DE10338620A1

DE10338620A1 - Ballsensor

Info

Publication number: DE10338620A1
Application number: DE2003138620
Authority: DE
Inventors: Walter Englert
Original assignee: Cairos Technologies AG
Current assignee: Cairos Technologies AG
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-08-23
Also published as: DE10338620B4

Abstract

Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Kräfte, die auf ein bewegliches kompressibles bespielbares Objekt (10) wirken, umfasst ein bewegliches Objekt (10), das mit wenigstens einem Sender (S) versehen ist, der mit wenigstens einem Empfänger (E¶1¶-E¶n¶) außerhalb des beweglichen Objekts (10) kommuniziert, wobei der Empfänger (E¶1¶-E¶n¶) die erhaltenen Signale S¶D¶', S¶B¶') transformiert und online auswertet. Das bewegliche, kompressible Objekt (10), z. B. ein Ball, enthält zur Aufnahme von Signalen (S¶D¶', S¶B¶') wenigstens einen Drucksensor (S¶D¶) und/oder wenigstens einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor (S¶B¶), sowie einen Wandler zur Transformation der Signale (S¶D¶', S¶B¶') zur Übermittelung an den Sender (S). Ein Verfahren zur Verwendung dieser Vorrichtung bewirkt, dass der Sender (S) im beweglichen Objekt (10) aktiviert wird. DOLLAR A Dadurch wird ein System zur Messung der Kräfte geschaffen, die auf ein solches Objekt (10) wirken, wobei die aufgenommenen Messsignale online oder offline in ausgewerteter Form zur Analyse vorliegen. Mittels des Aktivierungsverfahrens wird das aktive Sensorsystem zur Aufnahme und Transmission von Messsignalen angeregt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Kräfte, die auf ein bewegliches, kompressibles, bespielbares Objekt wirken, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein zugehöriges Verfahren zur Inbetriebnahme der Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

Das Studium von Kräften, die zweckbestimmt auf Objekte übertragen werden, um diese zu beschleunigen und bestimmte Bewegungsabläufe zu erzielen, ist ein Anliegen insbesondere von Menschen, deren Focus auf dem zielgerichteten Einsatz von bewegten Sportgeräten liegt. Als Sportgeräte sind hier vor allem Spielbälle wie Hand-, Volley-, Basket- oder besonders Fußbälle zu nennen. Um einen Ballspieler an seinem Sportgerät technisch zu schulen, ist es nahezu unerlässlich, dass er Kenntnis über die Einwirkung seines Körpers auf sein Sportgerät erlangt. Dies ist jedoch nur dann exakt möglich, wenn das Sportgerät mit entsprechenden Messinstrumenten derart ausgestattet ist, dass die interessierenden Parameter sensorisch erfasst werden können. Schließlich ist es sinnvoll, dass der Spieler direkten Zugriff auf die erfassten Daten erhält, so dass er in Abhängigkeit von diesen seine Spielweise umgehend ändern kann.

Aus dem Stand der Technik sind bisher Sender-Empfänger-Systeme bekannt, mittels derer die Position bewegter Objekte im dreidimensionale Raum festgestellt werden kann. So beschreibt die DE 197 46 168 A1 die Funkpeilung von Tennisbällen und die US 6 675 816 offenbart ein Verfahren zur Positionsangabe von Fußbällen auf einem Spielfeld mittels Radiowellen, die von einem Sender im Ball emittiert und von rotierenden Antennen aufgenommen werden. Ein aktives Messsystem in bewegten Objekten wie Spielbällen ist jedoch nicht bekannt, mit dem spieltechnisch rele vante Parameter wie die auf ein Spielgerät einwirkende Kraft oder die Beschleunigung gemessen werden können.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Kräfte zu schaffen, die auf ein bewegliches, kompressibles, bespielbares Objekt wirken, wobei die aufgenommenen Messsignale vom Objekt direkt an einen Empfänger übertragen werden sollen. Weiterhin soll ein Verfahren geschaffen werden, mit dem in einem solchen Objekt die Aktivierung eines aktiven Sensorssystems zur Aufnahme und Transmission von Messsignalen bewirkt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Kräfte mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst.

Das Objekt ist mit mindestens einem Sender versehen, der mit einem oder mehreren externen Empfängern kommuniziert. Die Signale, die der oder die Empfänger vom Sender erhalten, werden transformiert und ausgewertet. Ein Drucksensor und/oder ein dreidimensionaler Beschleunigungssensor nimmt Signale auf, die mittels eines Wandlers transformiert und an einen Sender übermittelt werden.

Um das bewegliche Objekt eindeutig zu charakterisieren, ist es vorzugsweise mit einer elektronisch erfassbaren Kennung versehen, die durch eigens vorgesehene Übertragungsmittel nebst den durch Druck und/oder Beschleunigung erzeugten Signalen vom Sender an den oder die Empfänger übertragen wird. Die aus den Sensoren und der Sendeeinheit bestehende Systemkomponente ist in einem Volumen unterzubringen, das beispielsweise von einem gewöhnlichen Spielball zur Verfügung gestellt wird; eine Ausführungsform der Empfängereinheit lässt sich mit einem Display von der Größe, wie sie beispielsweise bei Pulsuhren vorliegt, an einem Armband anbringen, so dass eine vorteilhafte Größe zur ortsunabhängigen Verwendung des Systems vorhanden ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurzbeschreibung der Figuren

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 Eine schematische Darstellung der Vorrichtung, bestehend aus Sender- und Empfängerkomponente,

2 Eine schematische Darstellung der Wechselwirkungen zwischen Sender und Empfängern.

Gemäß 1 umfasst die Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Kräfte, die auf ein bewegliches, kompressibles, bespielbares Objekt 10 wie einen Spielball wirken, wenigstens einen Sender S, der mit wenigstens einem Empfänger E₀ bis E_n kommuniziert, der sich außerhalb des Objekts 10 befindet. Zur Aufnahme von Signalen S_D', S_B', die dadurch erzeugt werden, dass durch Bespielen Druck auf das Objekt gebracht und/oder dieses – gegebenenfalls auch durch Werfen, Katapultieren oder ähnliches – beschleunigt wird, weist die Vorrichtung wenigstens einen Drucksensor S_D und/oder einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor S_B, sowie einen Wandler zur Transformation der Signale zur Übermittlung an den Sensor S innerhalb des Objekts 10 auf. Insbesondere für eine dreidimensionale Ortung ist es unter Umständen auch sinnvoll z.B. mehrere Beschleunigungssensoren in verschiedenen Koordinatenrichtungen vorzusehen.

Mit Hilfe der ebenfalls innerhalb des Objekts 10 vorliegenden elektronisch erfassbaren Kennung K des Objekts und ersten ballinternen, im Sensor S befindlichen Übertragungsmitteln kann die Kennung K ebenso wie die durch Druck und/oder Beschleunigung erzeugten Signale S₀ vom Sender S als Daten D an den oder die Empfänger E₁–E_n übertragen werden. Die Anzahl der Empfänger kann sich hierbei von 1 bis n erstrecken. Das Auswertesystem A, welches die von einem Empfänger E₁ E_n erhaltenen elektronischen Signale D auswertet, gibt diese an eine Anzeigeeinheit B weiter mittels der die ausgewerteten Signale D, insbesondere auch graphisch aufgearbeitet, bequem abgelesen werden können.

In einer weiteren Ausführungsform verfügt wenigstens einer der Empfänger E₁ bis E_n über eine Schnittstelle, die vorzugsweise eine USB-Schnittstelle ist, an ein weiteres Medium zur Datenverarbeitung und/oder Darstellung.

Die Energie, die der wenigstens eine Sender S zum Betrieb der Vorrichtung benötigt, wird durch eine autonome, zeichnerisch nicht dargestellte Energieversorgung bereit gestellt; es lassen sich Batterie betriebene Energiequellen ebenso einsetzen wie solche, die Ihre Energie aus kapazitiver Aufladung beziehen.

In 2 wird ein Verfahren zur Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung skizziert: Das kompressible, bespielbare Objekt 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Spielball, der mit einem Sender S, – im Ausführungsbeispiel – einem internen Drucksensor S_D und/oder Beschleunigungssensor S_B gemäß 1 bestückt ist. Der wenigstens eine Sensor S kommuniziert mit einer der Empfängereinheiten E außerhalb des beweglichen Objekts 10, der hier am Arm von einem Ballspieler getragen wird. Der in der Empfängereinheit E befindliche Empfänger E₁ wird zur Aktivierung in die Nähe des Balles gehalten, nachdem dieser einen durch Druck erzeugten (Start)impuls I₀ erhalten hat. Es kann sodann eine Taste an der Empfängereinheit E mit Empfänger E₁ betätigt werden, wodurch die Aufnahme der elektronischen Kennung K durch den Empfänger E₁ bewirkt wird, der ab dem Zeitpunkt dieser Aktivierung auf genau dieses Spielobjekt mit dieser Kennung reagiert. Nachfolgende Impulse I_n werden durch die Sensoren S_D, S_B aufgenommen, welche die aus den Impulsen I_n resultierenden Signale S_D', S_B' nach Transformation mit Hilfe des Sender S an die Empfänger E₁ bis E₂ weitergegeben, wo diese online ausgewertet werden. Zur Übertragung werden bevorzugt elektromagnetische Wellen im Funkbereich eingesetzt.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind nur zwei Empfängereinheiten zeichnerisch dargestellt, wobei der Empfänger E₂ mit einer USB-Schnittstelle ausgerüstet ist und somit die weitere Bearbeitung der Daten durch einen PC ermöglicht. Der Empfänger E₁ am Arm des Spielers hingegen weist dem Spieler die aufgebrachte Druckkraft auf den Ball bzw. seine Beschleunigung in Form von Zahlenwerten aus, so dass der Spieler bedarfsweise sofort Einfluss auf seine Spieltechnik nehmen kann.

Eine derartige Ausgestaltung dieser Vorrichtung erlaubt, dass, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, sämtliche während eines Spiels, einer Spielperiode oder über beliebige Zeiträume hinaus erhaltene Messdaten mit Hilfe eines PCs oder anderem Datenverarbeitungssystem aufgezeichnet und verwaltet werden können. So lassen sich insbesondere in spielerisch wichtigen Phasen wie Trainings-, Aufbau- oder Turnierphasen technische Verbesserungen, die sich in Form von verstärkter Schusskraft und höherer Beschleunigung ausdrücken, verfolgen und auch statistisch verwerten. Die jeweils erhaltenen Daten liefern so eine wertvolle Grundlage für weitere zielgerichtete Trainingsarbeit. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsbeispiele als das in 2 gezeigte möglich. Neben dem Einsatz von mehreren Empfängern pro einem Sensor, respektive einem Spielobjekt, ist es ebenfalls möglich, dass mehrere Bälle bespielt werden, die über ein aktives Sensorsystem verfügen. Durch die in jedem solchen Ball befindliche Kennung K ist jeder Ball jederzeit eindeutig zuordenbar.

So kann mit dem erfindungsgemäßen, kostengünstigen und nutzerfreundlichen System in einem Training mit mehreren Spielern und Bällen individuell jeder Spieler sein Augenmerk auf den zu eigenen, zu verbessernden oder zu untersuchenden Parameter richten: Während der eine seine Schusskraft üben möchte, kann der andere seine Ballführung schulen oder die Frequenz feststellen, mit der er beim Kopfballtraining seinen Ball berührt. Auch Übungen wie das Durchlaufen eines Parcours können dazu genutzt werden; die spielerische Qualität kann beispielsweise daran erkannt werden, wie viel Spielzüge für die Bewältigung des Parcours benötigt werden.

10: Objekt
A: Auswerteeinheit
B: Bildschirm (Display)
D: Signale
E: Empfängereinheit
E₁–E_n: Anzahl der Empfänger
E₁, E₂: Empfänger im bevorzugten Ausführungsbeispiel
I₀: Impuls (Startimpuls)
I_n: Nachfolgende Impulse
K: Kennung
S: Sender
S_B: Beschleunigungssensor
S_D: Drucksensor
S_D', S_B': Druck-, Beschleunigungssignal

Claims

Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Kräfte, die auf ein bewegliches, kompressibles, bespielbares Objekt (10) wirken, wobei das bewegliche Objekt (10) mit wenigsten einem Sender (S) versehen ist, der mit wenigstens einem Empfänger (E) außerhalb des beweglichen Objekts (10) kommuniziert, wobei der Empfänger (E) die erhaltenen Signale (S_D, S_B) transformiert und online auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche, kompressible Objekt (10) zur Aufnahme von Signalen (S_D', S_B') wenigstens einen Drucksensor (S_D) und/oder wenigstens einen dreidimensionalen Beschleunigungssensor (S_B) enthält, sowie einen Wandler zur Transformation der Signale (S_D', S_B') zur Übermittelung an den Sender (S) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Objekt (10) mit einer elektronisch erfassbaren Kennung (K) versehen ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass erste Übertragungsmittel vorgesehen sind, die die Kennung (K) und/oder die durch Druck und/oder Beschleunigung erzeugten Signale (S_D', S_B') vom Sender (S) an den Empfänger (E₁–E_n) übertragen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Übertragungsmittel vorgesehen sind, die die Kennung (K) vorzugsweise mit den durch Druck und/oder Beschleunigung erzeugten Signalen (S_D', S_B') an den Sender (S) übertragen.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Signale (S_D', S_B') an den Empfänger (E_1–n) vorzugsweise per Funk erfolgt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der elektronischen Signale eine Auswerteeinheit (A) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Anzeigeeinheit (B) enthält, mittels der ausgewertete Signale darstellbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger (E₁–E_n) über eine Schnittstelle, vorzugsweise eine USB-Schnittstelle oder eine Infrarot-Schnittstelle, an ein weiteres Medium zur Datenverarbeitung und/oder Darstellung verfügt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (10) ein Spielball ist und dass der wenigstens eine Drucksensor (S_D) und/oder der wenigstens eine Beschleunigungssensor (S_B) im Inneren des Spielballes enthalten ist.
Verfahren zur Verwendung einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung der Kräfte, die auf ein bewegliches, kompressibles bespielbares Objekt (10) wirken, wobei das bewegliche Objekt (10) mit wenigsten einem Sender (S) versehen ist, der mit wenigstens einem Empfänger (E₁–E_n) außerhalb des beweglichen Objekts (10) kommuniziert, wobei der Empfänger (E₁–E_n) vom Sender die Signale (S_D', S_B') erhält, transformiert und online auswertet, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (S) im beweglichen Objekt (10) aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung vorzugsweise durch wenigstens einen Impuls (I₀), vorzugsweise durch einen vom wenigstens einen Drucksensor erfassten Impuls (I₀) auf das bewegliche Objekt (10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt (10) nach Impulsgabe mit dem Sender (S) an den Empfänger (E₁) angenähert wird.