"Appareil d'entraînement au tir" La présente invention est relative à un appareil pour déterminer des informations concernant le point où une trajectoire d'un projectile supersonique passe dans un plan de mesure prédéterminé .
Lorsqu'un projectile circule à travers l'atmosphère avec une vitesse supersonique , une onde de pression ou de choc s'élargissant coniquement est engendrée , avec le projectile se situant au sommet de l'onde de choc.
On a proposé divers appareils pour déterminer la position où la trajectoire du projectile passe à travers un plan , en utilisant des transducteurs ou organnes analogues pour détecter une telle onde de choc engendrée par un projectile supersonique. Une telle proposition a été décrite dans un brevet aux Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.778.059 .
D'autres systèmes de cibles sont décrits dans un brevet suisse CH-PS 589.835,accordé le 15 mai 1977 et un modèle d'utilité allemand DE-GM 77 26 275 , publié
le 16 mars 1978. D'autres systèmes de la technique antérieure sont connus également, mais aucun d'eux n'offre un entraînement complet pour une habilité au tir convenable. Des agencements de cible de la technique antérieure ne donnent que des informations partielles au tireur
à l'entraînement concernant le progrès de son tir. Par exemple , les brevets antérieurs précités offrent des systèmes qui déterminent un endroit où un projectile tiré sur ure cible passe par rapport à cette cible. Le brevet aux Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.233.904 offre un appareil de cible automatique possédant un commutateur à impulsions pour détecter des impacts de projectile sur une cible et amorcer le fonctionnement d'un mécanisme
de cible qui fait tomber cette dernière d'une position totalement relevée à une position totalement abaissée.
La présente invention offre un système beaucoup plus souple et sophistiqué pour l'entraînement au tir que ce qui a été proposé précédemment. Afin d'instruire plus efficacement des tireurs à l'entraînement , il est avantageux d'offrir un renforcement positif et négatif des techniques de tir immédiatement après avoir tiré chaque coup. Un tel renforcement peut prendre de nombreuses formes , mais il comprend de préférence une multiplicité d'indications concernant chaque coup tiré. Par exemple , il est désirable de donner au tireur à l'entraînement au moins une indication approximative de l'endroit où un projectile tiré sur une ciblé est passé par rapport à cette dernière et/ou une indication positive de si le projectile
a effectivement frappé la cible et/ou si le projectile a ricoché avant d'atteindre la zone de la cible . Il est également avantageux d'offrir , en combinaison avec une des indications précitées , une information concernant
le fait que le tireur à l'entraînement saisissait correctement ou non l'arme avec laquelle il a tiré. Le système d'entraînement au tir est particulièrement efficace pour des tireurs débutants qui peuvent ne pas tenir correctement leur arme et qui peuvent même ne pas tirer suffisamment près de la cible pour obtenir un "impact". Un tel tireur apprend donc la façon dont il doit modifier sa technique pour améliorer son tir. Le système est toutefois également efficace pour des tireurs plus a�tis qui peuvent désirer non seulement avoir une indication du fait que la cible a été frappée par un projectile , mais aussi que ce projectile a frappé une région particulière de la cible .
Une première forme de réalisation de l'invention comprend un appareil à utiliser dans l'entraînement au tir, au cours duquel un projectile circule suivant une trajectoire depuis un point de tir vers un organe de cible et à travers un plan de mesure . L'appareil détecte et indique par rapport à une représentation de cible , un emplacement dans le plan de mesure par où passe la trajectoire, en donnant ainsi au moins une indication approximative de l'endroit où le projectile passe par rapport à l'organe de cible. L'appareil détecte en outre et donne une indication positive d'un "impact" du projectile sur l'organe de cible.
De cette façon, un tireur à l'apprentissage reçoit au moins une indication approximative de l'endroit où passe le projectile , ainsi qu'une indication positive du fait que le projectile a ou non frappé la cible , des indications rendant simple pour le tireur à l'entraînement une distinction des coups sur le bord de la cible par rapport à-des coups manqués proches du bord de cette cible.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention , l'appareil détecte et indique par rapport à une représentation de cible, un emplacement dans le plan de mesure par où passe la trajectoire, en donnant ainsi au moins une indication approximative de l'endroit où le projectile passe par rapport à cette cible. L'appareil mesure aussi la vitesse du projectile au voisinage de l'organe de cible, en comparant la vitesse mesurée avec au moins une valeur de vitesse prévue du projectile pour déterminer si la vitesse mesurée se trouve dans une plage de vitesse prévue pour le projectile.
Une indication du résultat de cette comparaison est donnée, de telle sorte que le tireur à l'entraînement est informé de l'endroit où le projectile passe par rapport à l'organe de cible ainsi que si le projectile est placé à travers le plan de mesure en course libre (c'est- à-dire sans ricochet) <EMI ID=1.1> indication de "impact" , par exemple quand des pierres projetées vers le haut viennent frapper la cible alors que le projectile ricochetant ne le fait pas.
Lors de l'utilisation avec des projectiles supersoniques, il est prévu que cet agencement de détection d'impact comprenne un transducteur situé devant la cible par rapport au parcours dans l'espace du projectile et isolé ou blindé de telle sorte qu'il détecte les perturbations de la pression de l'air provoquées par le projectile frappant ou traversant la cible , mais non pas les perturbations provoquées par l'onde de choc aérienne du projectile supersonique . A titre de variante , le transducteur est situé derrière une cible à trois dimensions et est au moins partiellement isolé ou blindé par rapport à l'onde de choc aérienne d'un projectile supersonique , par l'organe de cible lui-même .
Un agencement particulièrement avantageux pour indiquer l'emplacement dans un plan de mesure par où passe la trajectoire d'un projectile supersonique est également offert. Cet agencement comprend un groupement d'au moins trois transducteurs sensibles à une onde de choc aérienne provenant du projectile supersonique et situés en des positions prédéterminées respectives espacées le long d'une ligne pratiquement parallèle au plan de mesure. Un appareil est prévu pour mesurer la vitesse du projectile supersonique et pour mesurer la vitesse de propagation du son dans l'air au voisinage du groupement de transducteurs.
Un appareil calculateur répond au groupement de transducteurs et à l'appareil de mesure de la vitesse du projectile et de la vitesse de propagation , et il détermine ainsi l'emplacement dans le plan où passe la trajectoire du projectile supersonique en donnant une sortie indiquant l'emplacement déterminé.
On envisage également dans le cadre de l'invention une forme quelconque d'affichage graphique pour donner un renforcement positif et négatif désiré pour chaque tireur à l'entraînement , pour chaque coup tiré. Par eemple , un écran d'affichage visuel peut être prévu aveçtune
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port à laquelle est donnée une indication du fait que le projectile a franchi la cible ou l'a frappée.Etant donné qu'il peut être difficile à certains moments de faire la distinction entre des impacts sur le bord de la cible et des coups presque manqués sur le bord de la cible , il est désirable de donner une indication positive supplémentaire du fait qu'un impact a été détecté. Il est également envisagé de donner une indication de la région d'une cible qui a été frappée , ainsi qu'une indication positive du fait que le projectile a effectué un ricochet . Il est utile peur des situations de tir en compétition de disposer d'un affichage graphique des résultats du tireur à l'entraînement pour chaque coup tiré et du résultat total pour un groupe de coups tirés .
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description ci-après , donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés , dans lesquels:
La figure 1 est une vue en perspective d'un champ de tir d'entraînement mettant en oeuvre les principes de l'invention . La figure 2 est une vue en perspective d'un mécanisme de cible équipé d'un organe de cible , d'un <EMI ID=3.1>
tion d'une onde de choc aérienne.
La figure 3 est un système de coordonnées concernant les positions des transducteurs décelant l'onde de choc. La figure 4 est un schéma synoptique d'un système général conforme à l'invention. La figure 5 illustre un circuit de module isolateur pour-le bloc 66 à la figure 4. La figure 6 est une vue schématique sous forme de blocs d'un canal du comparateur 62 de la figure 4.
Les figures 7A-7F sont des vues de détail dune forme de réalisation possible d'une interface de chronorégleur 64 à la figure 4.
Les figures 8A et 8B représentent un agencement de circuit approprié pour l'unité de détection de température d'air 78 de la figure 4.
La figure- 8C représente un diagramme par rapport au temps pour le fonctionnement des circuits des figures 8A et 8B.
La figure 9 illustre des ondes de choc aériennes venant frapper un transducteur à disque piézo-électrique. La figure 10 représente une forme d'onde de sortie du transducteur de la figure 9.
Les figures 11 et 12 représentent une forme de réalisation possible de transducteurs détectant des ondes de choc aériennes.
La figure 13 représente un montage à décou- <EMI ID=4.1>
aériennes.
Les figures 14A et 14B sont des organigrammes pour une sous-routine d'ordinateur appel (3).
Les figures 15A-15C sont des organigrammes pour une sous-routine d'ordinateur appel (4).
Les figures 16 à 18 sont des vues en plan de variantes d'agencement de transducteur .
La figure 19 illustre un appareil destiné à <EMI ID=5.1> projectile à travers celui-ci.
La figure 20 représente un agencement faisat appel à deux constructions telles qu'illustrées à la figure 19 , en combinaison avec un groupement de transducteurs pour déceler une onde de choc aérienne.
Les figures 21 et 22 représentent un agencement pour déceler l'impact d'un projectile sur un organe de cible .
Les figures 23 et 24 représentent une variante d'agencement pour détecter un impact de projectile sur un organe de cible.
Les figures 25A et 25B représentent des signaux de sortie de transducteur typiques pour des "impacts" et
" coupsmanqués"d'un projectile tiré par rapport à l'organe de cible , respectivement.
La figure 26-représente une construction d'agane de cible pour la détection du passade a travers celuici d'un projectile. La figure 27 représente une variante d'agencement pour la détermination de la vitesse d'un projectile. La figure 28 illustre un transparent à graticule utilisé sur l'écran d'affichage visuel de la figure
4. La figure 1 est une vue en perspective d'un champ d'entraînement au tir utilisant les principes de la présente invention. Ce champ comporte une multiplicité de points de tir 10 à partir desquels des tireurs à l'entraînement 12 tirent sur des cibles 14. Devant ces
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qui ne gêne pas la vue pour le tireur des cibles 14 à partir des points de tir, mais qui permet de situer des groupements de transducteurs 18 immédiatement en dessous du bord inférieur de la cible et hors de la ligne de feu. Les groupements de transducteurs seront décrits plus en détail ci-après , mais il doit être entendu qu'ils peuvent être reliés par des câbles appropriés à un ordinateur 22 situé dans un local de commande 24 se trouvant derrière les points de tir-., comme illustré , ou qu'ils peuvent d'une autre façon être reliés à un appareil de traitement de données ou ordinateur (non représenté ) situé au voisinage du groupement de transducteurs , qui est couplé à son tour avec des mités d'affichage visuelles.
Comme expliqué ci-après , chaque groupement de transducteurs détecte l'onde de choc engendrée par un projectile supersonique , tel qu'une balle , tirée sur la cible concernée et l'ordinateur 22 agit de façon à déterminer l'endroit dans un plan de mesure devant la cible à travers lequel passe la trajectoire de la balle. Des moyens (non représentés à la figure 1) sont prévus sur chaque cible pour détecter si cette cible-a été "frappée" par un projectile.
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appropriées 26,28 ,30, situées respectivement dans le local de commande 24 à chaque point de tir 10, et en un ou plusieurs autres emplacements. Les unités d'affichage visuel peuvent par exemple donner une indication approximative , par rapport à une représentation de cible , du fait que le projectile est passé à travers le plan de mesure et une indication:-.,de si - la cible a été "frappée" par le projectile. Des spectateurs 32 peuvent observer
la progression du tir d'un ou plusieurs des tireurs à l'entraînement sur l'unité d'affichage visuel. 30. L'ordiateur peut être couplé à une imprimante ou dispositif de perforation de papier approprié 34 afin de donner un enregistrement permanent de l'emplacement de la trajectoire de la balle tel que déterminé par l'ordinateur.
Bien que sur les cibles 14 illustrées à la figure 1 soient indiquées des représentations de la cible de type classique à centre et cercles concentriques ,la cible peut avoir n'importe quelle configuration appro� priée , comme par exemple un organe de cible rigide ou semi-rigide 35 tel qu'illustré à la figure 2, sur lequel peut être offert le contour d'un soldat ou personnage analogue. Des moyens sont prévus pour détecter le fait qu'un projectile tiré sur l'organe de cible l'a "frappé" et cet organe de cible pat être monté sur le mécanisme de cible 36 qui agit de manière à abaisser la cible hors de vue du tireur à l'entraînement lorsqu'un "impact" est détecté . Les moyens de détection "d'impact" peuvent être constitués par un commutateur à inertie 38 comme représenté à la figure 2, ou n'importe quel autre appareil approprié.
D'autres agencements de détection "d'impact" seront décrits ci-après. Le mécanisme de cible automatique peut être du type décrit dans un brevet aux Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3.233.904. Des mécanismes de cible de ce type peuvent être obtenus commercialement de la firme
<EMI ID=8.1>
Australie , n[deg.] de catalogue 106.535. Des commutateurs à inertie peuvent être obtenus commercialement de cette firme , sous le n[deg.] de catalogue 101.805.
Dans l'agencement de la figure 2, des trans-
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être supportés séparément du mécanisme de cible en dessous des cibles 14 (comme c'est le cas à la figure 1), une fixation du groupement de transducteurs au mécanisme de,cible comme illustré à la figure 2 assure un alignement correct du plan de mesure par rapport à l'organe de cible 35. Les transducteurs S1-S4 (figure 2) comprennent de préférence chacun un élément piézo-électrique en forme de disque avec un diamètre de 5 mm , monté sur un dôme en alu-minium semi-sphérique, la surface semi-sphérique du dôme étant exposée de manière à recevoir l'onde de choc provenant de la balle. L'onde de choc aérienne engendrée par la balle est représentée par la série d'anneaux s'é-
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44 et les vibrations acoustiques induites dans l'organe de cible 35 lors de l'impact de la balle par des segments en arc 46.
La figure 3 représente un système de coordonnées à trois dimensions dans lequel les positions des quatre transducteurs S1-S4 sont mises en rapport avec un <EMI ID=11.1>
teurs illustré est semblable à celui indiqué à la figure 2, avec une rangée de trois transducteurs S1,S3,S4 situés en des emplacements espacés le long de l'ae X et avec un quatrième transducteur S2 situé en un endroit espacé derrière le transducteur Si , suivant l'axe Z.
Une partie de l'organe de cible 35 est également illustrée à titre de référence , comme l'est une flèche 44 représentant la trajectoire . La distance sur l'axe X du tranducteur Si aux transducteurs S3 et S4, respectivement, est donnée par la distance d. La distance le long de l'axe Z entre les transducteurs SI et S2 est désignée par d'.
Le plan X-Y passant par l'origine de l'axe Z dans le système de coordonnées illustré à la figure 3
est considéré comme étant le plan de mesure dans lequel doit être déterminé l'emplacement de la trajectoire.
Les transducteurs S1-S4 donnent des signaux de sortie en réponse à la détection de l'onde de choc de la balle , à partir desquels l'emplacemet dans le plan
de mesure où passe la trajectoire du projectile peut être déterminé . Une analyse de mathématique est donnée ciaprès pour un cas relativement simple , pour lequel on a admis que :
1[deg.]) le groupement de transducteur est tel qu'illustré à la figure 3;
2[deg.]) le plan de mesure présente son axe X parallèle à la ligne droite reliant les transducteurs SI, S3, S4;
3[deg.]) la trajectoire du projectile est perpendiculaire au plan de mesure ;
4[deg.]) le projectile circule à une vitesse constante ;
5[deg.]) l'air à travers lequel l'onde de choc se propage pour venir frapper les transducteurs est:
a) de vitesse de propagation uniforme et isotropique , et b) n'a pas de vitesse (par exemple due au vent) par rapport au groupemérit de transducteurs , et 6[deg.]) la vitesse de propagation de l'onde de choc et la vitesse du projectile sont mesurées séparément ou sans cela connues ou admises .
Il convient de remarquer que de petits écarts
à partir des conditions énumérées précédemment se sont révélées en pratique acceptables , étant donné que l'erreur en résultant dans l'emplacement calculé dans le plan de mesure par où passe le projectile est suffisamment petite pour être tolérable dans la plupart des applications.
Les temps respectifs d'arrivée de l'onde de choc aux transducteurs S1,S2 ,S3,S4 sont définis comme Tl,T2,T3 et T4. Tous les temps d'arrivée sont mesurés par rapport à une origine de temps arbitraire. V s est défini comme étant la vitesse de propagation du front d'onde de choc dans l'air suivant une direction perpendiculaire au front d'onde , tandis que VB est défini comme la vitesse du projectile supersonique sur sa trajectoire .
La vitesse VB de la balle suivant une direction perpendiculaire au plan de mesure peut être déterminée à
<EMI ID=12.1>
transducteurs Si et S2 et à partir de la distance d' entre ces derniers:.'
<EMI ID=13.1>
Ensuite, la vitesse de propagation du front d'onde de choc suivant une direction perpendiculaire à la vitesse du projectile peut être définie comme:
<EMI ID=14.1>
Les différences entre les temps d'arrivée de l'onde de choc peuvent être définies comme :
<EMI ID=15.1>
La coordonnée sur l'ae X du point d'intersection de la trajectoire du projectile avec le bord de mesure est:
<EMI ID=16.1>
La distance dans le plan de mesure depuis le détecteur Si jusqu'au point d'intersection de la trajectoire du projectile avec le plan de mesure est:
<EMI ID=17.1>
La coordonnée d'axe Y du point d'intersection de la trajectoire de la balle avec le plan de mesure est:
<EMI ID=18.1>
Il est possible d'établir une solution mathématique pour le système de transducteurs décrit précédemment, qui tient compte d'effets tels que:
1[deg.]) Le vent;
2[deg.]) des transducteurs non équidistants le long de l'axe X;
3[deg.]) des groupements non colinéaires;
4[deg.]) des projectiles avec une décélération ,et 5[deg.]) des trajectoires non perpendiculaires.
Toutefois, la plupart de ces corrections exigent une arithmétique plus complexe et ne peuvent en général être résolues que par des techniques itératives.
On.peut observer que les agencements de transducteurs illustrés aux figures 1 à 3 forment , lorsqu'ils sont observés en plan , une configuration en "T" avec au moins trois transducteurs sur la barre transversale du "T" et un transducteur à la base de ce "T". La queue du "T" est pratiquement alignée avec la trajectoire prévue pour la balle . L'erreur engendrée si la queue du "T" n'est pas précisément alignée avec la trajectoire prévue du projectile est relativement faible et donc l'aligne-
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tiquement tout retard de temps fonction de l'angle d'arrivée de l'onde de choc dans les sorties des transducteurs.
En se référant à présent à la figure 4, on a illustré schématiquement une vue en plan des transducteurs
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couplé par un câble blindé approprié à un amplificateur respectif parmi des amplificateurs 54-60. Les sorties de ces derniers sont offertes par des condensateurs de couplage à des entrées respectives d'une unité de comparateur à canaux multiples 62 dont chacun des canaux offre une sortie lorsque le signal d'entrée de ce canal dépasse un niveau de seuil prédéterminé. Ainsi, une impulsion est offerte à la sortie de chacun des canaux 1,2,3 et 6 de l'unité de comparateur 62 en des temps respectifs indiquant les moments de réception de l'onde de choc à chacun des transducteurs S1-S4. Dans la forme de réalisation décrite de l'invention , le canal 4 de l'unité de comparateur à six canaux n'est pas utilisé. Les sorties des canaux 1-3 et 6 de l'unité de comparateur 62 sont offertes en tant qu'entrées à une unité,d'interface de chr.onorégleur ou d'horloge 64.
Cette dernière remplit
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venant de l'unité de comparateur 62 en des valeurs numériques représentant les temps respectifs de détection d'onde de choc qui sont amenées par un câble 68 à un minicalculateur 70.
La sortie du canal 1 de l'unité de comparateur
62 est couplée aux entrées des canaux 0 et 1 de l'unité d'interface de chronorégleur 64,la sortie du canal 2 de l'unité de comparateur est couplée à l'entrée du canal 2 de l'unité d'interface,la sortie du canal 3 de l'uni-
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l'unité d'interface. L'entrée du canal 5 de l'unité d'interface de chronorégleur est couplée par l'intermédiaire du canal d'unité de comparateur 5 à une unité de détection de température d'air 78 qui possède un dispositif sensible à la température 80 pour mesurer la température de l'air ambiant. La sortie de l'amplificateur 54 est également offerte à l'unité de détection de température d'air 78 , à des fins décrites plus en détail ci-après en se référant aux figures 8A-8C.
La figure 4 représente également schématiquement le mécanisme de cible.- 36 et le commutateur à inertie
38 de la figure 2, qui sont interconnectés de la manière illustrée pour les ensembles disponibles à partir de la firme Australasian Training Aids Pty., Ltd. Aux bornes
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tateur à inertie est couplé un module isolateur 66 qui offre une impulsion semblable en forme aux impulsions de sortie de l'unité de comparateur 62 lorsque le commutateur à inertie 38 est actionné par l'impact d'un projectile sur l'organe de cible rigide 35 de la figure 2. La sortie du module isolateur 66 est appliquée aux deux entrées restantes de l'unité d'interface de chronorégleur
64 , désignée à la figure 4 comme les canaux 7 et "S.S.".
Le minicalculateur 70 de la figure 4 peut être du type LSI-2/20G, pouvant être obtenu de la firme
<EMI ID=24.1>
n[deg.] 10.560-16. L'unité de base LSI-2/20G est équipée de préférence d'une plaquette de mémoire supplémentaire pouvant être obtenue de la firme précitée sous le numéro de pièce 11.673-16, qui augmente la capacité de mémoire du calculateur pour permettre un programme ": BASIC " plus étendu . Le minicalculateur 70 est également de préférence équipé d'un entraînement de disque souple jumelé pouvant être obtenu de la firme précitée sous le numéro de pièce 22.566-22 et d'un dispositif de commande de disque souple pouvant être obtenu de cette firme sous le numéro de pièce 14.696-01.
Le minicalculateur 70 est couplé à un terminal 72 offrant un écran d'affichage visuel et un clavier, comme par exemple le modèle "CONSUL 520" pouvant être obtenu de la firme "Agiied Digital Data Systems Inc.", dé 100 Marcus Boulevard, Hauppauge, New York 11787 , Etats-Unis d'Amérique. Le terminal CONSUL 520 est compatible pour l'enfichage avec le minicalculateur LSI-2.
D'autres unités périphériques qui ne sont pas nécessaires pour l'exploitation du système suivant l'invention mais qui peuvent être utilisés pour procurer une plus grande souplesse dans l'entraînement au tir , com-prennent une imprimante de ligne 72' pour produire des enregistrements de sortie permanents , et une combinaison de générateur graphique et d'unité d'affichage visuel 72" permettant d'afficher des coordonnées du point d'intersection de la trajectoire du projectile avec le plan de mesure, par rapport à une représentation de la cible,ainsi que de donner une indication du fait que la cible a été "frappée" et un décompte des "résultats" du tireur à l'entraînement. L'unité de générateur graphique et
d' affichage visuel 72" peut par exemple être le modèle MRD "450" pouvant être obtenu de la firme "Applied Digital Data Systems, Inc.", qui est compatible pour l'enfichage avec le minicalculateur LSI-2.
On a également représenté à la figure 4 un thermomètre 76 qui est de préférence du type numérique à lecture à distance , tel que l'appareil de mesure numérique série 60 de Pye-Ether , numéro de série 60-4561-CM, pouvant être obtenu de la firme "Pyrimetric Service and Supplies", 242-248 Lennox St., Richmond, Victoria 3221, Australie , équipé d'un assemblage détecteur de température d'air extérieur (numéro de référence Z 9.846). Le thermomètre numérique à lecture à distance peut comporter son détecteur (non représenté) placé dans la région du groupement de transducteurs et, si le système n'est pas équipé de l'unité de détection de température d'air
78 illustrée à la figure 4, l'opérateur du terminal
72 peut lire le thermomètre numérique à distance 76 et introduire une valeur pour la température de l'air. Une valeur approximative pour la vitesse de propagation du front d'onde de choc dans l'air ambiant peut être aisément calculée d'après la température de l'air en utilisant une formule connue comme indiqué ci-après.
La figure 5 représente un schéma de circuit <EMI ID=25.1>
gure 4, avec des entrées A,B,C couplées de la manière indiquée dans cette figure avec le commutateur à inertie disponible commercialement. Le module isolateur of-
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sortie duicommutateur à inertie et présente le sigral à l'unité d'interface de chronorégleur 64 de la figure 4 avec un format comparable à celui des signaux de sortie de l'unité de comparateur 62.
D,es composants appropriés pour le module isolateur 66 sont les suivants:
<EMI ID=27.1>
La figure 6 est un schéma synoptique d'un canal de l'unité de comparateur 62. Le signal de sortie provenant de l'un des amplificateurs 54-60 est offert par un filtre passe-haut 110 à une entrée d'un amplificateur différentiel 112 qui sert de détecteur de seuil. L'entrée restante de l'amplificateur différentiel 112 reçoit une tensinn de seuil préréglée pouvant atteindre par exemple jusqu'à 500 millivolts.
La sortie du détecteur de seuil 112 est appli-
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d'une porte NON-ET 116 et à l'entrée de déclenchement d'un multivibrateur monostable 118 qui offre une impulsion de sortie d'une durée d'approximativement 50 millisecondes. Une impulsion de sortie façonnée est par con-
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ponse à la détection de l'onde de choc aérienne par l'un des transducteurs S1-S4 . Le circuit de commande de lampe 114 peut être prévu éventuellement pour commander une lampe qui indique le fait que le transducteur associé a détecté une onde de choc et produit un sigral de sortie qui, après amplification et application au détecteur de seuil 112, dépasse la valeur de seuil préréglée.
Le signaux de sortie logiques de l'unité de comparateur 62 arriérai des compteurs dans l'unité d'interface de chronorégleur 64 à compter les nombres d'impulsions d'horloge à commande dé précision par cristal correspondant aux différences dans les temps d'arrivée des signaux de sortie logiques , qui correspondent à leur tour aux temps d'arrivée des ondes de choc aux transducteurs. Après l'achèvement de ce processus de comptage et quand tous les canaux de l'unité d'interface de chronorégleur ont reçu des signaux , les données du compteur sont transférées sur instruction à la mémoire, principale de l'ordinateur. Après l'exécution d'un programme approprié
(décrit ci-après), les données résultantes de la trajectoire du projectile sont affichées sur l'unité d'affichage visuel 72 et/ou les unités 72', 72" de la figure 4.
Les figures 7A-7F illustrent en détail une forme possible d'une unité d'interface de chronorégleur
64, qui convertit des différences de temps entre les impulsions à flanc logique rapide engendrées par les transducteurs en des nombres binaires permettant le traitement par le minicalculateur 70. La figure 7A représente les parties de circuit d'entrée et de comptage de l'unité d'interface de chronorégleur , qui accepte les flancs de chronoréglage à partir des canaux d'unité de comparateur respectif et engendre les comptages de différence de temps dans des compteurs respectifs. L'unité d'interface de chronorégleur possède huit entrées de canaux de <EMI ID=30.1>
reçoivent des signaux comme suit:
<EMI ID=31.1>
Les signaux d'entrée vers chacune des entrées d'interface de chronorégleur Ch�-Ch7 constituent des signaux logiques qui sont d'abord amenés à passer par un tampon et ensuite appliqués à l'entrée d'horloge CK de bascules respectives FF0-FF7. Les sorties de bascule LCH0+ jusqu'à LCH7+ sont appliquées , comme indiqué, à des portes OU exclusif EOR1-EûR7, qui offrent à leur
<EMI ID=32.1>
à ENA7-. Les bascules FF�-FF9 sont vidées ou ramenées à l'état initial lors de la réception d'un signal de mise
à zéro CLR. Les circuits d'entrée et de comptage comprennent également un compteur croissant/décroissant respectif pour chacun des huit canaux (indiqué pour le canal 1 sous la dénomination "compteur croissant/décroissant 1").
Chaque compteur croissant/décroissant comprend, par exemple, quatre circuits intégrés de type 74.191 connectés en série. Chacun des compteurs croissants/décroissants 1-8 possède ainsi 16 sorties binires , chacune d'el-les étant couplées à une borne respective parmi des bornes
<EMI ID=33.1>
commandé (indiqué pour le canal 1 en tant que "portes 1") lors de la réception d'un signal d'instruction (indiqué pour le canal 1 comme "IN�-"). Le compteur croissant/décroissant 1 est connecté de manière à recevoir un signal
<EMI ID=34.1>
un signal d'horloge CLK et un signal d'effacement CLR, et de manière à offrir un signal de sortie de report répercuté RC1- lorsqu'un dépassement de capacité survient. Les compteurs croissants/décroissants 2-8 reçoivent chacun un signal de conditionnement respectif parmi des signaux ENA2- à ENA8-. Le compteur 2 reçoit son signal d'effacement CLB du compteur 1 ; les compteurs 3 et 5 reçoivent un signal d'effacement CLR et offrent des signaux d'effacement CLB aux compteurs 4 et 6-, respectivement; le compteur 7 reçoit le signal d'effacement CLR , et le compteur 8 reçoit un signal d'effacement SEL2-. Les entrées croissant/décroissant des compteurs 2-7 reçoivent des signaux de bascule LCH2+ à LCH7+,respectivement , tandis que l'entrée croissant/décroissant du compteur 8 est connectée en permanence à une source de + 5 volts.
Les compteurs 2-8 reçoivent chacun le signal d'horloge CLK , tandis que chacun des compteurs 2-7 offre un signal de report répercuté (RC2- à RC7-, respectivement) lorsque le compteur respectif dépasse sa capacité. Les portes 2-8 sont couplées de manière à recevoir des signaux d'instruction respectifs INl- à IN7- pour transmettre le contenu du compteur
<EMI ID=35.1>
une porte NON-ET 1 qui reçoit les sorties de bascule LCH0+ à LCH7+ et offre un signal de sortie SEN7+ , dont le but sera défini ci-après.
La figure 7B représente un circuit destiné à offrir le signal d'effacement ou de mise à zéro CLR, qui ramène à l'état initial les bascules d'entrée FF�-FF7 et les compteurs croissants/décroissants 1-7. Lorsque l'une des sorties de report répercuté RC1- à RC7- des compteurs croissant/décroissant 1-7 passe: à un niveau logique bas, indiquant qu'un compteur a dépassé sa capacité , ou lorsqu'un signal de remise àl'état initial SEL4- est offert pour l'ordinateur , la porte NON-ET 2 déclenche un élément monostable qui offre alors le signal d'effacement CLR sous la forme d'une impulsion logique destinée à effacer ou ramener à l'état initial les compteurs croissants/ décroissants 1-7 et les bascules d'entrée FF�-FF7 de la figure 7A.
Les compteurs croissants/décroissants 1-7 sont ramenés à l'état initial par le signal SEL4- à partir de l'ordinateur, avant que chaque coup ne soit tiré par
<EMI ID=36.1>
que compteur comptera en décroissant ou en croissant suivant que son canal associé est déclenché avant ou après un canal de référence , qui dans le présent cas est le
<EMI ID=37.1>
La figure 7C représente les circuits d'entrée pour l'entrée "S.S." de l'interface de chronorégleur. La bascule FF8 est coupléede manière à recevoir le signal de remise à l'état initial SEL4- et le signal <EMI ID=38.1>
d'interface des figures 7E et 7F, en réponse à des instructions de l'ordinateur. L'entrée d'interface de chronorégleur "S.S" reçoit un signal d'indication de "impact" VEL- du module isolateur de commutateur à inertie
66 et offre un signal de conditionnement de compteur ENA8pour le compteur croissant/décroissant 8.
L'ordinateur communique avec l'unité d'inter-face de chronorégleur en plaçant une "adresse de dispositif " sur des lignes AB03-AB07 (figure 7D) et un "code
<EMI ID=39.1>
l'ordinateur sort des données vers l'interface de chronorégleur, un signal de sortie est produit ; si l'ordinateur reçoit des dpnnées en entrée , un signal d'entrée est produit.
La figure 7D représente des portes OU exclusif EOR11-EQR15 qui décodent" l'adresse de dispositif". Une ,'{adresse de dispositif" peut aussi être sélectionnée <EMI ID=40.1>
d'adresse AD- provenant de la porte NON-ET 3 est encore transmis comme indiqué avec des signaux amorcés par l'ordinateur d'entrée , de sortie, d'exécution et d'impulsion, pour empêcher l'interface de chronorégleur de répondre à des adresses de mémoire qui apparaissent également sur le câblage d'adresse.
La figure 7F représente une bascule 2A qui <EMI ID=41.1>
signal soit d'entrée , soit de sortie est produit . Les signaux de fonction entrée/sortie provenant de la bascule 2A sont désignés IOF� à IOF2.
Si l'ordinateur exécute une exécution d'entrée pour recevoir des données de l'interface de chronorégleur,
<EMI ID=42.1>
Si l'ordinateur exécute une instruction de "sélectinn" pour l'interface du chronorégleur , la combi-
<EMI ID=43.1> un décodeur décimal codé binaire/décimal 5B de la figure 7E. Les fonctions de signaux de sélection utilisées dans la présente invention sont les suivantes:
SELl- conditionne le déclenchement de la
bascule FF9 (figure 7C)
SEL2- remet à l'état initial le compteur
croissant/décroissant 8 (figure 7A) SEL4- remet à l'état initial la bascule
FF8 (figure 7C) et déclenche l'élément monostable 328 par l'intermédiaire de la porte NON-ET 2 (figure 7B) .
Si l'ordinateur exécute une instruction de détection à partir de l'interface de chronorégleur , la
<EMI ID=44.1>
(figure 7D) permet à l'un des signaux de détection SEN�+ à SEN7+ d'être placé sur la ligne SER- (figure 7F). Ceci permet à l'ordinateur d'examiner l'état de l'un de ces signaux de détection . Le seul signal de détection utilisé dans la forme de réalisation décrite à présent est SEN7+ , qui indique que l'interface de chronorégleur possède un jeu complet de données de temps pour un seul coup tiré sur la cible , comme expliqué plus en détail ci-après.
La théorie du fonctionnement de l'unité d'interface de chronorégleur 64 est la suivante . Le canal
<EMI ID=45.1>
canal rythmera une bascule respective parmi les bascules FFO- FF7, en produisant un signal respectif parmi les signaux LCH0+ à LCH7+. Les signaux LCH1+ à LCH7+ comman-
<EMI ID=46.1>
compteurs 1-7 et sont également offerts à des portes OU EOR1 à EOR7 pour produire un signal de conditionnement de compteur respectif ENA1- à ENA7-.
Des portes OU exclusif EORI à EOR7 exécutent chacune deux fonctions. Tout d'abord, les compteurs d'un canal quelconque qui est déclenché avant le canal
<EMI ID=47.1>
fet d'amener les compteurs à compter en décroissant parce que la ligne d'entrée LCH+ associée est haute. En second lieu , les compteurs de canaux quelconques qui n'ont pas été déclenchés au moment où le canal de référence
<EMI ID=48.1>
de référence jusqu'à ce que chaque canal individuel soit déclenché . Ceci a pour effet d'Amener les compteurs à compter en croissant , étant donné que les lignes LCH+ associées sont basses , tandis que les compteurs sont conditionnés.
A l'origine , l'ordinateur remet à l'état initial le compteur croissant/décroissant 8 avec un si-
<EMI ID=49.1>
tial avec le signal SEL4-. Ce dernier amène la porte NON-ET 2 (figure 7B) à déclencher l'élément monostable
328, en produisant le signal d'effacement CLR, qui re-
<EMI ID=50.1>
teurs croissants/décroissants 1-7 (figure 7A). Le signal de remise à l'état initial SEL4- remet . également à l'état initial la bascule FF8 (figure 7C). La bascule FF9
(figure 7C) est préréglée par 'l'ordinateur avec un signal SELl-, qui applique une commande dirigée à la bascule FF9. Cette dernière est donc réglée par horloge lorsqu'un signal VEL- est reçu à l'entrée "S.S." à partir du module isolateur de commutateur à inertie 66 , indiquant que la cible a été "touchée".
Ainsi, avant qu'un coup n.e soit tiré , les compteurs 1-8 sont remis à l'état initial , les bascules d'entrée FF0-FF7 sont ramenées à l'état initial et la bascule FF9 est "armée". Toutes les remises à l'état initial ont lieu lorsque l'ordinateur exécute l'instruc-
<EMI ID=51.1>
canal "S.S." 8 n'a été déclenché . Etant donné que le canal Ch.0 n'a pas encore été déclenché , le signal LCH�+
<EMI ID=52.1>
permanence , de telle sorte que la sortie de cette porte est haute. Etant donné que les signaux LCH1+ à LCH7+ sont tous bas, les signaux ENA1- à ENA7- sont tous hauts, en mettant hors d'action tous les compteurs croissants/ décroissants 1-7. Le signal ENA8- est également haut,
en mettant hors d'action le compteur croissant/décroissant 8.
On admettra alors qu'un coup est tiré vers la gauche de la cible, ratant cette dernière , et vers la gauche du groupement de transducteurs illustré à la figure 4. Le canal 3 de la figure 7A est déclenché en premier lieu , de telle sorte que le signal LCH3+ devient haut , en amenant le signal ENA3- a devenir bas et en amenant par conséquent le compteur croissant/décroissant 3 à commencer à compter en décroissant. Le canal
<EMI ID=53.1>
amène le signal ENA3- à devenir haut, tandis que les signaux ENA2- et ENA4- jusqu'à ENA7- deviennent bas. Les signaux ENA1- et ENA8- restent hauts. Le compteur 3 cessera donc de compter , le compter 1 reste hors d'action et n'a pas de comptage , et les compteurs 2 et 5-7 commenceront à compter en croissant .
Alors que chaque canal successif est déclenché, son signal LCH+ respectif deviendra haut , en éliminant le signal ENA- associé et en arrêtant le compteur associé. Lorsque tous les signaux LCH+ sont hauts (ce qui indique que tous les compteurs ont été mis hors d'action),
<EMI ID=54.1> figure 7A passe de haut à bas. L'ordinateur contrôle le signal SEN7+ afin d'attendre que tous les comptages de flanc de chronoréglage aient été achevés.
Lorsque l'ordinateur décèle le signal SEN7+ , indiquant qu'un jeu complet de comptages est présent dans les compteurs 1 à 7, il produit des signaux d'adres-
<EMI ID=55.1>
décimal codé binaire/décimal 5A (figure 7E) à émettre des signaux INl- à IN7- en séquence , de telle sorte que l'ordinateur "lira" en--séquence l'état de chaque comp-
<EMI ID=56.1>
L'ordinateur a donc reçu des comptages représentant des temps , commesuit:
Tl comptage zéro du compteur 1 (transducteur SI) T2 comptage positif du compteur 2 (transducteur
S2)
T3 comptage négatif du compteur 3 (transducteur
S3)
T4 comptage négatif du compteur 4 (transducteur
S3)
T5 comptage positif du compteur 5 (module de
détection de température d'air, comme expliqué ci-après à propos de la figure.10 ou, s'il n'en existe pas , la sortie de l'amplificateur 60 du canal 6 parvient au
<EMI ID=57.1>
sortie du transducteur S4 déclenche le compteur 5)
T6 comptage positif du compteur 6 (transducteur S4) T7 comptage positif du compteur 7 (commutateur
à inertie)
A2 comptage zéro du compteur (commutateur à
inertie) .
Le comptage zéro en A2 indique que le commutateur à inertie n'a pas fonctionné , ce qui démontre que le coup tiré a raté la cible. Si la balle avait frappé la cible, un comptage différent de zéro serait enregistré en A2 , parce que le signal ENA8- serait devenu bas lors de la réception du signal VEL- (figure 7C) .
L'ordinateur est programmé de manière à fonctionner sur les signaux de "temps" reçus Tl à T7 et A2 d'une façon qui sera décrite plus en détail ci-après, de telle sorte que les coordonnées de la trajectoire de la balle dans le plan de mesure X-Y de la figure 3 sont déterminées.
Si un canal quelconque de l'unité d'interface de chronorégleur est déclenché faussement (par exemple,
<EMI ID=58.1>
l'un des transducteurs peut détecter du bruit à partir d'autres couloirs de cible ou d'autres sources , etc), le compteur associé continuera à compter jusqu'à ce qu'il dépasse sa capacité , en provoquant un signal de report répercuté (RC1- à RC7-). Tous les signaux de report répercutés sont appliqués à la porte NON-ET 2 (figure 7B) qui met en action l'élément monostable associé
328 , ce qui provoque la production d'un signal d'effa-
<EMI ID=59.1>
FF7 et les compteurs croissants/décroissants 1-7.
Les figures 8A et 8B représentent en détail un agencement de circuit approprié pour l'unité de détection de température d'air 78 de la figure 4. La figure,8C représente des formes d'onde en divers points du circuit des figures SA et 8B. L'effet de l'unité de détection de température d'air est de produire une im-
<EMI ID=60.1>
nant évidemment compte des retards de propagation dans les câbles, de connexion ) .
A la figure 8B , un détecteur de température ICI monté dans un assemblage de détecteur,prend une température pratiquement égale à celle de l'air ambiant au voisinage du groupement de transducteurs. Le détecteur de température ICI peut par exemple être le modèle AD590M, pouvant être obtenu de la firme "Analog Devices Inc.�, P.O.Box
280, Norwood, MA 02062. Le détecteur de température
ICI permet la circulation d'un courant IIN qui est pratiquement proportionnel à la température absolue (en degrés Kelvin) de la puce de semiconducteur qui forme l'élément actif du détecteur de température IC1.
En se référant à nouveau à la figure 8A, lorsque le transducteur SI détecte une onde de choc engendrée par la balle , une forme d'onde semblable à celle illustrée en A à la figure 8C est produite à la sortie de son amplificateur associé 54 (figure 4). Une puce
de circuit intégré IC3B à la figure 8A forme un détecteur de seuil, ce seuil étant réglé comme égal à celui fixé dans le canal Chl de l'unité de comparateur 62 à la figure 6.
La puce de'circuit intégré IC3 peut être du type LM 319 , pouvant être obtenu de la firme "National Semiconductor Corporation, Box 2900, Santa Clara, Californie 95051. Lorsque la forme d'onde A à la figure 8C dépasse le seuil préréglé , une forme d'onde D est engendrée à la sortie de la puce de circuit IC3B. Le flanc avant (première transition ) de la forme d'onde B dé-clenche le multivibrateur monostable formé par la moitié de la puce de circuit intégré IC4 à la figure 8B et les éléments de réglage de temps associés R8 et C3.
<EMI ID=61.1>
vant être obtenu de la firme "Texas Instruments, In-e.", P.O.Box 5012, Dallas, Texas 75222. La sortie de ce multivibrateur monostable est appliquée par l'intermédiaire d'un transistor tampon Ql à la porte d'un semi-conduc-
<EMI ID=62.1>
étant illustrée en C à la figure 8C. Le transistor Ql peut être du type BC107, pouvant être obtenu de la firme "Mullard Ltd." , Mullard House , Torrington Place , Londres, Grande-Bretagne et le semi-conducteur Q2 peut être du type VN 40AF, pouvant être obtenu de la firme "Siliconix Inc.", 2201 Laurelwood Road , Santa Clara, Californie 95054.
Lorsque la forme d'onde C, qui est normalement haute, devient basse, le semi-conducteur à l'oxyde métallique Q2 passe d'une résistance très faible entre sa source S et son drain D à une très haute résistance. A cause du courant circulant dans le détecteur de température ICI ( qui est proportionnel à sa température absolue) , la tension à la sortie de la puce de circuit intégré IC2 commence à s'élever , comme indiqué en B
à la figure 8C. Le taux de croissance en volts par seconde de la forme d'onde D est pratiquement proportionnelle au courant circulant dans le détecteur de température ICI et est donc proportionnel à la température absolue du détecteur de température ICI. La puce de circuit intégré IC2 peut être du type CA3040, pouvant être obtenu de la firme "RCA s�lid State", Box 3200, Summerville, New Jersey 08876. Lorsque la tension de la forme d'o�e D, qui est appliquée à l'entrée inverseuse du comparateur IC3A , s'élève jusqu' à la tension de seuil préré-glée VTH2 à l'entrée non inverseuse du comparateur IC3A, la sortie de ce dénier change d'état comme indiqué par
<EMI ID=63.1>
multivibrateur monostable formé par la moitié du circuit intégré IC4 et des composants de réglage de temps C4 et R9 . La sortie de ce second multivibrateur monostable est envoyée par une puce de circuit d'attaque de ligne IC5 à un câble coaxial qui est connecté à l'entrée de canal 5 de l'unité de comparateur 62.
Le fonctionnement de l'unité de détection de temprature d'air 78 des figures 8A et 8B peut être décrite mathématiquement comme suit (en admettant que la rampe pour la forme d'onde D de la figure 8C est linéaire et en ignorant les tensions de décalage dans le circuit , qui peuvent être faibles):
<EMI ID=64.1>
<EMI ID=65.1>
et
<EMI ID=66.1>
<EMI ID=67.1>
<EMI ID=68.1>
avec C une constante de proportionnalité et 6K la température absolue de ICI.En combinant les équations
(8) , (9) et (10) , on obtient
<EMI ID=69.1>
L'unité d'interface de chronorégleur 64 peut alors
<EMI ID=70.1>
lisé pour mesurer les différences de temps entre les transducteurs Sl-S4. On se souviendra que l'unité d'interface de chronorégleur 64 mettra en route le compteur
5 dans un sens croissant lors de la réception d'une impulsion sur le canal CHO, qui est sensible à la détection de l'onde de choc par le transducteur Si. Le compteur 5 cessera de compter lors de la réception de l'impulsion de la forme d'onde G provenant de l'unité de détection
<EMI ID=71.1>
compteur 5 de l'unité d'interface de chronorégleur sera directement proportionnel à la réciproque de la température absolue du détecteur ICI.
Chacun des transducteurs S1-S4 peut être un dis-
<EMI ID=72.1>
une balle 532 est tirée vers la droite du transducteur
530, l'onde de choc 532 viendra frapper le coin 534 de ce transducteur 530 et la sortie de ce dernier présente-
<EMI ID=73.1>
L'on désire mesurer le temps T illustré à la figure 12, mais il est difficile de le détecter avec précision ,étant donné que l'amplitude de la "pointe " 542 dépend de la position de la balle par rapport au transducteur , qu'elle est difficile à distinguer du bruit de fond et peut même être-absente dans certaines circonstances.
Le minicalculateur est doté préalablement de la position de chaque transducteur. Tous les calculs prennent pour base que le transducteur est situé au point
536 et que le signal de sortie du transducteur indique
le moment où l'onde de choc arrive en ce point 536.
Toutefois, la distance entre la surface de transducteur et chacune des trajectoires de balle 532,538 est égale à une distance L. Etant donné que le transducteur donne une sortie aussitôt que l'onde de choc vient frapper sa surface, les temps entre le passage des balles
et le signal de sortie engendré sont égaux. Par consér quent, la sortie du transducteur suggérera que les trajectoires principales 532, 638 sont équidistantes du point 536 , ce qui n'est pas exact.
Cet inconvénient peut être surmonté en disposant les transducteurs avec une orientation verticale telle qu'ils se présentent sous la forme de disques verticaux avec les faces planes des disques dirigées vers le tireur à l'entraînement . Lorsqu'une balle passe au-dessus des disques et que l'onde de choc résultante est engendrée, elle viendra frapper la préiphérie de chaque disque et le point d'impact sera à une distance égale du centre du disque. Une erreur de temps constante sera ainsi introduite , mais étant donné que seules les différences de temps sont utilisées comme base pour le calcul de l'emplacement de la trajectoire de la balle, cette erreur sera annulée.
Toutefois, une orientation verticale des disques n'éliminera pas le problème de la pointe positive 542 au début du signal de sortie 540. Il est par conséquent préférable de doter chaque transducteur d'un dôme de matière solide avec une surface convexe exposée à l'onde de choc , la base plane du dôme se trouvant en contact avec le disque de transducteur et permettant de transmettre les ondes de choc de l'atmosphère à ce disque de transducteur. Les ondes de choc engendrées par des projectiles tirés sur la cible viendront toujours frapper tangentiellement le dôme hémisphérique et les ondes de choc seront ainsi transmises radialement à travers le dôme directement jusqu'au centre du transducteur. L'erreur de temps cnnstante ainsi introduite s'an-nulera au cors du calcul de l'emplacement de la trajectoire de la balle.
Le dôme hémisphérique empêche ou réduit au minimum la production de la pointe d'allure positive 542, de telle sorte que la sortie du transducteur ressemble plus étroitement à une forme d'onde sinusoïdale. L'instant de début de cette forme d'onde sinusoïdale doit être mesuré avec une grande précision, de telle sorte que le transducteur doit avoir une réponse rapide.
Il est avantageux d'utiliser un disque piézo-électrique possédant un diamètre d'environ 5 mm, ce qui donne un temps de réponse rapide et un signal de sortie d'amplitude relativement élevée.
En se référant à présent aux figures 11 et 12 des dessins annexés, une forme possible de transducteur à utiliser en combinaison avec la présente invention comprend un élément transducteur constitué par un disque
550 de matière piézo-électrique , par exemple du titanate de plomb-zirconium. Le disque 550 a une épaisseur d'environ 1 mm et un diamètre de 2 à 5 mm et peut être constitué par la pièce n[deg.] MBl043pouvant être obtenuede la firme "Mullard Ltd" , Torrington Place , Londres, GrandeBretagne . Les faces planes opposées du disque 550 sont dotées d'un revêtement de matière conductrice 552 , qui peut être de l'argent déposé sous vide.
Deux fils conducteurs de l'électricité 554,556 , par exemple en cuivre ou en or, sont connectés au centre de la surface inférieure du disque et à la périphérie de la surface supérieure de ce dernier , respectivement , par soudage ou liaison ultrasonore . Le disque 550 est alors fermement monté dans un boîtier qui comprend un organe cylindrique 558 offrant un évidement 560 dans
une de ses extrémités , cet évidement 560 présentant une profondeur d'environ 1,5 mm et un diamètre adapté
à celui du disque transducteur , tout en étant aligné avec un alésage axial 562 traversant l'organe 558 pour recevoir un fil 354 prévu sur la surface inférieure
de l'organe piézo-électrique. Un second alésage 564 , parallèle à l'alésage 562, est formé dans la périphérie de l'organe 558, cet alésage 564 recevant un fil
556 et se terminant par un évidement ouvert 566 au voisinage de l'évidement principal 560. L'organe 558 peut être fait de Tufnol, qui est un tissu lié par une résine phénolique , cette matière pouvant être aisément obtenue sous forme cylindrique. Le boîtier peut être fait de cette matière, bien qu'il puisse , à titre de variante, être réalisé à partir d'une résine phénolique à deux composants , telle que celle vendue sous la marque déposée "Araldite" , la résine étant maintenue dans une enveloppe d'aluminium cylindrique 568 et ultérieurement usinée. Si l'on fait appel à cette dernière construction, l'enveloppe d'aluminium 568 peut être mise à la masse pour constituer une cage de Faraday destinée à réduire le bruit au minimum.
La matière piézo-électrique et les fils sont liés dans 1 ' organe^ 5¯60 au moyen d'un adhésif tel que de l'Araldite ou un adhésif à impact cyano-acrylique. Deux petits alésages 570,572 sont pratiqués dans la surface inférieure de l'organe 558 et des broches conductrices de l'électricité sont montés dans ces alésages. Les fils 554-556 font saillie à partir des extrémités inférieures des alésages 562,564 et sont soudés aux broches dans les alésages 570, 572 , respectivement. Un adhésif ou une autre matière faisant prise appropriée est utilisée pour maintenir tous les éléments en position et pour fixer un dôme hémisphérique massif 574 à l'élément tranducteur 550. Le dôme 574 peut être usiné à par-tir d'aluminium ou coulé à partir d'une matière de résine faisant prise , telle que celle vendue sous la marque déposée "Araldite" .
Le dôme 574 présente de préférence un diamètre extérieur d'environ 8 mm, qui est égal au diamètre du boîtier 568. Une saillie 576 située au centre sur la base de l'organe de dôme 574 vient en contact avec le disque pizéo-électrique 550 et présente le même diamètre que ce dernier. A titre de variante , le dôme 574 et l'organe 558 peuvent être moulés en tant qu'unité en une seule pièce , entourant le disque transducteur. Le transducteur assemblé avec son boîtier comme illustré à la figure 12 est monté , comme décrit ci-après, devant la cible.
Il est important qu'à la fois le boîtier et un câble coaxial reliât l'assemblage de transducteur à l'amplificateur associé soient découplés acoustiquement de tout support ou autre structure rigide qui pourrait éventuellement recevoir l'onde de choc détectée par le transducteur avant que cette onde de choc ne soit reçue par le dôme hémisphérique prévu au sommet du transducteur. Ainsi, si les transducteurs sont montés sur un châssis horizontal rigide, il est important qu'ils soient. découplés acoustiquement d'un tel châssis. Les transducteurs peuvent être montés sur un bloc d'agent de découplage acoustique approprié quelconque , comme par exemple une mousse polymètre foisonnée , ou une combinaison de mousse polymère et de plaque métallique.
Une matière préférée est un polyéthylène en mousse à cellules fermées , qui est vendu sous la marque déposée "Plastizote" par la firme "
<EMI ID=74.1>
tières de découplage acoustique appropriées peuvent être utilisées aussi bien, comme par exemple un tissu de fibres de verre ou de la laine minérale.
Le transducteur peut être monté en prenant un bloc 580 d'agent de découplage acoustique tel qu'illus-tré à la figure 13 et en façonnant un évidement 582 dans
<EMI ID=75.1>
ducteur de la figure 12. L'ensemble du bloc peut être serré d'une façon appropriée quelconque , par exemple par des pinces 584, sur un châssis ou organe de support approprié 586, ces éléments étant illustrés schématiquement. D'autres agencements de mnntage appropriés pour l'assemblage de transducteurs seront décrits ci-après.
Pour résumer brièvement , le système décrit précédemment comprend :
-Des transducteurs S1,S3 ,S4 pour détecter les temps d'arrivée des ondes de choc suivant une ligne parallèle au plan de mesure , qui est à son tour pratiquement parallèle à la cible.
-Des transducteurs S1,S2 pour détecter les temps d'arrivée des ondes de choc suivant une ligne perpendiculaire au plan de mesure et pratiquement parallèle à la trajectoire de la cible.
-Un commutateur à inertie monté sur la cible pour détecter un impact effectif de la balle sur la cible.
-Une unité pour détecter la température de l'air ambiant dans la région du groupement de transducteurs.
Les sorties des transducteurs, du commutateur à inertie et de l'unité de détection de température d'air sont appliquéees par l'intermédiaire de circuits tels
que décrits précédemment à l'unité d'interface de chronorégleur , qui donne des comptages représentant les temps d'arrivée des ondes de choc aux transducteurs , représentant le temps de déclenchement du commutateur à inertie et représentant la température de l'air. Cette information est appliquée à partir de l'unité d'interface de chronorégleur au minicalculateur . Pour autant que le minicalculateur reçoive�les emplacements des transducteurs par rapport au plan de mesure, il peut être programmé :
-Pour déterminer la vitesse du son dans l'air ambiant au voisinage du groupement de transducteurs
(avec une approximation raisonnable ) par une formule connue :
<EMI ID=76.1>
J
<EMI ID=77.1>
<EMI ID=78.1>
<EMI ID=79.1>
-Pour déterminer la vitesse de la balle suivant une direction perpendiculaire au plan de mesure � pratiquement parallèle à la trajectoire de la balle .
-Pour déterminer l'emplacement de la trajectoire dans le plan de mesure.
Toutefois, l'information offerte à partir de l'unité d'interface de chronorégleur permet encore d'autres caractéristiques très avantageuses dans le système pour l'entraînement au tir. Le système peut être amené à établir une discrimination entre des impacts directs (en course libre ) sur la cible par la balle , d'une part, et des impacts sur la cible provenant de ricochets ou de pierres soulevées par les balles venant frapper le sol
<EMI ID=80.1>
voqué par le vent ou d'autres facteurs,d'autre part . Dans la forme de réalisation utilisant l'unité d'interface de chronorégleur 64 , un déclenchement erroné du commutateur à inertie amènera le compteur 7 à compter jusqu'à la production du signal de report répercuté RC7-, ce qui amène le système à revenir automatiquement à l'état initial. Le système peut encore être amené à établir une discrimination entre des impacts par ricochet sur
la cible et des coups ratés par ricochet . Ces caractéristiques améliorent encore l'utilité pour l'entraînement , étant donné que l'élève ou personne à l'entraînement peut savoir, immédiatement après avoir tiré un coup, l'emplacement du coup par rapport à la cible dans le plan de mesure, si la cible a effectivement été frappée par la balle, si le coup a ricoché et même si un
"coup au but" a été réalisé .
La présente invention envisage trois techniques possibles pour traiter l'information provenant de l'unité d'interface de chronorégleyr afin d'offrir une discrimination des impacts par ricochet et provoqué par des pierres.
a)Fenêtre de cible électronique . Pour qu'un impact soit réel, le système de détermination de position d'impact devrait identifier un projectile comme ayant traversé une "fenêtre" de cible dans le plan de mesure correspondant approximativement au contour de la cible effective sur laquelle on tire. Le contour de la cible est mémorisé dans l'ordinateur et comparé à l'emplacement du projectile tel que déterminé par les sorties des transducteurs. Si l'emplacement calculé de la trajectoire du projectile se situe à l'extérieur de "la fenêtre" , "l'impact" indiqué par le commutateur à inertie ou tout autre dispositif d'enregistrement des impacts ne peut pas être valable et l'on peut admettre qu'aucun impact effectif de la balle sur la cible n'est survenu. b) Vitesse du projectile.
Il a été découvert expérimentalement que bien qu'il existe une variation de vitesse des balles d'une cartouche à une autre , tout type de munition donné procure des vitesses de projectile qui se situent dans une bande relativement étroite ,de
façon typique à + 5%. Il a également été découvert que quand un projectile ricoche sa composante de vitesse apparente telle que mesurée par deux détecteurs alignés le long de sa ligne de course originale est nettement réduite , d'une façon typique de 40% ou plus. Il est par conséquent possible de faire une distinction entre
un impact direct effectif d'un ricochet en comparant la composante de vitesse mesurée avec une limite inférieure préréglée représentant une vitesse de projectile prévue (qui sera en général différente pour des munition
et des portées différentes). Si la vitesse de projectile détectée ne dépasse pas cette limite de seuil , l'enregistrement d'impact mécanique associé (commutateur à inertie ) ne peut pas être valable et peut être ignoré . L'ordinateur peut recevoir une vitesse de seuil valable mini-
<EMI ID=81.1>
sition, mais uniquement la vitesse du projectile et peut être réalisée en utilisant simplement un détecteur d'impact en combinaison avec deux détecteurs situés par rapport à la cible de manière à détecter l'onde de choc aérienne engendrée par le projectile en deux emplacements espacés sur sa trajectoire.
c) Temps d'enregistrement d'impact. Pour qu'un "impact" détecté par le commutateur à inertie soit réel, il doit être survenu dans une courte période de temps par rapport au moment où le système de détermination de <EMI ID=82.1>
découvert d'après la théorie et en pratique que cette période est très brève, n'étant pas supérieure à + 3,5 millisecondes pour une cible "d'homme debout" utilisée couramment et telle qu'illustrée à la figure 2.
En supprimant tous les impacts de cible détectés par le commutateur à inertie en dehors de cette période , de nombreuses détections d'impact de cible sans cela fausses sont éliminées. La position dans le temps et la durée de la période varie aec différentes cibles,avec la position des détecteurs de position d'impact (c'est- à-dire des transducteurs répondant à l'onde de choc aérienne) par rapport à la cible , avec la vitesse nominale du projectile et la vitesse du son dans l'air et, dans une faible mesure, avec différents matériaux de cible. Tous ces facteurs sont toutefois connus d'avance et il est par conséquent possible de donner au système des limites prédéterminée pour la période de temps.
Il convient de remarquer que cette dernière technique n'exige pas la capacité de mesurer une position ou même la vitesse du projectile et peut être réalisée en utilisant simplement un détecteur d'impact en combinaison avec un seul détecteur par rapport à la cible de manière à déceler l'onde de choc aérienne engendrée par le projectile. Un programme approprié en langage de programmation ..- basic " peut être conçu pour une utilisation directe avec le minicalculateur LSI 2/206 de"Computer Automation". Ce programme est utilisé pour effectuer les calculs de positiondéfinis précédemment, engendrer les signaux de remise
à l'état initial requis pour l'unité d'interface de chronorégleur , calculer la vitesse du son et la vitesse de la balle , exécuter des vérifications de seuil pour la vitesse de la balle , déterminersi� commutateur à inertie à décelé un "impact" , déterminer un impact par ricochet et offrir des signaux de sortie convenables pour l'imprimante et les unités d'affichage.On se rendra compte d'après ce qui précède que les programmes d'ordinateur font appel à des techniques de "vitesse du projectile" et "période de temps d'enregistrement d'impact " pour la discrimination des impacts dus à des ricochets et. des pierres . Il sera évident pour des techniciens en la matière que les programmes peuvent être modifiés de manière à utiliser la technique de "fenêtre de cible électronique" pour la discrimination des impacts dus aux ricochets et aux pierres.
Ceci revient à dire qu'un algorithme mathématique définissant les délimitations du contour de la cible dans le plan de mesure peut être incorporé dans
<EMI ID=83.1>
placement de trajectoire de balle calculé dans le plan de mesure pour déterminer si l'emplacement calculé se situe dans la "fenêtre" de cible. En admettant par exemple que la cible est un simple rectangle , la "fenêtre" peut être définie dans le programme comme XA<X1<XB, YA<Yl<YB, avec XA et XB représentant les bords gauche: et droit de la "fenêtre" de cible et YA et YB représentant les bords inférieur et supérieur de cette "fenêtre" de cible , respectivement.
Deux capacités de sous-routines de langage d'assemblage sont utilisées pour une programmation telle
que définie précédemment. Il s'agit de :
Appel (3) : l'exécution de cette instruction de base ramène à l'état initial l'unité d'interface de chronorégleur 64 et prépare les circuits à l'utilisation .
<EMI ID=84.1>
L'exécution de cette instruction de base transfère les nombres binaires des compteurs 1-8 de l'unité d'interface de chronorégleur en langage de base, en séquence. Cette sous-routine reçoit l'étiquette en langage d'assemblage entrée : impact dans le module de sous-routine de traitement d'événement en langage de base
(VASIC) du dispositif de commande.
Les figures 14A et 14B sont des sections d'organigramme pour la sous-routine remise à l'état initial.
<EMI ID=85.1>
retour au langage de base et vérifie ensuite que app3l
(3) n'a qu'un paramètre. Une autre sous-routine désignée par RST est ensuite appelée et elle contient les instructions pour ramener à l'état initial les circuits de l'unité d'interface de chronorégleur. La sous-routine de remise à l'état initial se termine par un retour au langage de base.
Les figures 15A, 15B et 15C offrent un organigramme pour la sous-routine entrée : impact .
Les techniciens en la matière se rendront compte que la configuration du groupement de transducteurs aux figures 2 et 4 peut être modifiée dans le cadre de la présente invention. Par exempte, les figures 16 à 18 représentent des variantes de réalisation de groupements suivant lesquels les transducteurs peuvent être situés.
Encore d'autres modifications peuvent être ef-
<EMI ID=86.1>
les techniciens en la matière. Par exemple, un ou plusieurs rideaux lumineux peuvent être engendrés pour détecter le passage de la balle à travers une zone de l'espace, afin de déterminer la vitesse de cette balle. Un tel appareillage peut être du type décrit dans un brevet aux Etats-Unis d'Amérique n[deg.]3.788.748. La figure 2 représente un appareil destiné à engendrer un rideau lumineux et à détecter le passage à travers celui-ci de la balle. Un laser hélium-néon à onde continue 600 engendre un faisceau 602 qui est dirigé sur un miroir de quartz incliné 603 présentant un revêtement de miroir sur sa se-conde surface , par rapport au faisceau 602 , de telle sorte qu'une partie de ce dernier est transmise à travers la surface pour former un faisceau 604. Ce dernier est envoyé à une lentille 605 .
Cette dernière est façonnée en tant que segment de cercle découpé dans une feuille de matière vendue sous la marque déposée Perspex. Le faisceau 604 est dirigé de manière à diviser en deux l'angle du segment et passe au centre dans celui-ci, à l'endroit d'une partie découpée circulaire 606. Cette dernière amène le faisceau 604 à être projeté en tant que faisceau 608, qui a une section transversale pratiquement rectangulaire illustrée en pointillé et qui n'offre pratiquement aucune divergence transversale.
La lentille 605 constitue un morceau généralement triangulaire de matière transmettant la lumière offrant deux bords pratiquement rectilignes qui convergent et une partie sous la forme d'une encoche partiellement cylindrique 606 adjacente au sommet défini par les bords convergents , cette encoche étant destinée à faire diverger la lumière pénétrant dans la lentille à l'endroit
du sommet. Les deux bords rectilignes de la lentille , qui ne constituent pas le bord opposé au sommet par où la lumière doit pénétrer dans la lentille , sont réfléchissants pour la lumière à l'intérieur de la lentille. Par exemple, les bords peuvent être rendus réfléchissants comme des miroirs . Une telle lentille est destinée à produire un faisceau de lumière en éventail ( un rideau de lumière ) offrant un angle qui est égal à celui inclus par les bords du morceau de matière au voisinage
du sommet où la lumière doit y pénétrer.
Si un projectile tel qu'une balle doit franchir le faisceau 608 , il sera frappé par ce dernier . Etant donné que le projectile ne peut pas être un corps noir parfait, une partie du faisceau sera réfléchie et une partie de cette réflexion reviendra à la lentille 605
où elle sera recueillie et dirigée sur le miroir 603
en tant que faisceau 609. Ce faisceau 609 est réfléchi par le miroir 603, qui est revêtu sur sa première surface , par rapport au faisceau 609 , en tant que faisceau
610. Le revêtement du miroir 603 est tel que le faisceau
610 correspondra à approximativement 50% du faisceau 609. Le faisceau 6�0 traverse un filtre passe-bande optique
612 qui empêche une lumière avec une fréquence nettement différente de celle du laser 601 de passer, afin de réduire ainsi les erreurs qui peuvent être dues à une lumière parasite telle que la lumière solaire. Le faisceau
610 émerge en tant que faisceau 613, qui est alors amené à traverser la lentille 614. La lentille 614 concentre le faisceau 613 sur le centre d'une cellule photo-électrique 615, qui émet un signal électrique 617. Ce dernier indique donc le;moment où le projectile a traversé le rideau lumineux.
La figure 20 représente schématiquement un système suivant l'invention , qui peut être utilisé pour déterminer la vitesse de la balle suivant une direction perpendiculaire au plan de mesure et l'emplacement dans ce plan de mesure. Une cible 596 est montée sur un mécanisme de cible 598 (qui peut être tel qu'illustré à la figure 2). Un groupement de par exemple trois transducteurs Sl,S2,S3 est prévu devant et en dessous du bord de la cible 596. Deux agencements tels qu'illustrés à la figure 19 sont situés devant la cible 596 pour engendrer des rideaux lumineux respectifs 608,608' et produire des signaux de sortie 618,618' indiquant le moment où la balle traverse les rideaux lumineux respectifs.
Etant donné que l'espacement entre les rideaux lumineux 608,
608' est connu d'avance , la différence de temps peut être utilisée pour déterminer la vitesse de la balle suivant une direction perpendiculaire au plan de mesure. La vitesse calculée et la vitesse du son dans l'air (telle que déterminée séparémat) peuvent être utilisées avec les signaux de sortie des transducteurs S1-S3 pour déterminer l'emplacement où la trajectoire de la balle traverse le plan de mesure. Un commutateur à inertie ou autre détecteur d'impact de cible peut être utilisé , comme décrit précédemment , pour enregistrer un impact effectif sur la cible.
Les techniciens en la matière se rendront aisément compte de la façon dont on peut modifier un programme en langage de base pour une utilisation avec un agencement tel qu'illustré à la figure 20. Le technicien se rendra également compte que, par exemple, le rideau lumineux 608' peut être effacé et la vitesse de la balle peut être déterminée à partir de la sortie 618 de la cellule photo-électrique 615 et la sortie du transducteur
S2 de la figure 20.
Les techniciens en la matière se rendront aussi compte que l'entraînement au tir peut encore être amélioré en combinant l'utilisation des agencements décrits ici avec un fusil équipé de détecteurs de pression en des points critiques, comme décrit dans une demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique n[deg.]835.431 , déposée le 21 septembre 1977. Par exemple , le fusil utilisé par la personne à l'entraînement peut être équipé de transducteurs sensibles à la pression situés sur les parties du fusil qui se trouvaten contact avec le tireur à l'entraînement lorsqu'il tire avec ce fusil.
Le transducteur est donc situé à la crosse du fusil pour indiquer la pression appliquée par l'épaule du tireur à l'entraînement, un transducteur est prévu sur la face latérale du fusil pour indiquer la pression appliquée par la joue du tireur et des transducteurs sont prévus sur la zone de prise principale et la zone de prise avant du fusil. Les sorties des transducteurs soit couplées à des circuits comparateurs appropriés tels que décritsdans la demande de brevet précitée et les signaux de sortie du comparateur indiquent alors si la pression appliquée par le tireur . à l'entraînement en chaque port critique sur le fusil est inférieure , supérieure ou interne à une plage désirée prédéterminée. Bien qu'un affichage tel que décrit dans la demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique
n[deg.] de série 835.431 puisse être utilisé pour indiquer si la pression appliquée par le tireur sur le fusil en cha-
<EMI ID=87.1>
de sortie du comparateur peuvent,d'une autre façon , être offerts au minicalculateur 70 en un format approprié afin que l'unité d'affichage visuel 72 de la figure.4 affiche une représentation graphique du fusil et d'une indication sur celle-ci de la pression appliquée.par le tireur à l'entraînement sur le fusil. Cet affichage graphique peut être en plus d'un affichage graphique de la cible sur laquelle on tire et des représentations sur celle-ci de l'emplacement où chaque balle est venue frapper ou à franchi la cible.
Un tel agencement donne au tireur à l'entraînement une indication presque instantanée de la façon dont il tient le fusil et de la précision de son tir et permet un diagnostic rapide de toutte difficulté qu'ilpeut avoir lors du tir .Si un commutateur est monté sur le fusil pour un actionnement lorsque la détente est pressée comme décrit dans la demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique n[deg.] de série 835.431, l'unité d'affichage visuel 72" peut être amenée à indiquer la pression appliquée aux divers transducteurs
de pression sur le fusil au moment précis du tir avec celui-ci. L'affichage peut être maintenu sur l'unité d'affichage pendant une période de temps prédéterminée et ensuite effacé , afin que la personne à l'entraînement puisse tirer une autre cartouche.
L'addition du système sensible à la pression permet l'affichage simultané d'indications de pression avec la position du projectile et une indication d'impact positif sur la cible et/ou une indication de ricochet. Un tel affichage simultané offre des avantages remarquables en donnant au tireur immédiatement non seulement une indication de l'endroit où le projectile est passé par rapport à la cible , mais aussi de la raison pour laquelle le projectile est passé par la position affichée. Cette information donne un renforcement positif et négatif immédiat des techniques de tir par rapport à la prise et la visée correcte avec l'arme , pour permettre un enseignement rapide des techniques correctes.
Il n'est pas nécessaire d'utiliser un commutateur à inertie pour détecter un "impact" du projectile sur un organe de cible. D'autres appareils peuvent également être utilisés dans ce but. Par exemple, les figures 21
à 22 représertent un agencement pour déceler un impact d'un projectile sur un organe de cible 700, en utilisant un assemblage détecteur 702 situé devant l'organe de cible rigide 700. Ce dernier peut avoir une forme désirée quelconque et peut être fait, par exemple , de contreplaqué ou d'une matière du type ABS. Le détecteur 702 comprend un transducteur monté à l'intérieur d'un boîtier blindé qui empêche tout onde de choc aérienne d'un projectile supersonique d'être détectée La sortie de l'assemblage de détecteur blindé 702 est offerte par l'intermédiaire d'un amplificateur 704.
La sortie de l'amplificateur 704 est offerte par l'intermédiaire d'un circuit de traitement de signal approprié 706, qui donne une indication de sortie "d'impact". Le circuit de traitement de signal 706 peut comprendre un détecteur à seuil. L'assemblage de détecteur blindé 702 peut comprendre un transducteur 709 (tel que décrit précédemment ^propos des figures 11 et 12) , monté dans un bloc de matière isolante acoustique 708
(telle que décrite précédemment à propos de la figure 13). Le bloc de matière isolante acoustique est monté à son tour dans un boîtier ou blindage 710 , avec le transduc-
<EMI ID=88.1>
bilité limitée- du transducteur qui convient pour "voir" exactement la face de la cible 700 lorsque l'assemblage détecteur 702 est convenablement situé par rapport à l'organe de cible 700. Un câble coaxial partant du transducteur 709 traverse une ouverture dans le blindage 710 et peut être isolé des vibrations par un anneau de caoutchouc au silicone 712 ou analogue.
Il doit être entendu que le niveau de seuil du détecteur 707 à la figure 21 doit être convenablement fixé afin que les perturbations de la cible détectées par le transducteur 709 donnent une indication de sortie "d'impact" à partir du circuit de traitement de signal
706 uniquement lorsque l'amplitude de la perturbation détectée est suffisamment élevée pour indiquer que cette perturbation de la cible a été provoquée par un projectile venant frapper l'organe de cible 700 ou le traversant.
Un autre agencement pour déterminer des "im-pacts" de projectile sur un organe de cible rigide sera à présent décrit en se référant aux figures 23,24 et
25A-25B. La figure 23 représente un organe de cible rigide 720 qui possède une courbure importante en coupe horizontale. Un détecteur 722 (qui peut être un transducteur monté dans un bloc isolant acoustique tel que décrit précédemment à propos des figures 11-13) est situé derrière l'organe de cible rigide 720 et de préférence à l'intérieur de son arc de courbure. La sortie du transducteur
722 est appliquée à un amplificateur 724,dont la sortie est offerte à son tour à un circuit de traitement de signal 726 afin de donner une indication de sortie "d'impact".
Un agencement possible pour le circuit de traitement de signal 726 est illustré à la figure 24. Il a été découvert que des "impacts" véritables sur la cible par un projectile ont pour résultat des signaux électriques provenant du transducteur 722 qui sont constitués par plusieurs (d'une façon typique plus de dix) impulsions de forte amplitude étroitement rapprochées , tandis que des coups ratés ou des impacts par des pierres, des débris, etc, soit provoquent des signaux de faible:
amplitude., soit des signaux de faible amplitude avec seulement des "crêtes" de forte amplitude occasionnelles. Des formes d'onde typiques pour des "impacts" et "coup raté" sont illustrées aux figures 25A et 25B, respectivement.
Le circuit de traitement de signal 726/le la figure 24 fonctionne de manière à distinguer les signaux des figures 25A et 25B grâce à l'utilisation d'un condensateur d'intégration C et d'une résitance de fuite R2. Seules des crêtes multiples telles qu'illustrées à la figure 25A déclencheront le second détecteur de seuil de la figure 28. <EMI ID=89.1>
"coup raté" décrite précédemment en se référant à la figure 24 s'applique en principe à n'importe quelle combinaison de cible rigide et de détecteur , mais trouve un intérêt particulier lors de l'utilisation avec ure cible du type à trois dimensions tel qu'illustré à la figure 23 ou avec une cible qui entoure complètement le transducteur (comme par exemple un organe de cible de forme conique). A cause de la forme des cibles à trois dimensions , les systèmes d'enregistrement d'impact mécaniques existants, tels que des commutateurs à inertie, ne peuvent fréquemment pas être utilisés pour détecter des impacts sur la cible, parce que la transmission des vibrations à l'intérieur de cette dernière peut être relativement mauvaise.
En second lieu, la forme incurvée de la cible offre un blindage très efficace pour le détecteur par rapport à l'onde de choc aérienne produite par des projectiles supersoniques s'approchant très près de la cible sans la toucher. La courbure de la cible peut être augmentée jusqu'au point où elle forme une enveloppe complète avec le détecteur situé à l'intérieur , ce qui permet donc une détection des impacts à partir de n'importe quelle direction de tir.
Encore un autre appareil pour détecter un "impact" de projectile (c'est- à-dire le passage à travers
<EMI ID=90.1>
te forme de réalisation , l'organe de cible comprend une feuille de matière de séparation électriquement isolante appropriée 730, qui peut avoir une dimension désirée quelconque. Des treillis métalliques 732 ,734 sont collés à la feuille de séparation isolante 730. Lorsqu'une balle traverse la cible en "sandwich " , comprenant les
<EMI ID=91.1> <EMI ID=92.1>
sorte que la tension au point 736 tombe momentanément de plus 5 volts à 0 volt , ce qui indique le passage de la balle à travers le "sandwich" de la cible.
Encore un autre appareil est possible pour déterminer la vitesse du projectile , comme illustré à la figure 27. Un projectile tiré à partir d'une arme 740 circule suivant une trajectoire 742 vers un organe ou une zone de cible 744. Un groupement de transducteurs S1,S2,S3 est situé en dessous d'un bord de l'organe ou zone de cible 744. Pour déterminer la vitesse du projectile , un détecteur 746 est situé de manière à déceler le temps de décharge du projectile à partir de l'arme et donner un signal qui met en route un compteur 748. Ce dernier reçoit des impulsions d'un générateur d'horloge
750 et les compte jusqu'à ce qu'un signal soit reçu à partir du transducteur S2 , par l'intermédiaire d'un amplificateur 752, pour arrêter le compteur.
Il est connu que des projectiles, tels que des balles,décélèrent d'une manière bien définie et constante. Cette décélération peut être exprimée en fonction de la perte de vitesse par unité de distance parcourue le long de la trajectoire,la décélération étant pratiquement constante d'un échantillon à un autre pour une munition
<EMI ID=93.1>
litaires ) et étant pratiquement indépendante de la vitesse. En un point quelconque sur sa trajectoire , la vitesse de projectile Vt est:
<EMI ID=94.1>
avec Vt la vitesse du projectile au point considéré ,
Vm la vitesse nominale du projectile à l'arme ou
à une origine connue , d.' la distance depuis l'embouchure du canon
(ou l'origine connue) jusqu'au point considéré et
k la cnnstante de "décélération" précitée.
Par une application de l'algèbre, il est possible de trouver une expression pour la distance parcourue en un temps donné, qui est:
<EMI ID=95.1>
avec t la variable indépendante du temps. Pour une munition de bonne qualité , la constante "k" est bien commandée et peut être prédéterminée avec une bonne préci-
<EMI ID=96.1>
m cartouche à une autre.
L'agencement suivant la figure 31 fonctionne
<EMI ID=97.1>
en mesurant le temps de- course du premier projectile depuis l'arme jusqu'au groupement . L'équation précédente permet de calculer V m et, une fois cette valeur obtenue, permet de calculer Vt au voisinage du groupement de transducteurs . Le détecteur 746 peut être un détecteur optique décelant l'éclair à la bouche du canon lors de la décharge de l'arme ou un dispositif acoustique sensible au vent de bouche et/ou à l'onde de choc supersonique du projectile.
La figure 28 représente un transparent: de graticule utilisé sur l'écran- d'affichage visuel 72" de la figure 4. Une cible T est offerte ainsi qu'une colonne de marquage distincte pour chaque coup . Si l'indication d'impact positive (commutateur à inertie) n'est pas actionnée , un marquage de "zéro" est indiqué , tandis que sinon un marquage différent de zéro est affiché. L'indication d'impact positive est particulièrement avantageuse pour des cas limites, comme par exemple le coup n[deg.] 6. Dans de tels cas il peut ne pas être clair d'après l'affichage de position seul si un "impact a eu lieu. Le coup n[deg.] 1 est représenté comme un raté net le coup n[deg.] 2 comme un impact par ricochet , le coup n[deg.]5 comme un raté à ricochet et les coups n[deg.] 3,4 et 7 comme des impacts avec des valeurs de points différentes.
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS
1. Appareil à utiliser pour l'entraînement au tir, au cours duquel un projectile circule suivant une trajectoire depuis un point de tir vers un organe de cible et
à travers un plan de mesure, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour détecter et indiquer par rapport
à une représentation de cible, un emplacement dans le plan de mesure précité par où passe la trajectoire précitée,
en donnant ainsi au moins une indication approximative
de l'endroit où le projectile passe par rapport à l'organe de cible, et des moyens pour détecter et offrir une indication positive d'un impact du projectile sur l'organe de cible, de telle sorte qu'un tireur à l'entraînement reçoit au moins une indication approximative de l'endroit où le projectile.passe par rapport à l'organe de cible, ainsi qu'une indication positive de si le projectile a frappé l'organe de cible et de telle sorte que ces indications permettent de distinguer des impacts
sur le bord de l'organe de cible de coups ratés au voisinage du bord de cet organe.
The present invention relates to an apparatus for determining information concerning the point where a trajectory of a supersonic projectile passes in a predetermined measurement plane.
When a projectile travels through the atmosphere with a supersonic speed, a conically widening pressure or shock wave is generated, with the projectile being at the top of the shock wave.
Various devices have been proposed for determining the position where the trajectory of the projectile passes through a plane, using transducers or the like to detect such a shock wave generated by a supersonic projectile. Such a proposal has been described in a patent in the United States of America n [deg.] 3,778,059.
Other target systems are described in a Swiss patent CH-PS 589.835, granted on May 15, 1977 and a German utility model DE-GM 77 26 275, published
March 16, 1978. Other prior art systems are also known, but none of them provide full training for proper shooting skill. Prior art target arrangements only provide partial information to the shooter
in training regarding the progress of his shooting. For example, the aforementioned prior patents provide systems which determine where a projectile fired at a target passes relative to that target. U.S. Patent No. 3,233,904 provides an automatic target apparatus having a pulse switch for detecting projectile impacts on a target and initiating the operation of a mechanism
target which causes the latter to fall from a fully raised position to a fully lowered position.
The present invention provides a much more flexible and sophisticated system for shooting training than what has been proposed previously. In order to more effectively train shooters in training, it is advantageous to offer positive and negative reinforcement of shooting techniques immediately after firing each shot. Such reinforcement can take many forms, but it preferably includes a multiplicity of indications concerning each shot fired. For example, it is desirable to give the shooter in training at least an approximate indication of where a projectile fired at a target has passed in relation to the latter and / or a positive indication of whether the projectile
has actually hit the target and / or the projectile has ricocheted before reaching the target area. It is also advantageous to offer, in combination with one of the aforementioned indications, information concerning
whether or not the shooter in training correctly grasped the weapon with which he fired. The marksmanship system is particularly effective for novice shooters who may not hold their weapon properly and who may not even fire close enough to the target to achieve "impact". Such a shooter therefore learns how he must modify his technique to improve his shooting. The system is however also effective for more targeted shooters who may wish not only to have an indication that the target has been struck by a projectile, but also that this projectile has struck a particular region of the target.
A first embodiment of the invention comprises an apparatus for use in shooting training, during which a projectile travels along a trajectory from a firing point towards a target member and through a measurement plane. The device detects and indicates with respect to a target representation, a location in the measurement plane through which the trajectory passes, thus giving at least an approximate indication of the place where the projectile passes relative to the target. The apparatus further detects and gives a positive indication of an "impact" of the projectile on the target organ.
In this way, a learning shooter receives at least an approximate indication of where the projectile passes, as well as a positive indication whether or not the projectile has hit the target, indications making it simple for the shooter in training, a distinction between shots on the edge of the target compared to missed shots near the edge of this target.
In another embodiment of the invention, the apparatus detects and indicates in relation to a target representation, a location in the measurement plane through which the trajectory passes, thereby giving at least an approximate indication of the location where the projectile passes relative to this target. The apparatus also measures the velocity of the projectile in the vicinity of the target member, by comparing the measured velocity with at least one predicted velocity value of the projectile to determine whether the measured velocity is within a velocity range intended for the projectile .
An indication of the result of this comparison is given, so that the shooter in training is informed of where the projectile passes relative to the target organ as well as whether the projectile is placed across the plane of free run measurement (i.e. without ricochet) <EMI ID = 1.1> indication of "impact", for example when stones thrown upwards strike the target while the ricochet projectile does not.
When used with supersonic projectiles, it is intended that this impact detection arrangement includes a transducer located in front of the target relative to the path in the space of the projectile and isolated or shielded so that it detects disturbances in air pressure caused by the projectile striking or passing through the target, but not disturbances caused by the air shock wave of the supersonic projectile. Alternatively, the transducer is located behind a three-dimensional target and is at least partially isolated or shielded from the aerial shock wave of a supersonic projectile, by the target organ itself.
A particularly advantageous arrangement for indicating the location in a measurement plane through which the trajectory of a supersonic projectile passes is also provided. This arrangement comprises a grouping of at least three transducers sensitive to an air shock wave coming from the supersonic projectile and situated in respective predetermined positions spaced along a line practically parallel to the measurement plane. An apparatus is provided for measuring the speed of the supersonic projectile and for measuring the speed of propagation of sound in the air in the vicinity of the array of transducers.
A calculating device responds to the array of transducers and to the device for measuring projectile speed and propagation speed, and thus determines the location in the plane through which the trajectory of the supersonic projectile passes by giving an output indicating l 'location determined.
It is also envisaged within the framework of the invention any form of graphic display to give a positive and negative reinforcement desired for each shooter in training, for each shot fired. For example, a visual display screen can be provided with
<EMI ID = 2.1>
port to which an indication is given that the projectile has crossed or struck the target, as it may be difficult at times to distinguish between impacts at the edge of the target and near shots missed on the edge of the target, it is desirable to give an additional positive indication that an impact has been detected. It is also envisaged to give an indication of the region of a target which has been hit, as well as a positive indication that the projectile has ricochet. It is useful for shooting situations in competition to have a graphical display of the shooter's results in training for each shot fired and the total result for a group of shots fired.
Other details and particularities of the invention will emerge from the description below, given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which:
Figure 1 is a perspective view of a training range implementing the principles of the invention. Figure 2 is a perspective view of a target mechanism equipped with a target member, a <EMI ID = 3.1>
tion of an aerial shock wave.
Figure 3 is a coordinate system for the positions of the transducers detecting the shock wave. Figure 4 is a block diagram of a general system according to the invention. FIG. 5 illustrates an isolator module circuit for the block 66 in FIG. 4. FIG. 6 is a schematic view in the form of blocks of a channel of the comparator 62 of FIG. 4.
FIGS. 7A-7F are detailed views of a possible embodiment of a timer regulator interface 64 in FIG. 4.
FIGS. 8A and 8B represent a circuit arrangement suitable for the air temperature detection unit 78 of FIG. 4.
FIG. 8C represents a diagram with respect to the time for the operation of the circuits of FIGS. 8A and 8B.
FIG. 9 illustrates air shock waves striking a piezoelectric disc transducer. FIG. 10 represents an output waveform of the transducer of FIG. 9.
Figures 11 and 12 show a possible embodiment of transducers detecting air shock waves.
Figure 13 shows a cut-out arrangement <EMI ID = 4.1>
aerial.
Figures 14A and 14B are flow diagrams for a called computer subroutine (3).
Figures 15A-15C are flow charts for a called computer subroutine (4).
Figures 16 to 18 are plan views of alternative transducer arrangements.
Figure 19 illustrates an apparatus for <EMI ID = 5.1> projectile through it.
FIG. 20 represents an arrangement using two constructions as illustrated in FIG. 19, in combination with an array of transducers to detect an aerial shock wave.
Figures 21 and 22 show an arrangement for detecting the impact of a projectile on a target organ.
Figures 23 and 24 show an alternative arrangement for detecting a projectile impact on a target member.
Figures 25A and 25B show typical transducer output signals for "impacts" and
"misses" of a projectile fired relative to the target organ, respectively.
The figure 26-represents a construction of agane of target for the detection of the passade through that of a projectile. FIG. 27 represents an alternative arrangement for determining the speed of a projectile. Figure 28 illustrates a graticule transparency used on the visual display screen in Figure
4. Figure 1 is a perspective view of a shooting range using the principles of the present invention. This field comprises a multiplicity of shooting points 10 from which shooters in training 12 shoot at targets 14. In front of these
<EMI ID = 6.1>
which does not obstruct the view of the target shooter 14 from the shooting points, but which makes it possible to locate groups of transducers 18 immediately below the lower edge of the target and outside the line of fire. The transducer arrays will be described in more detail below, but it should be understood that they can be connected by suitable cables to a computer 22 located in a control room 24 located behind the firing points, such as illustrated, or that they can in another way be connected to a data processing apparatus or computer (not shown) located in the vicinity of the array of transducers, which is in turn coupled with visual display units.
As explained below, each group of transducers detects the shock wave generated by a supersonic projectile, such as a bullet, fired at the target concerned and the computer 22 acts so as to determine the location in a plane of measure in front of the target through which the trajectory of the ball passes. Means (not shown in Figure 1) are provided on each target to detect if this target has been "hit" by a projectile.
<EMI ID = 7.1>
26,28,30, respectively located in the control room 24 at each firing point 10, and in one or more other locations. The visual display units can for example give an approximate indication, in relation to a target representation, of the fact that the projectile has passed through the measurement plane and an indication: -., Of if - the target has been " struck "by the projectile. 32 spectators can observe
the progress of the shooting of one or more of the shooters in training on the visual display unit. 30. The computer may be coupled to an appropriate printer or paper punching device 34 to provide a permanent record of the location of the trajectory of the ball as determined by the computer.
Although on the targets 14 illustrated in FIG. 1 are indicated representations of the target of the conventional type with concentric centers and circles, the target can have any configuration appro � required, such as for example a rigid or semi-rigid target member 35 as illustrated in FIG. 2, on which the outline of a soldier or the like can be offered. Means are provided for detecting the fact that a projectile fired at the target member "struck" it and this target member can be mounted on the target mechanism 36 which acts so as to lower the target out of sight of the shooter in training when an "impact" is detected. The “impact” detection means can be constituted by an inertia switch 38 as shown in FIG. 2, or any other suitable device.
Other "impact" detection arrangements will be described below. The automatic target mechanism can be of the type described in a patent in the United States of America n [deg.] 3,233,904. Target mechanisms of this type can be obtained commercially from the firm
<EMI ID = 8.1>
Australia, catalog no. 106.535. Inertia switches can be obtained commercially from this firm, under catalog number 101.805.
In the arrangement of Figure 2, trans-
<EMI ID = 9.1>
be supported separately from the target mechanism below the targets 14 (as is the case in FIG. 1), fixing the transducer group to the target mechanism as illustrated in FIG. 2 ensures correct alignment of the measurement plane relative to the target member 35. The transducers S1-S4 (FIG. 2) each preferably include a piezoelectric element in the form of a disc with a diameter of 5 mm, mounted on a dome of semi-spherical aluminum-minium , the semi-spherical surface of the dome being exposed so as to receive the shock wave coming from the bullet. The aerial shock wave generated by the bullet is represented by the series of rings
<EMI ID = 10.1>
44 and the acoustic vibrations induced in the target member 35 during the impact of the bullet by arc segments 46.
FIG. 3 represents a three-dimensional coordinate system in which the positions of the four transducers S1-S4 are related to a <EMI ID = 11.1>
Torers illustrated is similar to that shown in Figure 2, with a row of three transducers S1, S3, S4 located in spaced locations along the ae X and with a fourth transducer S2 located in a spaced location behind the transducer Si , along the Z axis.
A part of the target member 35 is also illustrated for reference, as is an arrow 44 representing the trajectory. The distance on the X axis of the transducer Si to the transducers S3 and S4, respectively, is given by the distance d. The distance along the Z axis between the transducers SI and S2 is designated by d '.
The X-Y plane passing through the origin of the Z axis in the coordinate system illustrated in Figure 3
is considered to be the measurement plane in which the location of the path is to be determined.
S1-S4 transducers give output signals in response to the detection of the bullet shock wave, from which it is placed in the plane
measurement where the trajectory of the projectile passes can be determined. A mathematical analysis is given below for a relatively simple case, for which it has been admitted that:
1 [deg.]) The transducer grouping is as illustrated in FIG. 3;
2 [deg.]) The measurement plane has its axis X parallel to the straight line connecting the transducers SI, S3, S4;
3 [deg.]) The trajectory of the projectile is perpendicular to the measurement plane;
4 [deg.]) The projectile circulates at a constant speed;
5 [deg.]) The air through which the shock wave propagates to strike the transducers is:
a) of uniform and isotropic propagation speed, and b) does not have a speed (for example due to the wind) with respect to the group of transducers, and 6 [deg.]) the propagation speed of the shock wave and the speed of the projectile are measured separately or otherwise known or accepted.
It should be noted that small deviations
from the conditions listed above have proved to be acceptable in practice, since the resulting error in the location calculated in the measurement plane through which the projectile passes is small enough to be tolerable in most applications.
The respective arrival times of the shock wave at the transducers S1, S2, S3, S4 are defined as T1, T2, T3 and T4. All arrival times are measured against an arbitrary time origin. V s is defined as the speed of propagation of the shock wave front in the air in a direction perpendicular to the wave front, while VB is defined as the speed of the supersonic projectile on its trajectory.
The speed VB of the ball in a direction perpendicular to the measurement plane can be determined at
<EMI ID = 12.1>
transducers Si and S2 and from the distance between them: '
<EMI ID = 13.1>
Then, the speed of propagation of the shock wave front in a direction perpendicular to the speed of the projectile can be defined as:
<EMI ID = 14.1>
The differences between the arrival times of the shock wave can be defined as:
<EMI ID = 15.1>
The coordinate on ae X of the point of intersection of the trajectory of the projectile with the measurement edge is:
<EMI ID = 16.1>
The distance in the measurement plane from the detector Si to the point of intersection of the trajectory of the projectile with the measurement plane is:
<EMI ID = 17.1>
The Y axis coordinate of the point of intersection of the trajectory of the ball with the measurement plane is:
<EMI ID = 18.1>
It is possible to establish a mathematical solution for the transducer system described above, which takes into account effects such as:
1 [deg.]) The wind;
2 [deg.]) Non-equidistant transducers along the X axis;
3 [deg.]) Non-collinear groupings;
4 [deg.]) Projectiles with deceleration, and 5 [deg.]) Non-perpendicular trajectories.
However, most of these corrections require more complex arithmetic and can usually only be resolved by iterative techniques.
We can observe that the transducer arrangements illustrated in FIGS. 1 to 3 form, when viewed in plan, a "T" configuration with at least three transducers on the crossbar of the "T" and one transducer at the base. of this". The tail of the "T" is practically aligned with the trajectory planned for the ball. The error generated if the tail of the "T" is not precisely aligned with the planned trajectory of the projectile is relatively small and therefore the alignment-
<EMI ID = 19.1>
any time delay as a function of the angle of arrival of the shock wave in the outputs of the transducers.
Referring now to Figure 4, there is schematically illustrated a plan view of the transducers
<EMI ID = 20.1>
coupled by a suitable shielded cable to a respective amplifier among amplifiers 54-60. The outputs of the latter are offered by capacitors coupling to respective inputs of a multi-channel comparator unit 62 each of which channels provides an output when the input signal of this channel exceeds a predetermined threshold level. Thus, a pulse is offered at the output of each of the channels 1,2,3 and 6 of the comparator unit 62 at respective times indicating the moments of reception of the shock wave to each of the transducers S1-S4. In the described embodiment of the invention, channel 4 of the six-channel comparator unit is not used. The outputs of channels 1-3 and 6 of the comparator unit 62 are offered as single-unit, chronometer or clock interface 64.
The latter fulfills
<EMI ID = 21.1>
coming from the comparator unit 62 in numerical values representing the respective shock wave detection times which are brought by a cable 68 to a minicomputer 70.
The output of channel 1 of the comparator unit
62 is coupled to the inputs of channels 0 and 1 of the chronoregulator interface unit 64, the output of channel 2 of the comparator unit is coupled to the input of channel 2 of the interface unit, the exit from channel 3 of the
<EMI ID = 22.1>
the interface unit. The input of channel 5 of the chronoregulator interface unit is coupled via the comparator unit channel 5 to an air temperature detection unit 78 which has a temperature sensitive device 80 for measure the ambient air temperature. The output of the amplifier 54 is also offered to the air temperature detection unit 78, for purposes described in more detail below with reference to Figures 8A-8C.
Figure 4 also schematically shows the target mechanism - 36 and the inertia switch
38 of Figure 2, which are interconnected as illustrated for the sets available from Australasian Training Aids Pty., Ltd. At the terminals
<EMI ID = 23.1>
The inertia switch is coupled to an isolator module 66 which provides a pulse similar in shape to the output pulses of the comparator unit 62 when the inertia switch 38 is actuated by the impact of a projectile on the rigid target member. 35 of Figure 2. The output of the isolator module 66 is applied to the two remaining inputs of the timer regulator interface unit
64, designated in Figure 4 as channels 7 and "S.S.".
The minicomputer 70 of FIG. 4 can be of the LSI-2 / 20G type, which can be obtained from the firm
<EMI ID = 24.1>
n [deg.] 10.560-16. The LSI-2 / 20G base unit is preferably equipped with an additional memory card which can be obtained from the aforementioned firm under part number 11.673-16, which increases the memory capacity of the computer to allow a " : BASIC "more extensive. The minicomputer 70 is also preferably equipped with a paired flexible disc drive which can be obtained from the aforementioned firm under part number 22.566-22 and a flexible disc control device which can be obtained from this firm under the number 14.696-01.
The minicomputer 70 is coupled to a terminal 72 offering a visual display screen and a keyboard, such as for example the model "CONSUL 520" which can be obtained from the firm "Agiied Digital Data Systems Inc.", from 100 Marcus Boulevard, Hauppauge , New York 11787, United States of America. The CONSUL 520 terminal is compatible for plugging in with the LSI-2 minicomputer.
Other peripheral units which are not necessary for the operation of the system according to the invention but which can be used to provide greater flexibility in shooting training, include a line printer 72 'to produce permanent output recordings, and a combination of graphic generator and 72 "visual display unit allowing to display coordinates of the point of intersection of the trajectory of the projectile with the measurement plane, compared to a representation of the target, as well as giving an indication that the target has been "hit" and a count of the shooter's "results" in training.
72 "visual display can for example be the MRD model" 450 "obtainable from the firm" Applied Digital Data Systems, Inc. ", which is compatible for plugging in with the LSI-2 minicomputer.
FIG. 4 also shows a thermometer 76 which is preferably of the digital type with remote reading, such as the digital measuring device series 60 from Pye-Ether, serial number 60-4561-CM, which can be obtained from the firm "Pyrimetric Service and Supplies", 242-248 Lennox St., Richmond, Victoria 3221, Australia, equipped with an outdoor air temperature detector assembly (reference number Z 9.846). The digital remote reading thermometer may include its detector (not shown) placed in the region of the transducer grouping and, if the system is not equipped with the air temperature detection unit
78 illustrated in FIG. 4, the operator of the terminal
72 can read the remote digital thermometer 76 and enter a value for the air temperature. An approximate value for the propagation speed of the shock wave front in ambient air can be easily calculated from the air temperature using a known formula as shown below.
Figure 5 shows a circuit diagram <EMI ID = 25.1>
Figure 4, with inputs A, B, C coupled as shown in this figure with the commercially available inertia switch. The isolator module of-
<EMI ID = 26.1>
output of the inertia switch and presents the sigral to the chronoregulator interface unit 64 of FIG. 4 with a format comparable to that of the output signals from the comparator unit 62.
D appropriate components for the isolator module 66 are:
<EMI ID = 27.1>
Figure 6 is a block diagram of a channel of the comparator unit 62. The output signal from one of the amplifiers 54-60 is provided by a high pass filter 110 to an input of a differential amplifier 112 which serves as a threshold detector. The remaining input of the differential amplifier 112 receives a preset threshold voltage which can reach, for example, up to 500 millivolts.
The output of the threshold detector 112 is applied
<EMI ID = 28.1>
of a NAND gate 116 and at the trigger input of a monostable multivibrator 118 which provides an output pulse with a duration of approximately 50 milliseconds. A shaped output pulse is therefore
<EMI ID = 29.1>
response to the detection of the aerial shock wave by one of the transducers S1-S4. The lamp control circuit 114 can optionally be provided for controlling a lamp which indicates that the associated transducer has detected a shock wave and produces an output signal which, after amplification and application to the threshold detector 112, exceeds the value preset threshold.
The logic output signals from the comparator unit 62 behind the counters in the chronoregulator interface unit 64 to count the crystal precision clock pulse numbers corresponding to the differences in arrival times logic output signals, which in turn correspond to the arrival times of the shock waves to the transducers. After the completion of this counting process and when all the channels of the timer controller unit have received signals, the counter data is transferred on instruction to the main memory of the computer. After running an appropriate program
(described below), the data resulting from the trajectory of the projectile are displayed on the visual display unit 72 and / or the units 72 ', 72 "of FIG. 4.
Figures 7A-7F illustrate in detail a possible form of a timer controller interface unit
64, which converts time differences between the fast-edge pulses generated by the transducers into binary numbers allowing processing by the minicalculator 70. Figure 7A shows the input and counting circuit parts of the unit d Timer interface, which accepts the timing edges from the respective comparator unit channels and generates the time difference counts in respective counters. The timer controller interface unit has eight channel inputs <EMI ID = 30.1>
receive signals as follows:
<EMI ID = 31.1>
The input signals to each of the timer inputs Ch � -Ch7 constitute logic signals which are first passed through a buffer and then applied to the clock input CK of respective flip-flops FF0 -FF7. The LCH0 + to LCH7 + flip-flop outputs are applied, as indicated, to EOR1-EûR7 exclusive OR gates, which offer their
<EMI ID = 32.1>
at ENA7-. The flip-flops FF � -FF9 are emptied or brought back to the initial state upon reception of a setting signal
at zero CLR. The input and counting circuits also include a respective increasing / decreasing counter for each of the eight channels (indicated for channel 1 under the name "increasing / decreasing counter 1").
Each increasing / decreasing counter includes, for example, four integrated circuits of type 74.191 connected in series. Each of the increasing / decreasing counters 1-8 thus has 16 binary outputs, each of them being coupled to a respective terminal among terminals
<EMI ID = 33.1>
ordered (indicated for channel 1 as "doors 1") when an instruction signal is received (indicated for channel 1 as "IN � -"). The increasing / decreasing counter 1 is connected so as to receive a signal
<EMI ID = 34.1>
a clock signal CLK and an erasure signal CLR, and in such a way as to provide a postponed carry-over output signal RC1- when an overflow occurs. The increasing / decreasing counters 2-8 each receive a respective conditioning signal among signals ENA2- to ENA8-. Counter 2 receives its erasure signal CLB from counter 1; counters 3 and 5 receive a clearing signal CLR and provide clearing signals CLB to counters 4 and 6-, respectively; counter 7 receives the erasure signal CLR, and counter 8 receives an erasure signal SEL2-. The increasing / decreasing inputs of counters 2-7 receive flip-flop signals LCH2 + to LCH7 +, respectively, while the increasing / decreasing input of counter 8 is permanently connected to a source of + 5 volts.
The counters 2-8 each receive the clock signal CLK, while each of the counters 2-7 offers a postponed carry-over signal (RC2- to RC7-, respectively) when the respective counter exceeds its capacity. Doors 2-8 are coupled to receive respective instruction signals INl- to IN7- to transmit the content of the counter
<EMI ID = 35.1>
a NAND gate 1 which receives the flip-flop outputs LCH0 + to LCH7 + and offers an output signal SEN7 +, the purpose of which will be defined below.
FIG. 7B represents a circuit intended to offer the erasure or zero-setting signal CLR, which brings the input flip-flops FF � -FF7 and the increasing / decreasing counters 1-7 back to the initial state. When one of the carry-over outputs RC1- to RC7- of the increasing / decreasing counters 1-7 goes: to a low logic level, indicating that a counter has exceeded its capacity, or when a reset signal initial SEL4- is offered for the computer, the NAND gate 2 triggers a monostable element which then offers the CLR erasure signal in the form of a logic pulse intended to erase or return the increasing counters to the initial state / decreasing 1-7 and the input flip-flops FF � -FF7 of figure 7A.
The increasing / decreasing counters 1-7 are brought back to the initial state by the signal SEL4- from the computer, before each shot is fired by
<EMI ID = 36.1>
that counter will count in decreasing or increasing depending on whether its associated channel is triggered before or after a reference channel, which in this case is the
<EMI ID = 37.1>
Figure 7C shows the input circuits for the "S.S." input of the timer controller interface. The flip-flop FF8 is coupled so as to receive the reset signal SEL4- and the signal <EMI ID = 38.1>
7E and 7F interface interface, in response to instructions from the computer. The timer controller input "S.S" receives a VEL- "impact" indication signal from the inertia switch isolator module
66 and offers an ENA8 counter conditioning signal for the ascending / descending counter 8.
The computer communicates with the timer regulator interface unit by placing a "device address" on lines AB03-AB07 (figure 7D) and a "code
<EMI ID = 39.1>
the computer outputs data to the timer controller interface, an output signal is produced; if the computer receives input data, an input signal is produced.
FIG. 7D represents exclusive OR gates EOR11-EQR15 which decode "the device address". One, '{device address "can also be selected <EMI ID = 40.1>
address AD- coming from NAND gate 3 is still transmitted as indicated with signals initiated by the input, output, execution and impulse computer, to prevent the timer controller interface from responding to memory addresses that also appear on the address wiring.
FIG. 7F represents a rocker 2A which <EMI ID = 41.1>
either input or output signal is produced. The input / output function signals coming from the flip-flop 2A are designated IOF � at IOF2.
If the computer performs an input execution to receive data from the timer controller interface,
<EMI ID = 42.1>
If the computer executes a "selectinn" instruction for the timer controller interface, the combination
<EMI ID = 43.1> a binary / decimal coded decimal decoder 5B in FIG. 7E. The functions of selection signals used in the present invention are as follows:
SELl- conditions the triggering of the
FF9 scale (Figure 7C)
SEL2- resets the counter
ascending / descending 8 (figure 7A) SEL4- resets the rocker
FF8 (Figure 7C) and triggers the monostable element 328 via the NAND gate 2 (Figure 7B).
If the computer executes a detection instruction from the timer controller interface, the
<EMI ID = 44.1>
(Figure 7D) allows one of the detection signals SEN � + to SEN7 + to be placed on the line SER- (Figure 7F). This allows the computer to examine the state of one of these detection signals. The only detection signal used in the embodiment now described is SEN7 +, which indicates that the timer controller has a full set of time data for a single shot at the target, as explained in more detail below. .
The theory of operation of the timer controller interface unit 64 is as follows. The canal
<EMI ID = 45.1>
channel will rhythm a respective flip-flop among the FFO-FF7 flip-flops, producing a respective signal among the LCH0 + to LCH7 + signals. The LCH1 + to LCH7 + signals
<EMI ID = 46.1>
counters 1-7 and are also offered at OR gates EOR1 to EOR7 to produce a respective counter conditioning signal ENA1- to ENA7-.
EORI to EOR7 exclusive OR gates each perform two functions. First, the counters of any channel that is triggered before the channel
<EMI ID = 47.1>
to bring the counters to count downwards because the associated LCH + input line is high. Second, any channel counters that were not triggered at the time the reference channel
<EMI ID = 48.1>
until each individual channel is triggered. This has the effect of causing the counters to count in ascending order, since the associated LCH + lines are low, while the counters are conditioned.
Originally, the computer resets the increasing / decreasing counter 8 with a si-
<EMI ID = 49.1>
tial with signal SEL4-. The latter causes the NAND gate 2 (FIG. 7B) to trigger the monostable element
328, by producing the erasure signal CLR, which re-
<EMI ID = 50.1>
increasing / decreasing factors 1-7 (Figure 7A). The reset signal SEL4- resets. also in the initial state the flip-flop FF8 (FIG. 7C). The FF9 scale
(Figure 7C) is preset by the computer with a signal SELl-, which applies a command directed to the flip-flop FF9. The latter is therefore adjusted by clock when a VEL- signal is received at the "S.S." input. from the inertia switch isolator module 66, indicating that the target has been "hit".
Thus, before a shot n.e is fired, counters 1-8 are reset, the input flip-flops FF0-FF7 are returned to the initial state and flip-flop FF9 is "armed". All resets take place when the computer executes the instruction-
<EMI ID = 51.1>
"S.S." channel 8 has not been triggered. Since the channel Ch.0 has not yet been triggered, the signal LCH � +
<EMI ID = 52.1>
permanently, so that the exit from this door is high. Since the signals LCH1 + to LCH7 + are all low, the signals ENA1- to ENA7- are all high, disabling all the increasing / decreasing counters 1-7. The signal ENA8- is also high,
by disabling the increasing / decreasing counter 8.
It will then be assumed that a shot is fired to the left of the target, missing the latter, and to the left of the array of transducers illustrated in FIG. 4. The channel 3 of FIG. 7A is triggered in the first place, so that the LCH3 + signal becomes high, causing the ENA3- signal to become low and consequently causing the increasing / decreasing counter 3 to start counting in decreasing. The canal
<EMI ID = 53.1>
causes the signal ENA3- to become high, while the signals ENA2- and ENA4- to ENA7- become low. The signals ENA1- and ENA8- remain high. Counter 3 will therefore stop counting, counting 1 remains out of action and has no counting, and counters 2 and 5-7 will start counting in ascending order.
As each successive channel is triggered, its respective LCH + signal will become high, eliminating the associated ENA-signal and stopping the associated counter. When all LCH + signals are high (which indicates that all counters have been deactivated),
<EMI ID = 54.1> Figure 7A goes from high to low. The computer monitors the SEN7 + signal in order to wait until all the timing edge counts have been completed.
When the computer detects the SEN7 + signal, indicating that a complete set of counts is present in counters 1 to 7, it produces address signals.
<EMI ID = 55.1>
binary coded decimal / decimal 5A (FIG. 7E) to transmit signals INl- to IN7- in sequence, so that the computer will "read" in - sequence the state of each comp-
<EMI ID = 56.1>
The computer therefore received counts representing times, as follows:
Tl zero counting of counter 1 (SI transducer) T2 positive counting of counter 2 (transducer
S2)
T3 negative counting of counter 3 (transducer
S3)
T4 negative counting of counter 4 (transducer
S3)
T5 positive counting of counter 5 (module of
detection of air temperature, as explained below with reference to FIG. 10 or, if none exists, the output of amplifier 60 of channel 6 reaches the
<EMI ID = 57.1>
output from transducer S4 triggers counter 5)
T6 positive counting of counter 6 (transducer S4) T7 positive counting of counter 7 (switch
inertia)
A2 counter zero count (switch to
inertia).
The zero count in A2 indicates that the inertia switch did not work, which shows that the shot fired missed the target. If the bullet had hit the target, a count other than zero would be recorded in A2, because the signal ENA8- would have become low upon reception of the signal VEL- (Figure 7C).
The computer is programmed to operate on the received "time" signals T1 to T7 and A2 in a manner which will be described in more detail below, so that the coordinates of the trajectory of the ball in the XY measurement plane of Figure 3 are determined.
If any channel of the timer controller interface unit is falsely triggered (for example,
<EMI ID = 58.1>
one of the transducers can detect noise from other target lanes or other sources, etc.), the associated counter will continue to count until it exceeds its capacity, causing a postponed signal (RC1- to RC7-). All the postponed transfer signals are applied to the NAND gate 2 (FIG. 7B) which activates the associated monostable element.
328, which produces an erasure signal
<EMI ID = 59.1>
FF7 and increasing / decreasing counters 1-7.
Figures 8A and 8B show in detail a circuit arrangement suitable for the air temperature detection unit 78 of Figure 4. Figure 8C shows waveforms at various points in the circuit of Figures SA and 8B . The effect of the air temperature detection unit is to produce an im-
<EMI ID = 60.1>
obviously taking into account propagation delays in cables, connection).
In FIG. 8B, an ICI temperature detector mounted in a detector assembly takes a temperature practically equal to that of the ambient air in the vicinity of the group of transducers. The ICI temperature detector can for example be the AD590M model, which can be obtained from the firm "Analog Devices Inc. �, P.O.Box
280, Norwood, MA 02062. The temperature detector
ICI allows the circulation of a current IIN which is practically proportional to the absolute temperature (in degrees Kelvin) of the semiconductor chip which forms the active element of the temperature detector IC1.
Referring again to Figure 8A, when the SI transducer detects a shock wave generated by the bullet, a waveform similar to that illustrated in A in Figure 8C is produced at the output of its associated amplifier 54 ( figure 4). A chip
of an integrated circuit IC3B in FIG. 8A forms a threshold detector, this threshold being adjusted as equal to that fixed in the channel Chl of the comparator unit 62 in FIG. 6.
The IC3 integrated circuit chip can be of the LM 319 type, which can be obtained from the firm "National Semiconductor Corporation, Box 2900, Santa Clara, California 95051. When the waveform A in FIG. 8C exceeds the preset threshold, a waveform D is generated at the output of the circuit chip IC3B. The front edge (first transition) of waveform B triggers the monostable multivibrator formed by half of the integrated circuit chip IC4 at FIG. 8B and the associated time adjustment elements R8 and C3.
<EMI ID = 61.1>
before being obtained from the firm "Texas Instruments, In-e.", POBox 5012, Dallas, Texas 75222. The output of this monostable multivibrator is applied via a Ql buffer transistor to the gate of a semi -conduc-
<EMI ID = 62.1>
being illustrated in C in Figure 8C. The transistor Q1 can be of the BC107 type, which can be obtained from the firm "Mullard Ltd." , Mullard House, Torrington Place, London, Great Britain and the semiconductor Q2 can be of the type VN 40AF, which can be obtained from the company "Siliconix Inc.", 2201 Laurelwood Road, Santa Clara, California 95054.
When the waveform C, which is normally high, becomes low, the metal oxide semiconductor Q2 goes from a very low resistance between its source S and its drain D to a very high resistance. Because of the current flowing in the temperature detector ICI (which is proportional to its absolute temperature), the voltage at the output of the integrated circuit chip IC2 begins to rise, as indicated in B
in Figure 8C. The growth rate in volts per second of the waveform D is practically proportional to the current flowing in the temperature detector HERE and is therefore proportional to the absolute temperature of the temperature detector HERE. The IC2 integrated circuit chip can be of the CA3040 type, which can be obtained from the firm "RCA s � lid State", Box 3200, Summerville, New Jersey 08876. When the voltage in the form of o � e D, which is applied to the inverting input of comparator IC3A, rises up to the preset threshold voltage VTH2 at the non-inverting input of comparator IC3A, the output of this denier changes state as indicated by
<EMI ID = 63.1>
monostable multivibrator formed by half of the integrated circuit IC4 and time setting components C4 and R9. The output of this second monostable multivibrator is sent by a line driver IC5 chip to a coaxial cable which is connected to the channel input 5 of the comparator unit 62.
The operation of the air temperature detection unit 78 of FIGS. 8A and 8B can be described mathematically as follows (assuming that the ramp for the waveform D of FIG. 8C is linear and ignoring the voltages of offset in the circuit, which can be small):
<EMI ID = 64.1>
<EMI ID = 65.1>
and
<EMI ID = 66.1>
<EMI ID = 67.1>
<EMI ID = 68.1>
with C a proportionality constant and 6K the absolute temperature of ICI. By combining the equations
(8), (9) and (10), we obtain
<EMI ID = 69.1>
The timer controller interface unit 64 can then
<EMI ID = 70.1>
used to measure time differences between Sl-S4 transducers. It will be remembered that the timer regulator interface unit 64 will start the counter
5 in an increasing direction upon reception of a pulse on the CHO channel, which is sensitive to the detection of the shock wave by the transducer Si. The counter 5 will stop counting upon reception of the pulse of the waveform G from the detection unit
<EMI ID = 71.1>
counter 5 of the chronoregulator interface unit will be directly proportional to the reciprocal of the absolute temperature of the ICI detector.
Each of the S1-S4 transducers can be a
<EMI ID = 72.1>
a ball 532 is fired to the right of the transducer
530, the shock wave 532 will strike the corner 534 of this transducer 530 and the output of the latter has-
<EMI ID = 73.1>
It is desired to measure the time T illustrated in FIG. 12, but it is difficult to detect it with precision, since the amplitude of the "tip" 542 depends on the position of the ball relative to the transducer, that it is difficult to distinguish from background noise and may even be absent in certain circumstances.
The minicalculator is provided beforehand with the position of each transducer. All calculations are based on the fact that the transducer is located at the point
536 and the transducer output signal indicates
the moment when the shock wave arrives at this point 536.
However, the distance between the transducer surface and each of the ball trajectories 532,538 is equal to a distance L. Since the transducer gives an output as soon as the shock wave strikes its surface, the times between the passage of the balls
and the generated output signal are equal. Consequently, the output of the transducer will suggest that the main trajectories 532, 638 are equidistant from point 536, which is not exact.
This drawback can be overcome by placing the transducers in a vertical orientation such that they are in the form of vertical disks with the flat faces of the disks facing the shooter during training. When a bullet passes over the discs and the resulting shock wave is generated, it will strike the pre-periphery of each disc and the point of impact will be at an equal distance from the center of the disc. A constant time error will thus be introduced, but since only time differences are used as the basis for calculating the location of the trajectory of the ball, this error will be canceled.
However, vertical orientation of the discs will not eliminate the problem of the positive tip 542 at the start of the output signal 540. It is therefore preferable to provide each transducer with a dome of solid material with a convex surface exposed to it. shock wave, the flat base of the dome being in contact with the transducer disc and making it possible to transmit shock waves from the atmosphere to this transducer disc. The shock waves generated by projectiles fired at the target will always strike the hemispherical dome tangentially and the shock waves will thus be transmitted radially through the dome directly to the center of the transducer. The constant time error thus introduced will be canceled when calculating the location of the trajectory of the ball.
The hemispherical dome prevents or minimizes the production of the positive-looking tip 542, so that the output of the transducer more closely resembles a sinusoidal waveform. The start time of this sine waveform must be measured with great precision, so that the transducer must have a rapid response.
It is advantageous to use a piezoelectric disc having a diameter of about 5 mm, which gives a fast response time and an output signal of relatively high amplitude.
Referring now to Figures 11 and 12 of the accompanying drawings, a possible form of transducer for use in combination with the present invention comprises a transducer element consisting of a disc
550 of piezoelectric material, for example lead zirconium titanate. The disc 550 has a thickness of approximately 1 mm and a diameter of 2 to 5 mm and can be constituted by the part no [deg.] MBl043 which can be obtained from the firm "Mullard Ltd", Torrington Place, London, Great Britain. The opposite planar faces of the disc 550 are provided with a coating of conductive material 552, which can be silver deposited under vacuum.
Two electrically conductive wires 554,556, for example made of copper or gold, are connected to the center of the lower surface of the disc and to the periphery of the upper surface of the latter, respectively, by welding or ultrasonic bonding. The disc 550 is then firmly mounted in a housing which comprises a cylindrical member 558 offering a recess 560 in
one of its ends, this recess 560 having a depth of about 1.5 mm and a suitable diameter
to that of the transducer disc, while being aligned with an axial bore 562 passing through the member 558 to receive a wire 354 provided on the lower surface
of the piezoelectric organ. A second bore 564, parallel to the bore 562, is formed in the periphery of the member 558, this bore 564 receiving a wire
556 and ending in an open recess 566 in the vicinity of the main recess 560. The member 558 can be made of Tufnol, which is a fabric linked by a phenolic resin, this material being easily obtained in cylindrical form. The housing can be made of this material, although it can, as a variant, be made from a two-component phenolic resin, such as that sold under the registered trademark "Araldite", the resin being kept in a cylindrical aluminum casing 568 and subsequently machined. If the latter construction is used, the 568 aluminum casing can be grounded to form a Faraday cage designed to minimize noise.
The piezoelectric material and the wires are linked in the organ 5 560 by means of an adhesive such as Araldite or a cyano-acrylic impact adhesive. Two small bores 570,572 are formed in the lower surface of the member 558 and electrically conductive pins are mounted in these bores. The wires 554-556 protrude from the lower ends of the bores 562,564 and are soldered to the pins in the bores 570, 572, respectively. Adhesive or other suitable bonding material is used to hold all elements in position and to secure a solid hemispherical dome 574 to the transducer element 550. Dome 574 can be machined from aluminum or cast from of a setting resin material, such as that sold under the registered trademark "Araldite".
The dome 574 preferably has an outside diameter of approximately 8 mm, which is equal to the diameter of the housing 568. A projection 576 located in the center on the base of the dome member 574 comes into contact with the piezoelectric disc 550 and has the same diameter as the latter. Alternatively, the dome 574 and the member 558 can be molded as a single piece unit, surrounding the transducer disc. The transducer assembled with its housing as illustrated in FIG. 12 is mounted, as described below, in front of the target.
It is important that both the housing and a coaxial cable connecting the transducer assembly to the associated amplifier are acoustically decoupled from any support or other rigid structure that could possibly receive the shock wave detected by the transducer before this shock wave is not received by the hemispherical dome provided at the top of the transducer. So, if the transducers are mounted on a rigid horizontal frame, it is important that they are. acoustically decoupled from such a chassis. The transducers may be mounted on any suitable block of acoustic decoupling agent, such as, for example, a foam polymeric foam, or a combination of polymeric foam and metal plate.
A preferred material is a closed cell foam polyethylene, which is sold under the trademark "Plastizote" by the firm "
<EMI ID = 74.1>
Appropriate acoustic decoupling devices can be used as well, such as for example a fiberglass fabric or mineral wool.
The transducer can be mounted by taking a block 580 of acoustic decoupling agent as illustrated in FIG. 13 and by shaping a recess 582 in
<EMI ID = 75.1>
Figure 12 conductor. The entire block can be clamped in any suitable manner, for example by pliers 584, on a suitable frame or support member 586, these elements being illustrated diagrammatically. Other suitable layout arrangements for assembling transducers will be described below.
To summarize briefly, the system described above includes:
- Transducers S1, S3, S4 to detect the arrival times of the shock waves along a line parallel to the measurement plane, which in turn is practically parallel to the target.
- Transducers S1, S2 to detect the arrival times of the shock waves along a line perpendicular to the measurement plane and practically parallel to the trajectory of the target.
-A inertia switch mounted on the target to detect an effective impact of the bullet on the target.
-A unit for detecting the ambient air temperature in the region of the transducer grouping.
The outputs of the transducers, the inertia switch and the air temperature detection unit are applied via circuits such as
as previously described in the chronoregulator interface unit, which gives counts representing the arrival times of the shock waves to the transducers, representing the tripping time of the inertia switch and representing the air temperature. This information is applied from the timer controller interface unit to the minicomputer. As long as the minicomputer receives the transducer locations relative to the measurement plane, it can be programmed:
-To determine the speed of sound in the ambient air near the transducer group
(with a reasonable approximation) by a known formula:
<EMI ID = 76.1>
J
<EMI ID = 77.1>
<EMI ID = 78.1>
<EMI ID = 79.1>
-To determine the speed of the ball in a direction perpendicular to the measurement plane � practically parallel to the trajectory of the ball.
-To determine the location of the trajectory in the measurement plane.
However, the information offered from the timer controller interface unit allows still other very advantageous characteristics in the system for shooting training. The system can be brought to discriminate between direct impacts (in free running) on the target by the ball, on the one hand, and impacts on the target coming from ricochets or stones raised by the balls coming to strike the ground
<EMI ID = 80.1>
blown away by the wind or other factors, on the other hand. In the embodiment using the chronoregulator interface unit 64, an incorrect triggering of the inertia switch will cause the counter 7 to count until the production of the reflected carry signal RC7-, which causes the system to automatically return in the initial state. The system may still have to discriminate between ricochet impacts on
the target and ricochet missed shots. These characteristics further improve the usefulness for training, since the student or person in training can know, immediately after firing a shot, the location of the shot relative to the target in the measurement plane, if the target was actually hit by the bullet, if the shot was ricocheted and even if a
"kick to goal" has been completed.
The present invention contemplates three possible techniques for processing the information coming from the chronoregleyr interface unit in order to provide a discrimination of impacts by ricochet and caused by stones.
a) Electronic target window. In order for an impact to be real, the impact position determination system should identify a projectile as having passed through a target "window" in the measurement plane corresponding approximately to the outline of the effective target being fired. The target outline is stored in the computer and compared to the location of the projectile as determined by the transducer outputs. If the calculated location of the projectile's trajectory is outside the "window", the "impact" indicated by the inertia switch or any other impact recording device cannot be valid and the it can be assumed that no effective impact of the bullet on the target has occurred. b) Speed of the projectile.
It has been discovered experimentally that although there is a variation in bullet speed from one cartridge to another, any given type of ammunition provides projectile velocities which lie in a relatively narrow band, from
typically + 5%. It has also been discovered that when a projectile ricochets its apparent velocity component as measured by two detectors aligned along its original course line is significantly reduced, typically 40% or more. It is therefore possible to distinguish between
an effective direct impact of a ricochet by comparing the measured speed component with a preset lower limit representing an expected projectile speed (which will generally be different for ammunition
and different ranges). If the detected projectile speed does not exceed this threshold limit, the associated mechanical impact recording (inertia switch) cannot be valid and can be ignored. The computer can receive a valid minimum threshold speed
<EMI ID = 81.1>
position, but only the speed of the projectile and can be achieved by simply using an impact detector in combination with two detectors located relative to the target so as to detect the air shock wave generated by the projectile in two spaced locations on its trajectory.
c) Impact recording time. For an "impact" detected by the inertia switch to be real, it must have occurred in a short period of time compared to when the system for determining <EMI ID = 82.1>
discovered from theory and in practice that this period is very short, not being greater than + 3.5 milliseconds for a commonly used "standing man" target as shown in Figure 2.
By suppressing all target impacts detected by the inertia switch outside this period, many otherwise false target impact detections are eliminated. The position in time and duration of the period varies with different targets, with the position of the impact position detectors (i.e. transducers responding to the air shock wave) relative to the target , with the nominal speed of the projectile and the speed of sound in air and, to a small extent, with different target materials. All of these factors are known in advance, however, and it is therefore possible to give the system predetermined limits for the period of time.
It should be noted that this latter technique does not require the ability to measure a position or even the velocity of the projectile and can be achieved by simply using an impact detector in combination with a single detector relative to the target so as to detect the aerial shock wave generated by the projectile. A suitable program in ..- basic "programming language can be designed for direct use with the LSI 2/206 minicomputer from" Computer Automation ". This program is used to perform the position calculations defined above, generating the delivery signals
in the initial state required for the chronoregulator interface unit, calculate the speed of sound and the speed of the ball, perform threshold checks for the speed of the ball, determini � inertia switch to detect an "impact", determine an impact by ricochet and provide suitable output signals for the printer and the display units. We will see from the above that computer programs do use of "projectile speed" and "impact recording time period" techniques for discriminating impacts due to ricochets and. rocks . It will be obvious to technicians in the field that the programs can be modified in order to use the technique of "electronic target window" for the discrimination of impacts due to ricochets and stones.
This amounts to saying that a mathematical algorithm defining the delimitations of the outline of the target in the measurement plane can be incorporated in
<EMI ID = 83.1>
placement of calculated ball trajectory in the measurement plane to determine if the calculated location is in the target "window". Assuming for example that the target is a simple rectangle, the "window" can be defined in the program as XA <X1 <XB, YA <Yl <YB, with XA and XB representing the left: and right edges of the target "window" and YA and YB representing the lower and upper edges of this target "window", respectively.
Two capabilities of assembly language subroutines are used for such programming.
as defined above. It is :
Call (3): the execution of this basic instruction brings the timer controller interface unit 64 back to the initial state and prepares the circuits for use.
<EMI ID = 84.1>
Execution of this basic instruction transfers the binary numbers of counters 1-8 of the timer controller interface unit in basic language, in sequence. This subroutine receives the label in assembly language entered: impact in the event processing subroutine module in basic language
(VASIC) of the control device.
Figures 14A and 14B are flowchart sections for the reset subroutine.
<EMI ID = 85.1>
back to basic language and then check that app3l
(3) has only one parameter. Another subroutine designated by RST is then called and contains the instructions for resetting the circuits of the chronoregulator interface unit. The reset subroutine ends with a return to the base language.
Figures 15A, 15B and 15C provide a flow diagram for the input subroutine: impact.
Technicians in the field will realize that the configuration of the array of transducers in Figures 2 and 4 can be changed in the context of the present invention. For example, FIGS. 16 to 18 show alternative embodiments of groups according to which the transducers can be located.
Still other modifications may be made.
<EMI ID = 86.1>
technicians in the field. For example, one or more light curtains can be generated to detect the passage of the ball through an area of space, in order to determine the speed of this ball. Such an apparatus can be of the type described in a patent in the United States of America n [deg.] 3,788,748. FIG. 2 represents an apparatus intended to generate a light curtain and to detect the passage through it of the ball. A continuous wave helium-neon laser 600 generates a beam 602 which is directed on an inclined quartz mirror 603 having a mirror coating on its second surface, relative to the beam 602, so that part of this the latter is transmitted across the surface to form a beam 604. The latter is sent to a lens 605.
The latter is shaped as a segment of a circle cut from a sheet of material sold under the registered trademark Perspex. The beam 604 is directed so as to divide the angle of the segment in two and passes to the center therein, at the location of a circular cut-out part 606. The latter causes the beam 604 to be projected as a beam 608, which has a practically rectangular cross-section illustrated in dotted lines and which offers practically no transverse divergence.
The lens 605 constitutes a generally triangular piece of light transmitting material offering two practically straight edges which converge and a part in the form of a partially cylindrical notch 606 adjacent to the apex defined by the converging edges, this notch being intended to cause the light entering the lens at the location
Summit. The two rectilinear edges of the lens, which do not constitute the edge opposite the apex through which the light must enter the lens, are reflective for the light inside the lens. For example, the edges can be made reflective like mirrors. Such a lens is intended to produce a fan of light beam (a curtain of light) offering an angle which is equal to that included by the edges of the piece of material in the vicinity
from the top where the light must enter.
If a projectile such as a bullet must cross beam 608, it will be struck by the latter. Since the projectile cannot be a perfect black body, part of the beam will be reflected and part of this reflection will return to the lens 605
where it will be collected and directed to the mirror 603
as beam 609. This beam 609 is reflected by the mirror 603, which is coated on its first surface, with respect to beam 609, as beam
610. The coating of the mirror 603 is such that the beam
610 will correspond to approximately 50% of the beam 609. The beam 6 0 0 passes through an optical bandpass filter
612 which prevents light with a frequency significantly different from that of the laser 601 from passing, thereby reducing errors which may be due to stray light such as sunlight. The beam
610 emerges as a beam 613, which is then brought to pass through the lens 614. The lens 614 concentrates the beam 613 on the center of a photoelectric cell 615, which emits an electrical signal 617. The latter therefore indicates the; moment the projectile crossed the light curtain.
FIG. 20 schematically represents a system according to the invention, which can be used to determine the speed of the ball in a direction perpendicular to the measurement plane and the location in this measurement plane. A target 596 is mounted on a target mechanism 598 (which may be as shown in Figure 2). A group of for example three transducers S1, S2, S3 is provided in front of and below the edge of the target 596. Two arrangements as illustrated in FIG. 19 are located in front of the target 596 to generate respective light curtains 608,608 'and producing output signals 618,618 'indicating when the ball passes through the respective light curtains.
Since the spacing between the light curtains 608,
608 'is known in advance, the time difference can be used to determine the speed of the ball in a direction perpendicular to the measurement plane. The calculated speed and the speed of sound in air (as determined separately) can be used with the output signals from transducers S1-S3 to determine the location where the trajectory of the ball crosses the measurement plane. An inertia switch or other target impact detector can be used, as previously described, to record an effective impact on the target.
Technicians in the field will readily appreciate how one can modify a basic language program for use with an arrangement as shown in Figure 20. The technician will also realize that, for example, the curtain luminous 608 'can be erased and the speed of the ball can be determined from the output 618 of the photocell 615 and the output of the transducer
S2 of figure 20.
Technicians in the field will also realize that shooting training can be further improved by combining the use of the arrangements described here with a rifle equipped with pressure sensors at critical points, as described in a patent application to the States United States of America no. [Deg.] 835.431, filed September 21, 1977. For example, the rifle used by the person in training may be fitted with pressure-sensitive transducers located on the parts of the rifle that come into contact with the shooter in training when he shoots with this rifle.
The transducer is therefore located at the butt of the rifle to indicate the pressure applied by the shooter's shoulder during training, a transducer is provided on the lateral face of the rifle to indicate the pressure applied by the shooter's cheek and transducers are provided on the main grip area and the front grip area of the rifle. The transducer outputs are coupled to appropriate comparator circuits as described in the aforementioned patent application and the comparator output signals then indicate whether the pressure applied by the shooter. at the drive in each critical port on the rifle is less, greater or internal to a predetermined desired range. Although a display as described in the patent application in the United States of America
serial no. 835.431 can be used to indicate whether the pressure applied by the shooter to the rifle in
<EMI ID = 87.1>
output of the comparator can, in another way, be offered to the minicomputer 70 in an appropriate format so that the visual display unit 72 of FIG. 4 displays a graphic representation of the rifle and an indication on it. ci of the pressure applied. by the shooter training on the rifle. This graphic display can be in addition to a graphic display of the target on which we are shooting and representations on it of the location where each bullet struck or crossed the target.
Such an arrangement gives the shooter in training an almost instant indication of how he is holding the rifle and the accuracy of his shot and allows rapid diagnosis of any difficulty he may have while shooting. If a switch is fitted on the rifle for actuation when the trigger is pressed as described in the patent application in the United States of America serial no. 835.431, the visual display unit 72 "can be made to indicate the pressure applied to various transducers
pressure on the rifle at the precise moment of the shooting with this one. The display can be held on the display unit for a predetermined period of time and then cleared, so that the trainer can fire another cartridge.
The addition of the pressure-sensitive system allows simultaneous display of pressure indications with the position of the projectile and an indication of positive impact on the target and / or a ricochet indication. Such simultaneous display offers remarkable advantages by giving the shooter immediately not only an indication of where the projectile has passed in relation to the target, but also of the reason for which the projectile has passed through the displayed position. This information gives immediate positive and negative reinforcement of the shooting techniques compared to the correct shooting and aiming with the weapon, to allow rapid teaching of the correct techniques.
It is not necessary to use an inertia switch to detect an "impact" of the projectile on a target organ. Other devices can also be used for this purpose. For example, Figures 21
to 22 show an arrangement for detecting an impact of a projectile on a target member 700, using a detector assembly 702 located in front of the rigid target member 700. The latter can have any desired shape and can be done, by example, plywood or ABS material. Detector 702 includes a transducer mounted inside a shielded housing that prevents any air shock wave from a supersonic projectile from being detected. The output of the shielded detector assembly 702 is offered through an amplifier 704.
The output of amplifier 704 is offered via an appropriate signal processing circuit 706, which gives an indication of "impact" output. The signal processing circuit 706 may include a threshold detector. The shielded detector assembly 702 may include a transducer 709 (as previously described in connection with FIGS. 11 and 12), mounted in a block of acoustic insulating material 708
(as previously described with respect to Figure 13). The block of acoustic insulating material is in turn mounted in a housing or shielding 710, with the transducer
<EMI ID = 88.1>
limited flexibility of the transducer which is suitable for "seeing" exactly the face of the target 700 when the detector assembly 702 is suitably located relative to the target member 700. A coaxial cable leaving from the transducer 709 passes through an opening in the shielding 710 and can be isolated from vibrations by a ring of silicone rubber 712 or the like.
It should be understood that the threshold level of the detector 707 in FIG. 21 must be suitably fixed so that the disturbances of the target detected by the transducer 709 give an indication of "impact" output from the signal processing circuit
706 only when the amplitude of the detected disturbance is high enough to indicate that this disturbance of the target was caused by a projectile striking the target member 700 or passing through it.
Another arrangement for determining projectile "im-impacts" on a rigid target member will now be described with reference to FIGS. 23,24 and
25A-25B. FIG. 23 represents a rigid target member 720 which has a significant curvature in horizontal section. A detector 722 (which can be a transducer mounted in an acoustic insulating block as described above with reference to FIGS. 11-13) is located behind the rigid target member 720 and preferably inside its arc of curvature. The transducer output
722 is applied to an amplifier 724, the output of which is offered in turn to a signal processing circuit 726 in order to give an indication of "impact" output.
A possible arrangement for the signal processing circuit 726 is illustrated in Figure 24. It has been discovered that actual "impacts" on the target by a projectile result in electrical signals from the transducer 722 which consist of several ( typically more than ten) pulses of high amplitude closely spaced, while missed shots or impacts by stones, debris, etc., either cause weak signals:
amplitude., ie signals of low amplitude with only occasional high "peaks". Typical waveforms for "impacts" and "misses" are illustrated in Figures 25A and 25B, respectively.
The signal processing circuit 726 / 1a in FIG. 24 operates so as to distinguish the signals in FIGS. 25A and 25B by means of the use of an integration capacitor C and a leakage resistance R2. Only multiple peaks as shown in Figure 25A will trigger the second threshold detector in Figure 28. <EMI ID = 89.1>
"missed shot" described above with reference to FIG. 24 applies in principle to any combination of rigid target and detector, but is of particular interest when used with a target of the three-dimensional type such as illustrated in Figure 23 or with a target that completely surrounds the transducer (such as a conical target member). Because of the shape of three-dimensional targets, existing mechanical impact recording systems, such as inertia switches, cannot frequently be used to detect impacts on the target, because the transmission of vibrations at the interior of the latter can be relatively bad.
Second, the curved shape of the target provides very effective shielding for the detector from the aerial shock wave produced by supersonic projectiles approaching very close to the target without touching it. The curvature of the target can be increased to the point where it forms a complete envelope with the detector located inside, which therefore allows detection of impacts from any shooting direction.
Yet another device for detecting a projectile "impact" (ie passing through
<EMI ID = 90.1>
In one embodiment, the target member includes a sheet of suitable electrically insulating release material 730, which can be of any desired size. Wire mesh 732, 734 are bonded to the insulating separation sheet 730. When a bullet passes through the "sandwich" target, comprising the
<EMI ID = 91.1> <EMI ID = 92.1>
so that the voltage at point 736 momentarily drops from more than 5 volts to 0 volts, which indicates the passage of the ball through the "sandwich" of the target.
Yet another device is possible for determining the speed of the projectile, as illustrated in FIG. 27. A projectile fired from a weapon 740 circulates along a trajectory 742 towards a target organ or zone 744. A group of transducers S1 , S2, S3 is located below an edge of the target organ or area 744. To determine the speed of the projectile, a detector 746 is located so as to detect the time of discharge of the projectile from the weapon and give a signal which starts a counter 748. The latter receives pulses from a clock generator
750 and counts them until a signal is received from the transducer S2, via an amplifier 752, to stop the counter.
It is known that projectiles, such as bullets, decelerate in a well defined and constant manner. This deceleration can be expressed as a function of the loss of speed per unit of distance traveled along the trajectory, the deceleration being practically constant from one sample to another for an ammunition
<EMI ID = 93.1>
literary) and being practically independent of speed. At any point on its trajectory, the projectile speed Vt is:
<EMI ID = 94.1>
with Vt the speed of the projectile at the point considered,
Vm the nominal speed of the projectile with the weapon or
to a known origin, d. ' the distance from the mouth of the barrel
(or known origin) to the point considered and
k the aforementioned "deceleration" constant.
By applying algebra, it is possible to find an expression for the distance traveled in a given time, which is:
<EMI ID = 95.1>
with t the time independent variable. For good quality ammunition, the constant "k" is well controlled and can be predetermined with good accuracy.
<EMI ID = 96.1>
m cartridge to another.
The arrangement according to Figure 31 works
<EMI ID = 97.1>
by measuring the running time of the first projectile from the weapon to the group. The preceding equation makes it possible to calculate V m and, once this value obtained, makes it possible to calculate Vt in the vicinity of the grouping of transducers. The detector 746 can be an optical detector detecting the lightning at the muzzle of the barrel during the discharge of the weapon or an acoustic device sensitive to the muzzle wind and / or to the supersonic shock wave of the projectile.
FIG. 28 represents a transparency: of graticule used on the 72 "visual display screen of FIG. 4. A target T is offered as well as a separate marking column for each shot. If the impact indication positive (inertia switch) is not actuated, a marking of "zero" is indicated, while otherwise a marking other than zero is displayed. The indication of positive impact is particularly advantageous for borderline cases, such as for example move n [deg.] 6. In such cases it may not be clear from the position display alone if an "impact has occurred. Stroke n [deg.] 1 is represented as a net failure stroke n [deg.] 2 as a ricochet impact, stroke n [deg.] 5 as a ricochet failure and strokes n [deg.] 3 , 4 and 7 as impacts with different point values.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the above embodiments and that many modifications can be made without departing from the scope of this patent.
CLAIMS
1. Apparatus for use in shooting training, in which a projectile travels in a trajectory from a firing point to a target organ and
through a measurement plane, characterized in that it comprises means for detecting and indicating with respect to
to a target representation, a location in the aforementioned measurement plane through which the aforementioned trajectory passes,
thus giving at least an approximate indication
where the projectile passes relative to the target organ, and means for detecting and providing a positive indication of an impact of the projectile on the target organ, so that a shooter training receives at least an approximate indication of where the projectile passes in relation to the target organ, as well as a positive indication of whether the projectile has struck the target organ and so that these indications allow to distinguish impacts
on the edge of the target body of misses near the edge of this body.