JP6851038B2 - Analysis device for the behavior of hitting tools - Google Patents

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Description

本発明は、スイング中に変形する性質を有する打具の挙動を解析する解析装置、方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an analyzer, a method and a program for analyzing the behavior of a hitting tool having a property of deforming during a swing.

従来より、スイング中に変形する性質を有する打具の挙動を解析する技術が知られている(非特許文献1参照)。非特許文献1は、有限要素法に基づく解析モデルに従って、ゴルフクラブのシャフトを構成する微小な各要素のスイング中の撓み変形を解析する技術を開示している。 Conventionally, a technique for analyzing the behavior of a striking tool having a property of deforming during a swing has been known (see Non-Patent Document 1). Non-Patent Document 1 discloses a technique for analyzing bending deformation during a swing of each minute element constituting a shaft of a golf club according to an analysis model based on the finite element method.

図1は、非特許文献1の解析モデルを示している。同図に示されるように、この解析モデルでは、スイング中にゴルフクラブに作用する慣性力の作用点は、変形のない剛体としてのゴルフクラブ上に存在するものと仮定される。 FIG. 1 shows an analysis model of Non-Patent Document 1. As shown in the figure, in this analytical model, it is assumed that the point of action of the inertial force acting on the golf club during the swing exists on the golf club as a rigid body without deformation.

松本賢太、他5名,「クラブヘッドの慣性がシャフト挙動に及ぼす影響」,スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス2015講演論文集,B−34(USB memory),2015年10月Kenta Matsumoto and 5 others, "Effects of club head inertia on shaft behavior", Proceedings of Sports Engineering / Human Dynamics 2015, B-34 (USB memory), October 2015

しかしながら、実際には、スイング中のシャフトには撓みが発生しているため、慣性力の作用点は変形のない剛体としてのゴルフクラブの位置からずれる(図2参照)。そのため、この撓みによるずれと慣性力とにより、ゴルフクラブには捩じれ成分となる回転トルクが作用する。しかしながら、図1の解析モデルでは、このような回転トルクが考慮されず、これに起因して誤差が発生する結果、解析の精度が低下し得る。この精度の低下は、特に撓み量が大きい場合に顕著となる。なお、図1及び図2において、実線で示されるゴルフクラブは、変形のない剛体としてのゴルフクラブであり、点線で示されるゴルフクラブは、慣性力により変形したゴルフクラブである。 However, in reality, since the shaft during the swing is bent, the point of action of the inertial force deviates from the position of the golf club as a rigid body without deformation (see FIG. 2). Therefore, the rotational torque, which is a twisting component, acts on the golf club due to the deviation due to the bending and the inertial force. However, in the analysis model of FIG. 1, such rotational torque is not taken into consideration, and an error occurs due to this, and as a result, the accuracy of analysis may decrease. This decrease in accuracy becomes remarkable especially when the amount of deflection is large. In FIGS. 1 and 2, the golf club shown by the solid line is a golf club as a rigid body without deformation, and the golf club shown by the dotted line is a golf club deformed by an inertial force.

本発明は、打具の変形に起因する回転トルクを考慮することにより、打具の挙動を高精度に解析することができる解析装置、方法及びプログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an analysis device, a method and a program capable of analyzing the behavior of a hitting tool with high accuracy by considering the rotational torque caused by the deformation of the hitting tool.

第1観点に係る解析装置は、スイング中に変形する性質を有する打具の挙動を解析する解析装置であって、取得部と、解析部とを備える。前記取得部は、前記打具に含まれる第1部位のスイング中の挙動を計測した計測データを取得する。前記解析部は、前記計測データに基づいて、スイング中の前記打具の変形に伴って前記打具に作用する回転トルクを考慮したモデルを用いて、前記打具の変形を解析する。 The analysis device according to the first aspect is an analysis device that analyzes the behavior of a hitting tool having a property of being deformed during a swing, and includes an acquisition unit and an analysis unit. The acquisition unit acquires measurement data that measures the behavior of the first portion included in the hitting tool during a swing. Based on the measurement data, the analysis unit analyzes the deformation of the hitting tool by using a model in consideration of the rotational torque acting on the hitting tool with the deformation of the hitting tool during the swing.

第2観点に係る解析装置は、第1観点に係る解析装置であって、前記解析部は、前記計測データに基づいて、前記モデルに従う式に入力されるパラメータとして、スイング中の前記打具の姿勢を算出する。 The analysis device according to the second viewpoint is the analysis device according to the first viewpoint, and the analysis unit uses the measurement data as a parameter to be input to the equation according to the model of the hitting tool during the swing. Calculate the posture.

第3観点に係る解析装置は、第1観点又は第2観点に係る解析装置であって、前記解析部は、前記計測データに基づいて、前記モデルに従う式に入力されるパラメータとして、スイング中の前記打具の加速度、角速度及び角加速度の少なくとも1つを算出する。 The analysis device according to the third viewpoint is an analysis device according to the first viewpoint or the second viewpoint, and the analysis unit is performing a swing as a parameter input to an equation according to the model based on the measurement data. At least one of the acceleration, the angular velocity and the angular acceleration of the hitting tool is calculated.

第4観点に係る解析装置は、第1観点から第3観点のいずれかに係る解析装置であって、前記解析部は、前記打具の変形に基づいて、前記打具に含まれる前記第1部位とは異なる前記第2部位の挙動を導出する。 The analysis device according to the fourth viewpoint is an analysis device according to any one of the first to third viewpoints, and the analysis unit includes the first one included in the hitting tool based on the deformation of the hitting tool. The behavior of the second part different from the part is derived.

第5観点に係る解析装置は、第4観点に係る解析装置であって、前記第2部位の挙動には、前記第2部位の角度、速度及び進行方向の少なくとも1つが含まれる。 The analysis device according to the fifth aspect is the analysis device according to the fourth aspect, and the behavior of the second part includes at least one of the angle, the speed, and the traveling direction of the second part.

第6観点に係る解析装置は、第4観点又は第5観点に係る解析装置であって、前記打具は、ゴルフクラブであり、前記第1部位は、グリップ又はシャフトであり、前記第2部位は、ヘッドである。 The analysis device according to the sixth aspect is an analysis device according to the fourth or fifth aspect, the hitting tool is a golf club, the first part is a grip or a shaft, and the second part. Is the head.

第7観点に係る解析装置は、第1観点から第6観点のいずれかに係る解析装置であって、前記解析部は、前記打具に作用する慣性力、前記回転トルク及び前記打具の変形量を表す項を含む式を用いて、前記変形量を算出する。 The analysis device according to the seventh aspect is an analysis device according to any one of the first to sixth viewpoints, and the analysis unit includes an inertial force acting on the hitting tool, a rotational torque, and deformation of the hitting tool. The amount of deformation is calculated using an equation including a term representing the amount.

第8観点に係る解析装置は、第1観点から第6観点のいずれかに係る解析装置であって、前記解析部は、前記計測データに基づいて、前記打具に作用する慣性力を算出し、前記慣性力を前記モデルに従う式に入力することにより、前記打具の変形量を算出し、前記変形量に基づいて、前記回転トルクを算出し、前記慣性力及び前記回転トルクを前記式に再入力することにより、前記変形量を再算出する。 The analysis device according to the eighth viewpoint is an analysis device according to any one of the first to sixth viewpoints, and the analysis unit calculates the inertial force acting on the hitting tool based on the measurement data. By inputting the inertial force into the equation according to the model, the deformation amount of the hitting tool is calculated, the rotational torque is calculated based on the deformation amount, and the inertial force and the rotational torque are expressed in the equation. By re-entering, the amount of deformation is recalculated.

第9観点に係る解析装置は、第1観点から第8観点のいずれかに係る解析装置であって、前記モデルは、有限要素法に従って前記打具を微小な要素に分割したモデルである。 The analysis device according to the ninth viewpoint is an analysis device according to any one of the first to eighth viewpoints, and the model is a model in which the hitting tool is divided into minute elements according to the finite element method.

第10観点に係る解析プログラムは、スイング中に変形する性質を有する打具の挙動を解析する解析プログラムであって、以下のステップをコンピュータに実行させる。
(1)前記打具に含まれる第1部位のスイング中の挙動を計測した計測データを取得するステップ。
(2)前記計測データに基づいて、スイング中の前記打具の変形に伴って前記打具に作用する回転トルクを考慮したモデルを用いて、前記打具の変形を解析するステップ。
The analysis program according to the tenth aspect is an analysis program that analyzes the behavior of a striking tool having a property of deforming during a swing, and causes a computer to perform the following steps.
(1) A step of acquiring measurement data that measures the behavior of the first portion included in the hitting tool during a swing.
(2) A step of analyzing the deformation of the hitting tool by using a model considering the rotational torque acting on the hitting tool with the deformation of the hitting tool during the swing based on the measurement data.

第11観点に係る解析方法は、スイング中に変形する性質を有する打具の挙動を解析する解析方法であって、以下のステップを含む。
(1)前記打具に含まれる第1部位のスイング中の挙動を計測した計測データを取得するステップ。
(2)前記計測データに基づいて、スイング中の前記打具の変形に伴って前記打具に作用する回転トルクを考慮したモデルを用いて、前記打具の変形を解析するステップ。
The analysis method according to the eleventh aspect is an analysis method for analyzing the behavior of a striking tool having a property of deforming during a swing, and includes the following steps.
(1) A step of acquiring measurement data that measures the behavior of the first portion included in the hitting tool during a swing.
(2) A step of analyzing the deformation of the hitting tool by using a model considering the rotational torque acting on the hitting tool with the deformation of the hitting tool during the swing based on the measurement data.

本発明によれば、打具に含まれる第1部位のスイング中の挙動を計測した計測データに基づいて、スイング中に変形する性質を有する打具の挙動が解析される。このとき、スイング中の打具の変形に伴って打具に作用する回転トルクを考慮したモデルを用いて、打具の変形が解析される。従って、打具の変形に起因する回転トルクを考慮して、打具の挙動を高精度に解析することができる。 According to the present invention, the behavior of a hitting tool having a property of deforming during a swing is analyzed based on the measurement data obtained by measuring the behavior of the first portion included in the hitting tool during the swing. At this time, the deformation of the hitting tool is analyzed by using a model considering the rotational torque acting on the hitting tool with the deformation of the hitting tool during the swing. Therefore, the behavior of the hitting tool can be analyzed with high accuracy in consideration of the rotational torque caused by the deformation of the hitting tool.

従来技術に係るスイング中のゴルフクラブの解析モデルを示す図。The figure which shows the analysis model of the golf club in swing which concerns on the prior art. 本発明に係るスイング中のゴルフクラブの解析モデルを示す図。The figure which shows the analysis model of the golf club in swing which concerns on this invention. 本発明の一実施形態に係る解析装置を含むスイング解析システムの全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the swing analysis system including the analysis apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. スイング解析システムの機能ブロック図。Functional block diagram of the swing analysis system. (A)アドレス状態を示す図。(B)トップ状態を示す図。(C)インパクト状態を示す図。(D)フィニッシュ状態を示す図。(A) The figure which shows the address state. (B) The figure which shows the top state. (C) The figure which shows the impact state. (D) The figure which shows the finish state. ゴルフクラブの斜視図。A perspective view of a golf club. 有限要素法に従ってゴルフクラブをモデル化した図。The figure which modeled the golf club according to the finite element method. 変形時のゴルフクラブをモデル化した図。The figure which modeled the golf club at the time of deformation. 回転トルクを考慮して、変形時のゴルフクラブをモデル化した図。The figure which modeled the golf club at the time of deformation in consideration of the rotational torque. 解析処理の流れを示すフローチャート。A flowchart showing the flow of analysis processing. 変形例に係るゴルフクラブの斜視図。A perspective view of a golf club according to a modified example. 参考例に係るヘッドに貼付されるマーカーの位置を示す図。The figure which shows the position of the marker attached to the head which concerns on a reference example. 参考例及び比較例に係るゴルファーの正面側から視たゴルフクラブの軌道のシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of the trajectory of the golf club seen from the front side of the golfer which concerns on a reference example and a comparative example. 参考例及び比較例に係るゴルファーの右側から視たゴルフクラブの軌道のシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of the trajectory of the golf club seen from the right side of the golfer which concerns on a reference example and a comparative example. 参考例及び実施例に係るゴルファーの正面側から視たゴルフクラブの軌道のシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of the trajectory of the golf club seen from the front side of the golfer which concerns on a reference example and an Example. 参考例及び実施例に係るゴルファーの右側から視たゴルフクラブの軌道のシミュレーション結果を示す図。The figure which shows the simulation result of the trajectory of the golf club seen from the right side of the golfer which concerns on a reference example and an Example. 参考例及び比較例に係るヘッド速度の解析結果を示す図。The figure which shows the analysis result of the head speed which concerns on a reference example and a comparative example. 参考例及び比較例に係る進入角の解析結果を示す図。The figure which shows the analysis result of the approach angle which concerns on a reference example and a comparative example. 参考例及び比較例に係るフェース角の解析結果を示す図。The figure which shows the analysis result of the face angle which concerns on a reference example and a comparative example. 参考例及び比較例に係るブロー角の解析結果を示す図。The figure which shows the analysis result of the blow angle which concerns on a reference example and a comparative example. 参考例及び実施例に係るヘッド速度の解析結果を示す図。The figure which shows the analysis result of the head speed which concerns on a reference example and an Example. 参考例及び実施例に係る進入角の解析結果を示す図。The figure which shows the analysis result of the approach angle which concerns on a reference example and an Example. 参考例及び実施例に係るフェース角の解析結果を示す図。The figure which shows the analysis result of the face angle which concerns on a reference example and an Example. 参考例及び実施例に係るブロー角の解析結果を示す図。The figure which shows the analysis result of the blow angle which concerns on a reference example and an Example.

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る解析装置、方法及びプログラムをスイング中のゴルフクラブの挙動の解析に適用した場合の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment when the analyzer, method, and program according to the present invention are applied to the analysis of the behavior of a golf club during a swing will be described with reference to the drawings.

<1.スイング解析システムの概要>
図3及び図4に、本発明の一実施形態に係る解析装置1を含むスイング解析システム100の全体構成図を示す。スイング解析システム100は、ゴルファー7によるスイング中のゴルフクラブ5の挙動の解析に適するように構成されている。解析の対象となるゴルフクラブ5の特にシャフト52の部分は、スイング中に変形する性質を有している。解析装置1は、スイング中のゴルフクラブ5のグリップ51の部分の挙動を計測した計測データに基づいて、ゴルフクラブ5の変形を解析するとともに、当該ゴルフクラブ5の変形に基づいて、ヘッド53の挙動も解析する。以上の計測は、計測装置2により行われ、計測装置2は、解析装置1とともにスイング解析システム100を構成する。解析装置1による解析結果は、ゴルファー7に適したゴルフクラブ5のフィッティングや、ゴルファー7のフォームの改善、ゴルフ用品の開発等、様々な用途で利用される。
<1. Overview of swing analysis system>
3 and 4 show an overall configuration diagram of the swing analysis system 100 including the analysis device 1 according to the embodiment of the present invention. The swing analysis system 100 is configured to be suitable for the golfer 7 to analyze the behavior of the golf club 5 during a swing. The portion of the golf club 5 to be analyzed, particularly the shaft 52, has a property of being deformed during a swing. The analysis device 1 analyzes the deformation of the golf club 5 based on the measurement data obtained by measuring the behavior of the grip 51 portion of the golf club 5 during the swing, and based on the deformation of the golf club 5, the head 53 The behavior is also analyzed. The above measurement is performed by the measuring device 2, and the measuring device 2 constitutes the swing analysis system 100 together with the analysis device 1. The analysis result by the analysis device 1 is used for various purposes such as fitting of a golf club 5 suitable for the golfer 7, improvement of the form of the golfer 7, development of golf equipment, and the like.

以下、スイング解析システム100の各部の構成を説明した後、スイング解析システム100による解析方法について説明する。 Hereinafter, the configuration of each part of the swing analysis system 100 will be described, and then the analysis method by the swing analysis system 100 will be described.

<2.各部の詳細>
<2−1.計測装置>
本実施形態に係る計測装置2は、慣性センサユニット4と、距離画像センサ21とから構成される。以下、順に説明する。
<2. Details of each part>
<2-1. Measuring device>
The measuring device 2 according to the present embodiment includes an inertial sensor unit 4 and a distance image sensor 21. Hereinafter, they will be described in order.

<2−1−1.慣性センサユニット>
慣性センサユニット4は、図3に示すとおり、ゴルフクラブ5のグリップエンド51aに取り付けられており、グリップエンド51aの挙動を計測する。本実施形態に係る慣性センサユニット4は、着脱自在に構成されており、任意のゴルフクラブ5に取り付けることができる。なお、ゴルフクラブ5は、一般的なゴルフクラブであり、シャフト52と、シャフト52の一端に設けられたヘッド53と、シャフト52の他端に設けられたグリップ51とから構成される。慣性センサユニット4は、スイング動作の妨げとならないよう、小型且つ軽量に構成されている。図4に示すように、本実施形態に係る慣性センサユニット4には、加速度センサ41、角速度センサ42及び地磁気センサ43が搭載されている。また、慣性センサユニット4には、これらのセンサ41〜43から出力されるセンサデータを、通信線17を介して解析装置1等の外部のデバイスに送信するための通信装置40も搭載されている。なお、本実施形態では、通信装置40は、スイング動作の妨げにならないように無線式であるが、ケーブルを介して有線式に解析装置1に接続するようにしてもよい。
<2-1-1. Inertia sensor unit>
As shown in FIG. 3, the inertial sensor unit 4 is attached to the grip end 51a of the golf club 5 and measures the behavior of the grip end 51a. The inertial sensor unit 4 according to the present embodiment is detachably configured and can be attached to any golf club 5. The golf club 5 is a general golf club, and is composed of a shaft 52, a head 53 provided at one end of the shaft 52, and a grip 51 provided at the other end of the shaft 52. The inertial sensor unit 4 is compact and lightweight so as not to interfere with the swing operation. As shown in FIG. 4, the inertial sensor unit 4 according to the present embodiment is equipped with an acceleration sensor 41, an angular velocity sensor 42, and a geomagnetic sensor 43. Further, the inertial sensor unit 4 is also equipped with a communication device 40 for transmitting sensor data output from these sensors 41 to 43 to an external device such as an analysis device 1 via a communication line 17. .. In the present embodiment, the communication device 40 is wireless so as not to interfere with the swing operation, but it may be connected to the analysis device 1 by wire via a cable.

加速度センサ41、角速度センサ42及び地磁気センサ43はそれぞれ、局所座標系における加速度、角速度及び地磁気を計測する。より具体的には、加速度センサ41は、予め定められているグリップエンド51aを基準とする局所座標系における3軸方向の加速度を計測する。角速度センサ42も、同じ局所座標系における3軸方向の角速度を計測し、地磁気センサ43も、同じ局所座標系における3軸方向の地磁気を計測する。これらの加速度、角速度及び地磁気に関するセンサデータ(計測データ)は、少なくともアドレスからインパクトまでの期間において、所定の短いサンプリング周期の時系列データとして取得される。 The acceleration sensor 41, the angular velocity sensor 42, and the geomagnetic sensor 43 measure the acceleration, the angular velocity, and the geomagnetism in the local coordinate system, respectively. More specifically, the acceleration sensor 41 measures acceleration in three axial directions in a local coordinate system with reference to a predetermined grip end 51a. The angular velocity sensor 42 also measures the angular velocity in the triaxial direction in the same local coordinate system, and the geomagnetic sensor 43 also measures the geomagnetism in the triaxial direction in the same local coordinate system. The sensor data (measurement data) relating to these accelerations, angular velocities, and geomagnetism are acquired as time-series data having a predetermined short sampling period, at least in the period from the address to the impact.

なお、ゴルフスイングは、一般に、アドレス、トップ、インパクト、フィニッシュの順に進む。アドレスとは、図5(A)に示すとおり、ゴルフクラブ5のヘッド53をボール近くに配置した静止状態を意味し、トップとは、図5(B)に示すとおり、アドレスからゴルフクラブ5をテイクバックし、最もヘッド53が振り上げられた状態を意味する。インパクトとは、図5(C)に示すとおり、トップからゴルフクラブ5が振り下ろされ、ヘッド53がボールと衝突した瞬間の状態を意味し、フィニッシュとは、図5(D)に示すとおり、インパクト後、ゴルフクラブ5を前方へ振り抜いた状態を意味する。 The golf swing generally proceeds in the order of address, top, impact, and finish. The address means a stationary state in which the head 53 of the golf club 5 is arranged near the ball as shown in FIG. 5 (A), and the top means the golf club 5 from the address as shown in FIG. 5 (B). It means a state in which the head 53 is swung up most after taking back. The impact means the state at the moment when the golf club 5 is swung down from the top and the head 53 collides with the ball as shown in FIG. 5 (C), and the finish means the state at the moment when the head 53 collides with the ball, and the finish means as shown in FIG. 5 (D). It means a state in which the golf club 5 is swung forward after the impact.

本実施形態では、加速度センサ41、角速度センサ42及び地磁気センサ43からのセンサデータは、通信装置40を介してリアルタイムに解析装置1に送信される。しかしながら、例えば、慣性センサユニット4内の記憶装置にセンサデータを格納しておき、スイング動作の終了後に当該記憶装置からセンサデータを取り出して、解析装置1に受け渡すようにしてもよい。 In the present embodiment, the sensor data from the acceleration sensor 41, the angular velocity sensor 42, and the geomagnetic sensor 43 are transmitted to the analysis device 1 in real time via the communication device 40. However, for example, the sensor data may be stored in the storage device in the inertial sensor unit 4, and the sensor data may be taken out from the storage device after the swing operation is completed and passed to the analysis device 1.

<2−1−2.距離画像センサ>
距離画像センサ21は、ゴルファー7がゴルフクラブ5を試打する様子を二次元画像として撮影するとともに、被写体までの距離を測定する測距機能を有するカメラである。従って、距離画像センサ21は、時系列の二次元画像とともに、時系列の深度画像を出力することができる。なお、ここでいう二次元画像とは、撮影空間の像をカメラの光軸に直交する平面内へ投影した画像である。また、深度画像とは、カメラの光軸方向の被写体の奥行きのデータを、二次元画像と略同じ撮像範囲内の画素に割り当てた画像である。本実施形態では、距離画像センサ21は、ゴルファー7を正面側から撮影すべく、ゴルファー7の前方に設置される。
<2-1-2. Distance image sensor>
The distance image sensor 21 is a camera having a distance measuring function of taking a two-dimensional image of the golfer 7 trying to hit the golf club 5 and measuring the distance to the subject. Therefore, the distance image sensor 21 can output a time-series depth image together with a time-series two-dimensional image. The two-dimensional image referred to here is an image obtained by projecting an image of the shooting space into a plane orthogonal to the optical axis of the camera. The depth image is an image in which the depth data of the subject in the optical axis direction of the camera is assigned to pixels within the same imaging range as the two-dimensional image. In the present embodiment, the distance image sensor 21 is installed in front of the golfer 7 in order to photograph the golfer 7 from the front side.

本実施形態で使用される距離画像センサ21は、二次元画像を赤外線画像(以下、IR画像という)として撮影する。また、深度画像は、赤外線を用いたタイムオブフライト方式やドットパターン投影方式等の方法により得られる。従って、図4に示すように、距離画像センサ21は、赤外線を前方に向けて発光するIR発光部21aと、IR発光部21aから照射され、被写体に反射して戻ってきた赤外線を受光するIR受光部21bとを有する。IR受光部21bは、光学系及び撮像素子等を有するカメラである。ドットパターン投影方式では、IR発光部21aから照射された赤外線のドットパターンをIR受光部21bで読み取り、距離画像センサ21内部での画像処理によりドットパターンが検出され、これに基づいて奥行きが計算される。本実施形態では、IR発光部21a及びIR受光部21bは、同じ筐体21f内に収容され、筐体21fの前方に配置されている。 The distance image sensor 21 used in the present embodiment captures a two-dimensional image as an infrared image (hereinafter referred to as an IR image). Further, the depth image can be obtained by a method such as a time-of-flight method using infrared rays or a dot pattern projection method. Therefore, as shown in FIG. 4, the distance image sensor 21 has an IR light emitting unit 21a that emits infrared rays forward and an IR that receives infrared rays that are emitted from the IR light emitting unit 21a and reflected by the subject and returned. It has a light receiving unit 21b. The IR light receiving unit 21b is a camera having an optical system, an image sensor, and the like. In the dot pattern projection method, the infrared dot pattern emitted from the IR light emitting unit 21a is read by the IR light receiving unit 21b, the dot pattern is detected by image processing inside the distance image sensor 21, and the depth is calculated based on this. To. In the present embodiment, the IR light emitting unit 21a and the IR light receiving unit 21b are housed in the same housing 21f and arranged in front of the housing 21f.

距離画像センサ21には、距離画像センサ21の動作全体を制御するCPU21cの他、撮影された画像データ(計測データ)を少なくとも一時的に記憶するメモリ21dが内蔵されている。距離画像センサ21の動作を制御する制御プログラムは、メモリ21d内に格納されている。また、距離画像センサ21には、通信部21eも内蔵されており、当該通信部21eは、撮影された画像データを、有線又は無線の通信線17を介して、解析装置1等の外部のデバイスへと出力することができる。本実施形態では、CPU21c及びメモリ21dも、IR発光部21a及びIR受光部21bとともに、筐体21f内に収納されている。なお、解析装置1への画像データの受け渡しは、必ずしも通信部21eを介して行う必要はない。例えば、メモリ21dが着脱式であれば、これを筐体21f内から取り外し、解析装置1のリーダー(後述する通信部15に対応)に挿入する等して、解析装置1で画像データを読み出すことができる。 In addition to the CPU 21c that controls the entire operation of the distance image sensor 21, the distance image sensor 21 has a built-in memory 21d that at least temporarily stores captured image data (measurement data). The control program that controls the operation of the distance image sensor 21 is stored in the memory 21d. Further, the distance image sensor 21 also has a built-in communication unit 21e, and the communication unit 21e transmits the captured image data to an external device such as an analysis device 1 via a wired or wireless communication line 17. Can be output to. In the present embodiment, the CPU 21c and the memory 21d are also housed in the housing 21f together with the IR light emitting unit 21a and the IR light receiving unit 21b. It should be noted that the transfer of image data to the analysis device 1 does not necessarily have to be performed via the communication unit 21e. For example, if the memory 21d is removable, the image data can be read out by the analysis device 1 by removing it from the housing 21f and inserting it into the reader of the analysis device 1 (corresponding to the communication unit 15 described later). Can be done.

本実施形態では、距離画像センサ21により赤外線撮影が行われ、撮影されたIR画像に基づいて、グリップ51の挙動が解析される。従って、距離画像センサ21によるグリップ51の計測が容易となるように、グリップ51(より正確には、グリップエンド51a)には、赤外線を効率的に反射する反射シートがマーカーとして貼付される。また、シャフト52にも、同様の赤外線の反射シートがマーカーとして貼付される。 In the present embodiment, infrared imaging is performed by the distance image sensor 21, and the behavior of the grip 51 is analyzed based on the captured IR image. Therefore, a reflective sheet that efficiently reflects infrared rays is attached to the grip 51 (more accurately, the grip end 51a) as a marker so that the distance image sensor 21 can easily measure the grip 51. A similar infrared reflective sheet is also attached to the shaft 52 as a marker.

<2−2.解析装置>
解析装置1は、ハードウェアとしては汎用のパーソナルコンピュータであり、例えば、デスクトップ型コンピュータ、ノート型コンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォンとして実現される。図4に示すとおり、解析装置1は、コンピュータで読み取り可能なCD−ROM等の記録媒体30から、或いはインターネット等の通信回線を介して、解析プログラム3を汎用のコンピュータにインストールすることにより製造される。解析プログラム3は、計測装置2から送られてくる計測データに基づいて、スイング中のゴルフクラブ5の挙動を解析するためのソフトウェアであり、解析装置1に後述する動作を実行させる。
<2-2. Analyst>
The analysis device 1 is a general-purpose personal computer as hardware, and is realized as, for example, a desktop computer, a notebook computer, a tablet computer, or a smartphone. As shown in FIG. 4, the analysis device 1 is manufactured by installing the analysis program 3 on a general-purpose computer from a computer-readable recording medium 30 such as a CD-ROM or via a communication line such as the Internet. To. The analysis program 3 is software for analyzing the behavior of the golf club 5 during a swing based on the measurement data sent from the measuring device 2, and causes the analysis device 1 to execute the operation described later.

解析装置1は、表示部11、入力部12、記憶部13、制御部14及び通信部15を備える。これらの部11〜15は、互いにバス線16を介して接続されており、相互に通信可能である。表示部11は、液晶ディスプレイ等で構成することができ、ゴルフスイングの解析結果等をユーザに対し表示する。なお、ここでいうユーザとは、ゴルファー7自身やそのインストラクター、ゴルフ用品の開発者等、ゴルフスイングの解析結果を必要とする者の総称である。入力部12は、マウス、キーボード、タッチパネル等で構成することができ、解析装置1に対するユーザからの操作を受け付ける。 The analysis device 1 includes a display unit 11, an input unit 12, a storage unit 13, a control unit 14, and a communication unit 15. These units 11 to 15 are connected to each other via a bus line 16 and can communicate with each other. The display unit 11 can be configured by a liquid crystal display or the like, and displays the analysis result of the golf swing or the like to the user. The term "user" as used herein is a general term for golfers 7 themselves, their instructors, developers of golf equipment, and other persons who require analysis results of golf swings. The input unit 12 can be composed of a mouse, a keyboard, a touch panel, and the like, and receives an operation from the user on the analysis device 1.

記憶部13は、ハードディスク等で構成することができる。記憶部13内には、解析プログラム3が格納されている他、計測装置2から送られてくる計測データが保存される。制御部14は、CPU、ROMおよびRAM等から構成することができる。制御部14は、記憶部13内の解析プログラム3を読み出して実行することにより、仮想的に取得部14a、解析部14b及び表示制御部14cとして動作する。各部14a〜14cの動作の詳細については、後述する。通信部15は、計測装置2等の外部のデバイスとの間でデータを送受信する通信インターフェースとして機能する。 The storage unit 13 can be configured by a hard disk or the like. In addition to storing the analysis program 3, the storage unit 13 stores the measurement data sent from the measuring device 2. The control unit 14 can be composed of a CPU, a ROM, a RAM, and the like. The control unit 14 virtually operates as the acquisition unit 14a, the analysis unit 14b, and the display control unit 14c by reading and executing the analysis program 3 in the storage unit 13. Details of the operation of each part 14a to 14c will be described later. The communication unit 15 functions as a communication interface for transmitting and receiving data to and from an external device such as the measuring device 2.

<3.解析方法>
次に、スイング解析システム100による解析方法について説明する。以下では、まず、解析処理の基礎となる解析モデルについて説明した後、解析処理の流れについて説明する。
<3. Analysis method>
Next, the analysis method by the swing analysis system 100 will be described. In the following, first, the analysis model that is the basis of the analysis process will be described, and then the flow of the analysis process will be described.

<3−1.解析モデル>
本実施形態に係る解析モデルは、有限要素法に従うモデルであり、グリップ51及びシャフト52は、多段円筒梁要素と仮定され、ヘッド53は剛体と仮定される。図7に示すように、グリップ51及びシャフト52は、長手方向に沿って複数の微小な要素に分割される。本実施形態では、グリップ51が6個の要素に分割され、シャフト52が16個の要素に分割される。また、グリップ51と、シャフト52において最もグリップ51近傍の要素とは、物理領域とされ、残りの領域は、弾性変形領域とされる。
<3-1. Analysis model>
The analysis model according to the present embodiment is a model according to the finite element method, and the grip 51 and the shaft 52 are assumed to be multi-stage cylindrical beam elements, and the head 53 is assumed to be a rigid body. As shown in FIG. 7, the grip 51 and the shaft 52 are divided into a plurality of minute elements along the longitudinal direction. In this embodiment, the grip 51 is divided into 6 elements and the shaft 52 is divided into 16 elements. Further, the grip 51 and the element closest to the grip 51 in the shaft 52 are defined as a physical region, and the remaining region is defined as an elastic deformation region.

ここで、図8に示すように、グリップ51においてヘッド53と反対側の端部であるグリップエンド51a側から第i番目の要素を、第i要素と呼ぶ(i=1,2,・・・,22)。なお、図8及び後述する図9において、実線で示されるゴルフクラブ5は、変形のない剛体としてのゴルフクラブであり、点線で示されるゴルフクラブ5は、慣性力により変形したゴルフクラブである。ここでいう慣性力とは、スイング中にスイング平面内を回転するように移動するゴルフクラブ5に作用する慣性力である。さらに、第i要素のグリップエンド51a側の節点を第i節点と呼び、ヘッド53側の節点を第(i+1)節点と呼ぶ。 Here, as shown in FIG. 8, the i-th element from the grip end 51a side, which is the end opposite to the head 53 in the grip 51, is referred to as the i-th element (i = 1, 2, ... , 22). In FIG. 8 and FIG. 9 described later, the golf club 5 shown by a solid line is a golf club as a rigid body without deformation, and the golf club 5 shown by a dotted line is a golf club deformed by an inertial force. The inertial force referred to here is an inertial force acting on the golf club 5 that moves so as to rotate in the swing plane during the swing. Further, the node on the grip end 51a side of the i-th element is called the i-node, and the node on the head 53 side is called the (i + 1) node.

また、無変形時のゴルフクラブ5の第i節点を原点とするシャフト座標系を定義する。シャフト座標系は、x、y及びz軸を有し、x軸は、シャフト52の軸方向に平行でグリップエンド51a側からヘッド53側に向かう方向を正とする。y軸は、ヘッド53のトゥ−ヒール方向に概ね平行で、トゥ側からヒール側に向かう方向を正とする。z軸は、フェース面53aの法線方向に概ね平行で、フェース面53aから飛球方向に向かう方向を正方向とする。また、地面に対して固定されており、ゴルフボールの設置位置を原点とする三次元の慣性座標系と、グリップエンド51aを原点とする三次元の物体固定座標系とを定義する。 Further, a shaft coordinate system with the origin of the i-node of the golf club 5 at the time of no deformation is defined. The shaft coordinate system has x, y, and z axes, and the x axis is parallel to the axial direction of the shaft 52 and the direction from the grip end 51a side to the head 53 side is positive. The y-axis is substantially parallel to the toe-heel direction of the head 53, and the direction from the toe side to the heel side is positive. The z-axis is substantially parallel to the normal direction of the face surface 53a, and the direction from the face surface 53a to the flying ball direction is the positive direction. Further, a three-dimensional inertial coordinate system that is fixed to the ground and has the golf ball installation position as the origin and a three-dimensional object fixed coordinate system that has the grip end 51a as the origin are defined.

このとき、数1のように各記号を定義すると、数2の式が成り立つ。なお、本明細書において、記号の右肩につくTは、転置ベクトルを意味する。

Figure 0006851038
Figure 0006851038
At this time, if each symbol is defined as in Equation 1, the equation in Equation 2 holds. In the present specification, T attached to the right shoulder of the symbol means a transposed vector.
Figure 0006851038
Figure 0006851038

また、ゴルフクラブ5の変形により生じる仮想変位は、以下のように表される。

Figure 0006851038
また、d(i)は、以下のとおり定義される。ただし、x,y,zは、それぞれx軸、y軸、z軸方向の節点の変位を表し、θxは、x軸回りの捩じり角、θy,θzは、それぞれy軸、Z軸回りの撓み角を表す。右下の添え字(i)及び(i+1)は、節点の番号を表す。
Figure 0006851038
The virtual displacement caused by the deformation of the golf club 5 is expressed as follows.
Figure 0006851038
Further, d (i) is defined as follows. However, x, y, and z represent the displacement of the nodes in the x-axis, y-axis, and z-axis directions, respectively, θ x is the twist angle around the x-axis, and θ y and θ z are the y-axis, respectively. Represents the deflection angle around the Z axis. The subscripts (i) and (i + 1) at the lower right represent the node numbers.
Figure 0006851038

以上の式と、ダランベールの原理とにより、下式が成り立つ。なお、本明細書において、記号の上に付くドットは、微分を意味し、2つのドットは、2回微分を意味する。

Figure 0006851038
Based on the above equation and D'Alembert's principle, the following equation holds. In the present specification, the dot attached above the symbol means the derivative, and the two dots mean the derivative twice.
Figure 0006851038

このとき、数5の式が常に成り立つためには、下式が成り立たなければならない。

Figure 0006851038
At this time, in order for the equation of Equation 5 to always hold, the following equation must hold.
Figure 0006851038

また、数6の式の各項は、以下のように得られる。

Figure 0006851038
Further, each term of the equation of Equation 6 is obtained as follows.
Figure 0006851038

数6の式に数7の式を代入すると、下式が得られる。

Figure 0006851038
Substituting the equation of equation 7 into the equation of equation 6 gives the following equation.
Figure 0006851038

さらに、捩りを考慮し、運動エネルギーから質量マトリクス[M]、ポテンシャルエネルギーから剛性マトリクス[K]を導出すると(「岩壺卓三ら,“振動工学の基礎”,森北出版株式会社,2008年,pp.130−134」及び「小松敬治,“機械構造振動学MATLABによる有限要素法と応答解析”,森北出版株式会社,2009年,pp.38−39」を参照)、第i要素の運動方程式は、以下のとおり表される。

Figure 0006851038
Furthermore, considering the twist, the mass matrix [M] is derived from the kinetic energy and the rigidity matrix [K] is derived from the potential energy ("Takuzo Iwatsubo et al.," Basics of Vibration Engineering ", Morikita Publishing Co., Ltd., 2008, pp. 130-134 ”and“ Keiji Komatsu, “Limited Element Method and Response Analysis by Mechanical Structural Vibration MATLAB”, Morikita Publishing Co., Ltd., 2009, pp.38-39 ”), the equation of motion of the i-th element is It is expressed as follows.
Figure 0006851038

また、数9の式から、グリップ51及びシャフト52全体での運動方程式は、以下のように表される。なお、右下の添え字tは、各マトリクス及びベクトルを全要素で加算していることを表す。

Figure 0006851038
Further, from the equation of Equation 9, the equation of motion of the grip 51 and the shaft 52 as a whole is expressed as follows. The subscript t at the lower right indicates that each matrix and vector are added by all elements.
Figure 0006851038

一方、ヘッド53の運動方程式は、以下のとおり表される。

Figure 0006851038
Figure 0006851038
On the other hand, the equation of motion of the head 53 is expressed as follows.
Figure 0006851038
Figure 0006851038

数11及び数12の式中の記号の意味は、以下のとおりである。なお、最終節点とは、最もヘッド53側の節点である。

Figure 0006851038
The meanings of the symbols in the equations of numbers 11 and 12 are as follows. The final node is the node closest to the head 53.
Figure 0006851038

以上の数10〜12の式より、非減衰系でのゴルフクラブ5の運動方程式は、以下のように表される。なお、0i×jは、全ての要素をゼロとするi行j列である。Fcには、慣性力、より正確には、各節点に作用する慣性力の並進成分である節点力に加え、シャフト52の曲げ及び捩じりに寄与するトルクも含まれる。

Figure 0006851038
Figure 0006851038
Figure 0006851038
From the above equations 10 to 12, the equation of motion of the golf club 5 in the non-damping system is expressed as follows. Note that 0 i × j is an i-row and j-column in which all elements are zero. F c includes the inertial force, or more accurately, the nodal force, which is a translational component of the inertial force acting on each node, as well as the torque that contributes to the bending and twisting of the shaft 52.
Figure 0006851038
Figure 0006851038
Figure 0006851038

ここで、質量マトリクス[Mc]及び剛性マトリクス[Kt]を、以下のように、物理領域及び弾性変形領域に分割する。Mi×jは、[Mc]内のi×j列のマトリクス、Ki×jは、[Kt]内のi×j列のマトリクスである。特に、M90×90及びK90×90は、それぞれ固定端条件の弾性変形領域の質量マトリクス及び剛性マトリクスである。

Figure 0006851038
Here, the mass matrix [M c ] and the stiffness matrix [K t ] are divided into a physical region and an elastic deformation region as follows. M i × j is a matrix of columns i × j in [M c ], and K i × j is a matrix of columns i × j in [K t ]. In particular, M 90 × 90 and K 90 × 90 are the mass matrix and the rigidity matrix of the elastic deformation region under the fixed end condition, respectively.
Figure 0006851038

このとき、減衰マトリクス[Ct]は、以下のように表される(「長松昭男,“モード解析”,培風館,1985年,pp.176−216」を参照)。

Figure 0006851038
At this time, the attenuation matrix [C t ] is expressed as follows (see "Akio Nagamatsu," Mode Analysis ", Baifukan, 1985, pp. 176-216").
Figure 0006851038

ただし、上式中の各記号の意味は、以下のとおりである。

Figure 0006851038
However, the meaning of each symbol in the above formula is as follows.
Figure 0006851038

以上の数14及び数18の式より、ゴルフクラブ5の全系の運動方程式として、以下の式が導かれる。

Figure 0006851038
From the above equations of Equation 14 and Equation 18, the following equation is derived as the equation of motion of the entire system of the golf club 5.
Figure 0006851038

なお、以上の各式の導出方法及び各記号の意味は、非特許文献1にも記載されているとおりの公知技術である。従って、以上では、各式及び各記号の意味について簡単に説明を行ったが、より理解を深めるためには、非特許文献1を参照することができる。 The method for deriving each of the above equations and the meaning of each symbol are known techniques as described in Non-Patent Document 1. Therefore, although the meanings of each formula and each symbol have been briefly described above, Non-Patent Document 1 can be referred to in order to deepen the understanding.

本実施形態では、数20の運動方程式において、さらに、慣性力(節点力)により生じる回転トルクが考慮される。回転トルクは、慣性力により、スイング中のゴルフクラブ5の変形に伴ってゴルフクラブ5に作用する、捩じれ成分である。 In the present embodiment, in the equation of motion of Eq. 20, the rotational torque generated by the inertial force (nodal force) is further considered. The rotational torque is a twisting component that acts on the golf club 5 as the golf club 5 is deformed during the swing due to the inertial force.

具体的には、本実施形態では、図9に示すように、第i節点に作用する慣性力(慣性力より算出した並進成分である節点力)F(i)の作用点が、変形後のゴルフクラブ5上に置かれる。この場合、変形前の第i節点には、第i節点の撓み(撓み量d(i))に起因して、回転トルクT(i)が生じる。このとき、並進成分である慣性力F(i)がする仮想仕事は、回転による第i節点の仮想変位をδθ(i)とすると、以下のとおり表される。

Figure 0006851038
Specifically, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the point of action of the inertial force (node force which is a translational component calculated from the inertial force) F (i) acting on the i-node is deformed. Placed on golf club 5. In this case, a rotational torque T (i) is generated at the i-node before deformation due to the deflection of the i-node (deflection amount d (i)). At this time, the virtual work performed by the inertial force F (i), which is a translational component, is expressed as follows, where δθ (i) is the virtual displacement of the i-node due to rotation.
Figure 0006851038

このとき、ダランベールの原理に基づいて、下式が導かれる。数5の式と比較すると、下式においては、回転トルクが考慮されていることが分かる。

Figure 0006851038
At this time, the following equation is derived based on D'Alembert's principle. Comparing with the equation of Equation 5, it can be seen that the rotational torque is taken into consideration in the following equation.
Figure 0006851038

以上より、回転トルクを考慮したときの第i要素の運動方程式は、下式のとおりとなる。

Figure 0006851038
ただし、Tcとは、回転トルクを表し、以下の式のとおり表される。
Figure 0006851038
From the above, the equation of motion of the i-th element when the rotational torque is taken into consideration is as shown in the following equation.
Figure 0006851038
However, T c represents the rotational torque and is represented by the following equation.
Figure 0006851038

数20の式は、回転トルクTcを考慮しないゴルフクラブ5の運動方程式であるが、数23の式は、回転トルクTcを考慮したゴルフクラブ5の運動方程式である。従って数23の式には、慣性力Fcを表す項、及び変形量dtを表す項に加え、回転トルクTcを表す項が含まれている。 The equation of equation 20 is the equation of motion of the golf club 5 that does not consider the rotational torque T c, while the equation of equation 23 is the equation of motion of the golf club 5 that does not consider the rotational torque T c . Therefore, the equation of Equation 23 includes a term representing the rotational torque T c in addition to a term representing the inertial force F c and a term representing the deformation amount dt.

ところで、グリップ51は、ゴルファー7に把持されるが、固定端のように硬く把持されるのではなく、柔軟な手の動きを伴って移動するように把持される。本実施形態では、このような柔軟な把持条件を表現するために、図7に示すように、グリップ51をバネモデルにモデル化して、解析が行われる。モデル化の方法は、非特許文献1にも記載されているように公知技術であるため、ここでは、詳細な説明を省略する。 By the way, although the grip 51 is gripped by the golfer 7, it is not gripped as hard as the fixed end, but is gripped so as to move with a flexible hand movement. In the present embodiment, in order to express such a flexible gripping condition, as shown in FIG. 7, the grip 51 is modeled as a spring model and analysis is performed. Since the modeling method is a known technique as described in Non-Patent Document 1, detailed description thereof will be omitted here.

<3−2.解析処理の流れ>
解析処理は、図10に示すフローチャートに従って進行する。まず、ステップS1では、ゴルファー7によりゴルフクラブ5がスイングされる。このとき、ゴルフクラブ5のスイング中の挙動が、計測装置2により計測される。より具体的には、計測装置2に含まれる慣性センサユニット4により、グリップエンド51aの局所座標系における3軸方向の加速度、角速度及び地磁気に関するセンサデータ(計測データ)が取得され、通信装置40を介して解析装置1に送信される。一方、解析装置1側では、取得部14aが通信部15を介してこれを受信し、記憶部13内に格納する。本実施形態では、少なくともアドレスからインパクトまでの時系列のセンサデータが収集される。
<3-2. Analysis process flow>
The analysis process proceeds according to the flowchart shown in FIG. First, in step S1, the golf club 5 is swung by the golfer 7. At this time, the behavior of the golf club 5 during the swing is measured by the measuring device 2. More specifically, the inertial sensor unit 4 included in the measuring device 2 acquires sensor data (measurement data) relating to acceleration, angular velocity, and geomagnetism in the three axial directions in the local coordinate system of the grip end 51a, and causes the communication device 40 to operate. It is transmitted to the analyzer 1 via. On the other hand, on the analysis device 1 side, the acquisition unit 14a receives this via the communication unit 15 and stores it in the storage unit 13. In this embodiment, at least time-series sensor data from the address to the impact is collected.

また、ステップS1では、慣性センサユニット4による計測と同時に、距離画像センサ21により、ゴルファー7の正面側からゴルフクラブ5がスイングされる様子を捉えた画像データ(計測データ)が取得され、通信部21eを介して解析装置1に送信される。一方、解析装置1側では、取得部14aが通信部15を介してこれを受信し、記憶部13内に格納する。本実施形態では、少なくともアドレスからインパクトまでの時系列の画像データが収集される。すなわち、ステップS1で取得される画像データは、動画データである。なお、ここでいう画像データには、IR画像及び深度画像を含む2系統の時系列の画像データが含まれる。 Further, in step S1, at the same time as the measurement by the inertial sensor unit 4, the distance image sensor 21 acquires image data (measurement data) capturing the swing of the golf club 5 from the front side of the golfer 7, and the communication unit. It is transmitted to the analyzer 1 via 21e. On the other hand, on the analysis device 1 side, the acquisition unit 14a receives this via the communication unit 15 and stores it in the storage unit 13. In this embodiment, at least time-series image data from the address to the impact is collected. That is, the image data acquired in step S1 is moving image data. The image data referred to here includes two time-series image data including an IR image and a depth image.

続くステップS2では、解析部14bが、ステップS1で取得された計測データに基づいて、スイング中の各時刻におけるグリップ51の姿勢を算出する。グリップ51の姿勢は、地面に対して固定されている上述した慣性座標系の中での上述した物体固定座標系の向きにより表すことができる。従って、本実施形態では、グリップ51の姿勢として、慣性座標系を物体固定座標系に変換するための姿勢行列である上述の行列[S]が導出される。

Figure 0006851038
In the following step S2, the analysis unit 14b calculates the posture of the grip 51 at each time during the swing based on the measurement data acquired in step S1. The posture of the grip 51 can be represented by the orientation of the above-mentioned object fixed coordinate system in the above-mentioned inertial coordinate system fixed to the ground. Therefore, in the present embodiment, the above-mentioned matrix [S], which is a posture matrix for converting the inertial coordinate system into the object fixed coordinate system, is derived as the posture of the grip 51.
Figure 0006851038

姿勢行列[S]の9つの成分の意味は、以下のとおりである。
成分c1:慣性座標系の第1軸と、物体固定座標系の第1軸とのなす角度の余弦
成分c2:慣性座標系の第2軸と、物体固定座標系の第1軸とのなす角度の余弦
成分c3:慣性座標系の第3軸と、物体固定座標系の第1軸とのなす角度の余弦
成分c4:慣性座標系の第1軸と、物体固定座標系の第2軸とのなす角度の余弦
成分c5:慣性座標系の第2軸と、物体固定座標系の第2軸とのなす角度の余弦
成分c6:慣性座標系の第3軸と、物体固定座標系の第2軸とのなす角度の余弦
成分c7:慣性座標系の第1軸と、物体固定座標系の第3軸とのなす角度の余弦
成分c8:慣性座標系の第2軸と、物体固定座標系の第3軸とのなす角度の余弦
成分c9:慣性座標系の第3軸と、物体固定座標系の第3軸とのなす角度の余弦
ここで、ベクトル(c1,c2,c3)は、物体固定座標系の第1軸方向の単位ベクトルを表し、ベクトル(c4,c5,c6)は、物体固定座標系の第2軸方向の単位ベクトルを表し、ベクトル(c7,c8,c9)は、物体固定座標系の第3軸方向の単位ベクトルを表している。
The meanings of the nine components of the posture matrix [S] are as follows.
Component c1: Cosine of the angle between the first axis of the inertial coordinate system and the first axis of the object fixed coordinate system Component c2: Angle formed by the second axis of the inertial coordinate system and the first axis of the object fixed coordinate system Cosine component c3: Cosine of the angle formed by the third axis of the inertial coordinate system and the first axis of the object fixed coordinate system C4: The first axis of the inertial coordinate system and the second axis of the object fixed coordinate system Cosine component of the angle formed c5: The cosine component of the angle formed by the second axis of the inertial coordinate system and the second axis of the object fixed coordinate system c6: The third axis of the inertial coordinate system and the second axis of the object fixed coordinate system Cosine component of the angle formed by c7: The cosine component of the angle formed by the first axis of the inertial coordinate system and the third axis of the object fixed coordinate system c8: The second axis of the inertial coordinate system and the third axis of the object fixed coordinate system Cosine of the angle formed by the three axes Component c9: Cosine of the angle formed by the third axis of the inertial coordinate system and the third axis of the object fixed coordinate system Here, the vectors (c1, c2, c3) are the object fixed coordinates. The unit vector in the first axis direction of the system is represented, the vector (c4, c5, c6) represents the unit vector in the second axis direction of the object fixed coordinate system, and the vector (c7, c8, c9) is the object fixed coordinate. It represents the unit vector in the third axis direction of the system.

ステップS2では、姿勢行列[S]は、少なくともアドレスからインパクトまでの期間において時系列に算出される。また、姿勢行列[S]は、ステップS1で取得されたセンサデータ、すなわち、時系列の加速度、角速度及び地磁気のデータを含むセンサデータに基づいて算出される。なお、グリップ51に装着された慣性センサユニットから出力されるセンサデータに基づいて、グリップの姿勢を表す姿勢行列[S]を導出する方法は、様々知られているため、ここでは詳細な説明を省略するが、必要であれば、同出願人らによる特開2016−2429号公報や特開2016−2430号公報等に記載の方法に従うことができる。また、地磁気のデータを用いずに、センサデータのうち加速度及び角速度のデータのみを用いて姿勢行列[S]を導出することもできるが、このような方法も様々知られているため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、本実施形態では、慣性センサユニット4の局所座標系は、上述した物体固定座標系に一致するように設定されているものとする。ただし、両座標系は一致していなくてもよいが、その場合には、両座標系を変換するための変換行列を予め決定して記憶部13に保持しておき、適宜変換すればよい。従って、局所座標系と物体固定座標系が相違していたとしても、両座標系は実質的に等価である。 In step S2, the attitude matrix [S] is calculated in time series at least in the period from the address to the impact. The attitude matrix [S] is calculated based on the sensor data acquired in step S1, that is, sensor data including time-series acceleration, angular velocity, and geomagnetic data. Since various methods for deriving the posture matrix [S] representing the posture of the grip based on the sensor data output from the inertial sensor unit mounted on the grip 51 are known, detailed explanations will be given here. Although omitted, if necessary, the methods described in JP-A-2016-2429, JP-A-2016-2430, and the like by the same applicants can be followed. It is also possible to derive the attitude matrix [S] using only the acceleration and angular velocity data among the sensor data without using the geomagnetic data, but since various such methods are known, here, A detailed description will be omitted. In the present embodiment, it is assumed that the local coordinate system of the inertial sensor unit 4 is set to match the above-mentioned fixed object coordinate system. However, both coordinate systems do not have to match, but in that case, a conversion matrix for converting both coordinate systems may be determined in advance, stored in the storage unit 13, and appropriately converted. Therefore, even if the local coordinate system and the fixed object coordinate system are different, both coordinate systems are substantially equivalent.

以上のとおり、センサデータのみからでも姿勢行列[S]を算出可能であるが、さらに解析の精度を向上させるべく、ステップS1で取得された画像データも参照して、姿勢行列[S]を算出することもできる。具体的には、解析部14bは、ステップS1で取得された時系列のIR画像を画像処理することにより、マーカーの付されたグリップエンド51aやシャフト52等の注目点の慣性座標系における二次元座標を導出する。続いて、ステップS1で取得された時系列の深度画像から、注目点の奥行の座標を特定する。これにより、注目点の慣性座標系における三次元座標が時系列に導出される。そして、解析部14bは、注目点のこのような位置情報に加え、センサデータに含まれる各種情報を用いて、最適化された姿勢行列[S]を導出することができる。例えば、ゴルフクラブ5の注目点の位置情報及びセンサデータに含まれる各種情報を用いて所定の目的関数を定義し、これを最小化又は最大化するような最適解として、姿勢行列[S]を導出することができる。 As described above, the attitude matrix [S] can be calculated only from the sensor data, but in order to further improve the accuracy of the analysis, the attitude matrix [S] is calculated with reference to the image data acquired in step S1. You can also do it. Specifically, the analysis unit 14b performs image processing on the time-series IR image acquired in step S1 to perform two-dimensional image processing in the inertial coordinate system of the point of interest such as the grip end 51a with the marker and the shaft 52. Derived the coordinates. Subsequently, the coordinates of the depth of the point of interest are specified from the time-series depth image acquired in step S1. As a result, the three-dimensional coordinates in the inertial coordinate system of the point of interest are derived in time series. Then, the analysis unit 14b can derive an optimized posture matrix [S] by using various information included in the sensor data in addition to such position information of the point of interest. For example, a posture matrix [S] is used as an optimum solution for defining a predetermined objective function using the position information of the point of interest of the golf club 5 and various information included in the sensor data and minimizing or maximizing the predetermined objective function. Can be derived.

続くステップS3では、解析部14bは、ステップS1で取得された計測データに基づいて、スイング中の各時刻におけるグリップエンド51aの物体固定座標系における加速度、並びにグリップ51の物体固定座標系における角速度及び角加速度を算出する。具体的には、グリップエンド51aの物体固定座標系における加速度は、ステップS1で取得された加速度センサ41の出力値から重力成分をキャンセルすることにより導出される。グリップ51の物体固定座標系における角速度は、角速度センサ42の出力値に一致する。グリップ51の物体固定座標系における角加速度は、角速度センサ42の出力値を微分することにより算出される。グリップエンド51aの物体固定座標系における加速度、並びにグリップ51の物体固定座標系における角速度及び角加速度の値も、少なくともアドレスからインパクトまでの期間において時系列に算出される。 In the following step S3, the analysis unit 14b determines the acceleration in the object fixed coordinate system of the grip end 51a at each time during the swing, and the angular velocity and the angular velocity of the grip 51 in the object fixed coordinate system based on the measurement data acquired in step S1. Calculate the angular acceleration. Specifically, the acceleration of the grip end 51a in the fixed object coordinate system is derived by canceling the gravity component from the output value of the acceleration sensor 41 acquired in step S1. The angular velocity of the grip 51 in the fixed object coordinate system matches the output value of the angular velocity sensor 42. The angular acceleration of the grip 51 in the fixed object coordinate system is calculated by differentiating the output value of the angular velocity sensor 42. The acceleration of the grip end 51a in the fixed object coordinate system, and the angular velocity and angular acceleration values of the grip 51 in the fixed object coordinate system are also calculated in time series at least in the period from the address to the impact.

以上のとおり、センサデータのみからでも、グリップエンド51aの物体固定座標系における加速度、並びにグリップ51の物体固定座標系における角速度及び角加速度の値を算出可能であるが、さらに解析の精度を向上させるべく、姿勢行列[S]の場合と同様に、ステップS1で取得された画像データも参照して最適解を導出することもできる。 As described above, the acceleration in the fixed object coordinate system of the grip end 51a and the angular velocity and angular acceleration values in the fixed object coordinate system of the grip 51 can be calculated only from the sensor data, but the accuracy of the analysis is further improved. Therefore, as in the case of the attitude matrix [S], the optimum solution can be derived by referring to the image data acquired in step S1.

また、ステップS3では、解析部14bは、ステップS1で取得された計測データに基づいて、スイング中の各時刻におけるグリップエンド51aの慣性座標系における三次元座標を導出する。具体的には、解析部14bは、グリップエンド51aの物体固定座標系における加速度を姿勢行列[S]を用いて慣性座標系の値に変換し、変換後の加速度を2回積分することにより、グリップエンド51aの慣性座標系における三次元座標を時系列に算出する。すなわち、グリップエンド51aの軌道が算出される。また、グリップエンド51aの軌道は、上述のとおり、ステップS1で取得された画像データに基づいて算出することもできる。 Further, in step S3, the analysis unit 14b derives three-dimensional coordinates in the inertial coordinate system of the grip end 51a at each time during the swing based on the measurement data acquired in step S1. Specifically, the analysis unit 14b converts the acceleration of the grip end 51a in the fixed object coordinate system into a value in the inertial coordinate system using the attitude matrix [S], and integrates the converted acceleration twice. The three-dimensional coordinates in the inertial coordinate system of the grip end 51a are calculated in time series. That is, the trajectory of the grip end 51a is calculated. Further, the trajectory of the grip end 51a can also be calculated based on the image data acquired in step S1 as described above.

続くステップS4では、解析部14bは、ステップS2,S3で算出された姿勢行列[S]、グリップエンド51aの加速度、並びにグリップ51の角速度及び角加速度を数16の式に入力することにより、スイング中の各時刻における慣性力Fcを算出する。慣性力Fcは、少なくともアドレスからインパクトまでの期間において時系列に算出される。 In the following step S4, the analysis unit 14b inputs the posture matrix [S] calculated in steps S2 and S3, the acceleration of the grip end 51a, and the angular velocity and the angular acceleration of the grip 51 into the equation of equation 16, thereby swinging. Calculate the inertial force F c at each time in the middle. The inertial force F c is calculated in chronological order at least in the period from address to impact.

続くステップS5では、解析部14bは、ステップS4で算出された慣性力Fcを数20の式に入力することにより、スイング中の各時刻における、グリップ51及びシャフト52の撓みによる変形量dtである第1変形量を算出する。第1変形量dtは、少なくともアドレスからインパクトまでの期間において時系列に算出される。 In the following step S5, the analysis unit 14b inputs the inertial force F c calculated in step S4 into the equation of Eq. 20, so that the amount of deformation dt due to the bending of the grip 51 and the shaft 52 at each time during the swing. The first deformation amount is calculated. The first deformation amount dt is calculated in chronological order at least in the period from the address to the impact.

続くステップS6では、解析部14bは、ステップS2,S3で算出された姿勢行列[S]、グリップエンド51aの加速度、並びにグリップ51の角速度及び角加速度に加え、ステップS5で算出された第1変形量dtを数24の式に入力することにより、スイング中の各時刻における回転トルクTcを算出する。回転トルクTcは、少なくともアドレスからインパクトまでの期間において時系列に算出される。 In the following step S6, the analysis unit 14b adds the posture matrix [S] calculated in steps S2 and S3, the acceleration of the grip end 51a, and the angular velocity and the angular acceleration of the grip 51, and the first deformation calculated in step S5. By inputting the quantity d t into the equation of equation 24, the rotational torque T c at each time during the swing is calculated. The rotational torque T c is calculated in chronological order at least in the period from the address to the impact.

続くステップS7では、解析部14bは、ステップS4,S6で算出された慣性力Fc及び回転トルクTcを数23の式に入力することにより、グリップ51及びシャフト52の撓みによる変形量dtを、第2変形量として再算出する。第2変形量dtは、スイング中の各時刻において算出され、少なくともアドレスからインパクトまでの期間において時系列に算出される。 In the following step S7, the analysis unit 14b inputs the inertial force F c and the rotational torque T c calculated in steps S4 and S6 into the equation of equation 23, so that the amount of deformation due to the bending of the grip 51 and the shaft 52 dt Is recalculated as the second deformation amount. The second deformation amount dt is calculated at each time during the swing, and is calculated in chronological order at least in the period from the address to the impact.

ここで、数23の式は、数20の式の右辺に回転トルクTcを加えたものである。すなわち、ステップS7は、数20の式に、Fc=Fc+Tcとして値を再入力しているステップであると言うことができる。 Here, the equation of equation 23 is obtained by adding the rotational torque T c to the right side of the equation of equation 20. That is, it can be said that step S7 is a step in which the value is re-entered as F c = F c + T c in the equation of Eq. 20.

続くステップS8では、解析部14bは、ステップS7で算出された第2変形量dtに基づいて、ヘッド53の挙動を導出する。本実施形態では、ヘッド53の挙動としては、スイング中の各時刻におけるヘッド53の重心の位置、並びにインパクト直前のヘッド53の速度(以下、ヘッド速度という)、フェース角、進入角及びブロー角が算出される。ヘッド53の重心の位置は、少なくともアドレスからインパクトまでの期間において時系列に算出される。すなわち、スイング中のヘッド53の重心の軌道が算出される。 In the following step S8, the analysis unit 14b derives the behavior of the head 53 based on the second deformation amount dt calculated in step S7. In the present embodiment, the behavior of the head 53 includes the position of the center of gravity of the head 53 at each time during the swing, the speed of the head 53 immediately before the impact (hereinafter referred to as the head speed), the face angle, the approach angle, and the blow angle. Calculated. The position of the center of gravity of the head 53 is calculated in chronological order at least in the period from the address to the impact. That is, the trajectory of the center of gravity of the head 53 during the swing is calculated.

ステップS8の実行時においては、これまでのステップにより、スイング中の各時刻におけるゴルフクラブ5の各節点における第2変形量dt等が導出されている。従って、解析部14bは、この情報に基づいて、スイング中の各時刻におけるシャフト52上の最終節点の挙動を導出する。そして、この時系列の最終節点の挙動、並びにヘッド53の形状のデータから、スイング中の各時刻におけるヘッド53の様々な注目点(ヘッド53の重心を含む)の位置を算出する。ヘッド53の形状のデータとは、例えば、ヘッド53の設計時のCADデータであり、記憶部13内に予め記憶されているものとする。そして、解析部14bは、これらの時系列のヘッド53の様々な注目点の位置に基づいて、上述したようなヘッド53の挙動を導出する。 At the time of executing step S8, the second deformation amount dt and the like at each node of the golf club 5 at each time during the swing are derived by the steps so far. Therefore, the analysis unit 14b derives the behavior of the final node on the shaft 52 at each time during the swing based on this information. Then, from the behavior of the final node in this time series and the data of the shape of the head 53, the positions of various points of interest (including the center of gravity of the head 53) of the head 53 at each time during the swing are calculated. The shape data of the head 53 is, for example, CAD data at the time of designing the head 53, and is assumed to be stored in advance in the storage unit 13. Then, the analysis unit 14b derives the behavior of the head 53 as described above based on the positions of various points of interest of the head 53 in these time series.

続くステップS9では、表示制御部14cは、以上の解析結果を表示部11上に表示する。ここでいう解析結果とは、例えば、スイング中の各時刻におけるグリップエンド51aの慣性座標系での位置、グリップ51の姿勢、及びシャフト52の各節点における第2変形量dt、並びにステップS8で導出されたヘッド53の挙動の情報である。また、解析結果として、後述する図14A及び図14Bに示されるような、変形を考慮したスイング中のゴルフクラブ5の軌道をGUI表示することもできる。 In the following step S9, the display control unit 14c displays the above analysis result on the display unit 11. The analysis results referred to here are, for example, the position of the grip end 51a in the inertial coordinate system at each time during the swing, the posture of the grip 51, the second deformation amount dt at each node of the shaft 52, and step S8. It is the information of the behavior of the derived head 53. Further, as an analysis result, it is possible to display the trajectory of the golf club 5 during the swing in consideration of the deformation by GUI as shown in FIGS. 14A and 14B described later.

<4.変形例>
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。
<4. Modification example>
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following changes can be made. In addition, the gist of the following modified examples can be combined as appropriate.

<4−1>
計測装置2により挙動が計測される対象は、グリップ51に限られず、例えば、シャフト52であってもよい。ただし、この場合、シャフト52におけるグリップ51近傍の部位の挙動を計測することが好ましい。例えば、慣性センサユニット4をシャフト52に取付けることもできる。また、本発明の原理によれば、ゴルフクラブ5の様々な部位の挙動を計測装置2により計測し、解析装置1により当該計測データに基づいてゴルフクラブ5の変形を解析し、当該解析結果に基づいてさらにゴルフクラブ5の別の様々な部位の挙動を解析することができる。
<4-1>
The target whose behavior is measured by the measuring device 2 is not limited to the grip 51, and may be, for example, the shaft 52. However, in this case, it is preferable to measure the behavior of the portion of the shaft 52 near the grip 51. For example, the inertial sensor unit 4 can be attached to the shaft 52. Further, according to the principle of the present invention, the behavior of various parts of the golf club 5 is measured by the measuring device 2, the deformation of the golf club 5 is analyzed by the analysis device 1 based on the measurement data, and the analysis result is obtained. Based on this, the behavior of various other parts of the golf club 5 can be further analyzed.

<4−2>
計測装置2の構成は、上述した例に限られず、例えば、計測装置2として、複数台のカメラからなるモーションキャプチャシステムを用いることができる。この場合、モーションキャプチャシステムから取得される画像データ(計測データ)に基づいて、上述のステップS2〜S7を実行することができる。また、この場合、ゴルフクラブ5に図11に示すような治具50を取り付けることが好ましい。
<4-2>
The configuration of the measuring device 2 is not limited to the above-mentioned example, and for example, a motion capture system including a plurality of cameras can be used as the measuring device 2. In this case, the above steps S2 to S7 can be executed based on the image data (measurement data) acquired from the motion capture system. Further, in this case, it is preferable to attach the jig 50 as shown in FIG. 11 to the golf club 5.

図11では、治具50は、グリップ51においてヘッド53側の端部付近に取り付けられている。治具50は、グリップ51から突出し、シャフト52の延びる方向に直交して延びる2本の棒ないし梁状の突起部54,55を備えている。また、突起部54と突起部55とは、互いに概ね直交している。突起部54,55の先端には、それぞれ球体状のマーカー54a,55aが取り付けられており、突起部54の根元の位置とシャフト52を挟んで反対側の位置にも、球体状のマーカー54bが取り付けられている。さらに、シャフト52のチップ端に、球体状のマーカー54cが取り付けられている。これらのマーカー54a〜54c,55aは、計測装置2による追跡を容易にするマーカーであり、光を効率的に反射するように構成されている。そして、解析部14bは、撮影された複数枚の画像に写るこれらのマーカー54a〜54c,55aの像を抽出し、三角測量の原理等に基づいてマーカー54a〜54c,55aの慣性座標系における三次元座標を導出する。続いて、マーカー54a,54b,55aの慣性座標系における三次元座標に基づいて、グリップ51の姿勢を導出する。そして、グリップ51の姿勢から、グリップ51の物体固定座標系における角速度及びこれを微分して得られる角加速度を導出する。また、治具50とグリップエンド51aとの位置関係は既知であるため、当該位置関係と、マーカー54a,54b,55aの慣性座標系における三次元座標とに基づいて、グリップエンド51aの慣性座標系における三次元座標を導出する。そして、グリップ51の姿勢に基づいて、グリップエンド51aの慣性座標系における三次元座標を物体固定座標系の値に変換した後、変換後の三次元座標に基づいて、グリップエンド51aの物体固定座標系における加速度を導出する。以降の処理は、上記実施形態と同様に進行する。 In FIG. 11, the jig 50 is attached to the grip 51 near the end on the head 53 side. The jig 50 includes two rod-shaped or beam-shaped protrusions 54, 55 that protrude from the grip 51 and extend orthogonally to the extending direction of the shaft 52. Further, the protrusion 54 and the protrusion 55 are substantially orthogonal to each other. Sphere-shaped markers 54a and 55a are attached to the tips of the protrusions 54 and 55, respectively, and spherical markers 54b are also attached to the position at the base of the protrusion 54 and the position opposite to the shaft 52. It is attached. Further, a spherical marker 54c is attached to the tip end of the shaft 52. These markers 54a to 54c, 55a are markers that facilitate tracking by the measuring device 2 and are configured to efficiently reflect light. Then, the analysis unit 14b extracts the images of these markers 54a to 54c and 55a appearing in the plurality of captured images, and based on the principle of triangulation and the like, the third order of the markers 54a to 54c and 55a in the inertial coordinate system. Derived the original coordinates. Subsequently, the posture of the grip 51 is derived based on the three-dimensional coordinates in the inertial coordinate system of the markers 54a, 54b, 55a. Then, from the posture of the grip 51, the angular velocity of the grip 51 in the fixed object coordinate system and the angular acceleration obtained by differentiating the angular velocity are derived. Further, since the positional relationship between the jig 50 and the grip end 51a is known, the inertial coordinate system of the grip end 51a is based on the positional relationship and the three-dimensional coordinates in the inertial coordinate system of the markers 54a, 54b, 55a. Derived the three-dimensional coordinates in. Then, based on the posture of the grip 51, the three-dimensional coordinates in the inertial coordinate system of the grip end 51a are converted into the values of the object fixed coordinate system, and then the object fixed coordinates of the grip end 51a are converted based on the converted three-dimensional coordinates. Derivation of acceleration in the system. Subsequent processing proceeds in the same manner as in the above embodiment.

<参考例>
ゴルフクラブに図11と同様の治具を取り付け、モーションキャプチャシステムにより治具のマーカーの軌道を計測した。また、図12に示すように、ヘッドのクラウン部上におけるフェース面近傍の位置であって、トゥ側の端部付近とヒール側の端部付近とにマーカーを貼付し、モーションキャプチャシステムによりこれらのマーカーの軌道を計測した。ここでいうモーションキャプチャシステムは、変形例4−2の中で説明した三次元計測を可能にする複数台のカメラからなるシステムとした。そして、以上のマーカーの軌道から、スイング中のグリップ及びシャフトの軌道、並びにインパクト直前のヘッド速度、フェース角、進入角及びブロー角を算出した。また、以上のマーカーの軌道とCADデータとから、スイング中のヘッドの軌道を算出した。
<Reference example>
A jig similar to that shown in FIG. 11 was attached to the golf club, and the trajectory of the marker of the jig was measured by a motion capture system. Further, as shown in FIG. 12, markers are affixed to the positions near the face surface on the crown portion of the head, near the end on the toe side and near the end on the heel side, and these are affixed by a motion capture system. The orbit of the marker was measured. The motion capture system referred to here is a system composed of a plurality of cameras that enable the three-dimensional measurement described in the modified example 4-2. Then, from the trajectories of the above markers, the trajectories of the grip and shaft during the swing, and the head speed, face angle, approach angle, and blow angle immediately before the impact were calculated. Further, the trajectory of the head during the swing was calculated from the trajectory of the above markers and the CAD data.

<比較例>
上記実施形態に記載した方法と同様の方法により、スイング中の第1変形量dtを算出し、第2変形量dtではなく第1変形量dtを用いて、変形を考慮したグリップ及びシャフトの各節点の軌道を算出した。また、こうして導出された最終節点の位置に基づいて、上記実施形態に記載した方法と同様の方法により、スイング中の各時刻におけるヘッドの重心の位置、並びにインパクト直前のヘッド速度、フェース角、進入角及びブロー角を算出した。ここでは、ヘッドの重心の位置とヘッドのCADデータとから、参考例で説明したヘッドのクラウン部上のマーカーの位置に相当する位置を特定し、これらの位置に基づいて、インパクト直前のヘッド速度、フェース角、進入角及びブロー角を算出した。本比較例では、スイング中のグリップの姿勢、グリップエンドの物体固定座標系における加速度、並びにグリップの物体固定座標系における角速度及び角加速度は、距離画像センサ及び慣性センサユニットではなく、参考例及び変形例4−2と同様のモーションキャプチャシステムにより計測された計測データに基づいて算出された。
<実施例>
<Comparison example>
The first deformation amount dt during the swing is calculated by the same method as the method described in the above embodiment, and the first deformation amount dt is used instead of the second deformation amount dt , and the grip and the grip considering the deformation are used. The trajectory of each node of the shaft was calculated. Further, based on the position of the final node derived in this way, the position of the center of gravity of the head at each time during the swing, the head speed immediately before the impact, the face angle, and the approach are performed by the same method as that described in the above embodiment. The angle and blow angle were calculated. Here, the position corresponding to the position of the marker on the crown portion of the head described in the reference example is specified from the position of the center of gravity of the head and the CAD data of the head, and based on these positions, the head speed immediately before the impact , Face angle, approach angle and blow angle were calculated. In this comparative example, the posture of the grip during the swing, the acceleration in the fixed object coordinate system of the grip end, and the angular velocity and the angular acceleration in the fixed object coordinate system of the grip are not the distance image sensor and the inertial sensor unit, but the reference example and the deformation. It was calculated based on the measurement data measured by the same motion capture system as in Example 4-2.
<Example>

上記実施形態に記載した方法と同様の方法により、スイング中の第2変形量dtを算出し、第2変形量dtに基づいて、変形を考慮したグリップ及びシャフトの各節点の軌道を算出した。また、上記実施形態に記載した方法と同様の方法により、スイング中の各時刻におけるヘッドの重心の位置、並びにインパクト直前のヘッド速度、フェース角、進入角及びブロー角を算出した。ここでは、ヘッドの重心の位置とヘッドのCADデータとから、参考例で説明したヘッドのクラウン部上のマーカーの位置に相当する位置を特定し、これらの位置に基づいて、インパクト直前のヘッド速度、フェース角、進入角及びブロー角を算出した。本実施例では、スイング中のグリップの姿勢、グリップエンドの物体固定座標系における加速度、並びにグリップの物体固定座標系における角速度及び角加速度は、距離画像センサ及び慣性センサユニットではなく、参考例及び変形例4−2と同様のモーションキャプチャシステムにより計測された計測データに基づいて算出された。 The second deformation amount dt during the swing is calculated by the same method as the method described in the above embodiment, and the trajectory of each node of the grip and the shaft considering the deformation is calculated based on the second deformation amount dt. did. Further, the position of the center of gravity of the head at each time during the swing, and the head speed, face angle, approach angle and blow angle immediately before the impact were calculated by the same method as that described in the above embodiment. Here, the position corresponding to the position of the marker on the crown portion of the head described in the reference example is specified from the position of the center of gravity of the head and the CAD data of the head, and based on these positions, the head speed immediately before the impact , Face angle, approach angle and blow angle were calculated. In this embodiment, the posture of the grip during the swing, the acceleration in the fixed object coordinate system of the grip end, and the angular velocity and the angular acceleration in the fixed object coordinate system of the grip are not the distance image sensor and the inertial sensor unit, but the reference example and the deformation. It was calculated based on the measurement data measured by the same motion capture system as in Example 4-2.

<検証>
図13Aは、参考例及び比較例に係るゴルフクラブの軌道をゴルファーの正面側から視た様子を示しており、図13Bは、同軌道を右側から視た様子を示している。また、図14Aは、参考例及び実施例に係るゴルフクラブ(及びゴルファーの腕)の軌道をゴルファーの正面側から視た様子を示しており、図14Bは、同軌道を右側から視た様子を示している。これらの図からは、比較例の軌道よりも実施例の軌道の方が、参考例の軌道に近似していることが分かる。よって、実施例に係る方法の精度の高さが確認された。また、特に図13B及び図14Bに円で囲んだインパクト付近のシャフトの先端の軌道に注目すると、比較例と比べて実施例において、解析の精度が大幅に改善されていることが分かる。
<Verification>
FIG. 13A shows a state in which the track of the golf club according to the reference example and the comparative example is viewed from the front side of the golfer, and FIG. 13B shows a state in which the track is viewed from the right side. Further, FIG. 14A shows a state in which the trajectory of the golf club (and the golfer's arm) according to the reference example and the embodiment is viewed from the front side of the golfer, and FIG. 14B shows a state in which the trajectory is viewed from the right side. Shown. From these figures, it can be seen that the orbit of the example is closer to the orbit of the reference example than the orbit of the comparative example. Therefore, the high accuracy of the method according to the embodiment was confirmed. Further, paying particular attention to the trajectory of the tip of the shaft near the impact circled in FIGS. 13B and 14B, it can be seen that the accuracy of the analysis is significantly improved in the examples as compared with the comparative example.

また、図15A〜図15Dは、それぞれ、参考例及び比較例に係るインパクト直前のヘッド速度、フェース角、進入角及びブロー角の相関を示すグラフであり、図16A〜図16Dは、それぞれ、参考例及び実施例に係るインパクト直前のヘッド速度、フェース角、進入角及びブロー角の相関を示すグラフである。この結果からは、特にフェース角に関し、実施例及び参考例に係る結果が近似しており、解析の精度が大幅に改善されていることが分かる。 15A to 15D are graphs showing the correlation between the head speed, face angle, approach angle and blow angle immediately before impact according to the reference example and the comparative example, respectively, and FIGS. 16A to 16D are reference examples, respectively. It is a graph which shows the correlation of the head speed, the face angle, the approach angle and the blow angle just before the impact which concerns on an Example and an Example. From this result, it can be seen that the results of the examples and the reference examples are similar, especially with respect to the face angle, and the accuracy of the analysis is greatly improved.

1 解析装置
14a 取得部
14b 解析部
2 計測装置
5 ゴルフクラブ(打具)
51 グリップ(第1部位)
52 シャフト
53 ヘッド(第2部位)
c,F(i) 慣性力
c,T(i) 回転トルク
t,d(i) 変形量
1 Analytical device 14a Acquisition unit 14b Analytical unit 2 Measuring device 5 Golf club (striking tool)
51 Grip (1st part)
52 Shaft 53 Head (2nd part)
F c , F (i) Inertial force T c , T (i) Rotational torque d t , d (i) Deformation amount

Claims (11)

スイング中に変形する性質を有するとともに、グリップ及びシャフトを備える打具の挙動を解析する解析装置であって、
前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方である第1部位のスイング中の挙動を計測した計測データを取得する取得部と、
前記計測データに基づいて、スイング中の前記シャフトの変形に伴って前記シャフトに作用する回転トルクを考慮したモデルを用いて、前記シャフトの変形を解析する解析部と
を備え、
前記解析部は、前記計測データに基づいて、前記シャフトに作用する慣性力を算出し、前記慣性力に基づいて、前記回転トルクを算出し、前記慣性力及び前記回転トルクに基づいて、前記シャフトの変形量を算出する、
解析装置。
It is an analysis device that has the property of deforming during a swing and analyzes the behavior of a striking tool equipped with a grip and a shaft.
An acquisition unit that acquires measurement data that measures the behavior of the first portion, which is at least one of the grip and the shaft, during a swing, and an acquisition unit.
Based on the measurement data, it is provided with an analysis unit that analyzes the deformation of the shaft by using a model that considers the rotational torque acting on the shaft with the deformation of the shaft during the swing.
The analysis unit calculates the inertial force acting on the shaft based on the measurement data, calculates the rotational torque based on the inertial force, and calculates the rotational torque based on the inertial force and the rotational torque. Calculate the amount of deformation of
Analyst.
前記解析部は、前記計測データに基づいて、前記モデルに従う式に入力されるパラメータとして、スイング中の前記打具の姿勢を算出する、
請求項1に記載の解析装置。
Based on the measurement data, the analysis unit calculates the posture of the hitting tool during the swing as a parameter input to the equation according to the model.
The analyzer according to claim 1.
前記解析部は、前記計測データに基づいて、前記モデルに従う式に入力されるパラメータとして、スイング中の前記打具の加速度、角速度及び角加速度の少なくとも1つを算出する、
請求項1又は2に記載の解析装置。
Based on the measurement data, the analysis unit calculates at least one of the acceleration, the angular velocity, and the angular acceleration of the hitting tool during the swing as parameters input to the equation according to the model.
The analyzer according to claim 1 or 2.
前記解析部は、前記シャフトの変形に基づいて、前記打具に含まれる前記第1部位とは異なる2部位の挙動を導出する、
請求項1から3のいずれかに記載の解析装置。
Based on the deformation of the shaft, the analysis unit derives the behavior of the second portion contained in the hitting tool, which is different from the first portion.
The analyzer according to any one of claims 1 to 3.
前記第2部位の挙動には、前記第2部位の角度、速度及び進行方向の少なくとも1つが含まれる、
請求項4に記載の解析装置。
The behavior of the second part includes at least one of the angle, speed and direction of travel of the second part.
The analyzer according to claim 4.
前記打具は、ゴルフクラブであり、前記第2部位は、ヘッドである、
請求項4又は5に記載の解析装置。
The hitting tool is a golf club, and the second portion is a head.
The analyzer according to claim 4 or 5.
前記解析部は、前記慣性力、前記回転トルク及び前記変形量を表す項を含む式を用いて、前記変形量を算出する、
請求項1から6のいずれかに記載の解析装置。
The analysis unit calculates the deformation amount by using an equation including a term representing the inertial force, the rotational torque, and the deformation amount.
The analyzer according to any one of claims 1 to 6.
前記解析部は、前記慣性力を前記モデルに従う式に入力することにより、前記変形量を算出し、前記変形量に基づいて、前記回転トルクを算出し、前記慣性力及び前記回転トルクを前記式に再入力することにより、前記変形量を再算出する、
請求項1から6のいずれかに記載の解析装置。
The analysis unit calculates the deformation amount by inputting the inertial force into an equation according to the model, calculates the rotational torque based on the deformation amount, and calculates the inertial force and the rotational torque into the equation. By re-entering in, the amount of deformation is recalculated.
The analyzer according to any one of claims 1 to 6.
前記モデルは、有限要素法に従って前記打具を微小な要素に分割したモデルである、
請求項1から8のいずれかに記載の解析装置。
The model is a model in which the hitting tool is divided into minute elements according to the finite element method.
The analyzer according to any one of claims 1 to 8.
スイング中に変形する性質を有するとともに、グリップ及びシャフトを備える打具の挙動を解析する解析プログラムであって、
前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方である第1部位のスイング中の挙動を計測した計測データを取得するステップと、
前記計測データに基づいて、スイング中の前記シャフトの変形に伴って前記シャフトに作用する回転トルクを考慮したモデルを用いて、前記シャフトの変形を解析するステップと
をコンピュータに実行させ、
前記解析するステップは、前記計測データに基づいて、前記シャフトに作用する慣性力を算出し、前記慣性力に基づいて、前記回転トルクを算出し、前記慣性力及び前記回転トルクに基づいて、前記シャフトの変形量を算出するステップを含む、
解析プログラム。
It is an analysis program that analyzes the behavior of a striking tool equipped with a grip and a shaft while having the property of deforming during a swing.
A step of acquiring measurement data for measuring the behavior of the first portion, which is at least one of the grip and the shaft, during a swing, and
Based on the measurement data, a computer is made to perform a step of analyzing the deformation of the shaft by using a model considering the rotational torque acting on the shaft with the deformation of the shaft during the swing.
In the step to analyze, the inertial force acting on the shaft is calculated based on the measurement data, the rotational torque is calculated based on the inertial force, and the rotational torque is calculated based on the inertial force and the rotational torque. Including the step of calculating the amount of deformation of the shaft,
Analysis program.
スイング中に変形する性質を有するとともに、グリップ及びシャフトを備える打具の挙動を解析する解析方法であって、
前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方である第1部位のスイング中の挙動を計測した計測データを取得するステップと、
前記計測データに基づいて、スイング中の前記シャフトの変形に伴って前記シャフトに作用する回転トルクを考慮したモデルを用いて、前記シャフトの変形を解析するステップと
を含み、
前記解析するステップは、前記計測データに基づいて、前記シャフトに作用する慣性力を算出し、前記慣性力に基づいて、前記回転トルクを算出し、前記慣性力及び前記回転トルクに基づいて、前記シャフトの変形量を算出するステップを含む、
解析方法。

It is an analysis method that has the property of deforming during a swing and analyzes the behavior of a striking tool equipped with a grip and a shaft.
A step of acquiring measurement data for measuring the behavior of the first portion, which is at least one of the grip and the shaft, during a swing, and
Including a step of analyzing the deformation of the shaft by using a model considering the rotational torque acting on the shaft with the deformation of the shaft during the swing based on the measurement data.
In the step to analyze, the inertial force acting on the shaft is calculated based on the measurement data, the rotational torque is calculated based on the inertial force, and the rotational torque is calculated based on the inertial force and the rotational torque. Including the step of calculating the amount of deformation of the shaft,
analysis method.

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