DE4210642A1 - Vorrichtung zur Entscheidungsoptimierung, vorzugsweise im Sport - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verbesse­ rung der Zuverlässigkeit einer im Sport zu treffenden Entscheidung hinsichtlich der Ja/Nein-Bestimmung eines örtlichen Ereignisses. Ein Beispiel für die Optimierung einer solchen Entscheidung ist, ob der Tennisball die Linie getroffen oder auch nur berührt hat. Bei der Ge­ schwindigkeit der Tennisbälle, die bis ca. 200 km/h betragen kann, stehen dem Schiedsrichter nur Millisekunden für die Wahrnehmung eines Sachverhaltes zur Verfügung, über den er eine Entscheidung treffen muß. Bei großen Turnieren werden daher Linienrichter eingesetzt, die den Schiedsrichter unterstützen. Fehlentscheidungen, die oft­ mals ein ganzes Match entscheiden, sind unter diesen Bedingungen natürlich nicht auszuschließen.

Um eine solche Fehlentscheidung und die physische Bela­ stung des Benachteiligten auszuschließen, ist die Industrie bemüht, Lösungen zu finden, die eine sicherere und auch weniger subjektive Entscheidung gewährleisten können.

Für einen bekannten Lösungsversuch sind Lichtschranken verwendet worden, mit denen die jeweilige Linie des Tennisplatzes überwacht wird. Die Lichtschranke löst bei entsprechendem Auftreffen des Tennisballs ein Signal aus. Diese Technik ist relativ aufwendig zu realisieren und liefert auch nur bedingt zuverlässige Ergebnisse.

Zur vorliegenden Erfindung ist voranstehend die Anwendung im Tennisspiel angegeben. Auch bei anderen Sportarten besteht das Bedürfnis, eine entsprechende Entscheidungs­ optimierung zu erzielen, nämlich dort, wo ein Auftreffen eines Gegenstandes oder einer Person zu messen ist und von diesem Ereignis kein eindeutiges "Dokument" zurückbleibt. Sportarten wo sich diese Problematik einstellt, sind z. B. das Skispringen, Weit-/Dreisprung, Kugelstoßen und dgl., wo, anders als etwa beim Speerwerfen, ein interessierender Ort nachträglich nicht mehr genau bestimmt werden kann.

Die Erfindung kann auch in der Technik Anwendung finden, nämlich dort, wo unter entsprechenden Bedingungen die Länge einer Strecke zu bestimmen ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das wie oben angegebene Problem möglichst optimal zu lösen, d. h. eine Vorrichtung und ein Mittel zur Entscheidungsoptimierung anzugeben. Bevorzugtes Anwendungsgebiet ist der Tennis­ sport.

Um z. B. im Tennissport das Auftreffen oder das Berühren des Tennisballs auf der Linie oder das Berühren des Balles an der Netzoberkante sicher zu bestimmen, dient die im Anspruch 1 angegebene Lösung für eine Vorrichtung und ein Verfahren.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die an sich bekannte Technik der empfindlichen Bildschirme (Touch Screens) anzuwenden.

Wenn ein Gegenstand, wie z. B. ein Tennisball, einen solchen Bildschirm berührt, wird von bzw. in diesem ein elektri­ scher Impuls erzeugt, zu dem der Bildschirm außerdem auch die Ortskoordinaten des Berührungspunktes liefert. Sensi­ tive Elemente dieser Art werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Es handelt sich dabei um die Verwendung von (piezo-)sensitiven Folien, wie z. B. PVDF- Folien. Bekannte Praxis ist es, solche Folien vorzugsweise beidseitig, einander gegenüberliegend mit vorzugsweise aufgedampften Elektroden zu versehen und diese Elektroden mit dem Eingang eines Impulsverstärkers zu verbinden. Ein auf eine solche Folie ausgeführter mechanischer Impuls wird in einen elektrischen Impuls umgewandelt. Dasjenige Elektrodenpaar, an dessen Anschlüssen ein solcher Impuls auftritt, gibt den Ort des Ereignisses an. Weitere Einzel­ heiten hierzu sind z. B. zu entnehmen aus:

Erfindungsgemäß ist vorgeschlagen, diese Technik der Regi­ strierung eines auftretenden mechanischen Impulses bei allen Begrenzungslinien eines Tennisplatzes einzusetzen. Solche sensitiven Elemente sind vorzugsweise in das anson­ sten übliche Markierungsband eingearbeitet. Trifft nun ein Ball ein solches Markierungsband oder berührt er dieses auch nur, wird ein Impuls ausgelöst, der entsprechend elektronisch verstärkt in einer Anzeigeeinrichtung regi­ striert wird. Als weitergehende Anzeige kann z. B. eine Lampe dienen, die beispielsweise auf "Grün" schaltet. Mit der Erfindung sind auch anspruchsvollere Forderungen zu erfüllen, nämlich daß die genaue Lokalisierung des Auf­ treffens des Balles auf einer symbolischen Darstellung des Tennisplatzes angezeigt wird. Es kann hierzu insbesondere die ohnehin in vielen Fällen verwendete Anzeigetafel des Platzes verwendet werden.

Eine Optimierung ist aber nur dann erreicht, wenn sicher­ gestellt ist, daß nicht ein anderes Ereignis als das Auftreffen bzw. die Berührung eines Balles auf bzw. mit der Linie ununterscheidbar mitregistriert wird. Mit der Erfindung läßt sich auch dieses Problem lösen. Tritt z. B. einer der Tennisspieler auf die Linie, wird zwar ebenfalls ein Impuls ausgelöst, der jedoch aufgrund des Unterschieds der Charakteristik dieses auf das Sensorelement einwirken­ den mechanischen Impulses im elektronischen Auswerteteil eines erfindungsgemäßen Gerätes unterscheidbar ist. Die Zeitdauer, die ein Tennisball mit dem auf der Linie ange­ brachten Sensor in Berührung ist, ist nämlich wesentlich kürzer, als diejenige, die sich der Fuß des Spielers auf der Linie aufhält. Der Impuls enthält die physikalischen Größen Masse und Geschwindigkeit und daraus läßt sich bei entsprechender Ausbildung des Auswerteteils der Unter­ schied zuverlässig bestimmen. Die Geschwindigkeit ist insbesondere aus der Signalform des auftretenden Impulses abzuleiten.

Die Erfindung ist auch geeignet, das Berühren des Tennis­ balles mit der Netzoberkante zuverlässig anzugeben. Ein erfindungsgemäß verwendetes Sensorelement ist dazu in die Oberkante des Netzes eingearbeitet.

Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfol­ genden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles hervor.

Fig. 1 zeigt ein Spielfeld eines Tennisplatzes und seine zu überwachenden Linien.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten zu einer Ausführungsform eines verwendeten sensitiven Elementes und seiner zugeordneten Elektronik.

Die Fig. 1 zeigt die Linien 1 bis 11 eines Tennisfeldes, die während eines Spieles individuell zu überwachen sind. Jede einzelne dieser Linien ist als ein sensitives Element ausgebildet und elektrisch mit einem einzelnen Auswerte­ gerät verbunden. Alle Auswertegeräte sind schließlich mit einem Gesamtauswertegerät verbunden. Für sehr lange Linien, wie z. B. für die Linien 1, 3 und 5 und ggfs. auch die Linien 2 und 11 kann aus kapazitiven Gründen des Auf­ baues verwendeter sensitiver Elemente vorgesehen sein, diese Linien nochmals in kürzere Anteile zu unterteilen und entsprechend parallel geschaltet auszuwerten.

Wie schon oben ausgeführt, kann auch das Netz 12 bzw. dessen Oberkante mit einem wie erfindungsgemäß verwendeten sensitiven Element ausgerüstet sein.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles aus dem ein vorteilhafter Aufbau des sensitiven Elementes und Einzelheiten der zugehörigen Auswertung zu entnehmen sind. Mit 20 ist ein Endteil eines sensitiven Elementes bezeichnet, das die Breite einer der jeweiligen Begrenzungslinien 1 bis 11 hat. Vorzugsweise ist dieses sensitive Element ein Band aus einem piezoelektrischen Kunststoffmaterial wie z. B. Polyvinylidendifluorid (PVDF). Es können aber auch andere entsprechend piezoelektrisch wirksame Materialien verwendet sein. Auf der Vorder- und auf der Rückseite des Bandes aus diesem Material sind Elektroden angebracht, über die die bei Auftreffen eines Balles durch dessen Aufschlagimpuls piezoelektrisch erzeugte elektrische Spannung abzunehmen ist. Zweckmäßigerweise werden solche Elektroden jedoch zur Verminderung der Kapa­ zität nur streifenweise angeordnet, wie dies die Fig. 2 erkennen läßt. Beispielsweise sind drei Elektrodenstreifen 21, 22, 23 auf der einen Seite des Bandes 20 vorgesehen, zwischen denen auch ein Abstand vorhanden sein kann. Dieser Abstand darf aber nicht so groß bemessen werden, daß ein in diesem Bereich auftreffender Ball nicht mehr registriert werden würde.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Elektrodenstreifen 21, 22, 23 einzeln mit je einem ersten Impulsverstärker 24 verbunden. Diese in der Figur drei Impulsverstärker 24 sind dann in dem diesem einen Band 20 zugeordneten Auswer­ tegerät 25 zusammengeschaltet.

Beim Beispiel der Fig. 2 ist die Rückseite dieses Bandes 20 mit der Gegenelektrode beschichtet, die, ohne daß dies für die Kapazität ein Nachteil ist, auch ganzflächig auf­ gebracht sein kann. Wie schon oben dargelegt, wird vorteil­ hafterweise auch eine Auswertung der Impulsform vorgenom­ men, um z. B. verschiedene Ereignisse voneinander unter­ scheiden zu können. In diesem Auswertegerät 25 ist dazu ein Signalprozessor vorgesehen. Die Leitung 26 führt zu dem Gesamtauswertegerät, in dem die bandförmigen sensiti­ ven Elemente 20 sämtlicher Begrenzungslinien 1 bis 11 zusammengefaßt sind.

Mit diesem Gesamtauswertegerät ist vorteilhafterweise auch das Einzelauswertegerät des sensitiven Elementes des Netzes 12 verbunden.

Ein solches Band 20 kann in einfacher Weise aufgewickelt und in dieser Weise bereitgehalten werden.

Weitere Einzelheiten zur elektronischen Auswertung der von einem jeweiligen Band 20 gelieferten bzw. an deren Elek­ troden 21 bis 23 abgenommenen piezoelektrischen Signale sind dem einschlägigen Elektroniker bekannt.

Die vorliegende Erfindung ist voranstehend am speziellen Beispiel eines Tennisfeldes und seiner zu überwachenden Begrenzungslinien erläutert. Die Erfindung kann aber auch in allen ähnlich gelagerten und ähnliche Anforderungen stellenden technischen Anwendungsfällen eingesetzt werden. Ebenfalls im Bereich des Sportes liegt ein weiteres Anwendungsbeispiel, nämlich beim Skispringen die Sprungweite zu überwachen. Die Anwendung in noch anderen Sportarten ist bereits oben angedeutet.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Optimierung der Entscheidung, ob und ggfs. an welchem Ort ein mechanischer Impuls aufgetreten ist, insbesondere zur Entscheidung des Auftreffens bzw. Berührens einer Spielfeldlinie (1-11) oder der Netzober­ kante (12) im Tennisspiel,
wobei am Ort der Linie und/oder in das Netz an dessen Oberkante ein Sensorelement (20-23) eingebaut ist, mit dem nach Art eines Touch Screen ein mechanischer Impuls in einen elektrischen Signalimpuls umzuwandeln ist, und
wobei in einem Auswerteteil (25) die Form des elektrischen Signalimpulses und ggfs. der Ort seines Auftretens auf dem Sensorelement ausgewertet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Sensorelement (20) mit Material, das piezoelektrisch wirksam ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem ein einzelnes Sensorelement (20), bezogen auf die Länge desselben in mehrere Einzelabschnitte zur parallelen Signalauswertung aufgeteilt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Sensorelement (20), das in seiner Längsrichtung in streifenförmig aktive Bereiche (21, 22, 23) aufgeteilt ist, die elektronisch parallelgeschaltet für dieses Sensor­ element (20) auszuwerten sind.