DE10003333A1 - Nutzung von Glasfasern und anderen Leitern des Lichtes mit Lichtempfänger als Sensoren für Meldung des Kontaktes mit irgendeinem Objekt und Erfassung mit Hilfe der Software auf einem PC - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Nutzung von Glasfasern (Fiberglas) und/oder anderen Leiter des Lichtes mit Detektoren (Lichtempfänger) als Sensoren zur Feststellung, Positionierung und Meldung des Kontaktes mit irgendeinem Objekt und Erfassung mit Hilfe der speziellen Software auf einem Computer.

Die Erfindung kann ihre Verwendung finden z. B.:

• - im Sport:
  Bei schnellen Ballspielen, insbesondere beim Tennisspiel, muß im Verlaufe des Spieles häufig darüber entschieden werden, in wieweit der Auftreffpunkt des Balles auf dem Spielfeld auf oder bereits außerhalb der das Spielfeld begrenzenden Markierung sich befand. Dasselbe gilt auch für den Weitsprung. Ähnliche Probleme treten bei anderen Spielen auf, wo die Markierung des Feldes relevant ist.
• - bei der Polizei oder beim Militär:
  Denkbar ist Einsatz dieses Prinzips auch für die, z. B. beim Antreten auf die Signalstreifen definiert der Computer (Prozessor) sofort die Position eines Objektes, positioniert eine Videokamera oder einen Fotoapparat und betätigt den Auslöser.

Vorteile der Erfindung im Vergleich zu den herkömmlichen Lösungen dieses Problems

• 1. Digitale Verarbeitung und genaue Erkennung der Position des Objektes (z. B. eines Balles) und Abspeicherung der Ergebnisse auf einem PC.
• 2. Nutzung von keinen mechanischen, magnetischen oder elektrischen Sensoren, mit kilometerlangen Leitungen, die nicht immer zuverlässig sind.
• 3. Die Ergebnisse solcher Kontakte des Balles waren in herkömmlichen Patenten nirgendwo registriert und können deshalb nicht als Beweismittel analysiert werden. Digitale Technik ist auf dem Vormarsch und Nutzung des Computers hat mehrere andere Bereiche revolutioniert und sich positiv erwiesen.
• 4. Mit der neuen Überwachungseinrichtung kann man die konventionellen Bälle und Schläger benutzen. Kein Hindernis für weitere Entwicklung der Schläger und Bälle. Kein Präparieren des Balles mit einer elektrisch leitenden Dispersion ist notwendig, was ohne weiteres verändert den Ball und solche Bälle sind auf Turnieren sowieso nicht zugelassen.
• 5. Benutzung für die Verarbeitung und Positionierung des Objektes (Balles) eines Computers. Mit entsprechender, einfacher Software wird es möglich, das komplette Spiel zu überwachen, die Ergebnisse des Spieles zu fixieren, zweifelhafte Bälle eindeutig zu erkennen. Dafür eignet sich ein einfacher PC oder Laptop.
• 6. Benutzung von Glasfasern als Sensoren ist genau, zuverlässig und billig. Keine Wetterbedingungen oder Verschmutzung beeinträchtigen die einwandfreie Arbeit der Glasfaser-Sensoren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige fehlerhafte Entscheidungen auszuschließen, indem man die Feststellung und Meldung von Linien- und Kantenbällen einer technischen Einrichtung überträgt, die dem Schiedsrichter und bei Bedarf dem Spieler mit absoluter Sicherheit anzeigt, ob der jeweilige Spielball ein sogenannter Fehler nach den Regeln des Spieles war. Eine derartige Einrichtung muß den Spielern allerdings erlauben, im Verlauf des Spieles ganz oder teilweise mit dem Körper oder dem Schläger die Linienmarkierung zu betreten b. z. w. zu berühren, ohne daß dadurch eine Fehlermeldung ausgelöst wird. Sie soll ferner sowohl für die Hallen- als auch für den Freiplatzbetrieb geeignet sein und darf deshalb nicht durch Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Wärme, Licht, Schall, Feuchtigkeit und Verschmutzung beeinträchtigt werden. Außerdem muß sie wirtschaftlich und preiswert sein, geeignet für die Produktion und Installation. Diese Aufgabe wird bei einer Überwachungseinrichtung der beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst (s. Anlage 1), daß diejenigen Bereiche des Spielfeldes, in denen das Auftreten des Balles überwacht werden soll, in geringem Abstand zueinander und über die gesamte Fläche des Bereiches (1), parallel verlegte Glasfasern (2) aufweisen, die von einer Seite mit einem Detektor (3) versehen sind und an einen PC angeschlossen werden. Während einer Berührung des Balls mit den Glasfasern fällt kurzfristig das Licht aus, was von einem Detektor registriert wird. Dieser Detektor trägt dieses Signal auf einen Computer über.

Die Glasfasern, die Detektoren, der Verstärker, der Prozessor (PC) und die Software sind also die wesentlichen Bestandteile der Überwachungseinrichtung.

Die Glasfasern werden als eine Variante der Gestaltung der Überwachung immer als ein Paar zusammengesetzt. Eine solche Kombination ist dafür verantwortlich, daß man die genaue Position des Objektes (Balles) mit größerer Genauigkeit feststellen kann (s. Anlage 2). Es soll auf folgende Art und Weise geschehen: Die Detektoren eines Paares werden auf verschiedenen Seiten des Streifens eingesetzt. Beide Glasfasern eines Paares sind gleich lang. Weil sie dicht nebeneinander verlegt und sehr dünn (ca. 1 mm) sind, reagieren die gleichzeitig auf eine Berührung mit dem Ball mit dem kurzfristigen Ausfall des Lichtes in beiden Glasfasern. Weil Die Strecke von Anfang des Streifens bis zur Kontaktstelle nicht gleich groß ist (mit Ausnahme der Mitte), reagieren die beiden Detektoren eines Paares nicht gleichzeitig (oder gleichzeitig, wenn der Ball sich in der Mitte befindet) und senden ihre Signale zum Computer. Alle Paare der Detektoren senden ihre Signale auf verschiedenen Frequenzen. Jedes Paar hat aber dieselbe Frequenz. In einem Streifen sollen mindestens 2 bis 3 Paare verlegt werden.

Um die Unterbrechung der Lichtwellenleiter zu erreichen, legen wir über die Glasfasern (2) einen Streifen (Nr. 4) mit kleinen Wellen, die dann die dünnen Glasfaserleitungen unterbrechen (siehe Anlage 1). Der Belag unter den Glasfaser-Streifen soll etwas weicher sein (5), um überflüssigen Druck auf die Glasfasern zu vermeiden.
Wir bezeichnen die Abstände (s. Anlage 2):
Zwischen Detektor A und dem Punkt des Kontaktes K als "X",
zwischen Detektor B und dem Punkt des Kontaktes K als "Y",
die gesamte Länge des Streifens als "L".

Der PC registriert die Unterbrechung des Lichtes (Auftretens des Balls) von beiden Detektoren und rechnet dann mit der Zeit, die das Licht benötigt, von Lichtquelle zum Detektor, auf welche Länge der Linie der Ball aufkam. Diese Länge entspricht dann den Abständen X und Y, welche der Computer miteinander verrechnet und somit auf die Position des Kontaktes von Ball mit Linie kommt.

Es soll auf solche einfache Weise geschehen: Die Länge des Streifens ist bekannt. Der Computer berechnet: Die Länge, die der PC berechnet hat, ist X - Y = Z; Z : 2 entspricht der Abweichung von der Mitte des Streifens. Das entspricht den Koordinaten des gesuchten Punktes (s. Anlage 2).

K = (L - Z) : 2

Beim Tennisspiel kann es auch passieren, daß ein Streifen nicht nur von einem Ball getroffen wird, sondern auch gleichzeitig von einem Fuß (Schläger). Um solche Kontakte zu unterscheiden, ziehen wir die Tatsache in Betracht, daß die Fläche eines Fußes wesentlich größer ist, als die eines Balles. Damit es zu keiner Verwechslung kommt, kann das Programm auf zwei verschiedene Weisen reagieren: a) bestimmte offensichtlich falsche "Abdrücke" ignorieren, oder b) alles fixieren.

• a) Im Fall eines Fußkontaktes (ignorieren):
  X + Y; Im "normalen" Fall, das heißt bei dem Kontakt mit dem Ball, ist die Kontaktfläche max. ca. 16 cm². Max. Diameter des Abdruckes ist ca. 4 cm. Das Programm prüft das mit Funktion "Wenn". "Wenn" X + Y < L - 4 (cm), dann kommt ein Punkt auf den Monitor, alles andere wird ignoriert.
• b) Im Fall eines Schläger- oder Fußkontaktes (alles fixieren):
  Das Programm prüft, wie viele Signale von einem Streifen gekommen sind, und wo sie liegen. Auf dem Monitor (z. B. Touch-Screen), der seine Befehle durch Berühren bekommt, kann der Schiedsrichter, der das gesamte Spielfeld beobachtet, durch Auswählen eines bestimmten Teils des Streifens die vergrößerten "Abdrücke" des Balles und/oder des Schlägers (Zoom-Funktion) in diesem Bereich beobachten. Das Programm kann so funktionieren, daß z. B. die letzten 2-3 Abdrücke blinken, bis die neuen nicht auftreten. Was noch möglich sein könnte, ist das Verlegen noch eines Kontaktstreifens außerhalb des Feldes, neben den Feldumrandungslinien für die Fixierung der falschen Bälle, also denen im Aus, die auf dem Monitor des Schiedsrichter als rot blinken könnten. Selbstverständlich wird das ganze Geschehen auf Festplatte gespeichert.

Claims (9)

1. Überwachungseinrichtung zur Feststellung und Meldung des Auftreffpunktes oder eines Kontaktes, insbesondere eines Tennisballes, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern (Fiberglas) und/oder andere Leiter des Lichtes mit einem Detektor als Sensor dienen.

2. Die Glasfasern nach Anspruch 1 können in Form von vorgefertigten Kontaktstreifen auf den Tennisplätzen verlegt werden.

3. Die spezielle Software für die Überwachungseinrichtung arbeitet nach o. g. Prinzipien.

4. Nutzung eines Verstärker-Streifens, um Sensibilität des Glasfaser-Streifens zu steigern.

5. Die einzelne Glasfaser zu zweit als ein Paar mit den Detektoren auf den gegenüberliegenden Seiten der Streifen verlegt werden.

6. Jedes Paar sendet Signale in gleicher Frequenz an einen Computer (Prozessor).

7. Die anderen Glasfasern (oder Paare) senden ein Signal in anderen Frequenzen an einen Computer (Prozessor).

8. Die Gestaltung macht es möglich, Nutzung von zusätzlichen Streifen, die außer (innen) des Feldes verlegt sind und sogenannte Fehler (Treffer) registrieren und auf dem Monitor als rote (grüne) Punkte registriert werden.

9. Das Prinzip für die Berechnung Koordinaten eines Punktes und Nutzung dieses Prinzips für die Software.