DE102017214743A1

DE102017214743A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor sowie ein Spielgerät

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Publication number: DE102017214743A1
Application number: DE102017214743.1A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-08-23
Filing date: 2017-08-23
Publication date: 2019-02-28

Abstract

Eine Vorrichtung zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor (1), mit einer dem Tor (1) zuordenbaren Sensoranordnung (2) mit mehreren zur Erfassung jeweils eines unterschiedlichen Bereichs des Tors (1) angeordneten Sensoren (3.1-3.7) und einer mit der Sensoranordnung (2) und/oder mit mindestens einem Sensor (3.1-3.7) gekoppelten Anzeigeeinrichtung für eine Information, die auf durch mindestens einen Sensor (3.1-3.7) erfassten Messdaten und/oder auf einem durch mindestens einen Sensor (3.1-3.7) erfassten Ereignis basiert, ist im Hinblick auf eine vielfältige Analyse des Eintrittsverhaltens eines Balls in ein Tor (1) mit konstruktiv einfachen Mitteln derart ausgestaltet und weitergebildet, dass die Sensoren (3.1-3.7) jeweils eine Fotodiode aufweisen. Des Weiteren ist ein entsprechendes Verfahren zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor (1) angegeben. Des Weiteren ist ein Spielgerät mit einem Tor (1), insbesondere einem Tor (1) eines Tischfußballspiels, und einer wie oben beschriebenen Vorrichtung angegeben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor, mit einer dem Tor zuordenbaren Sensoranordnung mit mehreren zur Erfassung jeweils eines unterschiedlichen Bereichs des Tors angeordneten Sensoren und einer mit der Sensoranordnung und/oder mit mindestens einem Sensor gekoppelten Anzeigeeinrichtung für eine Information, die auf durch mindestens einen Sensor erfassten Messdaten und/oder auf einem durch mindestens einen Sensor erfassten Ereignis basiert.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Spielgerät mit einem Tor, insbesondere einem Tor eines Tischfußballspiels, und einer entsprechenden Vorrichtung zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung noch ein Verfahren zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor, mit einer dem Tor zuordenbaren Sensoranordnung mit mehreren zur Erfassung jeweils eines unterschiedlichen Bereichs des Tors angeordneten Sensoren und einer mit der Sensoranordnung und/oder mit mindestens einem Sensor gekoppelten Anzeigeeinrichtung für eine Information, die auf durch mindestens einen Sensor erfassten Messdaten und/oder auf einem durch mindestens einen Sensor erfassten Ereignis basiert, wobei entsprechend den erfassten Messdaten und/oder entsprechend dem erfassten Ereignis eine Information durch die Anzeigeeinrichtung bereitgestellt wird.
Aus der DE 203 04 144 U1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor der eingangs genannten Art bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist eine Sensoranordnung aus optischen Sensoren auf, die ein Strahlengitter bilden und damit unterschiedliche Bereiche des Tors erfassen. Der Sensoranordnung ist des Weiteren eine Anzeigeeinheit zugeordnet, die eine Information anzeigen kann, die auf durch mindestens einen Sensor erfassten Messdaten basiert. Die bekannte Vorrichtung bildet zusammen mit einem Tor ein Spielgerät für Ballspiele.
Bei den bekannten Sensoren handelt es sich um optische Sensoren, die ein Strahlengitter im Toreintrittsbereich erzeugen. Die Sensoren wirken mit einem streifenförmigen Spiegelband zusammen, um von den Sensoren ausgestrahltes Licht zu reflektieren. Die Detektion eines Eintretens eines Balls erfolgt somit gemäß einem Lichtschrankenprinzip, nämlich durch Unterbrechen des vom Sensor emittierten und vom Spiegelband reflektierten Lichtstrahls.
Bei der bekannten Vorrichtung und dem bekannten Verfahren ist problematisch, dass zwar eine sichere Detektion hinsichtlich des Eintretens eines Balls in ein Tor mit der Vorrichtung ermöglicht ist, dass allerdings der apparative Aufwand bei der bekannten Vorrichtung groß ist und weitere Informationen hinsichtlich des Eintrittsverhaltens des Balls in ein Tor mit der bekannten Vorrichtung nicht ermittelbar sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine vielfältige Analyse des Eintrittsverhaltens eines Balls in ein Tor mit konstruktiv einfachen Mitteln und damit auch kostengünstig ermöglicht ist.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Danach ist die Vorrichtung derart ausgestaltet und weitergebildet, dass die Sensoren jeweils eine Fotodiode aufweisen. Das entsprechende Verfahren ist erfindungsgemäß derart ausgestaltet und weitergebildet, dass als Sensoren Sensoren mit jeweils einer Fotodiode verwendet werden.
In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass durch geschickte Auswahl und Realisierung der Sensortechnik der Sensoranordnung die voranstehende Aufgabe auf überraschend einfache Weise gelöst wird. In weiter erfindungsgemäßer Weise ist dann erkannt worden, dass als Sensoren in besonders vorteilhafter Weise Sensoren mit jeweils einer Fotodiode zur Lösung der voranstehenden Aufgabe geeignet sind. Derartige Sensoren lassen sich zunächst sehr einfach und kostengünstig realisieren, da sie zur Bereitstellung der Sensorfunktion keine Lichtstrahlen wie bei der bekannten Lichtschrankenfunktionalität erzeugen und aussenden müssen und daher auch keine Reflexionseinrichtungen wie beispielsweise ein Spiegelband für die ausgesendeten Lichtstrahlen benötigen. Mit den erfindungsgemäßen Fotodioden werden lediglich Veränderungen in vorhandenen Lichtverhältnissen detektiert, ohne dass irgendwelche Mittel zur Erzeugung von Lichtstrahlen - wie bei der Lichtschranke - erforderlich sind. Ein erheblich vereinfachter und kostengünstigerer Sensoraufbau ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren somit die Folge. Des Weiteren lassen sich mit den erfindungsgemäßen Fotodioden Veränderungen in den vorhandenen Lichtverhältnissen aufgrund des Eintretens des Balls in ein Tor während eines längeren Zeitintervalls erfassen und analysieren. Hieraus - und insbesondere bei einer zusammenschauenden Analyse der erfassten Daten mehrerer Sensoren - lassen sich Rückschlüsse auf die Eintrittsgeschwindigkeit und Eintrittsrichtung des Balls ziehen. Im Gegensatz hierzu können bekannte Vorrichtungen mit Lichtschranken lediglich detektieren, ob und wo ein Ball die Lichtschranke unterbrochen hat und damit in das Tor eingetreten ist oder ob er keine Unterbrechung verursacht hat und damit nicht in das Tor eingetreten ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist allerdings eine räumliche und zeitliche Auflösung des Eintrittsverhaltens eines Balls in ein Tor ermöglicht.
Folglich ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren eine vielfältige Analyse des Eintrittsverhaltens eines Balls in ein Tor mit konstruktiv einfachen Mitteln und damit auch kostengünstig ermöglicht.
Im Hinblick auf eine besonders sichere und exakte Erfassung von durch beispielsweise einen Ball verursachten Veränderungen der Lichtverhältnisse und damit des auf eine Fotodiode auftreffenden Lichts können die Sensoren jeweils ein einen Lichteinfallsbereich für die jeweilige Fotodiode definierendes Führungselement aufweisen. Derartige Führungselemente können zur Bereitstellung mehrerer nebeneinander angeordneter Lichteinfallsbereiche auf sichere Weise beitragen, wobei gewährleistet werden kann, dass Licht aus lediglich durch den Lichteinfallsbereich definierten Richtungen auf die jeweilige Fotodiode trifft. Dabei können die Fotodioden jeweils an geeigneter Position in einem Führungselement angeordnet sein, so dass eine Abschirmwirkung für Licht erzeugt wird, das nicht direkt durch den Lichteinfallsbereich auf die jeweilige Fotodiode auftrifft. Die Lichteinfallsbereiche können beispielsweise im Wesentlichen kegelförmig sein.
In konstruktiv besonders einfacher Weise können die Führungselemente jeweils eine Röhre aufweisen oder jeweils durch eine Röhre gebildet sein. Je nach Positionierung der Fotodiode in der Röhre kann hierdurch ein vorzugsweise kegelförmiger Lichteinfallsbereich mit einem größeren oder kleineren Raumwinkel definiert werden. Je tiefer die Fotodiode in der Röhre angeordnet ist, desto kleiner ist der Raumwinkel des zugehörigen Lichteinfallsbereichs.
Zur Realisierung einer sicheren Erfassung des Eintretens des Balls in ein Tor entlang einer Torlinie können die Führungselemente oder die Sensoren nebeneinander in vorgebbarem Abstand zueinander, vorzugsweise äquidistant, angeordnet sein, so dass die jeweiligen Lichteinfallsbereiche im Wesentlichen entlang einer Linie, vorzugsweise einer Torlinie, verlaufend und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Mit einer derartigen Anordnung der Führungselemente oder der Sensoren können der Anzahl der Führungselemente oder Sensoren entsprechend mehrere Abschnitte oder „Löcher“ für das Eintreten eines Balls entlang der Linie definiert werden. Beispielsweise können fünf Sensoren mit fünf Führungselementen und jeweils in den Führungselementen angeordneter Fotodiode nebeneinander angeordnet werden, so dass sich fünf Abschnitte oder „Löcher“ für das Eintreten des Balls ergeben. Bei einer äquidistanten Anordnung, die entlang der Torlinie quasi gleich verteilt ist, können sich dabei gleichgroße Abschnitte oder „Löcher“ ergeben. Die Mitte eines Lichteinfallsbereichs kann dabei auf der Torlinie liegen. Nebeneinanderliegende Lichteinfallsbereiche können sich überlappen, so dass je nach Eintrittsposition des Balls mehrere Sensoren und damit Fotodioden beim Eintritt des Balls reagieren und eine Veränderung der Lichtverhältnisse wahrnehmen können. Beispielsweise kann durch eine Reflexion des Lichts von der Balloberfläche mehr Licht auf eine Fotodiode gelangen als dies bei einer Reflexion von Licht von einem Spieluntergrund der Fall ist. In entsprechender Weise verändert sich dann die Ausgangsspannung der Fotodiode entsprechend der auftreffenden Lichtmenge. Durch einen Vergleich von aktuell gemessenen Werten mit Referenzwerten ohne Ball kann nun ermittelt werden, welchen Abschnitt oder welches „Loch“ der Ball überwiegend durchquert hat. Insoweit ist eine sichere Detektion der Eintrittsposition des Balls in das Tor ermöglicht.
Alternativ zu der oben beschriebenen Anordnung mit nebeneinander positionierten Sensoren, deren Lichteinfallsbereiche im Wesentlichen in dieselbe Richtung, nämlich nach unten auf die Torlinie gerichtet sind, können die Führungselemente oder die Sensoren schräg zueinander angeordnet sein, so dass die jeweiligen Lichteinfallsbereiche in einem vorgebbaren Winkel zueinander verlaufend ausgerichtet sind. Beispielsweise können die Führungselemente oder die Sensoren im Eckbereich zwischen einer Torlatte und einem Torpfosten angeordnet werden, wobei die Lichteinfallsbereiche der jeweiligen Sensoren schräg zur Torlinie - in das Innere des Tors gerichtet - ausgerichtet sind. Hierdurch wäre die gesamte Torlinie durch die beiden Lichteinfallsbereiche - zumindest durch beide Lichteinfallsbereiche zusammen - abgedeckt, wobei sich die Lichteinfallsbereiche teilweise überlappen können. Hierdurch ist eine besonders kostengünstige Vorrichtung realisiert, da lediglich zwei Sensoren benötigt werden.
Im Hinblick auf eine besonders sichere und vielfältige Analyse des Eintrittsverhaltens eines Balls in ein Tor kann der Sensoranordnung eine Auswerteeinrichtung für auf die jeweilige Fotodiode oder die Fotodioden auftreffendes Licht zugeordnet sein. Eine derartige Auswerteeinrichtung kann durch eine Rechnereinheit gebildet sein, die die erfassten Messdaten und/oder erfassten Ereignisse sämtlicher Sensoren empfangen und in geeigneter Weise verarbeiten und auswerten kann. Beispielsweise kann eine derartige Auswertung zu Angaben über die Ballgeschwindigkeit und die Richtung des Balleintritts führen. Die Auswerteeinrichtung kann in einen Sensor oder in die Sensoranordnung integriert oder als separate Einheit realisiert werden.
Hinsichtlich einer sicheren Anzeige der auf den erfassten Messdaten und/oder erfassten Ereignissen basierenden Information kann die Anzeigeeinrichtung zur optischen und/oder akustischen Anzeige der Information - je nach Bedarf - ausgebildet sein. Hierzu kann die Anzeigeeinrichtung vorzugsweise ein Display oder eine Augmented Reality Brille aufweisen und/oder mit einem Smartphone, Tablet oder Rechner gekoppelt sein. Insbesondere kann die Anzeigeeinrichtung mit der Auswerteeinrichtung gekoppelt oder in diese integriert sein.
Im Hinblick auf eine besonders sichere Erfassung von sich verändernden Lichtsituationen durch die Fotodioden kann der Sensoranordnung eine Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung zumindest eines Teils eines Messfelds der Sensoranordnung oder zumindest eines Teils der unterschiedlichen Bereiche zugeordnet sein. Eine derartige Beleuchtungseinrichtung kann eine oder mehrere LEDs aufweisen und eine sichere Definition von Lichtverhältnissen vor und/oder bei der Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor gewährleisten.
Die Sensoranordnung oder die Sensoren oder die Führungselemente kann oder können in besonders einfacher und sicherer Weise an einem oberhalb des Tors bereitgestellten Träger, an einem Torrahmen oder an einer Torlatte oder an einem Torpfosten angeordnet sein. Beispielsweise kann die Sensoranordnung oder können die Sensoren an einem auf ein Tor aufsetzbaren Träger angeordnet sein, so dass eine einfache Nachrüstung bestehender Tore mit der Vorrichtung durch Aufsetzen des Trägers ermöglicht ist. Ein derartiger Träger ermöglicht in gleicher Weise eine einfache Demontage von einem bestehenden Tor, falls die Vorrichtung nicht mehr eingesetzt werden soll. Ein derartiger Träger könnte beispielsweise aus Glas oder transparentem Kunststoff hergestellt sein.
Zur sicheren Definition und/oder Positionierung von Lichteinfallsbereichen relativ zu dem Tor kann oder können die Sensoranordnung oder die Sensoren oder die Führungselemente relativ zu dem Träger, dem Tor, dem Torrahmen, der Torlatte oder dem Torpfosten verstellbar oder justierbar angeordnet sein. Hierdurch kann einerseits die Größe oder der Raumwinkelbereich der Lichteinfallsbereiche und andererseits deren Ausrichtung relativ zu dem Tor sicher vorgegeben werden. Des Wieteren kann hierdurch der Überlappungsgrad der Lichteinfallsbereiche in geeigneter Weise vorgegeben werden.
In weiter vorteilhafter Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung gemeinsam mit einem Tor ein Spielgerät bilden. In einem solchen Fall kann die Vorrichtung in geeigneter Weise mit dem Tor kombiniert realisiert werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Tor um ein Tor eines Tischfußballspiels handeln.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor ist durch die Verwendung von Sensoren mit jeweils einer Fotodiode gekennzeichnet. Die voranstehend zu der beanspruchten Vorrichtung und deren Ausführungsbeispiele genannten Vorteile gelten in analoger Weise für das beanspruchte Verfahren.
Im Hinblick auf eine besonders sichere Analyse des Eintrittsverhaltens eines Balls in ein Tor kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu Beginn des Verfahrens eine Kalibriermessung mit einer Messerfassung der unterschiedlichen Bereiche durchgeführt werden, wobei die hierbei erfassten Messdaten als Referenzwerte in einem Speicher hinterlegt werden können. Bei der nachfolgenden Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor können diese Referenzwerte mit den während der Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor aufgenommenen Messdaten verglichen werden, so dass eine sichere Analyse stattfinden kann
Während der Durchführung des Verfahrens zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor können die unterschiedlichen Bereiche zyklisch erfasst werden. Mit anderen Worten findet ein zyklisches Erfassen von Messdaten mittels den Fotodioden statt, wobei durch einen ebenfalls zyklischen Vergleich mit aufgenommenen Referenzwerten ein Eintreten eines Balls in ein Tor detektiert und erfasst werden kann.
Zum weiteren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden im folgenden wichtige Aspekte der Erfindung anhand von vorteilhaften Ausgestaltungen nochmals hervorgehoben, wobei es sich hier beispielhaft um die Anwendung bei einem Tischfußballspiel handelt, jedoch eine Einschränkung auf dieses Beispiel nicht erfolgt:
Beim Tischfußballspiel wird die Erfolgsaussicht eines Torschusses maßgeblich durch dessen Ausführungsgeschwindigkeit und Präzision bestimmt. Hierbei werden Ausführungsgeschwindigkeiten erreicht, welche nicht mehr auf Reaktion verteidigt werden können. Dieser Umstand zwingt die Verteidigung dazu, den Tormann und die Figuren der vor dem Tormann üblicherweise befindlichen Zweier-Reihe in einem möglichst zufälligen Muster zu bewegen, um einen erfolgten Torschuss möglicherweise abzuwehren. Der Angreifer hingegen versucht nun seinerseits das Muster auf vorhersagbare Lücken zu untersuchen und seinen Schuss möglichst präzise in solche Lücken zu platzieren. Ein Training von Torschusstechniken kann sich somit in erster Linie auf Präzision fokussieren.
Bei einem solchen Präzisionstraining kann das Tor beispielsweise in fünf nebeneinanderliegende Abschnitte oder „Löcher“ aufgeteilt werden, wobei die Torbreite durch den Durchmesser des Balls dividiert werden kann und somit zu dieser Aufteilung in fünf Abschnitte oder „Löcher“ führen kann. Die Abschnitte oder Löcher können von links nach rechts oder von rechts nach links mit der 1 beginnend durchnummeriert werden. Der Trainierende versucht nun, jedes dieser Löcher möglichst präzise zu beschießen.
Bis die jeweilige Technik „gemeistert“ wird, ist der Spieler darauf angewiesen, sich auf den Ball und die ballführende Figur zu konzentrieren. Dies bedeutet, dass er den Torbereich lediglich durch peripheres Sehen wahrnehmen kann. Dem Trainierenden fällt es dadurch schwer, das getroffene Loch zu ermitteln. Eben durch dieses Fehlen einer objektiven Erfolgskontrolle steigt die Wahrscheinlichkeit, dass er sich eine unsaubere Schusstechnik aneignet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Vorrichtung mehrere und im vorliegenden Beispiel fünf Röhren aufweisen, welche an einem Träger oder dem Torrahmen über den Positionen der zuvor definierten „Löcher“ angebracht werden. In jeder dieser Röhren ist eine Fotodiode eingebracht und mit einer elektronischen Schaltung verbunden. Diese elektronische Schaltung kann in eine Auswerteeinrichtung und/oder Anzeigeeinrichtung integriert sein. Die Position des Fotowiderstands der Fotodiode, die Länge der Röhren und die jeweiligen Öffnungsweiten der Röhren werden so gewählt, dass die direkt einfallenden Lichtstrahlen den Bereich des darunterliegenden Lochs oder Abschnitts auf Ballhöhe adecken.
Die Röhren sind bei diesem Ausführungsbeispiel höhensverstellbar, wodurch dem Spieler die Möglichkeit gegeben wird, den „günstigen Bereich“ beziehungsweise den gewünschten Erfassungsbereich für das entsprechende Loch einzuschränken oder auszuweiten.
Bei einem Aktivieren der Vorrichtung durchläuft diese zunächst eine Kalibrierung. Hierbei werden in gegebenenfalls mehreren Zyklen die aktuellen Widerstandswerte der Fotowiderstände gemessen und als Referenzwerte hinterlegt. Dieser Vorgang kann nachträglich oder zu bestimmten vorwählbaren Zeiten erneut manuell oder automatisch angestoßen werden.
Sobald nun ein Ball in den überwachten Bereich eines Sensors eintritt, fällt - durch Reflexion des Lichts von der Balloberfläche - mehr Licht auf die Fotodiode als vor dem Eintreten des Balls in den überwachten Bereich, wodurch sich die Ausgangsspannung entsprechend der zusätzlichen Lichtmenge oder Lichtleistung verändert. Durch Vergleich der dabei aktuell gemessenen Werte mit den hinterlegten Referenzwerten kann nun ermittelt werden, welches Loch oder welchen Bereich der Ball „mehrheitlich“ oder überwiegend durchquert hat. Zur Bereitstellung wohldefinierter Lichtverhältnisse kann die Vorrichtung nach unten oder in Richtung Torlinie gerichtete LEDs aufweisen, die für eine möglichst gute Ausleuchtung des zu erfassenden Bereichs sorgen. Dabei kann ein Spieluntergrund weniger stark reflektierend als ein Ball ausgebildet sein. Zusätzlich kann eine Mustererkennung bezüglich eines eingefangenen Streulichts Rückschlüsse auf das auslösende Ereignis erlauben. Dabei kann bei geeigneter Mustererkennung beispielsweise erkannt werden, ob das auslösende Ereignis ein in das Tor eintretender Ball oder ein Teil einer Spielfigur in Form beispielsweise des Tormanns ist.
Bei einem Trainingsbetrieb sind unterschiedliche Funktionalitäten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich:
Spieler wählt Loch als Ziel aus:
Der Spieler kann über die Vorrichtung festlegen, welches Loch er treffen möchte. Das Ergebnis des Versuchs wird dem Spieler über die Anzeigeeinrichtung signalisiert.
Vorrichtung gibt Loch als Ziel vor:
Die Vorrichtung ermittelt zufällig ein Loch als Zielvorgabe. Sobald der Spieler dieses Loch getroffen hat, wählt die Vorrichtung ein neues Loch. Das Ergebnis jedes einzelnen Schusses wird wiederrum direkt über die Anzeigeeinrichtung signalisiert.
Direktes Feedback:
Damit der Spieler nicht im Spielfluss unterbrochen wird, erfolgt ein optisches und/oder akustisches Signal über die Anzeigeeinrichtung, sobald ein Schuss erkannt wurde. Ist ein Loch als Ziel definiert, unterscheiden sich die Signale je nachdem, ob das entsprechende Loch getroffen wurde oder nicht. Des Weiteren können über eine Augmented Reality Brille die Zielvorgabe sowie der getroffene Punkt oder das getroffene Loch dargestellt werden.
Als erweiterte Funktionalität kann eine Erfassung und Visulisierung aktueller Trainingsdaten erfolgen. Dabei erfasst und visualisiert die Vorrichtung die aktuellen Trainingsdaten - Schüsse, Treffer, Verhältnis von Schüssen zu Treffer usw. - über ein Display, durch Kommunikation mit einer Applikation auf einem Smartphone, Tablet oder Computer und/oder über eine Augmented Reality Brille.
Zur Auswertung der Trainingsdaten können die Trainingsdaten des Benutzers aus der Vorrichtung heraus an einen Server übermittelt werden, welcher die Trainingsdaten speichert und über Schnittstellen anderen Applikationen zur weiteren Verarbeitung zur Verfügung stellen kann. Dies kann beispielsweise zur Analyse einzelner Trainingseinheiten oder mehrerer Trainingseinheiten erfolgen.
Vor Beginn einer Nutzung der Vorrichtung können die Umgebung zur Kalibrierung und Ermittlung von Referenzwerten in mehreren Zyklen ausgemessen und die hierbei ermittelten Werte als Referenzwerte in einem Speicher hinterlegt werden. Hierdurch lassen sich Asymmetrien der Umgebung erkennen und in späteren Scans berücksichtigen. Im Betrieb der Vorrichtung kann die Umgebung zyklisch überwacht werden, wobei die hierbei erfassten Daten mit den zuvor ermittelten Referenzwerten verglichen werden. Dabei kann nach Merkmalen eines günstigen Ereignisses gesucht werden, wobei ein günstiges Ereignis der Torschuss bei einem Tischkicker sein kann, der zu einem lokal begrenzten Signal mit steil ansteigender Flanke führen kann, das üblicherweise langsam abflachend ist.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung können fünf Fotowiderstände verwendet werden, um Veränderungen in den aktuellen Lichtverhältnissen zu erkennen. Dabei werden Veränderungen zu bereits vorhandenen Informationen in der Umgebung erkannt und interpretiert, um ein Eintreten eines Balls in ein Tor zu analysieren.
Eine zusätzliche Ausleuchtung des Bereichs mit einer geeigneten Beleuchtungseinrichtung kann gegebenenfalls in vorgebbaren unterschiedlichen Wellenlängen- oder Frequenzbereichen erfolgen, um gegebenenfalls eine besonders hohe Analysegenauigkeit zu erzielen und damit der Umgebung selbst aktiv Informationen durch die zusätzliche Beleuchtung hinzuzufügen.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen

1 in einer schematischen Vorderansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 in einer schematischen Vorderansicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
3 in einer schematischen Draufsicht das erste Ausführungsbeispiel gemäß 1, wobei im unteren Bereich der 3 beim geraden Eintritt eines Balls in ein Tor erfasste Messwerte der fünf Sensoren dargestellt sind,
4 in einer schematischen Draufsicht das erste Ausführungsbeispiel gemäß 1, wobei im unteren Bereich der 4 beim schrägen Eintritt eines Balls in ein Tor erfasste Messwerte der fünf Sensoren dargestellt sind,
5 in einem Diagramm, vergrößert, die gemäß 4 erfassten Messwerte der Sensoren beim schrägen Eintreten eines Balls in ein Tor und
6 in einer schematischen Seitenansicht das erste Ausführungsbeispiel gemäß 1 zusammen mit den in einem Diagramm dargestellten Messwerten des gemäß den 1 und 3 linken Sensors.

1 zeigt in einer schematischen Vorderansicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor 1, wobei dem Tor 1 eine Sensoranordnung 2 mit mehreren zur Erfassung jeweils eines unterschiedlichen Bereichs des Tors 1 angeordneten Sensoren 3.1-3.5 zugeordnet ist. Die Sensoranordnung 2 ist mit einer hier nicht gezeigten Anzeigeeinrichtung für eine Information gekoppelt, wobei die Information auf durch mindestens einen Sensor 3.1-3.5 erfassten Messdaten und/oder auf einem durch mindestens einen Sensor 3.1-3.5 erfassten Ereignis wie beispielsweise das Eintreten eines Balls in das Tor 1 basiert. Im Hinblick auf eine besonders vielfältige Analyse des Eintrittsverhaltens des Balls in das Tor 1 weisen die Sensoren 3.1-3.5 jeweils eine der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigte Fotodiode auf.
Die Sensoren 3.1-3.5 weisen des Weiteren jeweils ein einen Lichteinfallsbereich 4.1-4.5 für die jeweilige Fotodiode definierendes Führungselement 5.1-5.5 in Form einer Röhre auf. Die röhrenförmigen Führungselemente 5.1-5.5 und damit auch die Sensoren 3.1-3.5 sind nebeneinander äquidistant angeordnet, so dass die jeweiligen Lichteinfallsbereiche 4.1-4.5 entlang der Torlinie verlaufend und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
2 zeigt in einer schematischen Vorderansicht ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor 1, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Sensoranordnung 2 lediglich zwei Sensoren 3.6 und 3.7 aufweist, die an den oberen Ecken des Tors 1 angeordnet sind. Die Führungselemente 5.6 und 5.7 und damit auch die Sensoren 3.6 und 3.7 sind bei diesem Ausführungsbeispiel schräg zueinander angeordnet, so dass die jeweiligen Lichteinfallsbereiche 4.6 und 4.7 in einem vorgebbaren Winkel zueinander verlaufend ausgerichtet sind. Auch hier sind die Führungselemente 5.6 und 5.7 röhrenförmig ausgebildet.
Bei beiden Ausführungsbeispielen überlappen sich die Lichteinfallsbereiche 4.1-4.5 und 4.6 sowie 4.7 bereichsweise. Letztendlich ist durch die Ausrichtung der Lichteinfallsbereiche 4.1-4.7 eine Definition von erfassten Bereichen oder Segmenten entlang dem Tor 1 realisiert. Jedem dieser Bereiche oder Segmente ist ein Sensor 3.1-3.7 zugeordnet. Mit beiden Ausführungsbeispielen kann die Toreintrittsposition des Balls detektiert werden.
Die 3 und 4 zeigen jeweils in einer schematischen Draufsicht und in einem oberen Bereich der 3 und 4 das erste Ausführungsbeispiel gemäß 1 zusammen mit im unteren Bereich der 3 und 4 dargestellten Diagrammen aus über die Zeit aufgenommenen Messwerten, die beim Eintreten eines Balls in das Tor 1 von den fünf Sensoren 3.1-3.5 aufgenommen worden sind. Dabei ist gemäß 3 ein senkrecht zur Torlinie ausgeführter und exakt in die Mitte des Lichteinfallsbereichs 4.1 ausgeführter Torschuss - siehe den Pfeil durch den Lichteinfallsbereich 4.1 - aufgenommen worden. Der Torschuss gemäß 4 verläuft hingegen gemäß dem dortigen Pfeil schräg zur Torlinie und nicht exakt in ein durch einen Lichteinfallsbereich 4.1-4.5 gebildetes „Loch“.
Die in den unteren Bereichen der 3 und 4 gezeigten Messkurven 6.1-6.5 korrespondieren zu den Sensoren 3.1-3.5, wobei zu dem Sensor 3.1 die Messkurve 6.1, zu dem Sensor 3.2 die Messkurve 6.2 usw. gehört. Sämtliche Messkurven ergeben sich nach einer entsprechenden Berücksichtigung von bei einer Kalibrierung erfassten Referenzwerten.
Der Vergleich der aufgenommenen Messkurven der beiden in den 3 und 4 gezeigten Torschussbeispiele zeigt, dass die Messkurve 6.1 bei dem exakt ausgeführten Torschuss in das erste „Loch“ gemäß 3 einen sehr schmalen und hohen Peak aufweist. Dieser steigt beim Eintritt in das Tor 1 zunächst sehr steil an und nimmt nach Überschreiten des Peaks ebenfalls wieder stark ab, wobei im weiteren Zeitverlauf ein Abklingen erfolgt. Die Sensoren 3.2-3.5 nehmen den Schuss gemäß 3 nicht wahr, so dass die Messkurven 6.2-6.5 ohne signifikanten Peak mit der Zeit verlaufen.
Die Situation gemäß 4 bei dem schrägen und nicht exakt in ein „Loch“ ausgeführten Schuss sieht dagegen ganz anders aus. Der Schuss verläuft dabei überwiegend in das durch den Lichteinfallsbereich 4.2 definierten Bereich beziehungsweise in das hierdurch definierte „Loch“, so dass die Messkurve 6.2 des Sensors 3.2 den am stärksten ausgeprägten Peak zeigt. Jedoch zeigt auch die Messkurve 6.1 des danebenliegenden Sensors 3.1 noch einen signifikanten Anstieg, der jedoch nur etwa halb so hoch verläuft wie der Anstieg beim Peak der Messkurve 6.2. Die Messkurven 6.3-6.5 der Sensoren 3.3-3.5 verbleiben ohne einen durch den Torschuss verursachten Peak.
Eine geeignete Auswertung der aufgenommenen Messkurven 6.1-6.5 ermöglicht also eine exakte Aussage über die Toreintrittsposition eines Balls.
5 zeigt in einem Diagramm eine vergrößerte Darstellung der Messkurven 6.1-6.5 gemäß der in 4 gezeigten Situation mit einem schrägen Torschuss. Dabei ist der Abstand der Maximal-Peakwerte der beiden Messkurven 6.1 und 6.2 durch zwei parallele gestrichelte Linien 7.1 und 7.2 dargestellt. Aus dem Abstand dieser beiden Linien lässt sich ein Rückschluss auf die Eintrittsposition des Balls vornehmen, ob nämlich der Ball exakt mittig durch ein „Loch“ geschossen wurde - wie bei der Situation gemäß 3 - oder ob ein „Loch“ nicht exakt getroffen worden ist, wie dies bei der Situation gemäß 4 erfolgt ist.
Des Weiteren sind bei den Messkurven 6.1 und 6.2 die jeweiligen Steigungen des abklingenden Messkurventeils durch durchgezogene Linien 8.1 und 8.2 dargestellt. Der Winkel, mit dem diese beiden Linien 8.1 und 8.2 zueinander verlaufen, lässt einen Rückschluss auf den Schusswinkel des eingetretenen Balls zu.
Des Weiteren lässt sich aus der Steilheit des Anstiegs und damit aus dem Zeitintervall vom Beginn des Anstiegs des jeweiligen Peaks bis zum Erreichen der maximalen Höhe des Peaks ein Rückschluss auf die Geschwindigkeit des geschossenen Balls vornehmen. Je steiler der Anstieg und je kürzer das Zeitintervall sind, desto höher war die Geschwindigkeit des geschossenen Balls.
Ganz grundsätzlich lässt sich aus der Charakteristik des Messkurvenmusters ein Rückschluss auf das auslösende Ereignis vornehmen. Beispielsweise kann erkannt werden, ob das auslösende Ereignis ein Torschuss oder eine sich in dem Bereich der Sensoren bewegende Spielerfigur waren.
6 zeigt in einer schematischen Seitenansicht das Ausführungsbeispiel aus 1, wobei im unteren Bereich der 6 die Messkurve 6.1 gemäß 3 - exakter und senkrecht zur Torlinie verlaufender Torschuss - dargestellt ist.
Neben dem Lichteinfallsbereich 4.1 des Sensors 3.1 ist in 6 zusätzlich ein Streulichtbereich 10 dargestellt. Der Sensor 3.1 beziehungsweise die darin angeordnete Fotodiode empfängt nicht nur Licht aus dem Lichteinfallsbereich 4.1 und damit quasi direkt auf die Fotodiode auftreffendes Licht, sondern auch Streulicht aus dem Streulichtbereich 10, das gegebenenfalls erst nach vielen Reflexionen auf die Fotodiode trifft. Der durch den Streulichtbereich 10 und den Lichteinfallsbereich 4.1 bei einem Torschuss laufende Ball 9 verursacht Lichteinfallsänderungen und/oder Reflexionen, die durch die Messkurve 6.1 abgebildet werden.
Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoren mit einer Fotodiode liegt nicht nur in deren Einfachheit, geringem Energieverbrauch und geringen Kosten, sondern insbesondere in der durch dieses Messprinzip bereitgestellten räumlichen und zeitlichen Auflösungsmöglichkeit für ein Eintrittsverhalten eines Balls 9 in ein Tor 1.
Dabei ist zu berücksichtigen, dass beispielsweise beim Tischfußball ein schnell geschossener Ball bis zu 70 km/h erreichen kann. Die Torhöhe variiert beim Tischfußball üblicherweise zwischen 7 und 15 cm. Bei bekannter Technik - Kamera, Ultraschallsensor oder Lichtschranke - wird der erfassbare Bereich vermutlich in einem Streifen von etwa maximal 4 cm sein. Bei einer Ballgeschwindigkeit von 40 bis 70 km/h würde sich das ungefähr 3,5 cm große Objekt in Form eines Balls 9 ca. 2-5 ms in diesem Streifen aufhalten. Eine Kamera und ein Ultraschallsensor würden dadurch in der praktischen Anwendung auf die Funktionalität einer Lichtschranke reduziert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung hingegen kann neben ihrer hohen zeitlichen Auflösung - Ansprechzeit der Fotodiode - durch die Auswertung des Streulichts, siehe Streulichtbereich 10 in 6, eine vergleichsweise hohe räumliche Auflösung erreicht werden.
Durch diese „vorlaufenden“ und „nachhallenden“ Signale im Streulichtbereich 10 wird das über den Lichteinfallsbereich 4.1 empfangene „direkte“ Licht durch weitere Informationen ergänzt. Da die unterschiedlichen einzelnen Auslöser wie beispielsweise Ball 9 oder Kickerfigur eine unterscheidbare Charakteristik in ihrem Reflexionsverhalten zeigen, können diese hierüber identifiziert werden. In gleicher Weise können hierbei der Aus- und Eintrittswinkel des Balls 9 in das Tor 1 identifiziert werden.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
Bezugszeichenliste

1: Tor
2: Sensoranordnung
3.1-3.7: Sensor
4.1-4.7: Lichteinfallsbereich
5.1-5.7: Führungselement
6.1-6.5: Messkurve
7.1, 7.2: gestrichelte Linie
8.1, 8.2: durchgezogene Linie
9: Ball
10: Streulichtbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 20304144 U1 [0004]

Claims

Vorrichtung zur Erfassung des Eintretens eines Balls (9) in ein Tor (1), mit einer dem Tor (1) zuordenbaren Sensoranordnung (2) mit mehreren zur Erfassung jeweils eines unterschiedlichen Bereichs des Tors (1) angeordneten Sensoren (3.1-3.7) und einer mit der Sensoranordnung (2) und/oder mit mindestens einem Sensor (3.1-3.7) gekoppelten Anzeigeeinrichtung für eine Information, die auf durch mindestens einen Sensor (3.1-3.7) erfassten Messdaten und/oder auf einem durch mindestens einen Sensor (3.1-3.7) erfassten Ereignis basiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (3.1-3.7) jeweils eine Fotodiode aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (3.1-3.7) jeweils ein einen Lichteinfallsbereich (4.1-4.7) für die jeweilige Fotodiode definierendes Führungselement (5.1-5.7) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fotodioden jeweils in einem Führungselement (5.1-5.7) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (5.1-5.7) jeweils eine Röhre aufweisen oder jeweils durch eine Röhre gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (5.1-5.5) oder die Sensoren (3.1-3.5) nebeneinander in vorgebbarem Abstand zueinander, vorzugsweise äquidistant, angeordnet sind, so dass die jeweiligen Lichteinfallsbereiche (4.1-4.5) im Wesentlichen entlang einer Linie, vorzugsweise einer Torlinie, verlaufend und vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (5.6, 5.7) oder die Sensoren (3.6, 3.7) schräg zueinander angeordnet sind, so dass die jeweiligen Lichteinfallsbereiche (4.6, 4.7) in einem vorgebbaren Winkel zueinander verlaufend ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranordnung (2) eine Auswerteeinrichtung für auf die jeweilige Fotodiode oder die Fotodioden auftreffendes Licht zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeigeeinrichtung zur optischen und/oder akustischen Anzeige der Information ausgebildet ist, und vorzugsweise ein Display oder eine Augmented Reality Brille aufweist und/oder mit einem Smartphone, Tablet oder Rechner gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoranordnung (2) eine Beleuchtungseinrichtung, vorzugsweise eine oder mehrere LEDs, zur Beleuchtung zumindest eines Teils eines Messfelds der Sensoranordnung (2) oder zumindest eines Teils der unterschiedlichen Bereiche zugeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (2) oder die Sensoren (3.1-3.7) oder die Führungselemente (5.1-5.7) an einem oberhalb des Tors (1) bereitgestellten Träger, an einem Torrahmen oder an einer Torlatte oder an einem Torpfosten angeordnet ist oder sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (2) oder die Sensoren (3.1-3.7) oder die Führungselemente (5.1-5.7) relativ zu dem Träger, dem Tor, dem Torrahmen, der Torlatte oder dem Torpfosten verstellbar oder justierbar angeordnet sind.
Spielgerät mit einem Tor (1), insbesondere einem Tor (1) eines Tischfußballspiels, und einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Verfahren zur Erfassung des Eintretens eines Balls in ein Tor (1), insbesondere mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einer dem Tor (1) zuordenbaren Sensoranordnung (2) mit mehreren zur Erfassung jeweils eines unterschiedlichen Bereichs des Tors (1) angeordneten Sensoren (3.1-3.7) und einer mit der Sensoranordnung (2) und/oder mit mindestens einem Sensor (3.1-3.7) gekoppelten Anzeigeeinrichtung für eine Information, die auf durch mindestens einen Sensor (3.1-3.7) erfassten Messdaten und/oder auf einem durch mindestens einen Sensor (3.1-3.7) erfassten Ereignis basiert, wobei entsprechend den erfassten Messdaten und/oder entsprechend dem erfassten Ereignis eine Information durch die Anzeigeeinrichtung bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoren (3.1-3.7) Sensoren (3.1-3.7) mit jeweils einer Fotodiode verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn des Verfahrens eine Kalibriermessung mit einer Messerfassung der unterschiedlichen Bereiche durchgeführt wird und die hierbei erfassten Messdaten als Referenzwerte in einem Speicher hinterlegt werden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Bereiche während des Verfahrens zyklisch erfasst werden.