DE3722843C2

DE3722843C2 -

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Publication number: DE3722843C2
Application number: DE19873722843
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: CZWALINA PETER 6301 POHLHEIM DE; HENTSCHEL WOLFGANG 6900 HEIDELBERG DE
Current assignee: CZWALINA PETER 6301 POHLHEIM DE; HENTSCHEL WOLFGANG 6900 HEIDELBERG DE
Priority date: 1987-07-10
Filing date: 1987-07-10
Publication date: 1990-07-05
Also published as: EP0323987A1; DE3722843A1; WO1989000442A1; AU1995288A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Bestimmung des Ortes des Auftreffens eines Gegenstandes auf eine Fläche, insbesondere zur Überwachung des Überschreitens von Begrenzungslinien wie Spielfeldlinien eines Tennisplatzes, mit an Spannung angeschlossenen Kontaktflächen, die in der Überwachungszone übereinanderliegend auf Abstand gehalten sind und von denen zumindest die obere flexibel ist, wobei die Kontaktflächen beim Auftreten eines Gegenstandes in elek trisch leitende Berührung gelangen und dadurch ein elek trisches und/oder akustisches Signal geben.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die automatische, elektronische Überwachung von Spielfeld-Begrenzungslinien, z. B. beim Tennis. In der Regel werden, selbst und insbesondere gerade bei hochdotierten Turnieren der Linien durch eine Vielzahl von Linienrichtern überwacht. Deren Tätigkeit ist außerordentlich anstrengend, und die Überwachung erfordert einen beträchtlichen Personalbedarf. Von den internationalen Tennismeisterschaften von England in Wimbledon her ist es bekannt, die Aufschlaglinie elektronisch zu überwachen. Dies geschieht dort mit Hilfe jeweils einer Lichtschranke. Diese überwacht indirekt die Umgebung der Aufschlaglinie, wodurch eine millimetergenaue Überwachung nicht möglich ist. Dadurch bedingter Fehlalarm ist nicht auszuschließen und führt zu beträchtlicher Verwirrung bei den Linien- und Schiedsrichtern und verursacht erhebliche Störungen für die Spieler. Die Lichtschrankentechnik ist im übrigen nur bei der Aufschlaglinie möglich. Die Überwachung z. B. der Grundlinie mit denselben Mitteln würde dazu führen, daß jedesmal ein Alarm ausgelöst wird, wenn der Spieler selbst in die Lichtschranke gerät, was naturgemäß nur beim Aufschlag ausgeschlossen ist.

Die Erfindung geht aus von der DE-OS 32 41 468, die für eine Spielfeld-Überwachung streifenförmige Signalgeber- Elemente verwendet, die im "Aus"-Bereich entlang den zu über wachenden Linien verlegt sind und aus Kunststoff-Hohlprofilen bestehen, in denen Metallfolien als Kontaktfolien beabstandet angeordnet sind und beim Auftreffen eines Gegenstandes elek trisch leitend miteinander kontaktiert werden. Mit Hilfe des so gebildeten elektrischen Schalters ist es mit einiger Ge nauigkeit möglich, optisch und/oder akustisch einen im "Aus" auftreffenden Ball kenntlich zu machen. Allerdings ist es nicht möglich, den Ort des Auftreffens als solchen, also etwa den Abstand von der Spielfeldecke zum Auftreffpunkt hinter der Grundlinie festzustellen. Dies aber ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, daß die Überwachung auch dann funk tioniert, wenn zeitgleich oder in einem mit dem Auge nicht mehr wahrzunehmenden zeitlich geringen Abstand der Spieler selbst den zu überwachenden Flächenbereich betritt und dadurch fälschlich ein "Aus" des Balles simuliert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung vorzuschlagen, mit der es in allen oder doch nahezu allen auftretenden Fällen möglich ist, sämtliche relevanten Flächen, insbesondere Spielfeldlinien selbst dann mit hinreichender Sicherheit und Genauigkeit zu überwachen. wenn mehrere Aufprallereignisse gleichzeitig oder mit gering stem Zeiteinsatz stattfinden. Es soll z. B. insbesondere mög lich sein, einen Ball korrekterweise als "gut" zu erkennen, der in der Nähe einer "Aus"-Linie innerhalb des Feldes auf trifft, während zugleich der Spieler die "aus"-Zone betritt. Ebenso soll es möglich sein, einen Ball als "Aus" zu erkennen, obwohl gleichzeitig der Spieler ebenfalls im überwachten "Aus"-Bereich steht. Dies ist mit der bisher bekannten Vorrich tung nicht einmal annäherungsweise möglich.

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß eine der Kontaktflächen als Widerstandsfläche mit konstantem Flächen widerstand und die andere Kontaktfläche als Leiterfläche ausgebildet ist, daß die Widerstandsfläche an wenigstens zwei Enden über je einen Vorwiderstand mit Spannung beaufschlagt ist und daß während der Kontaktierung wenigstens zwei voneinan der unabhängige Spannungsteiler gebildet sind.

Stellt man sich eine Kontaktflächenanordnung als mit geringem Abstand hinter der Spielfeldlinie und parallel zu dieser verlegten Streifen vor, dessen Länge beispielsweise der Spielfeldlinie entspricht, halten die beabstandeten Kon taktflächen den Stromkreis offen, bis durch Auftreffen eines Gegenstandes auf den Streifen die Widerstandsfläche die Leiter fläche berührt. Die Widerstandsfläche mit beispielsweise einem Widerstand von 750 Ω/m wird nun in zwei Abschnitte unterteilt. Hierdurch entstehen zwei Spannungsteiler, deren Abgriffsspannungen proportional zum Abstand des Auftreff punktes zum jeweiligen Ende des Streifens sind. Die beiden gemessenen Spannungswerte lassen also eine Aussage über die entsprechenden Abstände des Auftreffpunktes von den beiden Enden der Kontaktflächenanordnung zu. Es läßt sich daher z. B. aussagen, daß der Ball in einem Abstand von 2,5 m von der linken Ecke der Grundlinie im "Aus" aufgetroffen ist.

Wenn nun zwei Auftreffereignisse im selben zu überwachen den Flächenbereich auftreten, beispielsweise der Ball neben dem im überwachten "Aus"-Bereich stehenden Spieler auftrifft, entstehen wiederum zwei Spannungsteiler, wobei der durch Kurzschluß überbrückte Bereich zwischen Spieler und Ball für die Messung ausfällt. Zunächst läßt sich hierdurch aus sagen, in welchem Abstand von einer der beiden Spielfeldecken das eine und in welchem Abstand vom anderen Ende das andere Aufprallereignis stattgefunden hat. Aber - und das ist für die Erfindung besonders wesentlich - können auch Aussagen darüber getroffen werden, wo der Spieler und wo der Ball den signal gebenden Kontakt zwischen den Kontaktflächen hergestellt hat.

Messungen haben ergeben, daß, abhängig vom Bodenbelag und der Spielstärke der Spieler, ein Tennisball beim Aufprall eine Verweildauer von etwa 2 bis 20 ms zeigt, die wegen der Kompressibilität des Balles bei zunehmender Auftreffgeschwin digkeit ebenfalls zunimmt. Ein Spieler berührt nun aber, wenn er auf den zu überwachenden Flächenbereich tritt, diesen in egel für eine weitaus größere Zeitspanne. Wenn also während dieser größeren Kontaktierungszeit gleichzeitig eine kürzere registriert wird, kann mit Sicherheit ausgesagt werden, daß folglich der Ball im "Aus" gewesen ist.

Wie später bei der Beschreibung von Ausführungsbeispielen näher erläutert wird, ist selbst dann noch eine Unterscheidung möglich, wenn während des Auftreffens des Spielballs auf die zu überwachende "Aus"-Zone der Spieler ebenfalls auf diese Zone gerät, sein Fuß aber durch Prellung sehr kurz zeitige Impulse setzt.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann jede relevante Spielfeldlinie überwacht werden. Da während eines Spielver laufs die Bedeutung der Linien wechselt - so besitzt beispiels weise nur die T-Linie des gegenüberliegenden Feldes ausschließ lich beim Aufschlag Bedeutung, die zueinander parallelen Seitenlinien jeweils entweder für das Einzelspiel oder für das Doppelspiel - sind die Zu- und Abschaltungen der betreffenden Linien entsprechend auszuführen. Auch die Lichtschranke zur Überwachung der Aufschlaglinie in Wimbledon wird nur einge schaltet, wenn sich ein Spieler zum Aufschlag anschickt. Führt der Aufschlag zur Fortsetzung des Spiels, muß die Sensorein richtung wieder abgeschaltet werden, um während des Spiels irrelevante Meldungen zu vermeiden.

Aus der US-PS 43 65 805 ist ein Überwachungssystem für die Spielfeldlinien eines Tennisplatzes bekannt, bei dem entlang jeder Linie eine Vielzahl von beschichteten, druck sensitiven Schaltern angeordnet ist. Sowohl die obere Schicht als auch die untere Schicht eines jeden Schalters bilden Widerstände aus. Die Überwachungsvorrichtung einer einzigen Linie besteht daher jeweils aus einem Widerstands-Netzwerk. Es ergeben sich also keine voneinander unabhängigen Spannungs teiler. Im Falle eines Kontaktes der beiden Lagen eines Schal ters ändern sich die Teil-Widerstände, wodurch eine einfache Auswertung, wie sie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung deshalb möglich ist, weil eine Kontaktfläche als Widerstands fläche mit konstantem Flächenwiderstand, die andere aber als (reine) Leiterfläche ohne meßbaren Widerstand ausgebildet ist, nicht möglich ist. Es kommt hier zu Meßverfälschungen, die bestenfalls mit Hilfe aufwendiger elektronischer Maßnahmen kompensiert werden müßten. Trotz der Tatsache, daß auch die Vielzahl der längs einer Spielfeldlinie aneinandergereihten Schalter gemäß US-PS 43 65 805 an verschiedene Spannungsquel len angeschlossen sind, läßt das bekannte System deshalb keinen Vergleich mit der wesentlich einfacher aufgebauten und wesentlich zuverlässiger funktionierenden erfindungsgemäßen Vorrichtung zu.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Überwachung beliebiger Flächen geeignet, und zwar mit drei bildbaren Spannungsteilern für ein singuläres Auftreffereignis und mit vier Spannungsteilern gar für zwei zeitgleiche Auftreffereig nisse. Wie weiter unten noch erläutert werden wird, ist es hiermit z. B. möglich, bei Wurf-, Schieß- und anderen eine Spielwand od. dgl. einbeziehenden Veranstaltungen den exakten Auftreffpunkt festzustellen und ggf. digital und/oder analog wie auch akustisch anzuzeigen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungs gemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen und im übrigen an Hand der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungsen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Anordnung und elektrische Beschaltung eines Kontaktflächenpaares,

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 im Falle einer singulären Berührung der Kontaktflächen,

Fig. 3 ein zu Fig. 2 gehöriges Spannungs-Zeit-Diagramm,

Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung bei Doppelberührung,

Fig. 5 ein Spannungs-Zeitschaubild zu Fig. 4,

Fig. 6 das Schaubild aufgrund einer abweichenden Be rührungssituation,

Fig. 7 einen schematischen Querschnitt durch einen die Kontaktflächen aufweisenden Sensor,

Fig. 8 eine schematische Anordnung des Sensors nach Fig. 7 unterhalb einer Fläche,

Fig. 9 eine alternative Anordnung zu Fig. 8,

Fig. 10 eine schematische Aufsicht auf eine Widerstandsflächenanordnung, bei der die eine Fläche in zwei Teilflächen aufgeteilt ist,

Fig. 11 das Auftreffen eines "Gut"-Balles auf eine Anordnung nach Fig. 10,

Fig. 12 das Auftreffen eines "Aus"-Balles auf die Anordnung nach Fig. 10,

Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Fußfehlers bei Linienübertritt,

Fig. 14 eine schematische Blockbild-Darstellung der elektronischen Überwachung,

Fig. 15 eine schematische Darstellung einer Bildschirm- Anzeige und

Fig. 16 eine schematische Darstellung einer elektronischen Flächenüberwachung.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 10 eine erste Kontaktfläche und mit 11 eine zweite Kontaktfläche bezeichnet. Die Länge L der Kontaktflächenanordnung 10/11 entspricht im wesentlichen der Länge einer zu überwachenden Linie, insbesondere einer Spielfeldlinie. Sofern nachfolgend von einem Spielfeld die Rede ist, beziehen sich die Erläuterungen auf die Überwachung der Linien eines Tennisplatzes. Selbstverständlich ist die Erfindung aber hierauf nicht beschränkt. Mit ihr ist es möglich, sämtliche Linien aller bekannten Spielfelder oder sonstige Linien exakt zu überwachen. Eine interessante weitere Möglichkeit kann etwa in der Überwachung der Aufsprungzone bei Skispringen realisiert werden. Da hier nur Weiteangaben auszuwerten sind, kommt eine gleich einfache Lösung in Betracht, bei der die Speisespannungen zu einem unterhalb der schanzentypischen Minimalsprungweite und zum anderen außerhalb der denkbaren Schanzenrekordmarke an eine Kontaktflächenanordnung anzuschließen wären. Selbstverständlich lassen sich auch Übertritt von Grenzlinien z. B. in der Leichtathletik (Startlinie, Weitsprungbalken o. ä.) überwachen.

Beim Ausführungsbeispiel ist die Kontaktflächenanordnung 10/11 in der Aufsicht als Streifen ausgebildet. Dieser Streifen ist dazu bestimmt, mit geringem Abstand im "Aus"- Bereich benachbart der zu überwachenden Spielfeldlinie angeordnet zu werden.

Bei der Kontaktfläche 10 handelt es sich um eine Widerstandsfläche mit konstantem Flächenwiderstand, genauer mit konstantem Widerstand pro laufendem Meter in Richtung L. Als Zahlenbeispiel sei angeführt, daß die Widerstandsfläche 10 etwa einen Widerstand von 750 Ω/m aufweisen kann.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind beide Enden der streifenförmigen Widerstandsfläche bzw. Widerstandsbahn 10 mit je einer Speisespannung U₁ bzw. U₂ beaufschlagt. Diese Beaufschlagung erfolgt unter jeweiliger Zwischenschaltung je eines Vorwiderstandes R₁ bzw. R₂.

Im einfachsten möglichen Fall sein angenommen, daß U₁ = U₂ sei und z. B. 12 V betrage. Die Vorwiderstände R₁ und R₂ sind vorzugsweise konstant einstellbar (z. B. abgleichbar). Dies muß allerdings nicht sein, da das Verfahren auch dann exakt funktioniert, wenn die Widerstände R₁ und R₂ variabel, die betreffenden Ströme jedoch konstant gehalten sind.

Mit R _L (Fig. 2) ist der Gesamtwiderstand der Widerstandsbahn 10 bezeichnet. Wenn die Länge L beispielsweise knapp 11 m analog der Grundlinienlänge eines Tennis-Doppelspielfeldes von 10,97 m entspricht, beträge der Gesamtwiderstand ca. R _L 8,25 kΩ. Die Kontaktfläche 11 ist leitend und beim Ausführungsbeispiel gegen Masse (U₀ = 0 V) geschaltet.

Kommt es zwischen den Kontaktflächen 1 und 2 zu einer Berührung, entstehen zwei Spannungsteiler, deren jeweilige Teilspannungen U _X₁ bzw. U _X₂ zwischen den Punkten A und C bzw. B und C abgegriffen werden können. Die Stelle der Berührung (Berührungsort in Fig. 2) unterteilt die Kontaktflächenanordnung in zwei Abschnitte mit der Länge L₁ und der Länge L₂. Der gesamte Ohm'sche Widerstand der Widerstandsfläche oder -bahn 10 ergibt sich daher zu

R _L = R _L₁ + R _L₂. (1)

Für die Teilwiderstände R _L₁ und R _L₂ gilt folglich:

Die abgreifbare Teilspannung U _X₁ ergibt sich mit

zu

und entsprechend

Aus (5) und (6) ist ersichtlich, daß, sofern U₁, U₀, R₁ und R₂ konstant sind, die abgreifbaren Teilspannungen U _X₁ und U _X₂ in proportionaler Abhängigkeit zur jeweiligen Teillänge L₁ bzw. L₂ stehen. Mit der bevorzugten Einstellung der Vorwiderstände R₁ und R₂ mit 1/2 R _L folgende Vereinfachungen

Findet die Berührung an dem bezüglich Fig. 1 linken Ende der Kontaktflächenanordnung 10/11 statt, ist L₁ = 0 und L₂ = L. In diesem Falle ergeben sich:

und

Entsprechend verhalten sich die Extremwerte für U _X₁ und U _X₂, wenn der Berührungspunkt am anderen Ende der Kontakt flächenanordnung 10/11 liegt.

Bei dem gewählten Beispiel kann also die jeweils abgegriffene Teilspannung U _X₁ und U _X₂ nur zwischen 0 und 2/3 U₁ bzw. zwischen 0 und 2/3 U₂ schwanken. Dies sind die Spannungs- Eckwerte, zwischen denen sich im Falle des Eintretens eines Aufprallereignisses "etwas tut". Nur im Ruhezustand sind U _X₁ = U₁ und U _X₂ = U₂.

Wie sich nun aufgrund der Abhängigkeit der abgegriffenen Teilspannungen U _X₁ und U _X₂ von der jeweiligen Länge L₁ und L₂ ergibt, läßt sich anhand der effektiven Spannungswerte feststellen, in welchem Abstand von dem einen und/oder dem anderen Ende der zu überwachenden Linie der Gegenstand auf diese aufgetroffen ist.

Überwacht man die zeitliche Dauer des Aufprallereignisses - vgl. hierzu die schematische Fig. 3 - läßt sich auch eine Aussage darüber treffen, ob ein Ball und/oder ein Spieler die Linie berührt hat. Im Falle der Fig. 3 ist der Spannungs- Zeitverlauf beim Auftreffen eines Balles dargestellt. Dieser berührt zu einem Zeitpunkt t₁ die Kontaktflächenanordnung 10/11 und verläßt sie wieder nach Ablauf einer Zeitspanne Δ t zur Zeit t₂. Die sich bei Berührung einstellenden Teilspannungen U _X₁ und U _X₂ sind im Diagramm qualitativ angegeben. Die Absolutwerte U _X₁ und U _X₂ lassen einen unmittelbaren Rückschluß auf den Ort der Berührung zu, während die Zeitspanne der Berührung Δ t eine Unterscheidung zwischen dem Auftreffen des Balles oder einem Spieler gibt. In Versuchen wurde festgestellt, daß die Verweildauer eines Tennisballs, je nach dessen Aufprallenergie und/oder Belagbeschaffenheit in der Größenordnung von etwa 2 bis 20 ms liegt. Wird eine Aufprall- Verweildauer Δ t innerhalb dieses Bereichs festgestellt, läßt sich schon deshalb mit großer Sicherheit aussagen, daß nicht der Spieler die zu überwachende Fläche oder Linie berührt hat, denn die Verweildauer seines Fußes am Boden ist in der Regel wesentlich größer.

Nun können aber im Verlaufe eines Spiels im Zeitpunkt einer zu treffenden "Gut"/"Aus"-Entscheidung gleichzeitig Ball und Spieler auf das "Aus"-Feld treffen bzw. treten. Schematisch ist ein solches Doppelereignis in Fig. 4 dargestellt. Der dortige Berührungspunkt 1 markierte die Zone der Ballberührung, der Berührungspunkt 2 diejenige des Spielerstandorts. Der Abstand des ersen Berührungspunktes vom benachbarten Linienende ist mit L₁, derjenige des zweiten Berührungspunktes 2 von dem ihm zugeordneten Ende mit L₂ und die Kurzschlußlänge mit L₃ bezeichnet. Unter Hinweis auf Fig. 5 würde bei diesem Beispiel der Spieler zum Zeitpunkt t₁ die Kontakt flächenanordnung betreten und sie zum Zeitpunkt t₄ wieder verlassen. Wenn er ruhig auf der Linie steht, stellt sich in der Zeit von t₁ bis t₄ die konstanten Teilspannungen U _X₂ und U _X₁ ein. Die Absolutwerte sind natürlich wiederum ortsabhängig. Wenn jetzt zusätzlich der Ball auf die Kontaktflächenanordnung prallt und sich die in Fig. 4 schematisch dargestellte Situation ergibt, verringert sich aufgrund der Beziehung

R _L = R _L₁ + R _LK + R _L₂ (11)

auf der jeweiligen Seite für die Dauer Δ t der Ballberührung der Widerstand R _L. Nach (5) sinkt die Teilspannung U _X₁ entsprechend ab, und zwar auf einen der Länge L₁ entsprechenden Absolutwert. Aufgrund der wesentlich geringeren Zeitspanne Δ t der Ballverweildauer gegenüber der Verweildauer des Spielers (t₄-t₁) läßt sich also trotz gleichzeitiger Kontaktflächenberührung seitens des Spielers die Tatsache einer Ballberührung feststellen und lokalisieren.

In Fig. 6 ist ein Sonderfall dargestellt, der sich von dem nach Fig. 5 dargestellten dadurch unterscheidet, daß der Spieler nicht ruhig auf der Kontaktflächenanordnung 10/11 steht, sondern mit seinem Fuß dort prellt, also die Kontaktflächenanordnung in raschem Wechsel ständig belastet und wieder entlastet. Ein solches Prellen kann insbesondere beim Rutschen ("über den Boden rubbeln") auftreten.

Die sich zunächst nur durch das Prellen einstellenden Spannungsimpulse sind in Fig. 6 dargestellt; sie unterschreiten niemals die für den Standort typischen U _X₁min bzw. U _X₂min während der Zeitspanne t₄-t₁. Trifft der Ball nun bezüglich Fig. 5 links des Spielers am Berührungspunkt 1 auf, ändert sich für die Messung die bisherige Länge (L₁ + L₃) in L₁, verringert sich also in jedem Falle. Nach (5) hat dies für die Ballverweildauer Δ t einen sprunghaften Abfall der Teilspannung U _X₁ zur Folge. Also kann auch hier trotz des zeitgleichen Spielerverhaltens am Boden die Tatsache der Ballberührung und der Ort des Auftreffens des Balles anhand des Spannungsverlaufs von U _X₁ festgestellt werden.

In der Grundversion des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Vorrichtung wird für insbesondere einfachere Ausführungen davon ausgegangen, daß man eine streifenförmige Kontaktflächenanordnung 10/11 im "Aus"-Bereich einer zu überwachenden Linie in dichtem Abstand zu dieser anordnet. Hierdurch ergibt sich aber noch eine gewisse geometrische Unsicherheit, die namentlich davon abhängt, mit welcher Aufprallenergie der Ball die Spielfeldlinie im Sinne von "gut" berührt und/oder alternativ bzw. zugleich auch den das "Aus" markierenden Sensor. Um hier zu noch objektiven Ergebnissen zu gelangen, unterteilt man die Widerstandsbahn 10 in zwei zueinander parallele Streifen 10, 10′ (Widerstandsbahn 1 und Widerstandsbahn 2) - Fig. 10. Die Widerstandsbahn 1 wird deckungsgleich zur Spielfeldlinie verlegt, die Widerstandsbahn 2 in geringem Abstand von z. B. 1-2 cm daneben im "Aus". Die beiden Streifen 10, 10′ können von einer gemeinsamen Leiterbahn 11 unterlegt sein. Jedoch wird sowohl die Widerstandsbahn 1 als auch die Widerstandsbahn 2 jeweils in der beschriebenen Art und Weise insbesondere nach Fig. 1 beschaltet. Auf diese Weise läßt sich feststellen, ob der Ball die Widerstandsbahn 1 und/oder die Widerstandsbahn 2 berührt hat. Da jede noch so minimale Berührung der Spielfeldlinie von den Regeln als "gut" bewertet wird, beim gleichzeitigen Auftreffen des Balles auf die Widerstandsbahn 2 aber ein "Aus" gemeldet wird, kann man hier durch logische Verknüpfung erreichen, daß, wenn der Ball entsprechend Fig. 4 nur oder auch die Widerstandsbahn 1 ("gut") berührt hat, die an sich zu erwartende Fehlermeldung durch Aufprall auf die Widerstandsbahn 2 ("aus") unterdrückt wird.

Lediglich dann, wenn der Ball entsprechend Fig. 5 die Widerstandsbahn 1 ("gut") nicht kontaktiert, gilt der Ball als "aus".

In analoger Anwendung kann man durch entsprechende logische Verknüpfung auch einen Fußfehler beim Aufschlag überwachen. Ein Fußfehler im Tennis gilt dann als ein solcher, wenn der Spieler mit seinem Fuß die Spielfeldlinie berührt. Hier wäre also eine logische Verknüpfung durchzuführen, die dann einen Fehler meldet, wenn der Spieler auch oder nur die Widerstandsbahn 1 ("gut") berührt.

Selbstverständlich sind, da die Bedeutung der einzelnen Spielfeldlinien während eines kompletten Spielzyklus unterschiedlich sind, entsprechende Umschaltungen, z. B. vom Schiedsrichter vorzunehmen. Nur insofern entspricht dies noch dem Stand der Technik.

Zu einer möglichen konkreten Ausführung der Kontaktflächenanordnungen 10/11 pro Spielfeld-Linie sei beispielhaft auf Fig. 7 verwiesen. Sie zeigt den Querschnitt eines Sensors 12 bestehend aus einer unteren elastischen Folie oder auch starren Platte 13, einer darauf aufgebrachten Leiterbahn 14 z. B. aus Leitsilber, einer oberen, flexiblen Trägerfolie 15 und einer unter dieser angebrachten Schicht aus einem einen Ohm'schen Widerstand bildenden Material, z. B. Graphit. Die beiden Teilanordnungen 13, 14 einerseits und 15/16 andererseits sind mit Hilfe von Abstandshaltern 17, 17′ auf - geringe - Distanz gehalten, die gewährleisten, daß ohne Druck auf die Folie 15 ein Kontakt zwischen den Bahnen 16 und 14 (entsprechend den Kontaktflächen 10 und 11) nicht stattfindet. Vorzugsweise sind die Abstandshalter 17 selbst elastisch ausgebildet, damit sie der beim Aufprall eines Gegenstandes erwünschten Information insbesondere der oberen Anordnung 15, 16 keinen nennenswerten Widerstand leisten. Man kann die Träger 13 und 15 im Wege des Siebdrucks mit den erforderlichen Materialien wie Leitsilber, Graphit o. ä. bedrucken. Dies ist an sich etwa von Folientastaturen her bekannt.

Die weiter oben beschriebene Ausführung, bei der zwei Widerstandsbahnen 10, 10′ parallel zueinander vorgesehen sind, kann man sich bezüglich Fig. 7 im Querschnitt z. B. so abgewandelt vorstellen, daß man über dem mit 17′ bezeichneten Abstandshalter die Widerstandsbahn 16 längs durchlaufende unterbricht und den Abstandshalter 17′ entsprechend bis zur Folie 15 verlängert. Es entstehen dann die galvanisch voneinander getrennten Kontaktflächen 10 und 10′ und somit ein "Doppelsensorstreifen".

Zum Schutz gegen äußere Einflüsse, insbesondere gegen Feuchtigkeit, ist vorgesehen, daß die Kontaktflächenanordnung (Sensor) von einem isolierenden Kunststoff 18 (Fig. 8 und 9) eingehüllt ist. Selbstverständlich soll die Einhüllung das gewünschte flexible Verhalten des Sensors nicht beeinträchtigen.

In Fig. 8 ist mit 19 Teppichbodenbelag oder ein Kunststoffbelag bezeichnet, unter dem die Anordnung angebracht ist.

Fig. 9 ist mit 20 etwa eine spielfeldtypische Aus- Linie bezeichnet, unterhalb der die Anordnung angebracht ist.

Natürlich gibt es eine Vielzahl anderer Möglichkeiten. So kann Teil 10′ der Kontaktflächenanordnung (Sensor) selbst als Spielfeld-Begrenzungslinie ausgebildet sein und eine entsprechend dem Platz angepaßte Oberfläche erhalten. Bei Kunststoffbelägen kann die Sensoranordnung auch jeweils in im Boden vorpräparierten Taschen eingesteckt od. dgl. sein oder z. B. schon beim Weben oder Tuften des Bodens mit in diesen eingearbeitet werden.

Fig. 14 veranschaulicht schematisch die elektronische Auswertung jeder Linie unter Verwendung je eines "Doppel- sensorstreifens". Pro zu überwachender Linie sind zwei zweifache Spannungsteiler auszuwerten. Der Linie 1 zugeordnet sind folglich zwei Anordnungen A₁ und B₁ etwa entsprechend Fig. 1, der Linie 2 zwei analoge Anordnungen A₂ und B₂ etc.

Jedem Spannungsabgriff U _X₁, U _X₂ für jede Kontaktflächenpaarung ist ein A/D-Wandler zugeordnet, der die digitalisierten Werte je einem Auswerteprozessor zuführt. Handelt es sich um 8bit A/D-Wandler, läßt sich jede Linie meßtechnisch in 256 Stufen "rastern". Die längste Linie des Tennisfeldes, die Seitenlinie von 23, 77 m folglich etwa im Raster von 10 cm Genauigkeit längs der Linie erfassen. Sämtliche Auswerteprozessoren werden von einem Koordinatenprozessor koordiniert, der die ausgewerteten Signale z. B. auf einem Bildschirm zur Anzeige bringen kann.

Eine solche Bildschirmanzeige könnte etwa nach Fig. 15 gestaltet sein. Auf dem Bildschirm ist hier ein Tennisfeld mit seinen charakteristischen Linien dargestellt. Wenn ein Ball auf eine Kontaktflächenanordnung trifft, kann er mit einem Punkt oder einem sonstigen Symbol ortsgerecht zur Anzeige gebracht werden. Auch der den Sensor berührende Spieler wird als solcher auf dem Bildschirm ausgegeben. Mit Hilfe eines geeigneten Bildspeichers läßt sich diese momentan auftretende Erscheinung für einen längeren Betrachtungszeitraum festhalten und/oder auch auf Datenspeicher, wie z. B. Videobänder aufzeichnen.

Beim Tennisspiel oder anderen Feldspielen werden Überschreitungen von Linien überwacht. Die Erfindung dient daher der Überwachung des Überschreitens solcher Linien. Gleichwohl erfolgt die Überwachung in einem endlich breiten Streifen längs der Linie. Dabei sollte der Streifen so breit sein, daß ein Überschreiten des Sensors durch den Ball in Richtung "aus", bei dem keine Anzeige mehr erfolgen kann, vom Auge des Schiedsrichters zweifelsfrei erkannt wird. Trotz der Linienüberwachung ist also daher der Sensor nach der Anmeldung sehr wohl flächig ausgebildet.

Nun kann man mit der Erfindung nicht nur das Überschreiten von Linien innerhalb relativ schmaler Bandzonen, sondern auch das Auftreffen eines Gegenstandes über eine ausgedehntere Fläche hinweg überwachen. Man denke sich beispielsweise ein Wurfspiel, bei dem ein Ball gegen eine Wandfläche geworfen, dort aber nicht festgehalten wird, sondern wieder zurückprallt. Um solche Berührungen zu signalisieren, kann man erfindungsgemäß an wenigstens drei Enden, Ecken oder Randzonen der Widerstandsfläche diese über je einen Vorwiderstand R₁ bis R₃ mit einer Speisespannung U₁ bis U₃ beaufschlagen, so daß man während der Dauer der Kontaktierung der Kontaktflächen wenigstens drei Spannungsteiler erhält, deren Spannungswerte U _X₁ bis U _X₃ proportional zum jeweiligen Abstand der Kontaktierungszone von den Anschlüssen der Speisespannungen U₁ bis U₃ sind. Mit einer derartigen Dreifachanordnung läßt sich exakt die geometrische Lage eines singulären Auftreffereignisses feststellen. Kann der Fall eintreten, daß gleichzeitig zwei Gegenstände auf die zu überwachende Fläche auftreffen und sollen beide Ereignisse unabhängig voneinander kenntlich gemacht werden, ist es zweckmäßig, die Dreifachanordnung auf eine Vierfachanordnung auszudehnen, wie sie in Fig. 16 dargestellt ist. Die Abhängigkeiten der abgreifbaren Teilspannungen U _X₁ bis U _X₄ zwischen dem jeweiligen Berührungsort und den Einspeisungsstellen ist aus den auf dem Zeichnungsblatt der Fig. 16 enthaltenen einfachen Formeln ersichtlich.

Der (Spielfläche entsprechend sind die Kontaktflächen bemessen.

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung des Ortes des Auftreffens eines Gegenstandes auf eine Fläche, insbesondere zur Über wachung des Überschreitens von Begrenzungslinien wie Spiel feldlinien eines Tennisplatzes, mit an Spannungs angeschlosse nen Kontaktflächen, die in der Überwachungszone übereinander liegend auf Abstand gehalten sind (Abstandshalter 17, 17′) und von denen zumindest die obere flexibel ist, wobei die Kontaktflächen beim Auftreffen eines Gegenstandes in elek trisch leitende Berührung gelangen und dadurch ein elektri sches und/oder akustisches Signal geben, dadurch gekennzeich net, daß eine der Kontaktflächen (10,11) als Widerstands fläche (10) mit konstantem Flächenwiderstand und die andere Kontaktfläche (11) als Leiterfläche ausbildet, daß die Widerstandsfläche (10) an wenigstens zwei Enden über je einen Vorwiderstand (R₁, R₂) mit Spannung (U₁, U₂) beaufschlagt ist und daß während der Kontaktierung wenigstens zwei voneinander unabhängige Spannungsteiler (Teilspannungen Ux₁, Ux₂) ge bildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsfläche (10) und/oder die Leiterfläche (11) in Längsrichtung der Überwachungszone in zwei zueinander parallele, dicht beabstandete Streifen (10, 10′) aufgeteilt ist, deren einer (10′), im wesentlichen der Breite der zu überwachenden Linie entsprechend, deckungsgleich zu dieser und deren anderer (10), vorzugsweise breiterer, auf der "Aus"- Seite der zu überwachenden Linie anzuordnen ist und daß jeder Streifen (10, 10′) jeweils mindestens zwei, auf Koinzidenz von Auftreffereignissen hinsichtlich Ort und Dauer zu überwachende Spannungsteiler bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Ort der Kontaktierung der Kontaktflächen (10, 11) in flächengeometrisch ähnlicher Abbildung auf einem Bildschirm angezeigt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des jeweiligen Vorwiderstands (R₁, R₂) etwa der Hälfte des Gesamtwiderstands der Widerstandsfläche entspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens eine Kontaktfläche (16) auf einer Kunststoffolie aufgebracht ist und die Abstandshalter (17, 17′) elastisch nachgiebig ausgebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächenanordnung (12) von einer, insbesondere feuchtigkeitsdichten, elastischen Umhüllung (18), insbesondere auf Kunststoffbasis umgeben ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächenanordnung (12) streifenförmig ausgebildet und auf oder unmittelbar unterhalb der zu überwachenden Fläche aufgebracht oder in sie einge bettet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überwachende Fläche mit Führungsnuten zum Einschie ben der Kontaktflächenanordnung (12) versehen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächenanordnung (12) durch Behandlung ihrer Ansichtsfläche selbst als Begrenzungslinie ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächenanordnung (12) strukturiert, insbeson dere durch Beschichtung ihrer Ansichtsfläche eine der auszu rüstenden Fläche entsprechende Eigenschaft hinsichtlich Elasti zität und Reibwert aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächenanordnung (12) bei der Herstellung der auszurüstenden Fläche in diese eingearbeitet ist.