數(shù)字化鐵餅三維信息采集系統(tǒng)的研制與檢測(cè).pdf

1、擲鐵餅是單手握持鐵餅站在投擲圈后緣，經(jīng)旋轉(zhuǎn)后充分發(fā)揮全身的力量，以最快的出手速度和最適宜的出手角度，將鐵餅從體側(cè)后方經(jīng)體側(cè)向前擲出，并盡可能獲得遠(yuǎn)度的比賽項(xiàng)目。20世紀(jì)80年代中后期是我國擲鐵餅水平迅猛發(fā)展的黃金時(shí)代，1992年著名鐵餅運(yùn)動(dòng)員肖艷玲擲出了71.06米的好成績，男子鐵餅也再破亞洲紀(jì)錄，但近幾年由于訓(xùn)練手段的單一和后備人才的斷層，成績出現(xiàn)整體滑坡，在投擲項(xiàng)目上，我們必須從科學(xué)訓(xùn)練入手，研制和開發(fā)適合我國運(yùn)動(dòng)員的體育專項(xiàng)訓(xùn)練器

2、械，這成為目前亟待解決的關(guān)鍵問題。 為了適應(yīng)目前這種需求，改進(jìn)傳統(tǒng)的訓(xùn)練評(píng)價(jià)手段，從解決運(yùn)動(dòng)練實(shí)踐中的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)出發(fā)，應(yīng)用現(xiàn)代科技理念及手段，我們研制出了數(shù)字化鐵餅三維信息采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)數(shù)字化鐵餅原型樣機(jī)和數(shù)字化鐵餅三維信息采集系統(tǒng)的專用軟件，該系統(tǒng)包括一個(gè)數(shù)字化鐵餅、USB連線、上位機(jī)軟件和一臺(tái)PC計(jì)算機(jī)，其中，數(shù)字化鐵餅由上、下殼體、金屬圈、電路板、加速度傳感器、角速度傳感器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、微處理器、FLASH存儲(chǔ)

3、器、USB接口等設(shè)備組成。該系統(tǒng)最大量程為±14000牛頓：?jiǎn)尉S標(biāo)定誤差≤1.5％F.S.(典型)：最大過載能力為200％；采集頻率100赫茲；分辨率0.1％F.S；每次數(shù)據(jù)采集時(shí)間為15秒；最大可存儲(chǔ)投擲次數(shù)13次：采集組數(shù)1～13組；內(nèi)置9V充電鎳氫電池；工作溫度-40攝氏度～80攝氏度。 對(duì)鐵餅進(jìn)行了兩次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，針對(duì)第一次測(cè)試中采集到的數(shù)據(jù)與出現(xiàn)的問題，進(jìn)行了分析與總結(jié)，提出了改進(jìn)措施，改進(jìn)了數(shù)字鐵餅的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在改進(jìn)數(shù)

4、字鐵餅后，在河北省田徑隊(duì)對(duì)3名鐵餅運(yùn)動(dòng)員(1名健將級(jí)、2名l級(jí))進(jìn)行了第二次的測(cè)試，測(cè)試的同時(shí)使用兩臺(tái)JVC9800攝像機(jī)進(jìn)行了拍攝，并使用DLT三維輻射框架進(jìn)行標(biāo)定，在運(yùn)動(dòng)學(xué)方面，對(duì)測(cè)試結(jié)果應(yīng)用APAS三維運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)進(jìn)行解析。根據(jù)數(shù)字化鐵餅三維信息采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)與APAS三維運(yùn)動(dòng)解析系統(tǒng)解析出的數(shù)據(jù)，對(duì)測(cè)試運(yùn)動(dòng)員的技術(shù)動(dòng)作進(jìn)行了深入的分析，分析結(jié)果表明弓健與李冰的技術(shù)比較相似，李冰的鐵餅加速度波動(dòng)較弓健的大，郭文鑫的技術(shù)動(dòng)作在

5、左腳著地到鐵餅離手階段與弓健和李冰有著較大差異，主要是郭文鑫在投擲鐵餅時(shí)，左腳著地后，出現(xiàn)了一個(gè)停頓，表明郭文鑫在最后用力階段用力過早，需要從技術(shù)上進(jìn)行改進(jìn)。從3名測(cè)試運(yùn)動(dòng)員最大加速度來看，弓健的加速度最大，也就反映出弓健的爆發(fā)力在3名運(yùn)動(dòng)員中是最好的，李冰與郭文鑫的爆發(fā)力相差不多。從測(cè)試的成績來看，3名測(cè)試運(yùn)動(dòng)員爆發(fā)力絕對(duì)值的大小與運(yùn)動(dòng)成績沒有高度的相關(guān)性，成績的高低還與作用力持續(xù)的時(shí)間有關(guān)。從出手后鐵餅的旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性來看，李冰的鐵餅的

6、晃動(dòng)最大，弓健次之，郭文鑫在鐵餅出手后，擺動(dòng)最小，最平穩(wěn)。兩次的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、充分檢測(cè)了鐵餅的使用效果，并且對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了深入分析，分析表明該系統(tǒng)能夠時(shí)實(shí)采集運(yùn)動(dòng)員擲鐵餅過程中的加速度信息和角速度信息。能夠測(cè)得人體對(duì)鐵餅在x、Y、z三個(gè)方向上加速度及變化曲線，能夠測(cè)得鐵餅在x、Y、z三個(gè)軸方向上的角速度及變化曲線。通過USB接口方便數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、讀寫和打印相關(guān)文件。該系統(tǒng)反饋速度快；可實(shí)現(xiàn)無妨礙、無損傷檢測(cè)；測(cè)量安全可靠；可連續(xù)進(jìn)行測(cè)量、記