膜的前表面设置有射击指示标识。
[0024] 进一步的，所述光纤的出光面还连接有安装座，所述安装座包括上盖和下盖，所述光纤的出光面紧密嵌合在所述上盖内，所述环值光电传感器安装在所述下盖内，所述上盖扣紧在所述下盖内，并且所述光纤的出光面对准所述环值光电传感器的接收头，所述导光板上开设有通孔，所述下盖安装在所述通孔内并且通过螺钉固定在背板上。
[0025] 进一步的，所述可定位弹着点的激光电子靶为环形靶，所述光纤在环形区域的径向中间位置成圆形或圆弧形设置在所述环形区域内；
[0026] 或者，所述可定位弹着点的激光电子靶为胸环靶，所述光纤在环形区域的径向中间位置成圆形或圆弧形设置在环形区域内，所述光纤位于胸环靶有效区域之外的部分被遮光材料遮挡。
[0027] 进一步的，所述导光板的扇形区域内设置有安装槽，所述方向光电传感器设置在所述安装槽内。
[0028] 本发明具有以下有益效果：
[0029] 本发明能够在确定打靶成绩的同时定位出弹着点，使得模拟射击的效果更直观，还可以通过弹着点纠正射击习惯，更容易打中靶心，达到理想的模拟射击的效果。并且本发明通过环形区域和扇形区域彼此纵横交叉的形式确定弹着点所在的小区域，不用为每个小区域均设置一个光电传感器，只需在原先的电子靶上增加较少数量的光电传感器即可，通过少量的光电传感器实现了弹着点的判断，可以控制激光电子靶的复杂度以及成本。
附图说明
[0030] 图1为本发明的可定位弹着点的激光电子靶的一个实施方式(环形靶)的示意图；
[0031] 图2为本发明的可定位弹着点的激光电子靶的另一个实施方式(胸环靶)的示意图；
[0032] 图3为本发明的可定位弹着点的激光电子靶的剖视图；
[0033] 图4为切口处的示意图；
[0034] 图5为环值光电传感器的安装示意图；
[0035] 图6为光纤束的示意图；
[0036] 图7为方向光电传感器的安装示意图。
具体实施方式
[0037] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0038] 本发明实施例提供一种可定位弹着点的激光电子靶100，如图1‑7所示，包括背板1和设置在背板1前表面上的导光板2，其中：
[0039] 背板1的前表面为漫反射反光面，导光板2的前表面上设置有向前凸起的多个阻光材料条3，多个阻光材料条3围成若干个互不相通的环形区域4，每个环形区域4内分别设置有光纤5，每个环形区域4内的光纤5上均设置有拾光面6和出光面7，根据环形区域4的大小设置不同数量的拾光面6，确保激光光束照射到漫反射反光面上反射的光线能够被拾光面6拾取，每个环形区域4内的光纤的出光面7分别连接有环值光电传感器8。
[0040] 导光板2包括多个扇形区域9，相邻的扇形区域9通过阻光槽或阻光材料10隔开，每个扇形区域9内均设置有方向光电传感器11。
[0041] 环值光电传感器8和方向光电传感器11电连接至处理器。
[0042] 本发明在使用时，仿真枪发射的激光是一个高度汇聚的光束，该光束照射到电子靶上的某一点(该点即为弹着点)上后，光线首先进入导光板，一部分光线在导光板内传输，然后另一部分光线到达背板的前表面后被背板的前表面向前反射。
[0043] 在导光板内传输的光线被弹着点所在的扇形区域内的方向光电传感器接收到，通过处理器可以识别哪一个方向光电传感器接收到了光信号，进而识别出激光击中了哪一个扇形区域。
[0044] 被背板的前表面向前反射的光线进入弹着点所在的环形区域，由于背板的前表面为漫反射面，所以高度汇聚的激光光束也就被反射散开，形成向各个方向的光线，反射的光线被光纤的拾光面拾取到后从拾光面进入光纤内部。光线在光纤内部几乎无损的传输到出光面，被环值光电传感器接收到，通过处理器可以识别哪一个环值光电传感器接收到了光信号，进而识别出激光击中了哪一个环形区域，确定出打靶成绩。
[0045] 由于环形区域和扇形区域彼此纵横交叉，环形区域和扇形区域的交叉可以将整个电子靶面划分成一个个的很小的区域，所以通过前述确定的击中的扇形区域和环形区域可以判断出弹着点所在的小区域，由于该小区域比较小，所以可以将该小区域作为近似的弹着点，从而将弹着点近似定位出来(近似定位出弹着点对电子靶来说就已经足够满足使用了)。进而可以通过屏幕等将弹着点(即该小区域)以及打靶成绩显示出来。
[0046] 本发明的激光电子靶能够在确定打靶成绩的同时定位出弹着点，使得模拟射击的效果更直观，还可以通过弹着点纠正射击习惯，更容易打中靶心，达到理想的模拟射击的效果。并且本发明通过环形区域和扇形区域彼此纵横交叉的形式确定弹着点所在的小区域，不用为每个小区域均设置一个光电传感器，只需在原先的电子靶上增加较少数量的光电传感器即可，通过少量的光电传感器实现了弹着点的判断，可以控制激光电子靶的复杂度以及成本。
[0047] 本发明中，相邻扇形区域之间的阻光槽或阻光材料阻止光线进入其他扇形区域，阻光材料条可以阻止光信号进入相邻的环形区域，避免出现错误。
[0048] 激光光束被漫反射分散开后，其反射光线可以形成较大的光线照射区域。当环形区域较小时，该光线照射区域可以布满整个环形区域，因此可以只设计一个拾光面；而当环形区域变大时，该光线照射区域可能不能布满整个环形区域，因此需要在不同的位置设计多个拾光面，以保证反射的光线能够被拾光面拾取，环形区域的面积越大，需要的拾光面就越多。
[0049] 并且，扇形区域的数量也可以根据实际需要进行设定，扇形区域的数量越多，弹着点的定位越精确。
[0050] 本发明不限制背板的材质，其材质的选择范围非常广泛，例如可以是乙烯‑乙酸乙烯共聚物(EVA)、塑料等，其他各种常见的材料也可以满足要求。背板的前表面是漫反射反光面，该表面的形成并不做特殊的工艺要求，只要能进行漫反射即可，因为现有的多种材料的表面基本都是粗糙的，能够满足本发明对漫反射的要求。
[0051] 本发明并不限制光纤拾光面的设置方式，只要能够将光信号拾取到光纤内即可，下面给出几个具体的示例：
[0052] 示例一：
[0053] 本示例中，光纤5为侧光光纤，侧光光纤的侧面为拾光面6，侧光光纤的一个或两个端面为出光面7。
[0054] 侧光光纤也叫通体发光光纤，由芯材和皮材组成，芯材的折射率高于皮材折射率，芯材多采用透明聚合物或透明有机物，皮材通常采用氟塑料，如聚四氟乙烯等。侧光光纤通常用于照明和装饰，使用时，光线从侧光光纤的一个或两个端面照射进去，从侧面传出，也就是通过侧面发光照明。既然光线可以从侧光光纤的端面进入，侧面传出，那么根据光路可逆原理，光线也就可以从侧光光纤的侧面照射进去，而从两个端面传出来。
[0055] 本示例就是应用了侧光光纤的这种特性，将侧光光纤的侧面作为拾光面，端面作为出光面与环值光电传感器连接。
[0056] 侧光光纤外皮的材质一般为聚四氟乙烯材料，这种外皮材质具有疏水疏油的特性，一般材料很难附着在上面，因此很难通过粘结剂将侧光光线粘结固定。为固定侧光光纤，本示例在侧光光纤上设置透明套管12，透明套管采用塑料管或热缩管的形式，将透明套管12通过粘贴剂固定在导光板2上，即可实现侧光光纤的固定。
[0057] 示例二：
[0058] 本示例中，光纤5为侧光光纤，侧光光纤上开设有切口13，侧光光纤的侧面和切口处的切口面为拾光面6，侧光光纤的一个或两个端面为出光面7。
[0059] 前述的示例一中，使用侧光光纤的侧面作为拾光面，其可以实现拾取光信号的目的。但是激光光束被漫反射分散开之后，其强度不可避免的会降低，而侧光光纤的侧面虽然也能拾取光线，但是侧光光纤侧面的拾光能力相比其端面的拾光能力较差(不仅仅是侧光光纤，其他类型的光纤也都是端面的拾光能力最强，某些种类的光纤，皮层不透明，侧面就不具备拾光能力)。
[0060] 因此，漫反射后强度减弱的光信号如果仅通过侧光光纤的侧面(拾光能力比端面差)进行拾取，可能会存在拾取不到或者拾取的光信号较弱的情况。
[0061] 为解决上述问题，本示例在侧光光纤上开设切口，本示例的切口是指通过刀具对侧光光纤切割，但是并不从侧光光纤上切除一部分材料，切割后如果不对侧光光纤的切口处向两侧施加拉力，那么切口处的两个切口面还是贴在一起的。切口处的切口面就相当于侧光光纤的端面，该切口面作为拾光面能够很好的拾取光信号。本示例就相当于在侧光光纤上人为的增加端面，提高拾光效果。
[0062] 本示例中，切口形成的切口面可以与侧光光纤的轴线垂直设置，也可以与侧光光纤的轴线倾斜设置，垂直设置和倾斜设置都能拾取光信号。
[0063] 光信号在光纤内传输时，在切口处的两个切口上会损失一部分(因为两个切口面的折射反射)，为防止光信号损失较大，在进行切口时，在切口处可以不切断侧光光纤，不切断的部分用于光纤内光信号的传输，可以减少光信号的损失，并且不切断的部分还起到连接作用，使得一根侧光光纤还是一个整体。
[0064] 本示例侧光光纤的固定方式与示例一类似，不同点仅在于本示例将透明套管12套在侧光光纤的切口处，这样既能通过透明套管固定侧光光纤，又能使得切口处不变形，切口处的两个切口面可以贴合在一起或者其间隙很小，并且透明套管还不会妨碍光信号进入切口面。
[0065] 可以在切口内填充透明粘结剂材料，使得切口处的两个切口面牢固连接，并且填充的透明粘结剂材料使得切口处没有空气介质，这样可以减少切口处光信号的损失(因为空气介质与切口面的交界对光信号的损失大，而凝固后的固体透明粘结剂材料与切口面的交界对光信号的损失小)。当然，也可以不填充透明粘结剂材料，也不会影响本发明的实施。
[0066] 当填充有粘结剂材料时，在切口处就可以完全切断侧光光纤，从而通过粘结剂保证切口处的连接，并通过透明套管进行辅助连接，并且粘结剂还能保证光信号在切口处传导时损失不大。
[0067] 示例三：
[0068] 本示例中，光纤5为侧光光纤，侧光光纤上开设有缺口，侧光光纤的侧面和缺口处的缺口面为拾光面，侧光光纤的一个或两个端面为出光面7。
[0069] 本示例与示例二的不同之处仅在于本示例是在侧光光纤上开设缺口，缺口是指通过刀具将侧光光纤切掉一部分，形成V型等缺口。其他部分与示例二相同，本示例中不再赘述。
[0070] 示例四：
[0071] 本示例中，光纤5为由多根光纤单元14密集排列形成的光纤束，光纤束中所有光纤单元14的一端对齐形成的端面作为出光面7，光纤束中所有光纤单元14的另一端的端面作为拾光面6，光纤束中所有光纤单元14的长度不全部相等。
[0072] 由于光纤单元14的长度不等而且一端对齐，那么多条光纤单元的另一端(拾光面)就分布在环形区域的不同位置，从而使得即使光信号在不同位置，也能被拾取到。
[0073] 示例五：
[0074] 本示例的光纤5为普通光纤，光纤5上开设有切口13，切口处的切口面为拾光面6，光纤5的一个或两个端面为出光面7。
[0075] 本示例与示例二类似，其区别仅在于本示例的光纤为普通光纤，不是侧光光纤，相应的，本示例中，光纤的切口面为拾光面，光纤的侧面不是拾光面。除了上述区别外，本示例与实例二相同，具体陈述参见示例二。
[0076] 示例六：
[0077] 本示例的光纤5为普通光纤，光纤5上开设有缺口，缺口处的缺口面为拾光面，光纤的一个或两个端面为出光面7。
[0078] 本示例与示例三类似，其区别仅在于本示例的光纤为普通光纤。除上述区别外，本示例与实例三相同，具体陈述参见示例三。
[0079] 前述的示例一至六只是对光纤及其拾光面和出光面进行举例说明，但是并不限于以上四种形式。
[0080] 作为本发明实施例的一种改进，该可定位弹着点的激光电子靶还包括透光的前覆膜15，前覆膜设置在阻光材料条3和光纤5的前侧，前覆膜15具有滤光功能，前覆膜15的前表面设置有射击指示标识。
[0081] 理论上，照射到电子靶上的激光光斑是标准的圆形，但是，实际上在使用时，受限于激光发射器加工工艺的影响，以及对激光发射器前端的污染等，都会导致激光光斑不是标准的圆形。例如激光光斑中间是一个标准或近似圆形的区域，周围有一定的光晕或杂斑等，光晕或杂斑导致整个激光光斑比较大。这种形式的激光光斑在射击到环形区域或扇形区域的边缘时，光晕或杂斑很可能会照射到相邻的环形区域或扇形区域内，从而被相邻环形区域的环值光电传感器或相邻扇形区域的方向光电传感器接收到，造成打靶成绩和弹着点的误报。
[0082] 为此，本发明在前侧设置前覆膜，前覆膜具有滤光功能，例如可以是滤光膜，滤光膜对激光的光强度进行衰减，由于光晕或杂斑的光强度低于光斑中心的光强度，因此可以将光晕或杂斑完全衰减(或衰减至光电传感器接收不到的程度)而光斑中心虽然也被衰减，但是依然可以被光电传感器识别，解决了因激光光斑不规则导致的打靶成绩和弹着点误报的缺陷。
[0083] 激光模拟射击系统的激光可以是编码激光和非编码激光，为编码激光时，光电传感器通过编码来判断是否接收到激光，为非编码激光时，光电传感器通过光强度来判断是否接收到激光。因此，当激光非编码激光时，环境光会对光电传感器产生一定的干扰，如果环境光达到一定的强度，也会被光电传感器接收到，造成打靶成绩和弹着点的误报。本发明的滤光膜还能起到一定的滤除环境光的作用，进一步防止误报。
[0084] 在射击时，需要对环形区域进行指示，例如划分出各个靶环等，因此，本发明的前覆膜上可以设置射击指示标识。射击指示标识可以直接画在前覆膜前表面上，还可以是单独的一层膜结构。例如单独的一层的射击指示标识可以是网孔贴，网孔贴前表面设置有用于指示射击的图案。单独一层的射击指示标识也能够起到一定的消除激光光晕或杂斑，以及滤除环境光的作用。
[0085] 如前述，侧光光纤的外皮材料是疏水疏油的材料，通过粘结剂等固定方式很不好固定。为固定安装侧光光纤的端面(出光面)，本发明设置了安装座16，安装座16包括上盖17和下盖18，光纤的出光面7紧密嵌合在上盖17内，环值光电传感器8安装在下盖18内，上盖17扣紧在下盖18内，并且光纤5的出光面7对准环值光电传感器8的接收头，导光板2上开设有通孔，下盖18安装在通孔内并且通过螺钉固定在背板2上。
[0086] 本发明通过安装座固定侧光光纤的端面以及安装环值光电传感器，解决了侧光光纤端面固定困难的问题，并且该固定方式简单可靠。这种固定方式不仅可以固定侧光光纤，也可以固定其他形式的光纤，例如前述的光纤束同样可以通过这种方式固定。
[0087] 由于下盖固定在背板上，因此光纤需要穿过导光板，为防止导光板内的光线在通孔处传递到光纤内产生干扰，本发明将下盖安装在通孔内，通过不透明的下盖阻挡导光板内光线向光纤内的传播。
[0088] 本发明不限制方向光电传感器的安装方式，在其中一个示例中，导光板的扇形区域内设置有安装槽，方向光电传感器设置在安装槽内。
[0089] 本发明的激光电子靶可以根据需要制成任何形状，作为其中一个示例，该可定位弹着点的激光电子靶为环形靶，光纤5在环形区域4的径向中间位置成圆形或圆弧形设置在环形区域4内；这种设置方式使得光纤能够方便的接收环形区域的光信号，并且环形区域中各个点与光纤的距离都较短，与拾光面的距离也就较短，可以减少光信号的损失。
[0090] 或者，作为其中另一个示例，该可定位弹着点的激光电子靶为胸环靶，光纤5在环形区域4的径向中间位置成圆形或圆弧形设置在环形区域4内；这样设置的好处与环形靶的好处类似。为方便布置光纤，一般尽量将光纤设置成圆形，此时光纤有一部分区域位于胸环靶的有效区域之外，为防止这部分光纤拾光干扰，在这部分设置遮光材料19进行遮挡。
[0091] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

专利地区：山东

专利申请日期：2020-06-19

专利公开日期：2023-07-07

专利公告号：CN113819793B