交互乒乓球臺(tái)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種能夠與乒乓球運(yùn)動(dòng)員交互的人機(jī)界面，尤其是可以指示乒乓球落在臺(tái)面上的速度、方向、力度等信息的交互乒乓球臺(tái)。該球臺(tái)具有一個(gè)玻璃臺(tái)面和一個(gè)木質(zhì)臺(tái)面，玻璃臺(tái)面粘有壓電陶瓷傳感器，可以根據(jù)乒乓球與臺(tái)面碰撞時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波來(lái)推導(dǎo)碰撞點(diǎn)信息。本實(shí)用新型可以幫助運(yùn)動(dòng)員及教練員了解運(yùn)動(dòng)員擊球習(xí)慣從而提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 交互乒乓球臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種能夠與乒乓球運(yùn)動(dòng)員交互的人機(jī)界面，尤其是可以指示乒乓球落在臺(tái)面上的速度、方向、力度等信息的乒乓球臺(tái)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，公知的乒乓球臺(tái)包括網(wǎng)，網(wǎng)柱，支架三個(gè)部分。臺(tái)面可由任何材料制作，具有一定彈性，上層表面叫比賽臺(tái)面，長(zhǎng)2.74米，寬1.525米，離地面76厘米，與水平面平行臺(tái)面為暗色或無(wú)光澤，臺(tái)邊各有2厘米寬的白線，長(zhǎng)的稱(chēng)邊線，短的稱(chēng)端線。臺(tái)面中央有一條3毫米寬的白線，稱(chēng)中線，將兩個(gè)臺(tái)區(qū)各分為左右兩個(gè)部分。但是，目前乒乓球臺(tái)只能被動(dòng)的支撐臺(tái)面被乒乓球碰撞，沒(méi)有交互功能，無(wú)法提供給運(yùn)動(dòng)員或教練員擊球落點(diǎn)及乒乓球運(yùn)動(dòng)軌跡上的指弓I，也無(wú)法提供更好的交互體驗(yàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了給乒乓球運(yùn)動(dòng)員和教練員提供擊球信息指引，從而能夠修正運(yùn)動(dòng)員的擊球姿態(tài)、力度等運(yùn)動(dòng)信息，本實(shí)用新型提供一種交互乒乓球臺(tái)，該乒乓球臺(tái)不僅能夠很好的完成球臺(tái)支撐的功能，同時(shí)能夠提供乒乓球在球臺(tái)上的落點(diǎn)信息，并通過(guò)藍(lán)牙傳遞到電腦上實(shí)現(xiàn)信息的可視化。
[0004]根據(jù)已公布的資料，如WO 9611378 (Al), WO 0038104 (Al),以及W02004055661 (Al),存在一種根據(jù)點(diǎn)擊或碰撞在一個(gè)平板里產(chǎn)生的超聲波進(jìn)行計(jì)算，推導(dǎo)(X，y)坐標(biāo)值的觸控技術(shù)。此類(lèi)技術(shù)通常應(yīng)用在玻璃或金屬材質(zhì)上，具有四對(duì)超聲波換能器，并通常對(duì)界面的機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提高信噪比，從而收集點(diǎn)擊產(chǎn)生的聲波到達(dá)不同換能器產(chǎn)生的信號(hào)。此類(lèi)技術(shù)往往具有相應(yīng)的算法，能根據(jù)觸碰產(chǎn)生的振動(dòng)波(超聲波)達(dá)到不同換能器組的時(shí)間差計(jì)算推導(dǎo)位置信息。此類(lèi)技術(shù)可以支持多達(dá)數(shù)平方米的交互界面的設(shè)計(jì)和制造。
[0005]乒乓球臺(tái)與乒乓球的接觸即是標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)擊碰撞，從而可以根據(jù)該碰撞對(duì)乒乓球的落點(diǎn)的物理性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，所述物理性質(zhì)包括點(diǎn)擊的位置、力度、方向乃至乒乓球的旋轉(zhuǎn)方向等。
[0006]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:乒乓球臺(tái)臺(tái)面以中線為界分為兩部分，一部分為普通的堅(jiān)實(shí)木質(zhì)材料彈性臺(tái)面，一部分為鋼化玻璃臺(tái)面。玻璃臺(tái)面厚4厘米，背面粘貼有接收碰撞產(chǎn)生的機(jī)械彈性波的壓電陶瓷傳感器，傳感器附有數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及藍(lán)牙傳輸模塊，并通過(guò)雙股電纜相連。壓電陶瓷傳感器共有四組，分別放置在乒乓球臺(tái)臺(tái)面整體的四個(gè)頂點(diǎn)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員擊球與臺(tái)面碰撞時(shí)，四組壓電陶瓷傳感器接收到來(lái)自碰撞點(diǎn)的振動(dòng)波，產(chǎn)生電信號(hào)，根據(jù)電信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間差，推算出乒乓球落點(diǎn)位置。通過(guò)四組壓電陶瓷傳感器獲得的電信號(hào)的平均信號(hào)幅度，推算出乒乓球落到臺(tái)面上時(shí)的力度。通過(guò)四組壓電陶瓷傳感器獲得的電信號(hào)之間的相位差，推算出乒乓球落到臺(tái)面上碰撞時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度與方向。
[0007]所有計(jì)算，由定制電路板通過(guò)模擬計(jì)算完成后調(diào)制為離散信號(hào)，之后由藍(lán)牙傳感器傳遞至電腦或其它外接讀取設(shè)備。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是，可以在乒乓球運(yùn)動(dòng)員正常訓(xùn)練的同時(shí)，方便地獲取其擊球的力度，旋轉(zhuǎn)方向等信息，從而為提高運(yùn)動(dòng)成績(jī)提出指引，而接球部分采用傳統(tǒng)木質(zhì)臺(tái)面，不影響其正常訓(xùn)練，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0010]圖1是交互乒乓球臺(tái)第一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)造圖。
[0011]圖2是本實(shí)用新型的原理圖。
[0012]

【具體實(shí)施方式】
[0013]圖中1.球臺(tái)木質(zhì)臺(tái)面部分，2.壓電陶瓷傳感器Nl，3.壓電陶瓷傳感器B2，4.壓電陶瓷傳感器R3，5.玻璃臺(tái)面部分。
[0014]圖中20.為交互臺(tái)面，21.為信號(hào)處理模塊，22.為電腦。
[0015]在圖1所示實(shí)施例中，球臺(tái)由中線分為木質(zhì)臺(tái)面⑴和玻璃臺(tái)面(5)兩個(gè)區(qū)域，運(yùn)動(dòng)員站立于木質(zhì)臺(tái)面(I) 一方向玻璃臺(tái)面(5)擊球，教練員或陪練可由玻璃臺(tái)面(5) —方向木質(zhì)臺(tái)面(I) 一方擊球或向運(yùn)動(dòng)員發(fā)球。兵兵球與玻璃臺(tái)面(5)碰撞后，其產(chǎn)生的彈性振動(dòng)波，由壓電陶瓷傳感器(2)等分別接收并產(chǎn)生電信號(hào)，并隨后送至處理模塊處理。
[0016]參見(jiàn)圖2，一個(gè)交互臺(tái)面即圖1所示的臺(tái)面(I)及臺(tái)面(5)，在其邊緣通過(guò)粘貼附著四組壓電陶瓷傳感器，分別編號(hào)為NI，B2, R3，和J4。四組傳感器的方位構(gòu)成交互工作面積的四個(gè)頂點(diǎn)，并形成一個(gè)長(zhǎng)方形的交互面積。在此面積內(nèi)，(xr，yr)處發(fā)生的點(diǎn)擊觸碰的振動(dòng)波，到達(dá)不同換能器組的時(shí)間tl，t2，t3，t4被記錄并送到處理芯片MC(21)處，通過(guò)幾何計(jì)算即可獲取擊球落點(diǎn)位置信息(xr，yr)。需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型提及的超聲波為觸碰產(chǎn)生的機(jī)械彈性波，該振動(dòng)波在固體內(nèi)部傳遞，需要進(jìn)一步說(shuō)明的是，該超聲波的傳遞速度主要由平板的材質(zhì)即振動(dòng)波的頻率決定且為一定值,如平板材質(zhì)為玻璃,濾波后檢測(cè)所針對(duì)的振動(dòng)波為10kHz時(shí)，根據(jù)技術(shù)手冊(cè)，超聲波傳遞速度為3300m/s。即tl，t2，t3，t4之間關(guān)系只由觸碰點(diǎn)到換能器幾何中心的距離決定。理論上根據(jù)三個(gè)距離信息即可推導(dǎo)位置信息，本實(shí)用新型四組換能器的使用除了增加一組余量，也可以維持平板的幾何對(duì)稱(chēng)性，從而維持檢測(cè)精度的均勻性。交互球臺(tái)的整體尺寸非平板尺寸，而是平板中心平行面，其尺寸標(biāo)記為(X, Y),其中心O即為此長(zhǎng)方形中心位置。
[0017]藍(lán)牙模塊標(biāo)記為H1，同樣粘貼在臺(tái)面上，具有長(zhǎng)方形或圓形尺寸，且與四組壓電陶瓷傳感器一道，通過(guò)雙股電纜與信號(hào)處理模塊MC(21)相連。
[0018]MC內(nèi)部包含一個(gè)信號(hào)濾波放大電路。點(diǎn)擊觸碰時(shí)產(chǎn)生的超聲波信號(hào)的峰值一般在10kHz左右，MC(21)即在10kHz附近進(jìn)行濾波，從而獲取超聲波到達(dá)的時(shí)間差。于此同時(shí)，MC處理模塊(21)在低頻段提供濾波，從而可以使得該四組換能器同時(shí)檢測(cè)到的環(huán)境語(yǔ)音信號(hào)匯總平均，推算碰撞力度大小。
[0019]通過(guò)四組壓電陶瓷傳感器獲得的電信號(hào)之間的相位差，推算出乒乓球落到臺(tái)面上碰撞時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度與方向。
[0020]處理模塊MC (21)本身可通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到計(jì)算機(jī)或其他具有更強(qiáng)大計(jì)算功能的模塊(22)處。22可以為計(jì)算機(jī)，具有軟件可根據(jù)超聲波到達(dá)時(shí)間差推導(dǎo)計(jì)算(Xr，yr)位置，力度，旋轉(zhuǎn)速度等信息并將它投影到虛擬空間或計(jì)算機(jī)屏幕上，實(shí)現(xiàn)交互界面的尺寸(X，Y)與計(jì)算機(jī)屏幕的像素大小一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系等交互功能。
【權(quán)利要求】
1.一種交互乒乓球臺(tái)，其臺(tái)面以中線為界一分為二，分別是木質(zhì)臺(tái)面和玻璃臺(tái)面，其特征是:球臺(tái)粘貼有四組壓電陶瓷傳感器，分別監(jiān)測(cè)乒乓球與玻璃臺(tái)面碰撞時(shí)產(chǎn)生的彈性振動(dòng)波，并由此計(jì)算碰撞的落點(diǎn)信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互乒乓球臺(tái)，其特征時(shí):所述落點(diǎn)信息包括乒乓球與玻璃臺(tái)面碰撞的位置，碰撞的力度以及碰撞時(shí)兵兵球的旋轉(zhuǎn)方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交互乒乓球臺(tái)，其特征是:壓電陶瓷傳感器通過(guò)藍(lán)牙及雙股電纜與數(shù)據(jù)處理模塊相連接；四組壓電陶瓷傳感器接收到來(lái)自碰撞點(diǎn)的振動(dòng)波，產(chǎn)生電信號(hào)，根據(jù)電信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)間差，推算出乒乓球落點(diǎn)位置；通過(guò)四組壓電陶瓷傳感器獲得的電信號(hào)的平均信號(hào)幅度，推算出乒乓球落到臺(tái)面上時(shí)的力度；通過(guò)四組壓電陶瓷傳感器獲得的電信號(hào)之間的相位差，推算出乒乓球落到臺(tái)面上碰撞時(shí)的旋轉(zhuǎn)速度與方向。
【文檔編號(hào)】A63B71/06GK204121698SQ201420468593
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月15日
【發(fā)明者】劉源 申請(qǐng)人:南京優(yōu)觸電子科技有限公司