專利名稱：使用激光器和4軸光感測的高爾夫球和桿頭信息的分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用激光器和4軸光感測的高爾夫球和桿頭信息的分析 系統(tǒng)。當(dāng)在高爾夫球訓(xùn)練場內(nèi)擊打高爾夫球時，該系統(tǒng)4企測高爾夫球的廓影 (silhouette)和球桿頭的廓影，使用檢測的數(shù)據(jù)來確定球速、球桿頭速度、球方 向和發(fā)射角度、球桿頭路徑、球質(zhì)量以及飛行距離，并且屏幕上提供這些數(shù) 據(jù)。
背景技術(shù)：
在韓國，打高爾夫球的人的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到兩百萬，并且由于韓國高爾夫 球手(諸如Seri Park和Mihyeon Kim)在LPGA巡回賽上的成功以及在無線廣 播和有線電視上接收高爾夫球的播放時間的增加，導(dǎo)致在普通人群中打高爾 夫球的人的數(shù)量日益增加。此外，隨著政府推行了一周五天工作制，越來越 多的人參與打高爾夫球。高爾夫球， 一種提供身體鍛煉以及進(jìn)行社交和商業(yè) 行為的機(jī)會的有聲望的接近自然的活動，正在擴(kuò)展它的基礎(chǔ)。
大多數(shù)高爾夫球愛好者在高爾夫球場打高爾夫球，并且在訓(xùn)練和練習(xí)場 訓(xùn)練他們的揮桿。在韓國有數(shù)十個高爾夫球場以及數(shù)千個室內(nèi)和室外高爾夫 球訓(xùn)練場。沉浸于高爾夫球的人不斷地?fù)舸蛞蕴岣咚麄兊募夹g(shù)并投入大量時 間和金錢。初學(xué)者在練習(xí)場以及其它場地訓(xùn)練他們的揮桿。此外，隨著初學(xué) 者越來越進(jìn)步，初學(xué)者關(guān)注揮桿的復(fù)雜。當(dāng)一個人在高爾夫球場打一回合高 爾夫球時擊打次數(shù)減少，表明他的高爾夫球技能得到提高。因此，不僅是初 學(xué)者，而且熟練的比賽者也經(jīng)常在高爾夫球訓(xùn)練場訓(xùn)練他們的揮桿，從而為 在球場打高爾夫球做好準(zhǔn)備。訓(xùn)練一個人揮桿的目的在于糾正姿勢并訓(xùn)練把 球打到期望位置的能力。最終目的是減少一個人在賽場上擊打的次數(shù)。熟練 的比賽者關(guān)注在球飛行了特定距離后球的旋轉(zhuǎn)方向是什么方向(諸如左曲球 (hook)或右曲J求(slice))。
裝在地面上的傳感器不能直接測量球的發(fā)射角度。
當(dāng)考慮到每個高爾夫球手應(yīng)該以最佳揮桿速度和發(fā)射角度來揮桿以實現(xiàn) 最大飛行距離時，分析球的發(fā)射角度很重要。但是，在三維空間內(nèi)，僅安裝 在地面上的傳感器不能測量球桿和球在高度方面的運動，因此傳感器是不準(zhǔn) 確的
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題
為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種使用激光器和4軸光感測的高爾夫 球和球桿頭數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)，所述分析系統(tǒng)能夠?qū)㈥P(guān)于球速、射出的飛行距 離、球桿頭的撞擊、球桿頭揮桿角度的精確度、對左側(cè)或右側(cè)的擊打的傾斜 等的數(shù)據(jù)提供給在室內(nèi)/室外練習(xí)場或其它訓(xùn)練場地訓(xùn)練揮桿的高爾夫球手。
本發(fā)明還提供一種使用激光器和4軸光感測的高爾夫球和球桿頭數(shù)據(jù)的 分析系統(tǒng)，所述分析系統(tǒng)能夠在高爾夫球在訓(xùn)練場被擊打后檢測球的飛行， 計算球速、飛行距離、方向、初始角度、軌跡、落地點等，按照圖像或數(shù)字 的方式將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，并且提供顯示相對于高爾夫球場的背景圖像的 球的軌跡的詳細(xì)三維圖形，從而擊打球的用戶可容易地觀看分析結(jié)果。
技術(shù)方案
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種使用激光器和4軸光感測的高爾夫球和 球桿頭數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)，所述分析系統(tǒng)包括水平傳感器陣列，安裝在地面 上，并且包括彼此隔開預(yù)定距離的排列成直線的多個光傳感器，水平傳感器
桿頭的運動檢測高爾夫球或球桿頭的廓影；垂直傳感器陣列，被安裝為以垂 直偏移角度從地面伸出，垂直傳感器陣列從安裝在所述垂直傳感器陣列后方 的激光器接收激光束，當(dāng)高爾夫球經(jīng)過激光束時檢測高爾夫球的廓影；控制 單元，使用由水平傳感器陣列和垂直傳感器陣列檢測的高爾夫球的廓影的數(shù) 據(jù)得出高爾夫球在空間的位置坐標(biāo)，并使用高爾夫球的位置坐標(biāo)計算球速、 球桿頭速度、球方向角度、球發(fā)射角度、球桿頭路徑、球質(zhì)量和飛行距離； 顯示單元，根據(jù)控制單元的控制在屏幕上顯示計算出的值。
有益效果
根據(jù)本發(fā)明的使用激光器和4軸光感測的高爾夫球和球桿頭數(shù)據(jù)的分析 系統(tǒng)的優(yōu)點在于，能夠?qū)㈥P(guān)于球速、射出的飛行距離、球桿頭的撞擊、球桿 頭揮桿角度的精確度、對左側(cè)或右側(cè)的擊打的傾斜等的數(shù)據(jù)提供給在室內(nèi)/室 外練習(xí)場或其它訓(xùn)練場地訓(xùn)練揮桿的高爾夫球手。
使用激光器和4軸光感測的高爾夫球和球桿頭數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)的另 一優(yōu) 點在于，能夠在高爾夫球在訓(xùn)練場被擊打后檢測球的飛行，計算球速、飛行 距離、方向、初始角度、軌跡、落地點等，按照圖像或數(shù)字的方式將數(shù)據(jù)顯 示在屏幕上，并且提供顯示相對于高爾夫球場的背景圖像的球的軌跡的詳細(xì) 三維圖形，從而擊打球的用戶可容易地觀看分析結(jié)果。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的使用激光器和4軸感測的高爾夫球和球桿頭數(shù) 據(jù)的分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意框圖2是安裝的才艮據(jù)本發(fā)明的使用激光器和4軸感測的高爾夫球和球桿頭 數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)的透^!i殳計圖3是根據(jù)本發(fā)明的水平傳感器的俯視圖4是根據(jù)本發(fā)明的被描述為二進(jìn)制數(shù)據(jù)的廓影數(shù)據(jù)的示例性圖表；
圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的球桿頭的揮桿路徑的示意圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的球的方向和發(fā)射角度的示意圖7至圖15是解釋根據(jù)本發(fā)明的確定球質(zhì)量的方法的示意圖。
具體實施例方式
以下，將參照附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的使用激光器和4軸光感測的 高爾夫球和球桿頭數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的優(yōu)選實施例。
圖1是顯示才艮據(jù)本發(fā)明的使用激光器和4軸感測的高爾夫球和球桿頭數(shù) 據(jù)的分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖2是安裝的根據(jù)本發(fā)明的使用激光器和 4軸感測的高爾夫球和球桿頭數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)的透視設(shè)計圖；圖3是根據(jù)本 發(fā)明的水平傳感器的俯視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的被描述為二進(jìn)制數(shù)據(jù)的廓 影數(shù)據(jù)的示例性圖表；圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的球桿頭的揮桿路徑的示意圖； 圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的球的方向和發(fā)射角度的示意圖；圖7至圖15是解釋 根據(jù)本發(fā)明的確定球質(zhì)量的方法的示意圖。
參照圖1和圖2,根據(jù)本發(fā)明的使用激光器和4軸光感測的高爾夫球和 球桿頭數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)包括傳感器單元100、控制單元110、顯示單元120和數(shù) 據(jù)輸出單元130。
傳感器單元100包括:水平傳感器陣列102,安裝在地面上；垂直傳感 器陣列104,具有向上伸出的傾斜部分，以測量發(fā)射角度。
參照圖3，水平傳感器102包括第一水平傳感器陣列102a、第二水平傳 感器陣列102b和第三水平傳感器陣列102c。
第一至第三水平傳感器陣列102a、 102b和102c每個由單個印制電路板 (PCB)制成，所述印制電路板具有直線排列的多個光傳感器。即，第一水平傳 感器陣列102a安裝在與高爾夫球4皮發(fā)射的位置隔開預(yù)定距離的右側(cè)，第二水 平傳感器陣列102b與第一水平傳感器陣列102a隔開預(yù)定距離而安裝，第三 水平傳感器陣列102c與第二水平傳感器陣列102b隔開預(yù)定距離而安裝。這 里，在第一水平傳感器陣列102a、第二水平傳感器陣列102b和第三水平傳感 器陣列102c中各個傳感器的坐標(biāo)是預(yù)先確定的。
光傳感器包括激光二極管、紅外光發(fā)射二極管、光電二極管和光敏晶體
官》
第一至第三水平傳感器陣列102a、 102b和102c從布置在它們上方的光 源140接收光，并且當(dāng)物體經(jīng)過光層時檢測該物體的廓影。這里，第一水平 傳感器陣列102a、第二水平傳感器陣列102b和第三水平傳感器陣列102c彼 此隔開預(yù)定距離，從而當(dāng)各個傳感器陣列檢測物體的廓影時存在時間間隔。 這些時間間隔用于確定球或球桿頭的速度。
第一至第三水平傳感器102a、 102b和102c將廓影檢測數(shù)據(jù)發(fā)送到控制 單元110。這里，廓影檢測數(shù)據(jù)被顯示為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，如圖4所示，其中，'T， 表示檢測到廓影的區(qū)域，"0"表示未檢測到廓影的區(qū)域。
圖4顯示了在4欄中獲得的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，其中，在第一欄中，在索引0-36 中，"1"描繪了掠過的球桿的廓影。同時，因為沒有物體經(jīng)過剩余行的傳感 器，所以用"0"值對它們進(jìn)行標(biāo)記。經(jīng)過每一行傳感器的球桿的廓影數(shù)據(jù)被 分類，如圖5所示，從而可用數(shù)字相片來描繪球桿頭的接近路徑(approach path) 以及當(dāng)發(fā)生撞擊時球桿頭的布置(disposition)。
詳細(xì)地講，第一水平傳感器陣列102a檢測第一球桿頭廓影，第二水平傳 感器陣列102b檢測第二球桿頭廓影，第三水平傳感器陣列102c檢測第三球
桿頭廓影。
因此，連續(xù);險測的關(guān)于第一至第三球桿頭廓影的數(shù)據(jù)用于確定球桿頭的
接近路徑以及當(dāng)發(fā)生撞擊時球桿頭的布置。
此外，可分析連續(xù)檢測的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，以確定球速、球桿頭速度等。
當(dāng)三個水平傳感器陣列102a、 102b和102c安裝在地面上時，球桿頭經(jīng) 過這些傳感器陣列，并且球桿頭的廓影可被重放，以確定球桿頭的接近路徑 是外側(cè)-內(nèi)側(cè)路徑，內(nèi)側(cè)-內(nèi)側(cè)路徑，還是內(nèi)側(cè)-外側(cè)路徑。第一至第三水平傳 感器陣列102a、 102b和102c都可捕獲J求桿廓影的端部， >(人而可得到經(jīng)過三 個點的虛擬曲線，并可計算該曲線的曲率，以重構(gòu)在J求桿頭擊打球前后球桿 頭的軌跡if各徑。
在這三個水平傳感器陣列提供的數(shù)據(jù)中，由第二水平傳感器102a檢測的 關(guān)于球桿頭廓影的數(shù)據(jù)是最重要的，這是因為該數(shù)據(jù)能夠顯示在發(fā)生撞擊時 球的哪個部分被球桿擊中。第一至第三水平傳感器102a、 102b和102c顯示 了球桿頭的廓影，該廓影不僅可用于分析揮桿，而且可用于測量球桿頭的接 近路徑以及球桿面打開或閉合的程度，從而可確定球質(zhì)量。此外，可分析球 桿和球的路徑之間的差、球桿的擊球區(qū)域以及其它因素，以被反映到球質(zhì)量 中，從而進(jìn)行更詳細(xì)的分析。
垂直傳感器陣列104接收從放置在裝備后方的激光器150發(fā)射的光，當(dāng) 球或球桿頭經(jīng)過激光束時，檢測球或球桿頭的廓影。檢測廓影數(shù)據(jù)以分析球 或球桿的運動。這里，以傾斜的角度布置垂直傳感器陣列104,以擴(kuò)大球的 才企測區(qū)i或。
垂直傳感器陣列104檢測的廓影數(shù)據(jù)使得能夠測量球的發(fā)射角度和空間 速率，這有助于高爾夫球的飛行距離和飛行仿真的更精確計算。
在高爾夫球揮桿期間，通過在撞擊區(qū)中布置響應(yīng)于光的多個延長行的傳 感器，并且從光源向傳感器發(fā)射光，可檢測球桿頭和球的運動。這里，當(dāng)高 爾夫球桿和球經(jīng)過光源和傳感器之間時，由球桿和球產(chǎn)生的廓影瞬間阻止光 到達(dá)傳感器，從而可計算球和球桿的路徑和速度。
控制單元IIO從水平傳感器陣列102和垂直傳感器陣列104接收廓影數(shù) 據(jù)，并使用該數(shù)據(jù)來獲得球速、球桿頭速度、球方向和發(fā)射角度以及飛行距 離。
即，控制單元IIO從水平傳感器陣列102接收連續(xù)的廓影數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(廓影
數(shù)據(jù))，從垂直傳感器陣列104接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(廓影數(shù)據(jù))，并且解析這些數(shù)據(jù) 以獲得球速和球桿頭速度。
首先，垂直傳感器陣列104使用球經(jīng)過所用的時間從開球(tee shot)測量 球速。
方程1
T=n/f
球速』
這里，T是時間，f是釆樣頻率，n是經(jīng)過傳感器的球的球廓影遮擋索引 數(shù)，S是通過將高爾夫球的直徑和測量裝置的實際測量區(qū)域的寬度相加而獲 得的值。
下面是顯示了從開球計算球速的過程的示意圖。
球進(jìn)行方向
在將數(shù)據(jù)輸入到激光傳感器 期間球行進(jìn)的距離
在鐵桿擊球(iron shot)的情況下，使用下面解釋的矢量？和？，在三維中 計算球從第二水平傳感器陣列行進(jìn)到第三水平傳感器陣列的距離。另外，還 計算球從第二水平傳感器陣列行進(jìn)到垂直傳感器陣列的三維距離。當(dāng)然，可 從二進(jìn)制數(shù)據(jù)計算球從第二水平傳感器陣列行進(jìn)到第三水平傳感器陣列所用 的時間以及從第二水平傳感器陣列行進(jìn)到垂直傳感器陣列所用的時間。
下面給出了用于計算鐵桿擊球的球速的方程。
方程2
T=n/f
這里，T是時間，f是采樣頻率，n是相對于球經(jīng)過傳感器時遮擋每個傳 感器的球的數(shù)據(jù)排列的數(shù)量中的差，S是直到球被每個傳感器感測到時球在 三維空間中行進(jìn)的距離(即，從球被第二水平傳感器陣列感測的空間到球被第 三水平傳感器陣列感測的空間的距離，或者從球被第二水平傳感器陣列感測 的空間到J求;故垂直傳感器陣列感測的空間的距離)。
下面是用于計算^求桿頭速度的方程。
方程3
<formula>formula see original document page 10</formula>
這里，T是時間，f是釆樣頻率，n是當(dāng)球桿頭經(jīng)過每個傳感器時球桿頭
此外，通過使用各個傳感器之間的距離以及當(dāng)球桿頭經(jīng)過每個傳感器時的角 度來計算S。
控制單元110使用由第三水平傳感器陣列102c和垂直傳感器陣列104檢 測的球廓影數(shù)據(jù)，以獲得球的方向角度和球的發(fā)射角度。
將參照圖6來描述獲得球的方向角度和發(fā)射角度的方法。
當(dāng)球經(jīng)過第三水平傳感器陣列102時可檢測球的方向角度，當(dāng)球經(jīng)過垂 直傳感器陣列104時可得出球的發(fā)射角度。這里，即使當(dāng)由接收來自激光器 150的輸入的垂直傳感器陣列104檢測的球的高度相同時，球的方向角度也 取決于球的側(cè)向位置而變化，從而必須使用由第三水平傳感器陣列102c收集 的方向角度來確定發(fā)射角度。
此外，在開球的情況下，球在空間中的位置和距離根據(jù)球座的高度而變 化，/人而必須輸入5求座的高度，以4皮反映到空間中的坐標(biāo)。
參照圖6，位于球座上的球被擊打，然后經(jīng)過光層和激光層。當(dāng)球經(jīng)過 光層時，球的廓影在第三水平傳感器陣列102c的A點處形成，從該廓影獲得 球的中心點。
接著，形成第一線以連接球的中心點A和激光器或安裝在其上方的光源。 同樣地，當(dāng)球經(jīng)過激光層時，形成B點，從球的廓影獲得球的中心點。
在三維空間中形成第二線以連接球的中心點B和安裝在其后方的激光 器。第一線和第二線在空間互不相交。
因此，可從在第三水平傳感器陣列102c形成的球的廓影數(shù)據(jù)和在垂直傳感器陣列104形成的球的廓影數(shù)據(jù)確定球在第一線和第二線上的位置。因此， 在開球的情況下，球座的高度被輸入，以確定球的發(fā)射位置。在鐵桿擊球的 情況下，因為在指定的位置執(zhí)行擊球，所以自動確定球的發(fā)射位置。 當(dāng)利用三維矢量描述三維球運動時，應(yīng)用下面的方程。
P=(PX, Py, Pz):球第一次所在的空間坐標(biāo)(在開球或鐵桿擊球的情況下球 的位置)。
A=(AX， Ay, Az):第三水平傳感器陣列的球廓影的中心點(A點)。
B=(BX， By, Bz):垂直傳感器陣列的球廓影的中心點(B點)。
L=(LX, Ly, Lz):安裝在后方的激光器的空間坐標(biāo)。
M=(MX, My， Mz):安裝在上部的光源的空間坐標(biāo)。
"第一線)連接A點和M點的直線的方程， <formula>formula see original document page 11</formula>/2(第二線)連接B點和L點的直線的方<formula>formula see original document page 11</formula>
現(xiàn)在，將推導(dǎo)從球的發(fā)射點p到第一線上的任意點的位置矢量。
<formula>formula see original document page 11</formula>
當(dāng)t是0和1之間的值時，該矢量位于連接A點和M點的第一直線上。 此外，M點和P點是空間中固定的點，從廓影數(shù)據(jù)計算出的A點也具有一個 值，從而a、 a2、 A、 A、 A和h都是常數(shù)，i的各個坐標(biāo)可利用t被線性 地表示。
類似地，可推導(dǎo)從球的發(fā)射點P到第二線上的任意點的位置矢量。<formula>formula see original document page 12</formula>
這里，s是0和1之間的值。 當(dāng)s二0時，？=冗， 當(dāng)s=l時，7二污。
當(dāng)s是O和1之間的值時，該矢量是位于連接L點和B點的第二直線上 的點。此外，L點和P點是空間中固定的點，從廓影數(shù)據(jù)得出的B點也具有 ^值，從而《、《、^ 、 6"2 、 ^和^都是常數(shù)，？的各個坐標(biāo)可利用s被線 性地表示。
第一線和第二線在空間不相交，但是因為球在一個方向上行進(jìn)，所以矢 量7和？的方向必須對齊。即，這兩個矢量必須平行。
<formula>formula see original document page 12</formula>和G是
在A點和B點從廓影數(shù)據(jù)得出的常數(shù)，t、 s和k是變量。可從上面的矢量方 程的矢量坐標(biāo)x、 y和z推導(dǎo)出三個方程，從而可求解出變量t、 s和k。
由此可得出矢量i和？。即，可得出在三維內(nèi)球的行進(jìn)方向。所得的矢 量的大小與它們的相關(guān)重要性成比例。從方向矢量的值計算球的方向角度(側(cè) 向)和球的發(fā)射角度(就高度而言)。
現(xiàn)在將參照圖7至圖15描述確定^求質(zhì)量的方法。
控制單元110解析從水平傳感器陣列102連續(xù)輸出的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(廓影檢測 數(shù)據(jù))，并確定球質(zhì)量。
當(dāng)球與球桿撞擊時，球的發(fā)射方向垂直于球桿面。由水平傳感器陣列102
的組件檢測的廓影數(shù)據(jù)的點被連接，以沿著球桿邊緣僅畫出揮桿路徑的圓形， 從而獲得當(dāng)發(fā)生撞擊時揮桿的圓弧的切線的傾斜。
畫出的圓形的路徑是高爾夫球手的揮桿路徑。在運動的每一點獲得了路 徑的傾斜后，確定桿頭的路徑是外側(cè)-內(nèi)側(cè)路徑，內(nèi)側(cè)-內(nèi)側(cè)路徑，還是內(nèi)側(cè)-外側(cè)i 各徑。
圖7顯示了當(dāng)發(fā)生撞擊時揮桿的圓弧的切線沒有傾斜，從而揮桿被解析 為不存在任何側(cè)旋的直飛球(straight)揮桿。
圖8顯示了當(dāng)發(fā)生撞擊時揮桿的圓弧的切線的傾斜，其中，傾斜朝向球 的左側(cè)0皮確定為左曲5求擊打)。
圖9顯示了當(dāng)發(fā)生撞擊時揮桿的圓弧的切線的傾斜，其中，傾斜朝向球 的右側(cè)0皮確定為右曲^^擊打)。
圖10顯示了當(dāng)發(fā)生撞擊時球的朝向右側(cè)的發(fā)射方向以及揮桿的圓弧的 切線沒有傾斜，從而不存在側(cè)旋(被確定為右推直飛球(push straight)擊打)。
圖11顯示了當(dāng)發(fā)生撞擊時球的朝向右側(cè)的發(fā)射方向以及揮桿的圓弧的 切線的傾斜，其中，傾斜朝向球的左側(cè)，以獲得右推右曲球(pushslice)。
圖12顯示了當(dāng)發(fā)生撞擊時球的朝向右側(cè)的發(fā)射方向以及揮桿的圓弧的
圖13顯示了當(dāng)發(fā)生撞擊時球的朝向左側(cè)的發(fā)射方向以及揮桿的圓弧的 切線沒有傾斜，(被確定為左拉直飛球(pull straight)擊打)。
圖14顯示了當(dāng)發(fā)生撞擊時球的朝向左側(cè)的發(fā)射方向以及揮桿的圓弧的
圖15顯示了當(dāng)發(fā)生撞擊時球的朝向左側(cè)的發(fā)射方向以及揮桿的圓弧的 切線的傾斜，其中，傾斜朝向球的右側(cè)(被確定為左拉左曲球(pullhook)擊打)。 控制單元110考慮確定的球速、球桿頭速度、球方向和發(fā)射角度、球桿
接近路徑等，以計算^^的飛行路徑。
因此，飛行路徑=《球速，球桿頭速度，方向角度，發(fā)射角度，球桿頭路徑)。
控制單元110使用由水平傳感器陣列102和垂直傳感器陣列104提供的 檢測的廓影數(shù)據(jù)，以計算球速、球桿頭速度、球桿頭路徑、飛行路徑等。
顯示單元120在高爾夫球訓(xùn)練場上的屏幕或FND上顯示包括由控制單元 110獲得的球速、球桿頭速度、方向角度、發(fā)射角度和球桿頭路徑的揮桿分 析數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)輸出單元130將由控制單元110計算的揮桿分析數(shù)據(jù)記錄在預(yù)定的 記錄介質(zhì)上。這里，可用常規(guī)的打印機(jī)代替數(shù)據(jù)輸出單元130。
雖然這里參照本發(fā)明的優(yōu)選實施例描述和示出了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng) 域技術(shù)人員明顯的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進(jìn) 行各種修改和變化。因此，本發(fā)明旨在覆蓋權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的 本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
1、一種使用激光器和4軸光感測的高爾夫球和球桿頭數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)，所述分析系統(tǒng)包括水平傳感器陣列，安裝在地面上，并且包括彼此隔開預(yù)定距離的排列成直線的多個光傳感器，水平傳感器陣列從安裝在所述水平傳感器陣列上方的光源接收光，以根據(jù)高爾夫球或球桿頭的運動檢測高爾夫球或球桿頭的廓影；垂直傳感器陣列，被安裝為以垂直偏移角度從地面伸出，垂直傳感器陣列從安裝在所述垂直傳感器陣列后方的激光器接收激光束，當(dāng)高爾夫球經(jīng)過激光束時檢測高爾夫球的廓影；控制單元，使用由水平傳感器陣列和垂直傳感器陣列檢測的高爾夫球的廓影的數(shù)據(jù)得出高爾夫球在空間的位置坐標(biāo)，并使用高爾夫球的位置坐標(biāo)計算球速、球桿頭速度、球方向角度、球發(fā)射角度、球桿頭路徑、球質(zhì)量和飛行距離；顯示單元，根據(jù)控制單元的控制在屏幕上顯示計算出的值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析系統(tǒng)，其中，水平傳感器陣列包括第一水 平傳感器陣列、第二水平傳感器陣列和第三水平傳感器陣列，第一水平傳感 器陣列具有按照預(yù)定數(shù)量的行排列的預(yù)定數(shù)量的光傳感器，第二水平傳感器 陣列與第一水平傳感器陣列隔開預(yù)定距離，并具有按照預(yù)定數(shù)量的行排列的 預(yù)定數(shù)量的光傳感器，第三水平傳感器陣列與第二水平傳感器陣列隔開預(yù)定 距離，并具有按照預(yù)定數(shù)量的行排列的預(yù)定數(shù)量的光傳感器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析系統(tǒng)，其中，水平傳感器陣列和垂直傳感 器陣列指示4企測到廓影為"1"的區(qū)域和沒有^皮4全測到廓影為"0"的區(qū)域。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分析系統(tǒng)，其中，使用由第一至第三水平 傳感器陣列檢測的球桿頭的第 一至第三廓影數(shù)據(jù)來計算球桿頭路徑，從而獲 得經(jīng)過第一至第三球桿頭廓影的虛擬圓弧，并且計算所述圓弧的曲率，從而 確定在球桿頭撞擊高爾夫^求前后球桿頭的軌跡。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分析系統(tǒng)，其中，通過得出虛擬圓弧的切線的 傾斜來獲得球質(zhì)量，并且使用切線的傾斜和高爾夫球的發(fā)射方向來確定球質(zhì) 量。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析系統(tǒng)，其中，使用距離來計算球速，所述 距離是高爾夫球在一段時間內(nèi)三維地運動經(jīng)過所述傳感器陣列中的每個所覆 蓋的距離。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分析系統(tǒng)，其中，通過將當(dāng)高爾夫球經(jīng)過所述 傳感器陣列中的每個時的高爾夫球廓影遮擋索引差除以采樣頻率來計算所述 時間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析系統(tǒng)，其中，使用距離來計算球桿頭速度， 所述距離是球桿頭在一段時間內(nèi)三維地運動經(jīng)過所述傳感器陣列中的每個所 覆蓋的距離。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分析系統(tǒng)，其中，通過將當(dāng)球桿頭經(jīng)過所述傳 感器陣列中的每個時的球桿頭廓影遮擋索引差除以釆樣頻率來計算所述時 間。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析系統(tǒng)，其中，使用由第三水平傳感器陣 列檢測的球廓影的位置來計算球的方向角度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1或IO所述的分析系統(tǒng)，其中，通過以下步驟來計算 高爾夫球的發(fā)射角度得出由第三水平傳感器陣列檢測的高爾夫球的廓影的坐標(biāo)以及由垂直傳 感器陣列檢測的高爾夫球的廓影的坐標(biāo)；得出連接激光器和由垂直傳感器陣列檢測的高爾夫球的廓影的坐標(biāo)的直 線的線性方程；將由第三水平傳感器陣列檢測的球廓影坐標(biāo)代入到得出的線性方程，以 得出球的位置坐標(biāo)；使用所述位置坐標(biāo)來計算發(fā)射角度。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的分析系統(tǒng)，其中，由第三水平傳感器陣列檢 測的球廓影坐標(biāo)以及由垂直傳感器陣列檢測的球廓影坐標(biāo)是特定光傳感器的 各個位置坐標(biāo)，并且由第三水平傳感器陣列檢測的球廓影坐標(biāo)以及由垂直傳 感器陣列檢測的球廓影坐標(biāo)使用位置坐標(biāo)而得出。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析系統(tǒng)，其中，使用球速、球桿頭速度、 方向角度、發(fā)射角度和球桿頭路徑來計算飛行距離。
全文摘要
提供一種使用激光器和4軸光感測的高爾夫球和球桿頭數(shù)據(jù)的分析系統(tǒng)。所述分析系統(tǒng)包括水平傳感器陣列、垂直傳感器陣列、控制單元和顯示單元。水平傳感器陣列安裝在地面上，并且包括彼此隔開預(yù)定距離的排列成直線的多個光傳感器。水平傳感器陣列從安裝在所述水平傳感器陣列上方的光源接收光，以根據(jù)高爾夫球或球桿頭的運動檢測高爾夫球或球桿頭的廓影。垂直傳感器陣列被安裝為以垂直偏移角度從地面伸出，以從安裝在所述垂直傳感器陣列后方的激光器接收激光束，當(dāng)高爾夫球經(jīng)過激光束時檢測高爾夫球的廓影。控制單元使用由水平傳感器陣列和垂直傳感器陣列檢測的高爾夫球的廓影的數(shù)據(jù)得出高爾夫球在空間的位置坐標(biāo)，并使用高爾夫球的位置坐標(biāo)計算球速、球桿頭速度、球方向角度、球發(fā)射角度、球桿頭路徑、側(cè)旋和飛行距離。顯示單元根據(jù)控制單元的控制在屏幕上顯示計算出的值。所述分析系統(tǒng)在高爾夫球在訓(xùn)練場被擊打后檢測高爾夫球的飛行，計算球速、飛行距離、方向、初始角度、軌跡、落地點等，按照圖像或數(shù)字將數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，并且提供顯示相對于高爾夫球場的背景圖像的球的軌跡的詳細(xì)三維圖形，從而擊打球的用戶可容易地觀看分析結(jié)果。
文檔編號G06F19/00GK101171588SQ200680015067
公開日2008年4月30日 申請日期2006年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月3日
發(fā)明者崔承煥 申請人:崔承煥