EP3199907A1 - Schiesskino für den bogen-, armbrust-, und dartsport - Google Patents

Schiesskino für den bogen-, armbrust-, und dartsport Download PDF

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EP3199907A1
EP3199907A1 EP17153471.2A EP17153471A EP3199907A1 EP 3199907 A1 EP3199907 A1 EP 3199907A1 EP 17153471 A EP17153471 A EP 17153471A EP 3199907 A1 EP3199907 A1 EP 3199907A1
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EP
European Patent Office
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target wall
impact
projector
data processing
projectile
Prior art date
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EP17153471.2A
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English (en)
French (fr)
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EP3199907B1 (de
Inventor
Joerg Zilske
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Zilske Joerg
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Individual
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Publication of EP3199907B1 publication Critical patent/EP3199907B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J9/00—Moving targets, i.e. moving when fired at
    • F41J9/14—Cinematographic targets, e.g. moving-picture targets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/04—Electric hit-indicating systems; Detecting hits by actuation of electric contacts or switches
    • F41J5/056—Switch actuation by hit-generated mechanical vibration of the target body, e.g. using shock or vibration transducers

Definitions

  • the present invention relates to a shooting cinematic simulator system, in particular for bow, crossbow and darts sports, including a sensor for detecting projectile impacts on a target wall, which allows shooting under real conditions on moving targets projected onto the target wall.
  • One aspect of the invention relates to a system for detecting an impact of a particular mechanically accelerated projectile, which may have a target wall.
  • the system may include a projector that may be controlled by a computing device.
  • This projector can be configured to display timed targets on the target wall.
  • the system according to the invention can comprise at least one impact sensor, which can be arranged on the target wall.
  • This impact sensor may also be connected to the data processing unit.
  • the data processing unit can, by means of a signal of the impact sensor upon impact of the projectile, cause the projector to stop the passage of the targets that can be displayed on the target wall.
  • the system for detecting a projectile impact is designed so that the target wall can be configured such that the projectile can penetrate into the target wall when hitting the target wall and the projectile can be fixed by the material of the target wall.
  • the target wall may be configured such that a projectile exceeding a predetermined momentum penetrates the target wall such that the projectile may be enclosed by the material of the target wall and thus held or fixed by the target wall can.
  • This embodiment has the advantage that the weft angle of an arrow can be determined simply and directly, since the arrow is fixed in the material of the target wall after the impact in a position corresponding to the weft trajectory.
  • the system according to the invention for detecting a projectile impact is designed such that the data processing unit can be a personal computer (PC).
  • PC personal computer
  • the system for detecting a projectile impact according to the invention is designed so that the target wall can comprise deformable foam.
  • This embodiment has the advantage that it makes it possible to use the projectiles (eg arrows) several times without damaging them by an impact on the target wall. This reduces material costs of the shooting training.
  • the use of deformable foam on the target wall prevents the projectiles from bouncing off the target wall and becoming indefinably scattered. Thus, the safety during shooting training is increased.
  • the system for detecting a projectile impact is designed such that the at least one impact sensor can comprise a piezoelectric element.
  • the piezoelectric element can produce a measurable AC voltage as a signal under mechanical action, for example by a time-periodic force.
  • the measurable AC voltage can be used as a signal to detect a strike of a projectile on the target wall.
  • the AC signal can be used to determine the time of the Geuntereinschlages.
  • the system according to the invention for detecting a projectile impact is designed such that the signal of the impact sensor an electronics can be filtered and amplified, in particular the signal can be passed to the input of a sound card of the data processing unit after filtering and amplification.
  • the data processing unit's sound card can process the impact sensor signal and, in response, direct control signals to the projector.
  • the system for detecting a projectile is designed such that the at least one impact sensor can comprise a reference sound source.
  • the reference sound source can emit a sound signal.
  • the system for detecting a projectile is designed such that an emission or emission of a sound signal of the reference sound source can be controlled by means of an activation and deactivation of an electromagnet.
  • the system for detecting a projectile is designed such that at least four impact sensors can be arranged in edge sections or corner regions of the target wall.
  • such a configuration can be used to determine localization information of the impact point of a projectile on the target wall by means of an analysis of measurement signals of the various impact sensors arranged in the edge sections or corner regions of the target wall.
  • the system for detecting a projectile is designed so that the various measurement signals of the impact sensors can be obtained and processed by an A / D converter.
  • the measurement signals processed by the A / D converter can be routed as digital signals subsequently to a microcontroller (or a microcomputer or a logic unit). This microcontroller can then determine the location information of the impact point of the projectile on the target wall by means of a time analysis of the digitized signals.
  • the system for detecting a projectile is designed such that the microcontroller receives the determined or determined localization information of the point of impact of the projectile on the target wall to the data processing unit (PC) can forward.
  • the data processing unit (PC) may then control the projector in response to the location information obtained from the microcontroller.
  • the system for detecting a projectile is designed so that the projector can stop the time lapse of the targets, which are projected on the target wall by means of the projector or projected onto the target wall.
  • the impact location or point of impact of the projectile on the target wall can be optically marked by means of the projector.
  • the system for detecting a projectile is arranged such that the projector, controlled by the data processing unit (PC), automatically continues the timeout of the targets displayed on the target wall after a predetermined period of time has elapsed.
  • PC data processing unit
  • the system for detecting a projectile is designed so that the data processing unit (PC) can be connected to a switching element which can be mechanically actuated or activated.
  • the data processing unit (PC) may then, in response to activation of the switching element, cause the projector to continue the timing of the targets displayed on the target wall.
  • the video sequence that is projected onto the target wall by means of the project stops immediately (in the millisecond range) after striking a projectile, eg. As an arrow, on the target wall.
  • the shooter can thus calmly determine the impact angle of his projectile on the target wall and analyze the past shooting.
  • the shooter may seamlessly continue the shooting training process, for example, by activating the switching element (eg, by means of a foot). This increases the efficiency of the shooting training.
  • a foot control of the switching element is also allows the shooter can concentrate completely on the guided by his hands firearm, which further increases the quality of the shooting training.
  • the shooting system according to the invention thus allows a shooting training under realistic conditions as possible using commercially available components (for example, PC, projector, etc.) for the evaluation of shots. Consequently, a shooting cinematic simulator is provided which significantly improves the efficiency and quality of the shooting training compared to previous systems.
  • commercially available components for example, PC, projector, etc.
  • FIG. 1 a perspective view of an exemplary embodiment of the shooting cinema simulator according to the invention is shown.
  • a personal computer (PC) 103 is connected via a connection (cable) 103 B to a projector 102 connected, the PC 103 controls the projector 102.
  • the PC 103 is also configured to play video files and to project the contents of these video files to a target wall 100 via the projector 102.
  • any video files playable on the PC 103 can be used.
  • FIG. 1 shows that the PC 103 is connected to an impact sensor 104 by means of a connection 103 A.
  • the connections 103 A, 103 B are designed as data cable connections, but can also be designed optionally as wireless or wireless connections (eg Bluetooth, WLAN, infrared or optical frequency range).
  • the impact sensor 104 is physically directly connected to the target wall 100.
  • the target wall 100 consists of one or more different deformable foams, wherein the impact sensor 104 is inserted by means of a portion 104 A in the foam of the target wall 100 and is thus brought into direct contact with the target wall 100.
  • the portion 104 A of the impact sensor 104 is inserted into the target wall 100, so that the portion 104 A of the impact sensor 104 is enclosed by the material of the target wall 100.
  • a positive connection between the portion 104 A of the impact sensor 104 and the material of the target wall 100 is produced.
  • density fluctuations 300 in the material of the target wall 100 which are caused by an impact of a projectile 101, are transmitted directly to the portion 104 A of the impact sensor 104.
  • the portion 104 A of the impact sensor 104 also includes a piezoelectric element (not shown) that generates a measurable AC voltage under mechanical force, for example, by the mentioned density fluctuations 300.
  • the timing with respect to the arrival of the density fluctuations 300 in Impact sensor 104 and generating an AC signal is shown schematically in voltage-time diagram 304 (a detailed discussion will be made in connection with FIG FIG. 2 given).
  • the generated alternating voltage signal is also electronically processed and amplified and applied to the input of a sound card of the PC 103.
  • the PC 103 (more specifically, software installed on the PC) causes, in response to the obtained AC signal of the impact sensor 104, control of the projector 102, eg, stopping or slowing down the timing of the video sequence projected on the target wall 100.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of the shooting cinemas according to the invention or Sch mankinosimulators.
  • Impact sensor 104 is physically directly connected to target wall 100 by means of portion 104A.
  • the sensor 104 also includes a sound / voltage converter to process acoustic signals.
  • the impact sensor 104 comprises a filter and reinforcement element 104 I.
  • the filter and reinforcement element 104 I filters and, after the impact of a projectile 101 on the target wall 100, amplifies the AC signal generated by the piezoelectric element (not shown).
  • the AC voltage signal is processed by the filter and amplification element 104 I such that it is suitable for the input of a sound card.
  • the signal is processed by mechanical and electrical crossovers so that a signal-to-noise ratio is generated, which can be used to detect a projectile impact.
  • the thus processed signal is then forwarded by means of the connection 103 A to the PC 103. More specifically, the processed signal is passed to the input of a sound card 103 C of the PC 103.
  • the impact millisecond range
  • V-time diagram 304 illustrates this relationship schematically.
  • the portion 104 A is deflected from its rest position at a later time (t> 0) and thus generates an alternating voltage by means of the piezoelectric element.
  • the software 103 D evaluates the AC signal resulting from density fluctuations 300 of the target wall material by the shot impact and controls the playback of the video file in response.
  • the software 103D causes the video file timing to be stopped in the millisecond range after impact of the projectile 101 on the target wall 100, ie, the projector 102 is driven and projected by the connection 103B from the PC 103 (more specifically, the software 103D) a time-independent image (still image) on the target wall 100.
  • the software 103 D causes a storage of a screenshot and a timestamp of the video for later evaluation of the delivered shot.
  • the timing of the video file is automatically continued after a predetermined period of time and projected onto the target wall 100 by means of the projector 102, that is, the timing of the video sequence is continued.
  • the projector 102 it is also possible for the projector 102 to continue the timing of the targets displayed on the target wall 100 in response to actuation of a mechanically activatable switching element (eg, wireless footswitch connected to the PC).
  • a mechanically activatable switching element eg, wireless footswitch connected to the PC.
  • FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an exemplary embodiment of a weft sensor 104.
  • the impact sensor 104 according to the invention comprises a portion 104 A, by means of which the impact sensor 104 can be arranged on the target wall 100 or inserted into the target wall 100.
  • the impact sensor 104 includes a piezoelectric element 104 B configured to convert mechanical force (caused, for example, by density fluctuations in the target wall material) into voltage signals. More specifically, in the (direct) piezoelectric effect by means of elastic deformation of a Solid body causes a change in the electrical polarization and consequently generates an electric field (voltage).
  • a piezoelectric element is a component which utilizes the piezoelectric effect to generate an electric voltage upon application of a mechanical force to the piezoelectric element.
  • Piezoelectric elements may be specific crystals or piezoelectric ceramics (polycrystalline materials).
  • electrodes may be applied to the piezoelectric material so that the electric field caused by a mechanical force causes a voltage at the electrodes.
  • an AC signal is generated.
  • Such a temporally periodic mechanical force is generated, for example, by density fluctuations 300 of the material of the target wall 100, which propagate concentrically from a point of impact of a projectile 101 on impact on the target wall 100.
  • a thus generated alternating voltage signal can then be processed or forwarded by the impact sensor.
  • the piezoelectric sensor arrangement comprises a seismic mass 104 C.
  • a spring 104 D an electromagnet 104 E, and a sound generating element 104 F (clicker), which are arranged separately, ie independently, in a cavity 104 G of the impact sensor 104.
  • the cavity 104 G is formed by a shell 104 H.
  • the assembly comprising the spring 104 D, the electromagnet 104 E and the clicker 104 F represents a reference sound source of the impact sensor 104.
  • the clicker 104 F is connected to the spring 104 D.
  • the spring 104 D is also also connected to the solenoid 104 E.
  • the solenoid 104 E the spring may be arranged on a section of the casing 104 of the impact sensor 104.
  • the Vogeler 104 F consists of or also comprises a ferromagnetic material.
  • the clicker 104 F is moved in activation of the electromagnet in the direction of the electromagnet 104 E, whereby the spring 104 D is compressed.
  • an activation of the electromagnet 104 E generates a magnetic field which exerts a force on the clicker 104 F and moves the clicker 104 F in the direction of the electromagnet.
  • the spring 104 D arranged on the clicker 104 F is compressed or compressed.
  • This elastic deformation of the spring 104 D generates a restoring force of the spring 104 D, which is opposite to the direction of movement of the clicker 104 F caused by the electromagnet 104 E (the magnetic field is configured such that the magnetic force generated by the magnetic field is greater than that Restoring force of the spring 104 D). Therefore, with a deactivation of the electromagnet 104 E, in which also the magnetic field is deactivated, the clicker 104 F by the restoring force of the spring 104 D of the electromagnet 104 E is moved away.
  • FIGS. 3B and 3C shown schematically.
  • the solenoid 104 E is in a deactivated state (FIG. B).
  • the clicker 104 F is held by the spring 104 E (more precisely, by a restoring force of the spring 104 E, represented by the arrow in Figure B) at a predetermined distance from the electromagnet 104 E, i. there is initially no direct physical contact between the clicker 104 F and the electromagnet 104 E.
  • Activation of the electromagnet 104 E generates a magnetic field.
  • the clicker 104 F By the force of the magnetic field (represented by the arrow in Figure C), the clicker 104 F is moved or pulled in the direction of the electromagnet 104 D and the spring 104 E simultaneously compressed or compressed, whereby an increase in the magnetic field opposing spring force is caused , Upon reaching the electromagnet 104 D, the clicker 104 F strikes the electromagnet 104 D. This impact generates a sound signal.
  • the reference sound source of the impact sensor 104 may be configured so that when the clicker 104 is moved 104 F is driven to its home position by the spring return force of the spring 104 E, the clicker 104 F is driven against a portion of the shell 104 H of the impact sensor 104, and thus a measurable sound signal is generated.
  • the reference sound source is controlled by the PC 103. More specifically, the PC 103 controls the solenoid 104 E by activating and deactivating via a DC signal.
  • an impact sensor 104 according to the invention also comprises a filter and amplification element 104 I that filters and amplifies the AC signal so that it is suitable for the input of a sound card.
  • FIG. 4 is a perspective view of an exemplary embodiment of a shooting cinema simulator system configured to detect missiles and locate the impact point.
  • FIG. 4 shown exemplary Sch mankinosimulatorsystems corresponds essentially to the already explained embodiment with respect to FIG. 1 , For this reason, corresponding elements will not be described again in detail at this point, but it will be to the corresponding embodiments, in particular in relation to the Figures 1-3 , referenced.
  • a plurality of impact sensors 104 are arranged on the target wall 100 or fixed to the target wall 100. More specifically, four impact sensors 104 are located at the edge portions of the target wall 100.
  • These four impact sensors 104 are each connected to the target wall 100 in the manner described above, and are thus capable of detecting density fluctuations from a projectile 101, which hits the target wall 101.
  • the voltage-time diagrams 304 A, B, C, D is shown that, depending on the (Euclidean) distance of the respective Impact sensor 104 to the impact location of a projectile 101 on the target wall 100, at different times an AC voltage signal in the respective impact sensor 104 by the density fluctuations 300 is triggered.
  • the impact sensor 104 in the upper left edge region of the target wall 100 is closest to the impact location of the projectile 101, ie it has the lowest Euclidean distance to the impact location of the projectile 101 on the target wall 100.
  • the density fluctuations 300 propagating through the material of the target wall 100 reach this impact sensor 104 first in time and trigger a corresponding alternating voltage signal at the impact sensor 104.
  • the impact sensor 104 at the lower left edge portion of the target wall 100 has the second lowest Euclidean distance to the impact location of the projectile 101 and is next reached by the density fluctuations 300.
  • an AC signal is generated in the impact sensor 104 at a later time than the impact sensor 104 of the left upper edge portion of the target wall 100.
  • the impact sensor 104 which is located in the upper right edge region of the target wall 100, has the third lowest Euclidean distance from the impact location of the projectile 101 and is reached by the density fluctuations 300 after the impact sensors 104 located in the left upper and lower left margins of the target wall 100 , Accordingly, an impact voltage is generated at the impact sensor 104 located at the right upper edge portion of the target wall 100 at a timing later than the times of AC generation in the impact sensors 104 of the upper left and left lower edge portions of the target wall 100.
  • the impact sensor 104 which is arranged in the lower right edge region of the target wall 100, is achieved by the density fluctuations 300 as the last of the four impact sensors 104.
  • the impact sensors 104 are each connected to a PC 103 by means of connections 103 A.
  • the PC 103 is configured to control a projector 102 that can project any video sequences onto the target wall 100.
  • the AC signals of the impact sensors 104 not transmitted to a sound card of the PC 103, but forwarded to a Mikrocontrol- and analog / digital converter element 200 for further processing (not shown).
  • the microcontroller and analog to digital converter element 200 determines the position of the impact of the projectile 101 on the target wall 100 and forwards the determined information to the PC 103 (for a more detailed description of the position determination, see the description of FIG. 5 ).
  • the PC 103 causes control of the projector 102 in response to the information obtained. More specifically, the reproduction of the video / video file being played is stopped and the point of impact of the projectile 101 on the target wall 100 is optically marked.
  • FIG. 5 FIG. 12 is a schematic illustration of an exemplary embodiment of a shooting cinema simulator system configured to detect missiles and locate the impact point.
  • FIG. 5 shows FIG. 5 the target wall 100, which may include a special foam or various foams.
  • four impact sensors 104 are shown in the edge regions of the target wall 100, which are each arranged or fastened in an edge region / corner region of the target wall 100.
  • the four impact sensors 104 are each connected via a connection 103 A to a microcontroller and analog / digital converter element 200.
  • the reference sound sources of the individual impact sensors 104 are used after an arrangement or attachment of the impact sensors 104 on the target wall 100 in order to determine the position of the respective impact sensors 104 in relation to each other.
  • the clicker will be 104 F each in turn Impact sensor 104 is activated, whereby each sound signals are emitted.
  • These sound signals are respectively acquired or registered and processed by preferably all of the four impact sensors 104 (however, it is also possible to register and process less than four sound signals).
  • the received sound signals are converted by the sound / voltage converters of the impact sensors 104 into voltage signals and processed by the microcontroller of the microcontroller and analog / digital converter element 200.
  • the microcontroller determines the respective positions of the impact sensors 104 to each other on the target wall 100.
  • the positions of the impact sensors 104 on the target wall 100 are calibrated due to the different sound propagation times , the sound signals emitted from the reference sound sources of the impact sensors 104.
  • the relative positions of the impact sensors 104 relative to each other on the target wall are determined by the microcontroller.
  • the microcontroller can then determine the position of the impact of a projectile 101 on the target wall 100.
  • the analog / digital converter interrogates the AC signals of the sensors and, starting from a predetermined measured voltage, forwards a digital 1 signal to the microcontroller.
  • These digital 1 signals are thus registered by the microcontroller at (four) different times. These different times correspond to the different times at which the density fluctuations 300 reach the respective impact sensors 104 and generate an AC signal at the respective impact sensor 104.
  • the microcontroller From the relative position information of the impact sensors 104 to each other and the different times of registration of the digital 1 signals, the microcontroller calculates the position of the impact of the projectile 101 on the target wall 100. The determined information regarding the impact position is then transmitted by means of a connection (for example a USB connection). Connection) 201 to the PC 103.
  • a connection for example a USB connection
  • the PC 103 controls the projector 102 in response to the information obtained and causes the timing of the video sequence to be stopped and the impact position of the projectile 101 on the target wall 100 optically, e.g. B. using a crosshair or a target ring assembly (disk mirror), highlighted or marked.
  • the present invention provides a shooting cinema simulator with missile strike detection.
  • This system is provided by the use of commercially available components (PC, sound card) particularly cost.
  • PC commercially available components
  • sound card sound card

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Detektieren eines Einschlags eines insbesondere mechanisch beschleunigten Geschosses (101) mit einer Zielwand (100). Das System umfasst zudem einen Projektor (102), der von einer Datenverarbeitungseinheit (PC) (103) gesteuert wird, wobei der Projektor (102) so konfiguriert wird, dass zeitlich bewegliche Ziele auf der Zielwand (100) dargestellt werden. Weiterhin umfasst das System zumindest einen Einschlagsensor (104), der an der Zielwand (100) angeordnet ist. Dieser Einschlagssensor (104) ist mit der Datenverarbeitungseinheit (PC) (103) verbunden. Die Datenverarbeitungseinheit (PC) (103) veranlasst mittels eines Signals des Einschlagssensors (104) bei Einschlag des Geschosses (101), dass der Projektor (102) den Zeitablauf, der auf der Zielwand (100) dargestellten Ziele anhält.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schießkinosimulatorsystem insbesondere für Bogen-, Armbrust-, und Dartsport inklusive einer Sensorik zum Detektieren von Geschosseinschlägen auf einer Zielwand, welches ermöglicht unter realen Bedingungen auf bewegliche Ziele, die auf die Zielwand projiziert werden, zu schießen.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Für ein Schießtraining sind im Stand der Technik Schießsimulatoren für den Gebrauch von Schusswaffen bekannt. Bei diesen Schießsimulatoren wird vor einen Kugelfang bzw. Geschossfang eine Leinwand aus Papier aufgebaut. Hinter dieser Leinwand befindet sich eine Infrarotlampe. Sobald ein Loch in die Leinwand mittels eines Geschosses oder Projektils geschossen wird, wird mittels einer vor der Leinwand befindlichen Kamera das durch das Loch hindurch scheinende Infrarotlicht detektiert und mittels eines Datenverarbeitungssystems ausgewertet. Solche Systeme weisen insbesondere die Nachteile auf, dass sie sehr teuer sind und eine Ortsverlagerung des Schießsimulators nur schwer durchführbar ist. Zudem ist ein Einschlagwinkel eines Geschosses nicht oder nur schwer feststellbar.
  • Weiterhin sind Systeme bekannt, bei denen die Geschossspitzen mit einem großen Gummischutz versehen werden und die Leinwand eine feste Platte ist von der der Pfeil abprallt. Zudem bedarf die Lokalisierung des Einschlagspunkts ebenfalls einer Kameraanordnung. Ähnlich wie im obig beschriebenen Fall sind diese Konfigurationen kostenintensiv und lassen ebenfalls eine Auswertung des Schusswinkels nicht zu. Zudem ist aufgrund der notwendigen Präparierung der Pfeile kein Training unter realistischen Bedingungen möglich.
  • Zudem sind auch Systeme bekannt, bei dem der Bogen mit einem Dämpfer versehen wird, um die Energie des Bogens aufzunehmen und bei dem statt eines Abschuss eines Pfeils lediglich ein am Bogen angebrachter Laser einen Laserstrahl in Richtung einer Zielwand aussendet, wo Treffer von einer Kamera ausgewertet werden. In Korrespondenz zu den bereits beschriebenen Systemen ist eine solche Konfiguration mit hohen Kosten verbunden und verhindert ebenfalls ein realitätsnahes Training. Zudem ist es möglich, dass durch die Präparierung der Ausrüstung (Dämpfer am Bogen) Materialschäden entstehen können.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Folglich besteht Bedarf für einen Schießkinosimulator, der es ermöglicht kostengünstig, ortsflexibel/transportabel und unter möglichst realistischen Bedingungen ein Schießtraining durchzuführen. Insbesondere besteht der Bedarf mit denselben unveränderten Ausrüstungsgegenständen, z. B. Bogen und Pfeile, zu trainieren, die auch bei Turnieren oder Jagdveranstaltungen zum Einsatz kommen.
  • Diese Aufgabe wird von der Erfindung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Weitere bevorzugte Ausbildungen werden von den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
  • Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Detektieren eines Einschlags eines insbesondere mechanisch beschleunigten Geschosses, das eine Zielwand aufweisen kann. Zudem kann das System einen Projektor umfassen, der von einer Datenverarbeitungseinheit gesteuert werden kann. Dieser Projektor kann so konfiguriert werden, dass zeitlich bewegliche Ziele auf der Zielwand dargestellt werden können. Weiterhin kann das erfindungsgemäße System zumindest einen Einschlagsensor umfassen, der an der Zielwand angeordnet werden kann. Dieser Einschlagssensor kann ferner mit der Datenverarbeitungseinheit verbunden sein. Die Datenverarbeitungseinheit kann mittels eines Signals des Einschlagssensors bei Einschlag des Geschosses veranlassen, dass der Projektor den Zeitablauf der auf der Zielwand darstellbaren Ziele anhält.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Systems zum Detektieren eines Geschosseinschlags wird ermöglicht ein realitätsnahes Schießtraining durchzuführen, bei dem dieselben unveränderten Ausrüstungsgegenstände (z. B. Bogen und Pfeile) zum Einsatz kommen, die ein Schütze auf Turnierveranstaltungen oder bei der Jagd einsetzen würde. Mit anderen Worten besteht keine Notwendigkeit die Ausrüstungsgegenstände für das Schießtraining speziell zu konfigurieren. Somit wird ein verfälschender Einfluss durch beispielsweise zusätzliches Gewicht des Pfeils, einer Änderung von dessen Gewichtsverteilung oder realitätsferner Abschusskinemathek beim Schießtraining ausgeschlossen. Weiterhin ist es möglich jedes von einer Datenverarbeitungseinheit abspielbare Video für das Schießtraining zu benutzen. So kann beispielsweise normales Filmmaterial (z. B. Tierdokumentationen, Videospielsequenzen) sowie speziell auf die Nutzung von Schießsimulatoren ausgerichtete Filmsequenzen eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es möglich die Zielwand beliebig zu vergrößern indem mehrere Zielwandabschnitte zusammengefügt werden und der oder die Einschlagssensoren entsprechend an der neu zusammengefügten Zielwand angeordnet werden. Ebenfalls ist es möglich das erfindungsgemäße System schnell und einfach zu errichten und wieder abzubauen, wodurch eine rasche und unkomplizierte örtliche Verlegung des Systems ermöglicht wird.
  • Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße System zum Detektieren eines Geschosseinschlags so ausgebildet, dass die Zielwand derart konfiguriert sein kann, dass das Geschoss beim Auftreffen auf die Zielwand in die Zielwand eindringen kann und das Geschoss von dem Material der Zielwand fixiert werden kann. Insbesondere kann die Zielwand so konfiguriert sein, dass ein Geschoss, welches einen vorbestimmten Impuls überschreitet, derart in die Zielwand eindringt, dass das Geschoss von dem Material der Zielwand umschlossen bzw. umfasst werden kann und somit von der Zielwand festgehalten bzw. von dieser fixiert werden kann.
  • Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Schusswinkel eines Pfeils einfach und direkt festgestellt werden kann, da der Pfeil nach dem Einschlag in einer der Schusstrajektorie entsprechenden Position im Material der Zielwand fixiert wird.
  • Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße System zum Detektieren eines Geschosseinschlags so ausgebildet, dass die Datenverarbeitungseinheit ein Personalcomputer (PC) sein kann.
  • Dies hat den Vorteil, dass zur Steuerung des Projektors ein handelsüblicher PC eingesetzt werden kann, wodurch der Kostenaufwand reduziert wird.
  • Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße System zum Detektieren eines Geschosseinschlags so ausgebildet, dass die Zielwand deformierbaren Schaumstoff umfassen kann.
  • Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass es ermöglicht wird die Geschosse (z. B. Pfeile) mehrfach zu verwenden, ohne diese durch einen Aufprall an der Zielwand zu beschädigen. Dadurch werden Materialkosten des Schießtrainings reduziert. Zudem verhindert ein Einsatz von deformierbaren Schaumstoff an der Zielwand, dass die Geschosse stark an der Zielwand abprallen und unbestimmbar gestreut werden. Somit wird die Sicherheit beim Schießtraining erhöht.
  • Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße System zum Detektieren eines Geschosseinschlags so ausgebildet, dass der zumindest eine Einschlagssensor ein piezoelektrisches Element umfassen kann. Insbesondere kann das piezoelektrische Element bei mechanischer Einwirkung, beispielsweise durch eine zeitlich periodische Kraft, eine messbare Wechselspannung als Signal produzieren.
  • Dies hat den Vorteil, dass die messbare Wechselspannung als Signal genutzt werden kann, um einen Einschlag eines Geschosses auf der Zielwand zu detektieren. Zudem kann das Wechselspannungssignal genutzt werden, um den Zeitpunkt des Geschosseinschlages zu ermitteln.
  • Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße System zum Detektieren eines Geschosseinschlages so ausgebildet, dass das Signal des Einschlagsensors durch eine Elektronik gefiltert und verstärkt werden kann, insbesondere kann das Signal nach Filterung und Verstärkung auf den Eingang einer Soundkarte der Datenverarbeitungseinheit geleitet werden. Die Soundkarte der Datenverarbeitungseinheit kann das Signal des Einschlagsensors verarbeiten und in Reaktion Steuersignale an den Projektor leiten.
  • Dies hat den Vorteil, dass zur Signalauswertung und zur Videosequenzsteuerung handelsübliche Elemente, wie z. B. eine Datenverarbeitungseinheit (PC), eine Soundkarte und ein von einer Datenverarbeitungseinheit (PC) steuerbarer Projektor, genutzt werden können, wodurch der Kostenaufwand und die Komplexität des Systems erheblich reduziert werden.
  • Vorzugsweise ist das System zum Detektieren eines Geschosses so ausgebildet, dass der zumindest eine Einschlagssensor eine Referenzschallquelle umfassen kann. Insbesondere kann die Referenzschallquelle ein Schallsignal emittieren.
  • Dies hat den Vorteil, dass Schallsignale zur Bestimmung von Positionsinformation eines Einschlagssensors auf der Zielwand herangezogen werden können und zur Bestimmung einer Einschlagsposition des Geschosses auf der Zielwand genutzt werden können. Ungenauigkeiten und Materialfehler der Zielwand können somit vernachlässigt werden, sowie verschiedene Zielwände einzeln und gemeinsam genutzt werden.
  • Vorzugsweise ist das System zum Detektieren eines Geschosses so ausgebildet, dass mittels einer Aktivierung und Deaktivierung eines Elektromagneten ein Aussenden bzw. eine Emission eines Schallsignals der Referenzschallquelle gesteuert werden kann.
  • Dies hat den Vorteil, dass die Aussendung eines Schallsignals, z. B mittels der Datenverarbeitungseinheit (PC), gesteuert werden kann. Somit wird eine Einstellung bzw. Benutzung des Schießkinosimulators für ein Schießtraining vereinfacht.
  • Vorzugsweise ist das System zum Detektieren eines Geschosses so ausgebildet, dass zumindest vier Einschlagsensoren in Randabschnitten bzw. Eckbereichen der Zielwand angeordnet sein können. Insbesondere kann durch eine solche Konfiguration eine Bestimmung von Lokalisierungsinformation des Einschlagspunktes eines Geschosses auf der Zielwand mithilfe einer Analyse von Messsignalen, der verschiedenen in den Randabschnitten bzw. Eckbereichen der Zielwand angeordneten Einschlagssensoren, durchgeführt werden.
  • Dies hat den Vorteil, dass eine präzise Bestimmung des Einschlagsortes des Geschosses auf der Zielwand durchgeführt werden kann. Folgerichtig brauchen beispielsweise Materialungenauigkeiten der Zielwand bei der Einschlagspositionsbestimmung nicht berücksichtigt zu werden. Dies reduziert die Komplexität der Positionsbestimmung des eingeschlagenen Geschosses auf der Zielwand und erleichtert zudem den Trainingsablauf.
  • Vorzugsweise ist das System zum Detektieren eines Geschosses so ausgebildet, dass die verschiedenen Messsignale der Einschlagsensoren von einem A/D-Wandler erhalten und verarbeitet werden können. Insbesondere können die von dem A/D-Wandler verarbeiteten Messsignale als digitale Signale nachfolgend auf einen Mikrocontroller (bzw. einen Microcomputer oder eine Logikeinheit) geleitet werden. Dieser Mikrocontroller kann dann mittels einer Zeitanalyse der digitalisierten Signale die Lokalisierungsinformation des Einschlagspunktes des Geschosses auf der Zielwand bestimmen.
  • Das hat den Vorteil, dass die Lokalisierungsinformation des Geschosses verarbeitet und aufbereitet wird und dass somit eine einfache Weiterverarbeitung des Signals mithilfe von handelsüblichen Datensignalverarbeitungskomponenten (z. B. in einem PC) ermöglicht wird. Dies reduziert Komplexität und Kostenaufwand des auf ein Schießtraining ausgerichteten Systems.
  • Vorzugsweise ist das System zum Detektieren eines Geschosses so ausgebildet, dass der Mikrocontroller die bestimmte bzw. ermittelte Lokalisierungsinformation des Einschlagspunktes des Geschosses auf der Zielwand an die Datenverarbeitungseinheit (PC) weiterleiten kann. Die Datenverarbeitungseinheit (PC) kann dann den Projektor in Reaktion auf die vom Mikrocontroller erhaltene Lokalisierungsinformation steuern bzw. überwachen.
  • Dies hat ähnlich wie oben den Vorteil, 1, dass handelsübliche Datensignalverarbeitungskomponenten (PC) und Videoprojektionsvorrichtungen für das Schießtraining eingesetzt werden können, wodurch insbesondere der Kostenaufwand für ein Schießsimulationssystem verringert wird.
  • Vorzugsweise ist das System zum Detektieren eines Geschosses so ausgebildet, dass der Projektor den Zeitablauf der Ziele anhalten kann, die mittels des Projektors auf der Zielwand dargestellt bzw. auf die Zielwand projiziert werden. Insbesondere kann der Einschlagsort bzw. Einschlagspunkt des Geschosses auf der Zielwand mittels des Projektors optisch markiert werden.
  • Dies hat den Vorteil, dass für einen trainierenden Schützen bzw. Nutzer des Schießsimulatorsystems die Einschlagsposition eines Geschosses auf der Zielwand direkt und deutlich sichtbar erkennbar ist, wodurch ein unmittelbares Abstimmen des Trainingsverlaufs erfolgen kann. Mit anderen Worten erhält der Schütze sofortiges optisches Feedback über die Qualität bzw. Präzision seines abgegebenen Schusses.
  • Vorzugsweise ist das System zum Detektieren eines Geschosses so ausgebildet, dass der Projektor, gesteuert durch die Datenverarbeitungseinheit (PC), nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode den Zeitablauf der Ziele, die auf der Zielwand dargestellt werden, automatisch fortsetzt.
  • Dies hat den Vorteil, dass ein Benutzer bzw. Schütze, der das erfindungsgemäße System einsetzt, sich vollständig auf das Abgeben von Schüssen auf dargestellte Ziele auf der Zielwand konzentrieren kann, ohne die Fortsetzung der Videosequenz selber einleiten zu müssen. Dies ermöglicht ausgeprägte Konzentrationsphasen zur Zielerfassung von Zielen auf der Zielwand und verbessert den Sch ießtra i n i ngseffekt.
  • Vorzugsweise ist das System zum Detektieren eines Geschosses so ausgebildet, dass die Datenverarbeitungseinheit (PC) mit einem Schaltelement verbunden werden kann, welches mechanisch betätigt bzw. aktiviert werden kann. Die Datenverarbeitungseinheit (PC) kann dann in Reaktion auf eine Aktivierung bzw. ein Betätigen des Schaltelements veranlassen, dass der Projektor den Zeitablauf, der auf der Zielwand dargestellten Ziele, fortsetzt.
  • Dies hat den Vorteil, dass ein Schütze, der das erfindungsgemäße System zum Schießtraining nutzt, ein Fortführen der auf die Zielwand projizierten Videosequenz selber kontrollieren bzw. steuern kann. Die Videosequenz, die auf die Zielwand mittels des Projektes projiziert wird, stoppt unmittelbar (im Millisekundenbereich) nach Einschlagen eines Geschosses, z. B. eines Pfeils, auf der Zielwand. Der Schütze kann somit in Ruhe den Einschlagwinkel seines Geschosses auf der Zielwand feststellen und den abgelaufenen Schießvorgang analysieren. Nach Abschluss der Schussanalyse kann der Schütze den Schießtrainingsvorgang, beispielsweise durch Aktivierung des Schaltelements (beispielsweise mittels eines Fußes), nahtlos fortführen. Dies erhöht die Effizienz des Schießtrainings. Durch eine Fußsteuerung des Schaltelements wird zudem ermöglicht, dass der Schütze sich vollständig auf die von seinen Händen geführte Schusswaffe konzentrieren kann, wodurch sich die Qualität des Schießtrainings weiter erhöht.
  • Zusammenfassend ermöglicht das erfindungsgemäße Schießsystem somit ein Schießtraining unter möglichst realistischen Bedingungen unter Einsatz von handelsüblichen Komponenten (beispielsweise PC, Projektor etc.) zur Auswertung von Schüssen. Folgerichtig wird ein Schießkinosimulator zur Verfügung gestellt, der die Effizienz und Qualität des Schießtrainings im Vergleich zu bisherigen Systemen erheblich verbessert.
  • Die Erfindung wird im Folgenden exemplarisch mit Bezug auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1 eine Perspektivdarstellung auf eine beispielhafte Ausbildung eines Schießkinosimulatorsystems, das konfiguriert ist, um Geschosseinschläge zu detektieren
    • Fig. 2 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausbildung eines Schießkinosimulatorsystems, das konfiguriert ist, um Geschosseinschläge zu detektieren
    • Fig. 3 eine schematische Querschnittdarstellung einer beispielhaften Ausbildung eines Einschlagssensors mit Referenzschallquelle,
    • Fig. 4 eine Perspektivdarstellung einer beispielhaften Ausbildung eines Schießkinosimulatorsystems, das konfiguriert ist, um Geschosseinschläge zu detektieren und den Einschlagspunkt zu lokalisieren,
    • Fig. 5 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausbildung eines Schießkinosimulatorsystems, das konfiguriert ist, um Geschosseinschläge zu detektieren und den Einschlagspunkt zu lokalisieren.
  • Im Folgenden werden verschiedene Beispiele der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Gleiche bzw. ähnliche Elemente in den Figuren werden hierbei mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsmerkmale begrenzt, sondern umfasst weiterhin Modifikationen von Merkmalen der beschriebenen Beispiele und Kombination von Merkmalen verschiedener Beispiele im Rahmen des Schutzumfangs der unabhängigen Ansprüche.
  • In der Figur 1 wird eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Schießkinosimulators dargestellt. Ein Personalcomputer (PC) 103 ist über eine Verbindung (Kabel) 103 B mit einem Projektor 102 verbunden, wobei der PC 103 den Projektor 102 steuert. Der PC 103 ist zudem konfiguriert Videodateien abzuspielen und den Inhalt dieser Videodateien mittels des Projektors 102 auf eine Zielwand 100 zu projizieren. Zu diesem Zweck können beliebige auf dem PC 103 abspielbar Videodateien genutzt werden. Beispielsweise ist es möglich Sequenzen aus gewöhnlichen Kino und Fernsehfilmen mittels des Projektors 102 auf die Zielwand 100 zu projizieren und für ein Schießtraining zu nutzen. Zudem können aber auch speziell für Schießkinosimulatoren produzierte Filmsequenzen eingesetzt werden. Ebenfalls im Anwendungsbereich des erfindungsgemäßen Schießkinosimulators liegt es, lediglich ein Standbild mittels des Projektors 102 auf die Zielwand 100 zu projizieren. Somit wird ein umfassendes Schießtraining auf bewegliche und unbewegliche Ziele ermöglicht. Weiterhin zeigt Figur 1, dass der PC 103 mittels einer Verbindung 103 A mit einem Einschlagssensor 104 verbunden ist. Die Verbindungen 103 A, 103 B sind als Datenkabelverbindungen ausgebildet, können aber auch wahlweise als drahtlose bzw. kabellose Verbindungen (z.B. Bluetooth, WLAN, infraroter bzw. optischer Frequenzbereich) ausgelegt sein. Der Einschlagssensor 104 ist mit der Zielwand 100 physikalisch direkt verbunden. Die Zielwand 100 besteht aus einem oder mehreren verschiedenen deformierbaren Schaumstoffen, wobei der Einschlagsensor 104 mittels eines Abschnittes 104 A in den Schaumstoff der Zielwand 100 eingeführt bzw. hineingesteckt wird und somit in direkten Kontakt mit der Zielwand 100 gebracht wird. Anders formuliert wird der Abschnitt 104 A des Einschlagssensors 104 in die Zielwand 100 eingeführt, so dass der Abschnitt 104 A des Einschlagssensors 104 von dem Material der Zielwand 100 umschlossen wird. Es wird somit eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Abschnitt 104 A des Einschlagssensors 104 und dem Material der Zielwand 100 hergestellt. Dadurch werden Dichtefluktuationen 300 im Material der Zielwand 100, die durch einen Einschlag eines Geschosses 101 verursacht werden, direkt auf den Abschnitt 104 A des Einschlagssensors 104 übertragen. Der Abschnitt 104 A des Einschlagsensors 104 umfasst zudem ein piezoelektrisches Element (nicht dargestellt), dass bei mechanischer Krafteinwirkung, beispielsweise durch die erwähnten Dichtefluktuationen 300, eine messbare Wechselspannung erzeugt. Der zeitliche Ablauf hinsichtlich eines Eintreffens der Dichtefluktuationen 300 beim Einschlagssensor 104 und Erzeugen eines Wechselspannungssignals ist im Spannungs-Zeit-Diagramm 304 schematisch wiedergegeben (eine detaillierte Diskussion wird im Zusammenhang mit Figur 2 gegeben). Im Einschlagssensor 104 wird das generierte Wechselspannungssignal zudem elektronisch verarbeitet und verstärkt und auf den Eingang einer Soundkarte des PC 103 gegeben. Der PC 103 (genauer gesagt eine Software, die auf dem PC installiert ist) veranlasst in Reaktion auf das erhaltene Wechselspannungssignal des Einschlagssensors 104 eine Steuerung des Projektors 102, z.B. ein Anhalten oder Verlangsamen des Zeitablaufs, der auf die Zielwand 100 projizierten Videosequenz.
  • Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Schießkinos bzw. Schießkinosimulators. In Bezug auf Figur 2 wird das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Systems zum Detektieren eines Geschosseinschlags näher erläutert und das Zusammenspiel der verschiedenen Komponenten verdeutlicht. Der Einschlagssensor 104 ist mit der Zielwand 100 mittels des Abschnitts 104A physikalisch direkt verbunden. Der Sensor 104 umfasst zudem einen Schall/Spannungswandler, um akustische Signale zu verarbeiten. Weiterhin umfasst der Einschlagsensor 104 ein Filter-, und Verstärkungselement 104 I. Das Filter-, und Verstärkungselement 104 I filtert und verstärkt nach dem Einschlag eines Geschosses 101 auf der Zielwand 100 das Wechselspannungssignal, das durch das piezoelektrisches Element (nicht dargestellt) erzeugt wird. Dabei wird durch das Filter-, und Verstärkungselement 104 I das Wechselspannungssignal derart verarbeitet, dass es für den Eingang einer Soundkarte geeignet ist. Insbesondere wird dabei durch mechanische und elektrische Frequenzweichen das Signal so aufbereitet, dass ein Signal-Rauschabstand erzeugt wird, der zur Detektion eines Geschosseinschlags genutzt werden kann. Das so verarbeitete Signal wird anschließend mittels der Verbindung 103 A an den PC 103 weitergeleitet. Genauer gesagt wird das verarbeitete Signal auf den Eingang einer Soundkarte 103 C des PC 103 geleitet. Somit liegt unmittelbar nach dem Einschlag (Millisekundenbereich) eines Geschosses 101 auf der Zielwand 100 ein Wechselspannungssignal am Eingang der Soundkarte an, das von einer auf dem PC installierten Software 103 D interpretierbar ist. Das in Figur 1 dargestellte Spannungs-Zeit-Diagramm 304 verdeutlicht diesen Zusammenhang schematisch. Zunächst liegt ein konstantes Referenzpotenzial (Spannung V) am Einschlagssensor 104 vor (Zeitpunkt t=0). Aufgrund der Dichtefluktuationen 300 wird der Abschnitt 104 A zu einem späteren Zeitpunkt (t>0) aus seiner Ruhelage ausgelenkt und somit eine Wechselspannung mittels des piezoelektrischen Elements erzeugt. Die Software 103 D wertet das Wechselspannungssignal, welches aus Dichtefluktuationen 300 des Zielwandmaterials durch den Geschosseinschlag resultiert, aus und steuert in Reaktion das Abspielen der Videodatei. Insbesondere veranlasst die Software 103 D, dass der Zeitablauf der Videodatei im Millisekundenbereich nach Einschlag des Geschosses 101 auf der Zielwand 100 angehalten wird, d.h. der Projektor 102 wird mittels der Verbindung 103 B von dem PC 103 (genauer der Software 103 D) angesteuert und projiziert ein zeitunabhängiges Bild (Standbild) auf die Zielwand 100. Zudem veranlasst die Software 103 D eine Speicherung eines Screenshots und eines Zeitstempels des Videos zur späteren Auswertung des abgegebenen Schusses. Mithilfe eines programmierten Zeitgebers, der auf dem PC 103 eingerichtet ist, wird der Zeitablauf der Videodatei nach einer vorbestimmten Zeitperiode automatisch fortgesetzt und auf die Zielwand 100 mittels des Projektors 102 projiziert, d.h. der Zeitablauf der Videosequenz wird fortgeführt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass der Projektor 102 den Zeitablauf, der auf der Zielwand 100 dargestellten Ziele, in Reaktion auf Betätigen eines mechanisch zu aktivierenden Schaltelements (z. B. kabelloser Fußschalter, der mit dem PC verbunden ist), fortsetzt.
  • Die Figur 3 zeigt eine schematische Querschnittdarstellung einer beispielhaften Ausbildung eines Einschlagssensors 104. Insbesondere ist in Figur 3A gezeigt, dass der erfindungsgemäße Einschlagsensor 104 einen Abschnitt 104 A umfasst, mittels dessen der Einschlagsensor 104 an der Zielwand 100 angeordnet bzw. in die Zielwand 100 hineingesteckt werden kann. Weiterhin umfasst der Einschlagsensor 104 ein piezoelektrisches Element 104 B, welches konfiguriert ist, um mechanische Krafteinwirkung (verursacht beispielsweise durch Dichtefluktuationen im Zielwandmaterial) in Spannungssignale umzuwandeln. Genauer gesagt wird beim (direkten) piezoelektrischen Effekt mittels einer elastischen Verformung eines Festkörpers eine Änderung der elektrischen Polarisation verursacht und demzufolge ein elektrisches Feld (Spannung) generiert. Ein piezoelektrisches Element ist ein Bauteil, welches den piezoelektrischen Effekt ausnutzt, um bei Einwirkung einer mechanischen Kraft auf das piezoelektrische Element eine elektrische Spannung zu erzeugen. Piezoelektrische Elemente können bestimmte Kristalle oder piezoelektrisches Keramiken (polykristalline Materialien) sein. Auf dem piezoelektrischen Material können zudem Elektroden aufgebracht sein, so dass das durch eine mechanische Kraft hervorgerufene elektrische Feld eine Spannung an den Elektroden bewirkt. So wird beispielsweise durch Einwirkung einer zeitlich periodischen mechanischen Kraft auf das piezoelektrische Element 104 B ein Wechselspannungssignal erzeugt. Eine solche zeitlich periodische mechanische Krafteinwirkung wird beispielsweise durch Dichtefluktuationen 300 des Materials der Zielwand 100 generiert, die sich konzentrisch von einem Einschlagspunkt eines Geschosses 101 bei Einschlag auf der Zielwand 100 ausbreiten. Ein so erzeugtes Wechselspannungssignal kann dann von dem Einschlagsensor verarbeitet bzw. weitergeleitet werden. Zudem ist schematisch dargestellt, dass die piezoelektrische Sensoranordnung eine seismische Masse 104 C umfasst.
  • Weiterhin dargestellt ist eine Feder 104 D, ein Elektromagnet 104 E, sowie ein Schallerzeugungselement 104 F (Klicker), die in einer Kavität 104 G des Einschlagssensors 104 separat, d.h. eigenständig, angeordnet sind. Die Kavität 104 G wird durch eine Ummantelung 104 H ausgebildet. Die Anordnung, die die Feder 104 D, den Elektromagneten 104 E und den Klicker 104 F umfasst stellt eine Referenzschallquelle des Einschlagssensors 104 dar. Der Klicker 104 F mit der Feder 104 D verbunden. Die Feder 104 D ist zudem ebenfalls mit dem Elektromagneten 104 E verbunden. Die Feder kann aber auch alternativ, statt mit dem Elektromagneten 104 E, an einem Abschnitt der Ummantelung 104 des Einschlagssensors 104 angeordnet sein. Der Klicker 104 F besteht aus oder umfasst zudem ein ferromagnetisches Material. Somit wird der Klicker 104 F bei Aktivierung des Elektromagneten in Richtung des Elektromagneten 104 E bewegt, wodurch die Feder 104 D zusammengedrückt wird. Mit anderen Worten wird bei einer Aktivierung des Elektromagneten 104 E ein Magnetfeld erzeugt, welches eine Kraft auf den Klicker 104 F ausübt und den Klicker 104 F in Richtung des Elektromagneten bewegt. Durch diese Bewegung des Klickers 104 F wird die an dem Klicker 104 F angeordnete Feder 104 D gestaucht bzw. zusammengedrückt. Diese elastische Verformung der Feder 104 D erzeugt eine Rückstellkraft der Feder 104 D, die der durch den Elektromagneten 104 E verursachten Bewegungsrichtung des Klickers 104 F entgegengerichtet ist (das Magnetfeld ist so konfiguriert, das die durch das Magnetfeld erzeugte magnetische Kraft betragsmäßig größer ist als die Rückstellkraft der Feder 104 D). Daher wird bei einer Deaktivierung des Elektromagneten 104 E, bei der auch das magnetische Feld deaktiviert wird, der Klicker 104 F durch die Rückstellkraft der Feder 104 D von dem Elektromagneten 104 E wegbewegt.
  • Das Prinzip der Schallerzeugung im dargestellten Ausführungsbeispiel wird in den Figuren 3B und 3C schematisch dargestellt.
  • Zunächst befindet sich der Elektromagnet 104 E in einem deaktivierten Zustand (Figur B). Der Klicker 104 F wird mittels der Feder 104 E (genauer gesagt durch eine Rückstellkraft der Feder 104 E, dargestellt durch den Pfeil in Figur B) in einer vorbestimmten Distanz vom Elektromagneten 104 E gehalten, d.h. es besteht zunächst kein direkter physikalischer Kontakt zwischen dem Klicker 104 F und dem Elektromagneten 104 E. Durch eine Aktivierung des Elektromagneten 104 E wird ein Magnetfeld erzeugt. Durch die Kraft des Magnetfeldes (dargestellt durch den Pfeil in Figur C) wird der Klicker 104 F in Richtung des Elektromagneten 104 D bewegt bzw. gezogen und die Feder 104 E gleichzeitig gestaucht bzw. zusammengedrückt, wodurch eine Erhöhung der dem Magnetfeld entgegengerichteten Federkraft verursacht wird. Bei Erreichen des Elektromagneten 104 D schlägt der Klicker 104 F auf den Elektromagneten 104 D auf. Durch diesen Aufprall wird ein Schallsignal generiert.
  • Bei Deaktivierung des Elektromagneten 104 D durch den PC 103 erlischt das Magnetfeld, wodurch mittels der Rückstellkraft der Feder 104 E der Klicker 104 F wieder in seine Ausgangsposition verbracht wird.
  • Alternativ kann die Referenzschallquelle der Einschlagssensors 104 so konfiguriert sein, dass beim Verbringen des Klickers 104 F in seine Ausgangsposition durch die Federrückstellkraft der Feder 104 E, der Klicker 104 F gegen einen Abschnitt der Ummantelung 104 H des Einschlagssensors 104 getrieben wird bzw. schlägt und somit ein messbares Schallsignal generiert wird.
  • Die Referenzschallquelle wird mittels des PC 103 gesteuert. Genauer gesagt steuert der PC 103 den Elektromagneten 104 E durch Aktivieren bzw. Deaktivieren über ein Gleichpannungssignal. Auch wenn nicht explizit in Figur 3 dargestellt, so umfasst ein erfindungsgemäßer Einschlagssensor 104 zudem ein Filter-, und Verstärkungselement 104 I, dass das Wechselspannungssignal filtert und verstärkt, so dass es für den Eingang einer Soundkarte geeignet ist.
  • Die Figur 4 zeigt eine Perspektivdarstellung einer beispielhaften Ausbildung eines Schießkinosimulatorsystems, das konfiguriert ist, um Geschosseinschläge zu detektieren und den Einschlagspunkt zu lokalisieren. Die Anordnung des in Figur 4 dargestellten beispielhaften Schießkinosimulatorsystems entspricht im Wesentlichen dem bereits erläuterten Ausführungsbeispiel bezüglich der Figur 1. Aus diesem Grund werden korrespondierende Elemente an dieser Stelle nicht noch einmal detailliert beschrieben, sondern es wird auf die entsprechenden Ausführungen, insbesondere in Relation zu den Figuren 1-3, verwiesen. Abweichend von dem bereits erläuterten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind jedoch mehrere Einschlagssensoren 104 an der Zielwand 100 angeordnet bzw. mit der Zielwand 100 befestigt. Genauer gesagt befinden sich vier Einschlagssensoren 104 an den Randbereichen bzw. Eckbereichen der Zielwand 100. Diese vier Einschlagssensoren 104 sind jeweils in der oben beschriebenen Art und Weise mit der Zielwand 100 verbunden, und sind somit in der Lage Dichtefluktuationen zu detektieren, die von einem Geschoss 101, das auf der Zielwand 101 einschlägt, verursacht werden. In den Spannungs-Zeit-Diagrammen 304 A, B, C, D ist dargestellt, dass, abhängig von der (euklidischen) Entfernung des jeweiligen Einschlagssensors 104 zum Einschlagsort eines Geschosses 101 auf der Zielwand 100, zu unterschiedlichen Zeitpunkten ein Wechselspannungssignal in dem jeweiligen Einschlagssensor 104 durch die Dichtefluktuationen 300 ausgelöst wird. So ist im abgebildeten Beispiel der Einschlagssensor 104 im linken oberen Randbereich der Zielwand 100 dem Einschlagsort des Geschosses 101 am nächsten, d.h er weist die geringste euklidische Distanz zum Einschlagsort des Geschosses 101 auf der Zielwand 100 auf. Folgerichtig erreichen die durch das Material der Zielwand 100 propagierenden Dichtefluktuationen 300 diesen Einschlagsensor 104 zeitlich zuerst und lösen ein entsprechendes Wechselspannungssignal am Einschlagssensor 104 aus. Der Einschlagssensor 104 am linken unteren Randbereich der Zielwand 100 weist die zweitgeringste euklidische Distanz zum Einschlagsort des Geschosses 101 auf und wird als nächstes von den Dichtefluktuationen 300 erreicht. Somit wird ein Wechselspannungssignal in dem Einschlagsensor 104 zu einem späteren Zeitpunkt als beim Einschlagsensor 104 des linken oberen Randbereichs der Zielwand 100 generiert. Der Einschlagssensor 104, der im rechten oberen Randbereich der Zielwand 100 angeordnet ist weist die drittgeringste euklidische Distanz vom Einschlagsort des Geschosses 101 auf und wird von den Dichtefluktuationen 300 nach den Einschlagssensoren 104 erreicht, die sich im linken oberen und linken unteren Randbereich der Zielwand 100 befinden. Entsprechend wird an dem Einschlagsensor 104, der sich im rechten oberen Randbereich der Zielwand 100 befindet, eine Wechselspannung zu einem Zeitpunkt erzeugt, der später ist als die Zeitpunkte der Wechselspannungserzeugung in den Einschlagssensoren 104 des linken oberen und linken unteren Randbereichs der Zielwand 100. Der Einschlagssensor 104, der im rechten unteren Randbereich der Zielwand 100 angeordnet ist, wird durch die Dichtefluktuationen 300 als letzter der vier Einschlagssensoren 104 erreicht. Folgerichtig wird an dem Einschlagsensor 104 des rechten unteren Randbereichs der Zielwand 100 eine Wechselspannung zu einem Zeitpunkt generiert, der später ist, als die Zeitpunkte der Wechselspannungserzeugung bei den Einschlagssensoren 104 des linken oberen, linken unteren und rechten oberen Randbereichs der Zielwand 100. Die Zeitabfolge der Erzeugung der Wechselspannung an den jeweiligen Einschlagssensoren 104 wird schematisch durch die Diagramme 304 A, B, C, D dargestellt.
  • Weiterhin sind die Einschlagssensoren 104 jeweils mit einem PC 103 mittels Verbindungen 103 A verbunden. Der PC 103 ist zur Steuerung eines Projektors 102 konfiguriert, der beliebige Videosequenzen auf die Zielwand 100 projizieren kann. Zudem werden im Unterschied zur oben beschriebenen Konfiguration (siehe insbesondere Figur 1 und Figur 2) die erzeugten Wechselspannungssignale der Einschlagssensoren 104 nicht an eine Soundkarte des PC 103 übermittelt, sondern an ein Mikrocontrol- und Analog/Digitalwandler-Element 200 zur Weiterverarbeitung weitergeleitet (nicht dargestellt). Das Mikrocontrol- und Analog/Digitalwandler-Element 200 bestimmt dann die Position des Einschlags des Geschosses 101 auf der Zielwand 100 und leitet die ermittelten Informationen an den PC 103 weiter (für eine detailliertere Beschreibung der Positionsbestimmung siehe Beschreibung der Figur 5). Der PC 103 veranlasst in Reaktion auf die erhaltenen Informationen eine Steuerung des Projektors 102. Genauer gesagt wird die Wiedergabe der abgespielten Videosequenz/Videodatei angehalten und der Einschlagspunkt des Geschosses 101 auf der Zielwand 100 optisch markiert.
  • Die Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausbildung eines Schießkinosimulatorsystems, das konfiguriert ist, um Geschosseinschläge zu detektieren und den Einschlagspunkt zu lokalisieren. Insbesondere zeigt Figur 5 die Zielwand 100, die einen speziellen Schaumstoff oder verschiedene Schaumstoffe umfassen kann. In den Randbereichen der Zielwand 100 sind zudem vier Einschlagsensoren 104 dargestellt, die jeweils in einem Randbereich/Eckbereich der Zielwand 100 angeordnet bzw. befestigt sind. Die vier Einschlagssensoren 104 sind jeweils über eine Verbindung 103 A mit einem Mikrocontrol- und Analog/Digitalwandler-Element 200 verbunden.
  • Die Referenzschallquellen der einzelnen Einschlagssensoren 104 werden nach einer Anordnung bzw. Anbringung der Einschlagssensoren 104 an der Zielwand 100 genutzt, um die Position der jeweiligen Einschlagssensoren 104 in Relation zueinander zu ermitteln. Hierzu wird der Reihe nach der Klicker 104 F jedes Einschlagsensors 104 aktiviert, wodurch jeweils Schallsignale emittiert werden. Diese Schallsignale werden jeweils von bevorzugt allen der vier Einschlagsensoren 104 erfasst bzw. registriert und verarbeitet (Es kann allerdings auch eine Registrierung und Verarbeitung von weniger als vier Schallsignalen durchgeführt werden). Insbesondere werden die empfangenen Schallsignale von den Schall/Spannungswandlern der Einschlagssensoren 104 in Spannungssignale umgewandelt und vom Mikrocontroller des Mikrocontrol- und Analog/Digitalwandler-Elements 200 verarbeitet. Genauer gesagt ermittelt der Mikrocontroller aus den verschiedenen Schalllaufzeiten der von den Referenzschallquellen der Einschlagssensoren 104 emittierten Schallsignale die jeweiligen Positionen der Einschlagssensoren 104 zueinander an bzw. auf der Zielwand 100. Somit findet eine Kalibrierung der Positionen der Einschlagssensoren 104 auf der Zielwand 100 aufgrund der verschiedenen Schalllaufzeiten, der von den Referenzschallquellen der Einschlagssensoren 104 emittierten Schallsignale, statt. Mit anderen Worten werden die relativen Positionen der Einschlagssensoren 104 zueinander auf der Zielwand durch den Mikrocontroller ermittelt. In Referenz zu diesen Positionsinformationen der Einschlagssensoren 104 kann der Mikrocontroller dann die Position des Einschlags eines Geschosses 101 auf der Zielwand 100 ermitteln.
  • Bei Einschlag eines Geschosses 101 auf der Zielwand 100 propagieren Dichtefluktuationen 300 des Zielwandmaterials zu den jeweiligen Einschlagssensoren 104. Durch die Dichtefluktuationen 300 werden die Abschnitte 104 A der Einschlagssensoren 104 mechanisch verformt, wodurch ein Spannungssignal mittels des piezoelektrischen Elements 104 B generiert wird. Aufgrund der unterschiedlichen Distanzen von der Einschlagsposition bis zum jeweiligen Einschlagssensor 104 erreichen die Dichtefluktuationen die jeweiligen Einschlagssensoren 104 zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Folgerichtig werden auch die Wechselspannungssignale zu unterschiedlichen Zeitpunkten ausgelöst. Das Mikrocontrol- und Analog/Digitalwandler-Element 200 empfängt diese Wechselspannungssignale und verarbeitet sie mittels eines Analog/Digitalwandlers, so dass die Signale von einem Mikrocontroller interpretiert werden können. Anders formuliert fragt der Analog/Digitalwandler die Wechselspannungssignale der Sensoren ab und gibt ab einer vorbestimmten gemessenen Spannung ein digitales 1-Signal an den Mikrocontroller weiter. Diese digitalen 1-Signale werden somit vom Mikrocontroller zu (vier) verschiedenen Zeiten registriert. Diese verschiedenen Zeiten entsprechen den verschiedenen Zeitpunkten, bei denen die Dichtefluktuationen 300 die jeweiligen Einschlagssensoren 104 erreichen und ein Wechselspannungssignal am jeweiligen Einschlagssensor 104 erzeugen. Aus den relativen Positioninformationen der Einschlagssensoren 104 zueinander und den verschiedenen Zeiten der Registrierung der digitalen 1-Signale errechnet der Mikrocontroller die Position des Einschlags des Geschosses 101 auf der Zielwand 100. Die ermittelte Information hinsichtlich der Einschlagsposition wird dann mittels einer Verbindung (beispielsweise einer USB-Verbindung) 201 an den PC 103 übertragen. Der PC 103 steuert dann in Reaktion auf die erhaltene Information den Projektor 102 an und veranlasst, dass der Zeitablauf der Videosequenz angehalten wird und die Einschlagsposition des Geschosses 101 auf der Zielwand 100 optisch, z. B. Mithilfe eines Fadenkreuzes oder einer Zielscheibenringanordnung (Scheibenspiegel), hervorgehoben bzw. markiert wird.
  • Zusammenfassend ist somit festzuhalten, dass durch die vorliegende Erfindung ein Schießkinosimulator mit einer Detektierung von Geschosseinschlägen zur Verfügung gestellt wird. Dieses System wird durch den Einsatz handelsüblicher Komponenten (PC, Soundkarte) besonders kostengünstig bereitgestellt. Zudem wird ermöglicht ein Schießtraining unter möglichst realen Bedingungen durchzuführen.

Claims (14)

  1. System zum Detektieren eines Einschlags eines insbesondere mechanisch beschleunigten Geschosses (101), umfassend:
    - eine Zielwand (100);
    - einen Projektor (102), der von einer Datenverarbeitungseinheit (103) gesteuert wird, wobei der Projektor (102) konfiguriert ist, um zeitlich bewegliche Ziele auf der Zielwand (100) darzustellen;
    - zumindest einen Einschlagsensor (104), der an der Zielwand (100) angeordnet ist und der mit der Datenverarbeitungseinheit (103) verbunden ist, wobei mittels eines Signals des Einschlagssensors (104) bei Einschlag des Geschosses (101) veranlasst wird, dass der Projektor (102) den Zeitablauf, der auf der Zielwand (100) dargestellten Ziele, anhält.
  2. System nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die Zielwand (100) so konfiguriert ist, dass das Geschoss (101) beim Auftreffen auf die Zielwand (100) in die Zielwand (100) eindringt und fixiert wird.
  3. System nach zumindest einem der voranstehenden Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenverarbeitungseinheit (103) ein Personalcomputer (PC) ist.
  4. System nach zumindest einem der voranstehenden Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Zielwand (100) deformierbaren Schaumstoff umfasst.
  5. System nach zumindest einem der voranstehenden Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der zumindest eine Einschlagsensor (104) ein piezoelektrisches Element umfasst, dass bei mechanischer Einwirkung eine messbare Wechselspannung als Signal produziert.
  6. System nach zumindest einem der voranstehenden Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass das Signal des Einschlagsensors (104) durch eine Elektronik gefiltert und verstärkt wird und nachfolgend auf den Eingang einer Soundkarte der Datenverarbeitungseinheit (103) geleitet wird, wobei die Soundkarte der Datenverarbeitungseinheit (103) das Signal des Einschlagsensors (104) verarbeitet und in Reaktion Steuersignale an den Projektor (102) leitet.
  7. System nach zumindest einem der Patentansprüche 1- 5, gekennzeichnet dadurch, dass der zumindest eine Einschlagssensor (104) eine Referenzschallquelle umfasst, die ein Schallsignal emittiert.
  8. System nach Patentanspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Emission des Schallsignals der Referenzschallquelle mittels eines Elektromagneten gesteuert wird.
  9. System nach zumindest einem der Patentansprüche 7 - 8, gekennzeichnet dadurch, dass zumindest 4 Einschlagssensoren (104) in Randabschnitten der Zielwand (100) angeordnet sind und eine Bestimmung von Lokalisierungsinformation des Einschlagspunktes auf der Zielwand (100) mittels Analyse von Messsignalen, der verschiedenen in den Randabschnitten der Zielwand (100) angeordneten Einschlagssensoren (104), durchgeführt wird.
  10. System nach Patentanspruch 9, gekennzeichnet dadurch, dass die verschiedenen Messsignale der Einschlagssensoren (104) von einem A/D-Wandler erhalten und verarbeitet werden, wobei die von dem A/D-Wandler verarbeiteten Messsignale als Digitalsignale nachfolgend auf einen Mikrocontroller geleitet werden und der Mikrocontroller mittels einer Zeitanalyse der Digitalsignale, die Lokalisierungsinformation des Einschlagspunktes auf der Zielwand (100) ermittelt.
  11. System nach Patentanspruch 10, gekennzeichnet dadurch, dass der Mikrocontroller die ermittelte Lokalisierungsinformation des Einschlagspunktes auf der Zielwand (100) an die Datenverarbeitungseinheit (103) weiterleitet und die Datenverarbeitungseinheit (103) den Projektor (102) in Reaktion auf die erhaltene Lokalisierungsinformationen steuert.
  12. System nach Patentanspruch 11, gekennzeichnet dadurch, dass der Projektor (102) den Zeitablauf, der auf der Zielwand (100) dargestellten Ziele anhält und der Einschlagspunkt des Geschosses (101) auf der Zielwand (100) optisch markiert wird.
  13. System nach zumindest einem der vorstehenden Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass der Projektor (102) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitperiode den Zeitablauf, der auf der Zielwand (100) dargestellten Ziele, automatisch fortsetzt.
  14. System nach zumindest einem der voranstehenden Patentansprüche, gekennzeichnet dadurch, dass die Datenverarbeitungseinheit (103) mit einem mechanisch zu betätigenden Schaltelement verbunden ist und die Datenverarbeitungseinheit (103) in Reaktion auf ein Betätigen des Schaltelements veranlasst, dass der Projektor (102) den Zeitablauf, der auf der Zielwand (100) dargestellten Ziele, fortsetzt.
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