DE19835588A1 - Method of measuring distance traveled or speed of roller blade user; involves measuring center of gravity speed after grounding blade with transducer whilst other blade is off ground - Google Patents

Method of measuring distance traveled or speed of roller blade user; involves measuring center of gravity speed after grounding blade with transducer whilst other blade is off ground

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Abstract

The method involves generating a signal representing the revolution rate of at least one roller with at least one measurement transducer (5) and deriving the speed and distance in an electronic signal processor. The center of gravity speed is measured after grounding the blade with the transducer whilst the other blade is off the ground. The current center of gravity speed is used to derive the distance covered or the speed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der gefahrenen Wegstrecke und/oder Geschwindigkeit eines Rollschuhfahrers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for measuring the distance traveled and / or speed of a roller skater according to the preamble of Claim 1.

Es existieren bereits Wegstrecken- und Geschwindigkeitsmesser für Rollschuhe. Dazu wird die Drehbewegung einer oder mehrerer Rollen (Meßrolle) mittels einer geeigneten Vorrichtung (magnetischer, optischer oder mechanischer Art) in elektrische Signale (im folgenden Rollensignale genannt) umgewandelt. Diese Signale werden durch eine elektronischen Schaltung (meist Microcontroller) verarbeitet.Distance and speedometers for roller skates already exist. For this purpose, the rotary movement of one or more rollers (measuring roller) by means of a suitable device (magnetic, optical or mechanical type) in electrical signals (hereinafter referred to as role signals) converted. This Signals are generated by an electronic circuit (usually a microcontroller) processed.

Dabei stellt sich das Problem, daß die interessierende Schwerpunktgeschwindigkeit und die zurückgelegte Wegstrecke des Rollschuhfahrers, bedingt durch die spezielle Art der Fortbewegung (Skatebewegung), in nicht trivialer Weise mit der Drehbewegung der Rollen zusammenhängt.The problem arises that the interested Center of gravity speed and the distance covered by the Roller skater due to the special way of getting around (Skate movement), in a non-trivial way with the rotating movement of the rollers related.

Grundsätzlich unterscheiden sich Wegstrecken- und Geschwindigkeitsmesser für Rollschuhe darin, daß
Basically, distance and speedometers for roller skates differ in that

  • a) Rollensignale beider Rollschuhe verwendet werden:
    Wie in DE 197 17 589 A1 und DE 196 37 585 A1 beschrieben, wird hierbei die Geschwindigkeit des Rollschuhfahrers zu jedem Zeitpunkt als das Maximum der beiden Rollengeschwindigkeiten von rechtem und linken Rollschuh angenommen. Die zurückgelegte Wegstrecke ergibt sich durch Integration dieser Geschwindigkeit.    a) Role signals of both roller skates are used:
    As described in DE 197 17 589 A1 and DE 196 37 585 A1, the speed of the roller skater is assumed to be the maximum of the two roller speeds of the right and left roller skate at all times. The distance covered results from the integration of this speed.
  • b) Rollensignale nur eines Rollschuhs verwendet werden:
    Hierbei sind unterschiedliche Verfahren bekannt, um aus dem Rollensignal die Geschwindigkeit und damit die zurückgelegte Wegstrecke approximativ zu bestimmen:
    • a) In DE 297 08 535 U1 wird vorgeschlagen mittels eines Schwungrades die Drehgeschwindigkeit der Meßrolle, die sich während des Kontaktes mit dem Boden einstellt, auch dann aufrecht zu erhalten, wenn die Meßrolle nicht mehr in Kontakt mit dem Boden ist. Die zurückgelegte Wegstrecke ergibt sich aus der Umlaufzahl der Meßrolle multipliziert mit deren Umfang.
    • b) Die in DE 297 08 535 U1, DE 296 15 910 U1 und EP 0 823 267 A2 vorgeschlagenen Verfahren unterscheiden mittels einer geeigneten Vorrichtung die Phase in der die Meßrolle in Kontakt mit dem Boden ist (Bodenphase) von der Phase, in der die Meßrolle keinen Kontakt mit dem Boden hat (Freilaufphase). Während der Bodenphase ergibt sich die zurückgelegte Wegstrecke, so wie unter a) beschrieben, unmittelbar aus dem Rollensignal. Während der Freilaufphase wird die zuletzt ermittelte Rollengeschwindigkeit beibehalten (DE 297 08 535 U1), oder zwischen dieser und der in der darauffolgenden Bodenphase ermittelten Rollengeschwindigkeit interpoliert (DE 296 15 910 U1 und EP 0 823 267 A2). Die zurückgelegte Wegstrecke ergibt sich aus dem Produkt dieser Geschwindigkeit mit der Zeitdauer der Freilaufphase.
    • c) Bei dem in DE 297 12 723 U1 und DE 197 30 874 A1 beschriebenen Verfahren muß der Rollschuhfahrer ein oder mehrere Male eine Meß­ strecke vorbestimmter Länge durchfahren. Dabei wird das Rollensignal aufgezeichnet und daraus in nicht näher spezifizierter Weise ein Kennfeld ermittelt. Dieses Kennfeld wird in einer Speichereinheit gespeichert und dient bei der zukünftigen Fortbewegung des Rollschuhfahrers in nicht näher spezifizierter Weise als Referenz zur Bestimmung der Geschwindigkeit und der zurückgelegten Wegstrecke.
    b) role signals of only one roller skate are used:
    Different methods are known to approximately determine the speed and thus the distance covered from the role signal:
    • a) In DE 297 08 535 U1 it is proposed to use a flywheel to maintain the rotational speed of the measuring roller, which occurs during contact with the ground, even when the measuring roller is no longer in contact with the ground. The distance traveled results from the number of revolutions of the measuring roller multiplied by its circumference.
    • b) The methods proposed in DE 297 08 535 U1, DE 296 15 910 U1 and EP 0 823 267 A2 distinguish by means of a suitable device the phase in which the measuring roller is in contact with the soil (soil phase) from the phase in which the Measuring roller has no contact with the ground (free running phase). During the ground phase, the distance covered, as described under a), results directly from the role signal. During the free-running phase, the roller speed last determined is maintained (DE 297 08 535 U1), or interpolated between it and the roller speed determined in the subsequent ground phase (DE 296 15 910 U1 and EP 0 823 267 A2). The distance traveled results from the product of this speed with the duration of the freewheeling phase.
    • c) In the method described in DE 297 12 723 U1 and DE 197 30 874 A1, the roller skater has to go through a measuring distance of predetermined length one or more times. The role signal is recorded and a map is determined from it in an unspecified manner. This map is stored in a memory unit and is used as a reference for determining the speed and the distance covered in the future movement of the skater in a manner not specified.

Die unter i) beschriebenen Verfahren haben folgende Nachteile: Es werden mindestens 2 Vorrichtungen zur Erzeugung der Rollensignale benötigt. Die Rollensignale von beiden Rollschuhen müssen der zentralen Signalverarbeitungselektronik zugeführt werden (z. B. durch Kabel oder über Funk).The methods described under i) have the following disadvantages: at least 2 devices required to generate the role signals. The Role signals from both roller skates must be the central one Signal processing electronics can be supplied (e.g. by cable or via Wireless).

Die unter ii) a) und b) beschriebenen Verfahren haben folgende Nachteile: Zur Unterscheidung zwischen Bodenphase und Freilaufphase werden zusätzliche Vorrichtungen benötigt. In DE 297 08 535 U1 geschieht dies mittels eines Tasters oder Drucksensor, der auf das Körpergewicht des Rollschufahrers anspricht. In DE 296 15 910 U1 und EP 0 823 267 A2 wird die Reibung der Meßrolle so erhöht, daß diese unmittelbar nach Eintritt der Freilaufphase blockiert. Die Signal­ verarbeitungselektronik erkennt dann die Freilaufphase am Ausbleiben der Rollensignale.The methods described under ii) a) and b) have the following disadvantages: Differentiation between ground phase and free-running phase are additional Devices needed. In DE 297 08 535 U1 this is done by means of a button or pressure sensor that responds to the skier's body weight. In DE 296 15 910 U1 and EP 0 823 267 A2 describe the friction of the measuring roller increases that this blocks immediately after the onset of the freewheeling phase. The signal Processing electronics then recognizes the freewheeling phase by the absence of Role signals.

Neben diesen eher technischen Nachteilen haben die oben beschriebenen Verfahren den grundsätzlichen Nachteil gemein, daß sie aus dem Geschwindigkeitsverlauf der Meßrolle während der Skatebewegung in nicht korrekter Weise den zurückgelegten Weg und die Geschwindigkeit des Fahrers (Schwerpunktes) ermitteln. Dies wird anhand von Fig. 4, in der ein Skateschritt skizziert ist, verdeutlicht. Man erkennt, daß der Rollschuh 22 mit Meßrolle zu Beginn der Bodenphase vor dem Schwerpunkt aufsetzt (Phase 11), und am Ende der Bodenphase hinter dem Schwerpunkt abhebt (Übergang von Phase 14 nach Phase 15). Die Differenz des während einer Bodenphase von der Meßrolle zurückgelegten Weges und des vom Fahrer zurückgelegten Weges ist somit in der Größenordung einer Schrittlänge. Weiterhin zeigt der Geschwindigkeitsverlauf der Meßrolle, bedingt durch die Technik des Skatens, selbst bei annähernd konstanter Geschwindigkeit des Fahrers (Schwerpunktes) eine große Schwankung. Die am Ende der Bodenphase gemessene Rollengeschwindigkeit ist kleiner als die Schwerpunktgeschwindigkeit. Die mit dieser Geschwindigkeit extrapolierte Weglänge während der Freilaufphase ist dementsprechend zu klein. In addition to these rather technical disadvantages, the methods described above have the fundamental disadvantage that they incorrectly determine the distance traveled and the speed of the driver (center of gravity) from the speed curve of the measuring roller during the skate movement. This is illustrated in FIG. 4, in which a skate step is outlined. It can be seen that the roller skate 22 with measuring roller touches down at the beginning of the ground phase in front of the center of gravity (phase 11 ), and lifts off at the end of the ground phase behind the center of gravity (transition from phase 14 to phase 15 ). The difference between the distance covered by the measuring roller during a ground phase and the distance covered by the driver is thus of the order of a step length. Furthermore, due to the technique of skating, the speed curve of the measuring roller shows a large fluctuation even when the driver's speed (center of gravity) is approximately constant. The roller speed measured at the end of the ground phase is lower than the center of gravity speed. The path length extrapolated at this speed during the freewheeling phase is accordingly too small.

Die oben genannten Verfahren zeigen also in der Regel eine kleinere als die tatsächlich zurückgelegte Weglänge an.The above methods usually show a smaller one than that actually covered distance.

Das unter ii) c) beschriebene Verfahren hat den Nachteil, daß es nicht in der Praxis anzuwenden ist, da weder beschrieben wird, wie aus den aufgezeichneten Daten das Kennfeld ermittelt wird, noch wie man aus diesem Kennfeld auf die zurückgelegte Wegstrecke und Geschwindigkeit schließen kann. Weiterhin ist das Durchfahren der Meßstrecke vorgegebener Länge in verschiedenen Fahrstilen mit großem Aufwand verbunden. Die erwähnten Kennfelder sind sehr umfangreich und benötigen einen hohen apparativen Aufwand an Signalverarbeitungselektronik.The method described under ii) c) has the disadvantage that it is not in the Practice is to be applied since neither is described as from the recorded Data the map is determined, nor how to get from this map to the covered distance and speed can close. Furthermore, that is Driving through the measuring section of a given length in different driving styles with great effort. The maps mentioned are very extensive and require a lot of equipment Signal processing electronics.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zu schaffen, welches die Schwerpunktgeschwindigkeit und die zurückgelegte Wegstrecke eines Rollschuh­ fahrers zuverlässig und mit geringem apparativem Aufwand ermittelt.The object of the invention is to provide a simple method, which the Center of gravity speed and the distance covered by a roller skate driver determined reliably and with little equipment.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the features of claim 1.

Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen. In dem Zeitabschnitt, in dem der zweite Rollschuh vom Boden abgehoben ist, muß sich der erste Rollschuh mit dem Meßwertaufnehmer zwangsläufg unterhalb des Schwerpunktes befinden, da der Rollschuhfahrer anderenfalls das Gleichgewicht verlieren würde. Da sich der Rollschuh und der Schwerpunkt auf einer vertikalen Linie befinden, entspricht in diesem Zeitintervall die Rollengeschwindigkeit, die vom Meßwertaufnehmer erfaßt wird, identisch der Schwerpunktgeschwindigkeit.The method according to the invention is based on the following findings. By doing Period of time in which the second roller skate has lifted off the floor must the first roller skate with the transducer inevitably below the Center of gravity since the skater will otherwise find the balance would lose. Because the roller skate and focus are on a vertical Line, the roller speed in this time interval corresponds to that is detected by the transducer, identical to the speed of the center of gravity.

Da sich die Schwerpunktgeschwindigkeit von einem Schritt zum anderen nur unwesentlich ändert, kann die gemessene Schwerpunktgeschwindigkeit bis zum Erfassen der nächsten Schwerpunktgeschwindigkeit als konstanter Wert angenommen werden, so daß sich bei der Wegstreckenermittlung kein oder nur ein zu vernachlässigender Fehler einstellt. Die Schwerpunktgeschwindigkeit ist im wesentlichen gleichzusetzen mit der maximalen Geschwindigkeit der Meßrolle während eines Schrittes des Rollschuhfahrers. Beim Aufsetzen des Meßrollschuhs stößt sich der Rollschuhfahrer mit dem zweiten Rollschuh ab und erlangt so die Maximalgeschwindigkeit, die während des verbleibenden Rollens auf dem Roll­ schuh mit der Meßrolle sinkt, bis sich der Fahrer mit dem Meßrollschuh abstößt. Nach diesem Abstoßen und dem Abheben des Meßrollschuhs rollt die Meßrolle frei auf einem recht niedrigen Geschwindigkeitsniveau, bis der Meßrollschuh wieder aufgesetzt wird.Because the center of gravity speed changes from one step to another only changes insignificantly, the measured center of gravity speed up to Capture the next center of gravity speed as a constant value can be assumed, so that there is no or only in the distance determination sets a negligible error. The center of gravity is in essentially equate to the maximum speed of the measuring roller  during a step of the roller skater. When putting on the measuring roller skate the roller skater pushes off with the second roller skate and thus obtains the Maximum speed during the remaining roll on the roll shoe with the measuring roller drops until the driver pushes off with the measuring roller shoe. After this pushing off and lifting of the measuring roller skate, the measuring roller rolls free at a fairly low speed level until the measuring roller skate is put back on.

Der Spitzenwert der gemessenen Geschwindigkeit wird auf bekannte Weise durch Signalanalyse des Meßsignals durch die Signalverarbeitungseinheit ermittelt. Um kurzfristige Überhöhungen der gemessenen Geschwindigkeitswerte beim Aufsetzen des Meßrollschuhs zu kompensieren, kann der Spitzenwert über ein kurzes Zeitintervall in der Größenordnung von 0,1 bis 0,2 Sekunden gemittelt werden. Optimalerweise werden die Zeitintervalle geschwindigkeitsabhängig bestimmt und entsprechen in etwa der Dauer von drei Umdrehungen der Meßrolle.The peak value of the measured speed is determined in a known manner Signal analysis of the measurement signal determined by the signal processing unit. Around short-term increases in the measured speed values at Putting on the measuring roller skate can compensate for the peak value over a short time interval in the order of 0.1 to 0.2 seconds averaged become. Optimally, the time intervals become speed-dependent determined and correspond approximately to the duration of three revolutions of the measuring roller.

Alternativ kann die Schwerpunktgeschwindigkeit während des Abhebens des zweiten Rollschuhs durch einen Drucksensor ermittelt werden, der während dieses Abhebens ein Freigabe-Signal an die Signalverarbeitungseinheit überträgt. Diese Lösung ist aber weniger vorteilhaft, da ein zweiter Sensor und eine Signal­ übertragungsvorrichtung zum Übertragen des Signals des zweiten Sensors nötig ist.Alternatively, the speed of the center of gravity during take-off of the second roller skate can be determined by a pressure sensor that during this Take off a transmit signal to the signal processing unit. This Solution is less advantageous because of a second sensor and a signal Transmission device necessary to transmit the signal of the second sensor is.

Die reine Geschwindigkeits-Signalanalyse hat sich in der Praxis als ausreichend genau erwiesen. Wie erwähnt, kann der gemessene Wert der Schwerpunkt­ geschwindigkeit bis zur nächsten Messung als konstant angenommen werden. Genauere Werte der gefahrenen Wegstrecke ergeben sich, wenn zwischen zwei benachbarten Geschwindigkeitswerten interpoliert wird, d. h. wenn der Mittelwert zwischen den beiden am Anfang und am Ende eines Zeitintervalls erfaßten Geschwindigkeitswerten zur Ermittlung der in diesem Zeitintervall zurückgelegten Wegstrecke verwendet wird. The pure speed signal analysis has proven to be sufficient in practice proven exactly. As mentioned, the measured value can be the focus speed until the next measurement can be assumed to be constant. More precise values of the distance traveled are obtained if between two neighboring speed values are interpolated, d. H. if the mean between the two at the beginning and at the end of a time interval Speed values for determining the in this time interval distance traveled is used.  

In Zeiträumen, in denen der Rollschuhfahrer eine längere Strecke, ohne Skate­ schritte auszuführen, auf beiden Rollschuhen rollt, eignet sich die Methode der Erfassung der Maxima zur Bestimmung der Wegstrecke oder der aktuellen Geschwindigkeit nicht. In derartigen Zeiträumen kann die tatsächlich an dem Rollschuh gemessene Geschwindigkeit zur Bestimmung der Wegstrecke verwendet werden, da sich zum Halten des Gleichgewichts beide Rollschuhe im wesentlichen unterhalb des Schwerpunkts befinden müssen und daher die Umfangsgeschwindigkeit jeder der Rollen im wesentlichen der Schwerpunktgeschwindigkeit entspricht.In periods when the roller skater spends a long distance without skating to perform steps, rolls on both roller skates, the method of Acquisition of the maxima for determining the distance or the current one Speed not. In such periods, the can actually on the Roller skate measured speed to determine the distance be used because both roller skates in the must be substantially below the center of gravity and therefore the Peripheral speed of each of the rollers substantially the Center of gravity corresponds.

Ob die Methode der diskontinuierlichen Bestimmung der Schwerpunkt­ geschwindigkeit oder die kontinuierlich gemessene Geschwindigkeit zur Weg­ berechnung verwendet wird, läßt sich mittels der Signalverarbeitungseinheit aus dem gemessenen Geschwindigkeitssignal ermitteln. Bei der Fortbewegung mittels Skateschritten hat der Verlauf des Meßsignals beim Aufsetzen des Meßrollschuhs eine steile Flanke nach oben. Diese Flanke entsteht durch die Beschleunigung der Meßrolle von ihrer Freilaufgeschwindigkeit bei abgehobenem Rollschuh auf die Schwerpunktgeschwindigkeit des Rollschuhfahrers. Während eines bestimmten Zeitraums, meist weniger als eine Sekunde, verbleibt der gemessene Geschwindigkeitswert im wesentlichen auf dem Wert der Schwerpunkt­ geschwindigkeit. Erst bei dem Zurückbewegen des Meßrollschuhs hinter den Schwerpunkt zum Abstoßen und zum Umsteigen auf den anderen Rollschuh sinkt der Geschwindigkeitswert ab, bis er wieder die Freilaufgeschwindigkeit erreicht. Die Flanke, d. h. die große Rollenbeschleunigung, beim Aufsetzen des Rollschuhs ist ein charakteristisches Merkmal zur Bestimmung einer schrittweisen Fort­ bewegung. Wird eine derartige Flanke innerhalb eines bestimmten Zeitraums nach dem Geschwindigkeitsmaximum ermittelt, so erfolgt die Wegstreckenberechnung für diesen Zeitraum mit den anhand der Bestimmung der Maxima ermittelten Schwerpunktgeschwindigkeiten. Bleibt ein derartiges Flankensignal aus, so werden die kontinuierlich gemessenen Geschwindigkeitswerte zur Bestimmung der Wegstrecke über die Zeit integriert. Ein Grenzzeitraum für das Umschalten zwischen punktueller und kontinuierlicher Geschwindigkeitsbestimmung ist beispielsweise drei Sekunden. Eine Schrittdauer von drei Sekunden ist für Rollschuhfahrer recht lang.Whether the method of discontinuous determination of the focus speed or the continuously measured speed to the path calculation is used, can be done by means of the signal processing unit determine the measured speed signal. When moving with The course of the measurement signal has skate steps when the measuring roller skate is put on a steep flank upwards. This flank is created by the acceleration of the Measuring roller from its freewheeling speed with the roller skate lifted onto the Speed of the skater's center of gravity. During a certain The measured time remains, usually less than one second Speed value essentially based on the value of the center of gravity speed. Only when moving the measuring roller skate behind the The center of gravity for pushing off and switching to the other roller skate drops the speed value decreases until it reaches the freewheel speed again. The flank, i.e. H. the great roller acceleration when putting on the roller skate is a characteristic of determining a gradual progression Move. If such an edge occurs after a certain period of time the maximum speed is determined, the route is calculated for this period with those determined on the basis of the determination of the maxima Center of gravity speeds. If there is no such edge signal, then are the continuously measured speed values for determination  the distance over time integrated. A time limit for switching between selective and continuous speed determination for example three seconds. A step duration of three seconds is for Roller skater quite long.

Jede Rollphase, die diese Dauer übersteigt, sollte kontinuierlich gemessen werden. Ein Grenzwert für die Beschleunigung der Meßrolle kann mit 4 m/s2 bezogen auf den Rollenumfang festgelegt werden. Durch die natürliche Beschleunigung des Rollschuhfahrers beim Rollen an einem Gefälle kann dieser Wert nicht erreicht werden. Dagegen wird er beim Aufsetzen der Meßrolle um ein Vielfaches über­ schritten.Every roll phase that exceeds this duration should be measured continuously. A limit value for the acceleration of the measuring roller can be set at 4 m / s 2 in relation to the roller circumference. Due to the natural acceleration of the skater when rolling on a slope, this value cannot be achieved. On the other hand, it is exceeded many times over when the measuring roller is attached.

Am Ende eines Zeitabschnittes mit kontinuierlich gemessener Geschwindigkeit, in dem der Skater rollt, schließt sich während des erneuten Antritts grundsätzlich eine Phase des Abhebens des Meßrollschuhs an, bevor bei dessen Aufsetzten die Beschleunigungsflanke gemessen wird und hierdurch auf das punktuelle Meß­ verfahren umgeschaltet wird. In dieser Phase des Abhebens dreht sich die Meßrolle mit Freilaufgeschwindigkeit, welche unterhalb der Schwerpunktgeschwindigkeit liegt. Um die sich hierdurch ergebende Abweichung der ermittelten Wegstrecke von der tatsächlich gefahrenen Wegstrecke zu kompensieren, ist es sinnvoll, einen bestimmten Streckenwert, im folgenden Antrittsaufschlag genannt, auf den Wert der gemessen Wegstrecke zu addieren. Der Antrittsaufschlag kann entweder einen empirisch ermittelten, festen Betrag haben oder geschwindigkeitsabhängig variieren.At the end of a period with continuously measured speed, in which the skater rolls, closes in principle during the re-start a phase of lifting the measuring roller skate before putting it on Acceleration edge is measured and thereby on the selective measurement procedure is switched. In this phase of the take-off, it turns Measuring roller with freewheeling speed, which is below the Center of gravity lies. About the resulting deviation the determined distance from the actually traveled distance to compensate, it makes sense to have a certain distance value, hereinafter Starting surcharge, to add to the value of the measured distance. The starting premium can either be an empirically determined, fixed amount have or vary depending on the speed.

Vorzugsweise wird die Geschwindigkeit an dem Rollschuh ohne Bremse gemessen. Insbesondere bei Bremsklötzen hinter der Rollenleiste werden meist die Rollen des mit der Bremse versehenen Rollschuhs vom Boden abgehoben. So würde sich beim Bremsen ein verfälschter (zu hoher) Geschwindigkeitswert ergeben. Dagegen sind die Rollen des Rollschuhs ohne Bremse in der Regel während der Bremsphase am Boden. Mit ihnen kann ähnlich der Streckenmessung in einer freien Rollphase die Wegstrecke aus den kontinuierlich gemessenen Geschwindigkeitswerten berechnet werden.Preferably the speed on the roller skate is without a brake measured. Especially with brake pads behind the roller bar are mostly the rollers of the roller skate provided with the brake are lifted off the ground. So would become a falsified (too high) speed value when braking surrender. In contrast, the roles of the roller skate without a brake are usually on the ground during the braking phase. With them, similar to route measurement  in a free roll phase the distance from the continuously measured Speed values are calculated.

Selbstverständlich können auch andere Parameter des erfaßten Geschwindigkeits­ signals, beispielsweise die relativ starke Rollenverzögerung beim Abstoßen mit dem Meßrollschuh zur Steuerung des Meßmodus (punktuelle/kontinuierliche Messung) verwendet werden.Of course, other parameters of the detected speed can also be used signals, for example the relatively strong role delay when repelling with the measuring roller skate to control the measuring mode (selective / continuous Measurement) can be used.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung.Further features and advantages of the invention emerge from the sub claims as well as from the following drawing description.

Die Zeichnungen zeigen in:The drawings show in:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Rollschuhs, nämlich eines Inline-Skate, mit Meßrolle und Meßwertaufnehmer für die Geschwindigkeitsmessung, Fig. 1 is a side view of a skate, namely an in-line skate, with the measuring roller and transducers for velocity measurement,

Fig. 2 eine geschnittene Darstellung der Meßrolle und des hiermit zusammen­ wirkenden Meßwertaufnehmers, Fig. 2 is a sectional view of the measuring roller and the cooperating therewith transducer,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Geschwindigkeits­ erfassung gemäß der Erfindung, Fig. 3 is a schematic representation of a device for speed detection according to the invention,

Fig. 4 eine diagrammartige Darstellung des Meßsignals des Meßwertaufnehmers in Verbindung mit piktogrammartigen Darstellungen der jeweiligen Phase des Rollschuhschrittes in den jeweiligen Signalabschnitten, Fig. 4 is a diagrammatic representation of the measurement signal of the transducer in conjunction with pictogram-like representations of the respective phase of the skate step in the respective signal portions,

Fig. 5 ein Diagramm mit den tatsächlichen Meßpunkten der Rollengeschwindigkeit während vier aufeinanderfolgenden Schritten des Rollschuhfahrers, Fig. 5 is a diagram showing the actual measurement points of the roll speed during four successive steps of the skater,

Fig. 6 ein der Fig. 5 entsprechendes Diagramm mit geglättetem Signalverlauf, bei dem der Geschwindigkeitswert jeweils über Zeitintervalle von 0,16 Sekunden gemittelt ist, Fig. 6 a of FIG. 5 corresponding diagram smoothed waveform, wherein the speed value is averaged over time intervals of 0.16 seconds

Fig. 7 ein Diagramm mit einem Geschwindigkeitsverlauf, bei dem für länger als drei Sekunden Skateschritte ausbleiben. Fig. 7 is a diagram showing a velocity profile in which absent for longer than three seconds Skate steps.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Rollschuhs 1 bei dem eine der Laufrollen, die sogenannte Meßrolle 2, mit einem Magnet 3 ausgestattet ist. An der Schiene 4 wird ein Signalgeber 5 angebracht, welcher bei jedem vollständigen Umlauf der Meßrolle 2 einen elektrischen Puls erzeugt. Der Signalgeber 5 kann durch einen Reedkontakt oder eine Induktionsspule realisiert werden. Signalgeber 5 und Magnet 3 bilden zusammen den Meßwertaufnehmer. Fig. 1 shows the side view of a roller skate 1 in which one of the rollers, the so-called measuring roller 2 , is equipped with a magnet 3 . A signal transmitter 5 is attached to the rail 4 and generates an electrical pulse each time the measuring roller 2 rotates completely. The signal generator 5 can be realized by a reed contact or an induction coil. Signal generator 5 and magnet 3 together form the sensor.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Meßrolle 2. Der Magnet 3 und der Signalgeber 5 müssen derart angebracht werden, daß beim Drehen der Meßrolle 2 das Passieren des Magneten 3 am Signalgeber 5 registriert wird und dieser einen elektrischen Puls erzeugt. Fig. 2 shows a cross section through the measuring roll 2. The magnet 3 and the signal generator 5 must be attached such that when the measuring roller 2 is rotated, the passage of the magnet 3 on the signal generator 5 is registered and this generates an electrical pulse.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Aufbau der Vorrichtung zur Geschwindigkeits­ erfassung und Wegstreckenbestimmung gemäß der Erfindung. Der Signalgeber 5 erzeugt pro Umlauf der Meßrolle 2 einen elektrischen Puls 6. Dieses Signal wird einer elektronischen Signalverarbeitungseinheit 7, die beispielsweise durch einen Microcontroller 8 realisiert wird, zugeführt und weiterverarbeitet. Die durch das Verfahren gemäß der Erfindung bestimmte Schwerpunktgeschwindigkeit und die vom Rollschuhfahrer zurückgelegte Wegstrecke werden in einer Anzeige 9 dargestellt. Fig. 3 shows a schematic structure of the device for speed detection and distance determination according to the invention. The signal generator 5 generates an electrical pulse 6 per revolution of the measuring roller 2 . This signal is fed to an electronic signal processing unit 7 , which is implemented, for example, by a microcontroller 8 , and processed further. The center of gravity speed determined by the method according to the invention and the distance covered by the roller skater are shown in a display 9 .

Mit Hilfe eines Timers (externer oder im Microcontroller 8 integriert) wird die Zeit zwischen zwei oder mehreren Rollenimpulsen gemessen. Aus diesen Umlaufzeiten T und dem Umfang der Meßrolle 2 wird die momentane Rollengeschwindigkeit ermittelt. Bei einer Meßanordnung mit einem einzigen Signalgeber auf der Meßrolle 2 (mit Umfang L) und der gemessenen Umlaufzeit T berechnet sich die Rollengeschwindigkeit aus VR = L/T. With the help of a timer (external or integrated in the microcontroller 8 ), the time between two or more roller pulses is measured. The current roll speed is determined from these round trip times T and the circumference of the measuring roll 2 . In the case of a measuring arrangement with a single signal transmitter on the measuring roller 2 (with circumference L) and the measured round trip time T, the roller speed is calculated from V R = L / T.

Die oben beschriebene Rollengeschwindigkeit wird kontinuierlich bestimmt, so daß nicht nur die momentane Rollengeschwindigkeit, sondern auch der zeitliche Verlauf der Rollengeschwindigkeit zur Weiterverarbeitung zur Verfügung steht. Diese Meßkurve, die aus mehreren Einzelmessungen besteht wird im folgenden Rollengeschwindigkeitsfunktion genannt. Sie kann auch auf ein kleines Zeitfenster beschränkt sein.The roll speed described above is determined continuously, so that not only the current roll speed, but also the time The course of the roll speed is available for further processing. This measurement curve, which consists of several individual measurements, is described below Called roller speed function. You can also on a small one Time window may be limited.

Aus der Rollengeschwindigkeitsfunktion kann durch differenzieren die Rollen­ beschleunigung ermittelt werden. Ebenso kann durch Integration über die Zeit die von der Rolle zurückgelegte Wegstrecke ermittelt werden. Die von der Meßrolle 2 zurückgelegte Wegstrecke kann auch direkt aus der Anzahl der Meßrollenumläufe berechnet werden.The roll acceleration can be determined from the roll speed function by differentiating. The distance covered by the roll can also be determined by integration over time. The distance traveled by the measuring roller 2 can also be calculated directly from the number of measuring roller revolutions.

Während des Rollschuhfahrens hat die Rollengeschwindigkeitsfunktion den in Fig. 4 schematisch dargestellten Verlauf. Dieser charakteristische Verlauf ist eine Folge des Skatens, was anhand der Piktogramme 10 bis 15 verdeutlicht wird. Bei dem Übergang von 10 nach 11 setzt der Rollschuh 22 mit Meßrolle auf dem Boden auf, und der Rollschuhfahrer drückt sich mit dem anderen Rollschuh 23 ab. In diesem Moment wird die Meßrolle instantan von ihrer Freilaufgeschwindigkeit 16 auf den Spitzenwert 18 beschleunigt, was zu einer steilen Flanke 17 im Geschwindigkeitssignal führt. In der folgenden Phase 12 wird der Rollschuh 23 ohne Meßrolle vom Boden abgehoben und dabei von hinten nach vorne geführt (Phase 13). In diesen Zeitabschnitten 12 und 13 befindet sich der Schwerpunkt des Rollschuhfahrers senkrecht über dem Rollschuh 22 mit Meßrolle. Daher stimmt während dieser Phase 12 und 13 die Umlaufgeschwindigkeit VR der Meßrolle mit der Schwerpunktgeschwindigkeit VSP überein. In der folgenden Phase 14 setzt der Rollschuh 23 ohne Meßrolle auf den Boden auf, und der Rollschuhfahrer drückt sich jetzt mit dem Rollschuh 22 mit Meßrolle ab. Dies führt dazu, daß die Rollen­ geschwindigkeit VR der Meßrolle im Bereich der Rollenverzögerung 20 stark abnimmt. Nach dem Abheben des Rollschuhs 22 mit Meßrolle in der Bewegungs­ phase 15 dreht diese mit der Freilaufgeschwindigkeit 21 weiter, welche durch die Rollreibung der Kugellager nur geringfügig verzögert wird.During roller skating, the roller speed function has the course shown schematically in FIG. 4. This characteristic course is a result of skating, which is illustrated by the pictograms 10 to 15 . At the transition from 10 to 11 , the roller skate 22 with the measuring roller touches the ground, and the roller skater pushes himself with the other roller skate 23 . At this moment the measuring roller is instantaneously accelerated from its free running speed 16 to the peak value 18 , which leads to a steep edge 17 in the speed signal. In the following phase 12 , the roller skate 23 is lifted off the ground without a measuring roller and is guided from the back to the front (phase 13 ). In these time periods 12 and 13 , the center of gravity of the skater is perpendicular to the roller skate 22 with the measuring roller. Therefore, during this phase 12 and 13 the rotational speed V R of the measuring roller coincides with the center of gravity speed V SP . In the following phase 14 , the roller skate 23 touches the ground without a measuring roller, and the roller skater now pushes himself off with the roller skate 22 with a measuring roller. This leads to the fact that the roller speed V R of the measuring roller decreases sharply in the area of the roller deceleration 20 . After lifting the roller skate 22 with measuring roller in the movement phase 15 , it rotates further at the freewheeling speed 21 , which is only slightly delayed by the rolling friction of the ball bearings.

Fig. 5 zeigt einen realen Geschwindigkeitsverlauf der Meßrolle über vier Skate­ schritte. Man erkennt deutlich den Geschwindigkeitsverlauf, der in Fig. 4 schematisch dargestellt wurde, wieder. Die steilen Flanken 24 entsprechen einer Rollenbeschleunigung von ca. 20 m/s2 und sind wesentlich größer als alle anderen auftretenden Beschleunigungen. Fig. 5 shows a real speed curve of the measuring roller over four skate steps. The course of the speed, which was shown schematically in FIG. 4, can be clearly recognized. The steep flanks 24 correspond to a roller acceleration of approximately 20 m / s 2 and are significantly greater than all other accelerations that occur.

Die Signalverarbeitungseinheit 7 gemäß Erfindung erkennt die Skateschritte durch detektieren der ausgeprägten Flanken 24 in der Rollengeschwindigkeitsfunktion VR. Dies geschieht dadurch, daß die Änderung der Rollengeschwindigkeit zweier aufeinanderfolgender Meßpunkte ermittelt wird. Eine Flanke 24 liegt dann vor, wenn diese Änderung einen Schwellwert übersteigt. Die Größe des Schwellwertes kann fest einprogrammiert oder aus anderen Bewegungsgrößen ermittelt werden. Ein typischer Schwellwert ist etwa 4 m/s2.The signal processing unit 7 according to the invention recognizes the skate steps by detecting the pronounced flanks 24 in the roller speed function V R. This is done by determining the change in the roller speed of two successive measuring points. An edge 24 is present when this change exceeds a threshold value. The size of the threshold value can be permanently programmed or determined from other movement values. A typical threshold is about 4 m / s 2 .

Fig. 6 zeigt für den gleichen Zeitraum wie in Fig. 5 die geglättete Rollen­ geschwindigkeitsfunktion . Diese entsteht durch Mitteln der Rollengeschwindigkeit aus Fig. 5 über Zeitintervalle von ca. 0,1 bis 0,2 Sekunden. Werden wiederholt Flanken 24 detektiert, so ermittelt die Signalverarbeitungseinheit gemäß Erfindung die Schwerpunktgeschwindigkeit des Rollschuhfahrers durch Erfassung der Spitzenwerte 25 der geglätteten Rollengeschwindigkeitsfunktion . Zwischen den Spitzenwerten 25 wird die Geschwindigkeit zur Bestimmung der Fahrgeschwindigkeit und der Wegstrecke linear interpoliert. Die sich hiermit ergebende Schwerpunktgeschwindigkeitsfunktion VSP stimmt nahezu identisch mit der tatsächlichen Schwerpunktgeschwindigkeit überein. In der Praxis haben sich Abweichungen von unter einem Prozent ergeben. Die so ermittelte Schwerpunkt­ geschwindigkeitsfunktion VSP wird über die Zeit integriert und somit die vom Fahrer (Schwerpunkt) zurückgelegte Wegstrecke ermittelt. Fig. 6 shows the smoothed roll speed function for the same period as in Fig. 5. This arises by averaging the roller speed from FIG. 5 over time intervals of approximately 0.1 to 0.2 seconds. If edges 24 are detected repeatedly, the signal processing unit according to the invention determines the center of gravity speed of the skater by detecting the peak values 25 of the smoothed roller speed function. Between the peak values 25 , the speed is linearly interpolated to determine the driving speed and the distance. The resulting center of gravity speed function V SP coincides almost identically with the actual center of gravity speed. In practice, there have been deviations of less than one percent. The center of gravity speed function V SP determined in this way is integrated over time and thus the distance traveled by the driver (center of gravity) is determined.

Treten innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne keine Skateschritte auf, so ermittelt die Signalverarbeitungseinheit gemäß der Erfindung die Geschwindigkeit und die zurückgelegte Wegstrecke des Fahrers (Schwerpunktes) nicht nach dem obigen Verfahren, sondern unmittelbar aus der kontinuierlich gemessenen Rollen­ geschwindigkeit VR und der zurückgelegten Wegstrecke der Meßrolle. Dies geschieht bis zum Auftreten neuer Skateschritte. Dies zeigt Fig. 7: Nach dem Skateschritt 27 wird innerhalb der vorgegebenen Zeitspanne kein weiterer Skate­ schritt detektiert (Signalabschnitt 26). Bis zum Auftreten des nächsten Skate­ schrittes 28 wird somit die Geschwindigkeit des Fahrers direkt aus der Rollen­ geschwindigkeit VR ermittelt. Die oben genannte Zeitspanne kann entweder fest einprogrammiert oder aus anderen Bewegungsgrößen abgeleitet werden. Typische Werte für diese Zeitspanne betragen ca. zwei bis drei Sekunden. Die schraffierte Fläche 29 entspricht dem Antrittsaufschlag mit dem die zu niedrige Rollen­ geschwindigkeit vor der Flanke kompensiert wird.If no skate steps occur within a predetermined period of time, the signal processing unit according to the invention determines the speed and the distance traveled by the driver (center of gravity) not according to the above method, but rather directly from the continuously measured roller speed V R and the distance traveled by the measuring roller. This happens until new skate steps occur. This is shown in FIG. 7: after the skate step 27 , no further skate step is detected within the predetermined time period (signal section 26 ). Until the next skate step 28 occurs , the speed of the driver is determined directly from the roller speed V R. The time period mentioned above can either be permanently programmed or derived from other movement variables. Typical values for this period are approximately two to three seconds. The hatched area 29 corresponds to the initial mark-up with which the too low roller speed is compensated in front of the flank.

Claims (14)

1. Verfahren zum Messen der gefahrenen Wegstrecke und/oder Geschwindig­ keit eines Rollschuhfahrers, bei dem durch einen Meßwertaufnehmer an mindestens einer Rolle eines Rollschuhs ein die Drehgeschwindigkeit der Rolle repräsentierendes Meßsignal erzeugt und an eine elektronische Signalverarbeitungseinheit übertragen wird, welche aus dem Meßsignal den Betrag der Wegstrecke und/oder der Geschwindigkeit ermittelt, dadurch gekennzeichnet, daß a) nach dem Aufsetzen des den Meßwertaufnehmer tragenden Rollschuhs die aktuelle Schwerpunktgeschwindigkeit in dem Zeitabschnitt ermittelt wird, in dem der andere Rollschuh vom Boden abgehoben ist, und b) diese aktuelle Schwerpunktgeschwindigkeit zur Ermittlung des Betrages der gefahrenen Wegstrecke und/oder der Geschwindigkeit verwendet wird.1. A method for measuring the distance traveled and / or speed of a roller skater, in which a measuring signal representing the rotational speed of the roller generates a measuring signal on at least one roller of a roller skate and is transmitted to an electronic signal processing unit which, from the measuring signal, the amount of the Distance and / or the speed determined, characterized in that a) after putting on the roller skate carrying the transducer, the current center of gravity speed is determined in the period in which the other roller skate is lifted off the ground, and b) this current center of gravity speed to determine the Amount of the distance traveled and / or the speed is used. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Schwerpunktgeschwindigkeit durch Messen des Spitzenwertes des kontinuierlichen Geschwindigkeitssignals während eines Schrittes des Rollschuhfahrers bestimmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the current Center of gravity speed by measuring the peak value of the continuous speed signal during one step of the Roller skater is determined. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kontinuierliche Geschwindigkeitssignal aus dem durch den Meßwert­ aufnehmer erzeugten Geschwindigkeitssignal durch Mitteln über kurze Zeitintervalle bestimmt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the continuous speed signal from the by the measured value transducer generated speed signal by averaging over short Time intervals is determined. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Zeitintervalle etwa 0,1 bis 0,2 Sekunden betragen.4. The method according to claim 3, characterized in that the short Time intervals are approximately 0.1 to 0.2 seconds. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Zeitintervalle drei Umdrehungen der Meßrolle entsprechen. 5. The method according to claim 3, characterized in that the short Time intervals correspond to three revolutions of the measuring roller.   6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerpunktgeschwindigkeit mittels eines Drucksensors an dem anderen Rollschuh ermittelt wird, welcher während des Abhebens dieses anderen Rollschuhs ein Signal abgibt, welches die Erfassung des Wertes der Schwerpunktgeschwindigkeit freigibt.6. The method according to claim 1, characterized in that the Center of gravity speed by means of one pressure sensor on the other Roller skate is determined which one while lifting this other Roller skate emits a signal which indicates the detection of the value of the Center of gravity releases. 7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der gefahrenen Wegstrecke in einem Zeitintervall zwischen zwei Erfassungen des Wertes der Schwerpunktgeschwindigkeit die Dauer des Zeitintervalls mit dem am Anfang des Zeitintervalls erfaßten Wert der Schwerpunktgeschwindigkeit multipliziert wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that to determine the distance traveled in a time interval between two acquisitions of the value of the Center of gravity speed the duration of the time interval with the am Value of the center of gravity velocity recorded at the beginning of the time interval is multiplied. 8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der gefahrenen Wegstrecke in einem Zeitintervall zwischen zwei Erfassungen des Wertes der Schwerpunktgeschwindigkeit die Dauer des Zeitintervalls mit dem arithmetischen Mittelwert der beiden einerseits am Anfang und andererseits am Ende des Zeitintervalls erfaßten Werte der Schwerpunktgeschwindigkeit multipliziert wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that to determine the distance traveled in a time interval between two acquisitions of the value of the Center of gravity speed the duration of the time interval with the arithmetic mean of the two on the one hand at the beginning and on the other hand, values of the detected at the end of the time interval Center of gravity speed is multiplied. 9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinheit ermittelt, ob während eines längeren Zeitraums der Rollschuhfahrer auf beiden Rollschuhen rollt, und daß in diesem Zeitraum die kontinuierlich gemessene Geschwindigkeit zur Ermittlung des Betrages der gefahrenen Wegstrecke und/oder der Geschwindigkeit verwendet wird.9. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the signal processing unit determines whether during a long period of time the roller skater rolls on both roller skates, and that during this period the continuously measured speed to determine the amount of the distance traveled and / or Speed is used. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsbestimmung anhand der ermittelten Schwerpunkt­ geschwindigkeiten für ein bestimmtes Zeitintervall durchgeführt wird, wenn innerhalb einer bestimmten, kurzen Zeitspanne nach der Ermittlung der Schwerpunktgeschwindigkeit eine Phase mit großer Rollenbeschleunigung gemessen wird, und daß anderenfalls die Geschwindigkeitsbestimmung anhand der kontinuierlich gemessenen Geschwindigkeit erfolgt.10. The method according to claim 9, characterized in that the Speed determination based on the determined center of gravity speeds are carried out for a certain time interval,  if within a certain short period of time after the determination the center of gravity a phase with great Roller acceleration is measured, and that otherwise the Speed determination based on the continuously measured Speed. 11. Verfahren nach Anspruch 10; dadurch gekennzeichnet, daß die kurze Zeitspanne etwa zwei bis drei Sekunden beträgt.11. The method according to claim 10; characterized in that the short Time period is about two to three seconds. 12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die große Rollenbeschleunigung mindestens 4 m/s2 bezogen auf die Rollenumfangs­ geschwindigkeit beträgt.12. The method according to claim 10, characterized in that the large roller acceleration is at least 4 m / s 2 based on the roller circumferential speed. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende eines Abschnittes kontinuierlich gemessener Geschwindigkeit auf die gemessene Wegstrecke ein Antrittsaufschlag addiert wird.13. The method according to any one of claims 9 to 12, characterized in that that continuously measured at the end of a section Speed on the measured distance a starting surcharge is added. 14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit an dem Rollschuh ohne Bremse gemessen wird.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the speed on the roller skate without a brake is measured.
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