DE4233341A1 - Einrichtung zur Erkennung der Position eines Balles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erken­ nung der Position eines Balles, vorzugsweise eines Tennisballes, insbesondere zur Anzeige des Über­ schreitens einer vorgegebenen Linie, z. B. des Spielfeldrandes, wobei entlang der Linie wirkende Empfangs-/ Sendeelemente angebracht sind.

Bevorzugte Anwendungsgebiete sind dabei die Bestim­ mung des aktuellen Ortes von Bällen im Sport, ins­ besondere beim Tennis oder Fußball. In diesen Sportarten ist es mitunter erforderlich, präzise Positionsfeststellungen des Balles während des Spieles vornehmen zu können. Dabei muß beispiels­ weise festgestellt werden, ob der Ball eine Tor- oder eine Außenlinie passiert. Wünschenswert wäre es auch, die vollständigen Platzkoordinaten zum Zeitpunkt des Auftreffens und gegebenenfalls die gesamte Flugbahn zu ermitteln.

Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, die Po­ sition des Balles durch Schieds- oder Linienrichter zu bestimmen. Diese Methode ist jedoch ungenau und beinhaltet die Möglichkeit von Fehlentscheidungen.

Es sind weiterhin Versuche bekannt, den Ball auf optischen Wege zu orten. Auch derartige Einrich­ tungen sind ungenau und beinhalten viele Fehlermög­ lichkeiten.

Die bekannten optischen und elektromagnetischen Überwachungseinrichtungen weisen insbesondere den Nachteil auf, daß fehlerhafte Anzeigen auftreten, wenn die Grenzlinie bzw. das zu überwachende Feld nicht nur vom Ball, sondern auch von den Spielern überschritten wird.

Nach der DE-A 273 254.3 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung einer durch eine Grenzlinie definierten Fläche im Raum bekannt, bei der entlang der Grenzlinie zwei linienförmige, elektromagnetische Wellen ausstrahlende Sendeein­ richtungen vorgesehen sind und entlang der Grenzli­ nie eine Empfangseinrichtung zum Empfangen der vom Objekt abgestrahlten elektromagnetischen Wellen an­ geordnet ist. Das zu überwachende Objekt wird dabei mit einer Einrichtung zur Beeinflussung der elek­ tromagnetischen Felder der Sendeeinrichtungen ver­ sehen. Dieser Einrichtung haftet der Nachteil an, daß die Signalanzeige nur beim Durchschreiten der Flächen erfolgt.

Gemäß WO 89/00 066 ist weiterhin ein Ballortungssy­ stem bekannt, das vorzugsweise für Tennisbälle ein­ gesetzt wird. Auch dieses System dient der Überwa­ chung des Durchlaufs eines Tennisballes durch eine vorgegebene Linie. Hierbei sind entweder unterhalb oder oberhalb auf dem Boden des Tennisfeldes elek­ tromagnetische Wellen ausstrahlende Sender und/oder Empfänger angebracht, die ein vom Ball reflektier­ tes Signal auswerten. Der Tennisball muß dabei spe­ zielle magnetische Eigenschaften aufweisen.

Allen diesen Einrichtungen haftet der Nachteil an, daß sie nur den Durchgang des Balles durch eine vorgegebene Linie erfassen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine präzise Positionsfeststellung des Balles während des Spie­ les vorgenommen werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Ball eine Detektor-/Sendeeinheit angeordnet ist, die Detektor-/Sendeeinheit innerhalb des Bal­ les, vorzugsweise netzförmig zwischen Gummikörper und Filz, angeordnet sind und die Empfangs-/Sende­ elemente an verschiedenen Punkten in der Nähe der Linie angeordnet sind.

An Stelle der netzförmigem Anordnung zwischen Gum­ mikörper und Filz ist alternativ die elastische Aufhängung der Detektor-/Sendeeinheit im Inneren des Balles möglich.

Der erfindungsgemäße Gedanke kann sowohl die Über­ wachung des Überschreitens einer Linie, als auch eine genaue Ortung des Auftreffpunktes des Balles in wenigstens zwei Koordinaten ermöglichen.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung gegenüber den im Stand der Technik bekannten Einrichtungen liegt darin, daß über Sende- und Meßeinheiten, die tatsächliche Position des Balles mit hoher Präzi­ sion ermittelt werden kann.

Dabei bestehen grundsätzlich zwei Möglichkeiten: Im ersten Fall sind im Inneren des Balles aktive Elemente angebracht.

In einem zweiten Fall befinden sich im Inneren des Balles passive Elemente, die von fest positionier­ ten Empfängern ausgestrahlte Impulse reflektieren und so eine Ortung des Balles ermöglichen. Der Vor­ teil dieser Form besteht darin, daß eine gesonderte Energieversorgung im Inneren des Balles entfällt.

Durch die Anordnung mehrerer Sender bzw. Empfänger kann durch eine Differenzmessung, beispielsweise durch Nutzung des Dopplereffektes, eine zusätzliche Information gewonnen werden. Sie kann Aussagen über die Geschwindigkeit des Balles sowie über Flugrich­ tung und ähnliches treffen. Weiterhin ist es mög­ lich, durch eine weitere vorteilhafte Ausführung der Erfindung zum Zeitpunkt des Auftreffens ein Si­ gnal auszusenden mit dem Zusatzeinrichtungen, bei­ spielsweise Linienkameras oder Lichtschranken aus­ gelöst werden und die die exakten Platzkoordinaten oder den gesamten Zeitpunkt des Auftreffens ermit­ teln und dokumentieren.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung er­ gibt sich durch Umkehrung des erfindungsgemäßen Prinzips in der Weise, daß im Inneren des Balles passive Element angebracht sind, die die von Sen­ dern ausgestrahlten Signale reflektieren und einer Empfangseinrichtung zuführen. Hierzu können passive Peilsender eingesetzt werden, die im wesentlichen aus Dioden und Kondensatoren aufgebaut sind und nach dem Funktionsprinzip eines Resonanzempfängers arbeiten.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Aus­ führungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Anordnung der Empfangs- bzw. Sendeeinrichtungen am Beispiel eines Tennisplatzes,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Tennisball, der mit einer erfindungsgemäßen Ein­ richtung ausgerüstet ist.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Einrichtung auf einem Tennisfeld. Hierbei sind außerhalb des Spielfeldes an vier Stellen Emp­ fänger E und zusätzlich an zwei Stellen Linienka­ meras LK angeordnet, die die Position des Tennis­ balls bei Überschreitung der betreffenden Linien ermitteln und signalisieren.

Fig. 2 zeigt im Ball eine kleine Energieeinheit EV, eine Detektor- bzw. Sendeeinheit D sowie einen Mikroprozessor M. Diese Elemente sind innerhalb des Balles zwischen Gummikörper G und Filz F ange­ bracht. Über das Sendenetz des Balles werden Sig­ gnale gesendet, die von den außerhalb des Tennis­ feldes stationierten Empfängern E empfangen werden. Die Auswertung dieser Signale ermöglicht dann Aus­ sagen über die Position des Tennisballes. Dabei ist es möglich, daß die Signale kontinuierlich oder im­ pulsartig gesendet werden oder daß das Auftreffen des Balles das Aussenden eines Signales auslöst.

Das Beispiel sieht vor, daß die Detektor-/Sende­ einheit D in Form eines Netzes ausgebildet ist, wie das in Fig. 2 dargestellt ist. Über das Empfänger­ netz kann der Mikroprozessor N mögliche Kontakte feststellen und auswerten und dann über das gleiche Netz wiederum ein entsprechendes Signal aussenden. Bei der Verwendung ununterbrochener Signale ist es möglich, auf den Mikroprozessor N zu verzichten. Die Verwendung des Mikroprozessors gestattet eine energetisch günstigere Auslegung der erfindungsge­ mäßen Anordnung bei höherer Meßgenauigkeit. Alle Bestandteile sind so ausgelegt, daß sie die physi­ kalischen Eigenschaften eines Balles nicht bzw. nicht merkbar beeinflussen. Mit einer redundsanten Anordnung der Empfänger E kann durch Ermittlung der Laufzeitdifferenzen eine genaue Ortung erreicht werden. Ortungsgenauigkeiten von wenigen Millimetern Differenz sind damit erreichbar. Die ununterbro­ chene Aussendung von Signalen ermöglicht anderer­ seits eine exakte Berechnung der Flugbahn.

An den in Fig. 1 dargestellten Empfängern E ist es auch möglich, Sendeeinrichtungen anzubringen. In diesem Fall ist der zu verfolgende Tennisball le­ diglich mit einem Detektor S ausgerüstet. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß weitere Elemente, wie Mikroprozessoren und insbesondere die zeitlich be­ grenzt wirksame Energieeinheit, hierbei nicht erforderlich sind.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Ball selbst zur Ortung verwendet wird, in­ dem in seinem Inneren aktive oder passive Bauteile angebracht sind. Dabei ist es einerseits möglich, daß Informationen des Detektor- bzw. Sendernetzes, die beim Auftreffen des Balles auftreten, ein Si­ gnal erzeugen und somit durch Senden eines Zusatz­ signals eine genaue Ermittlung der Ortskoordinaten für diesen Punkt ermöglichen. Andererseits kann auch sowohl im verformten als auch im unverformten Zustand des Objektes das Detektor-/Sendenetz stän­ dig oder impulsförmig Signale aussenden bzw. re­ flektieren, die zur Lagebestimmung verwendet wer­ den.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Erkennung der Position eines Balles, vorzugsweise eines Tennisballes, insbeson­ dere zur Anzeige des Überschreitens einer vorgege­ benen Linie, z. B. des Spielfeldrandes, wobei ent­ lang der Linie wirkende Empfangs-/Sendeelemente an­ gebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Ball eine Detektor-/Sendeeinheit angeordnet ist, die De­ tektor-/Sendeeinheit innerhalb des Balles, vorzugs­ weise netzförmig zwischen Gummikörper und Filz, an­ geordnet sind und
die Empfangs-/Sendeelemente an verschiedenen Punk­ ten in der Nähe der Linie angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Detektor-/Sendeeinheit aus einem Sender, einen Mikroprozessor (M), und einem Ener­ gieversorgungsteil (EV) besteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Detektor-/Sendeeinheit ela­ stisch im Inneren des Balles befestigt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren definieren Orten in der Nähe der Linie mindestens zwei Empfän­ ger (E) angebracht sind und die von diesen empfan­ genen Signale durch Auswertung der Laufzeitdiffe­ renzen zur Ortsbestimmung des Balles verwendet wer­ den.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an definierten Punkten innerhalb oder außerhalb des Spielfeldes optische Einrichtungen, vorzugsweise Linienkameras (LK) oder Lichtschranken, angebracht sind, die beim Passieren der zu überwachenden Linie durch den Ball ausgelöst werden.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ball angebrachte Sende-/Sensoreinheit für jeden Ball einen speziel­ len Erkennungscode aussenden.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der im Ball enthaltene Sender zusätzliche Informationen ausstrahlt, die Aussagen über Beschleunigung, Umdrehung, Innen­ druck, Art und Zeitdauer der Verformung ermögli­ chen.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Ball mehrere Sender befinden.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich innerhalb des Balles eine Ein­ richtung, vorzugsweise ein Signalnetz befindet, das von außerhalb des Balles an definierten Meßorten aufgestellten Sendeeinrichtungen ausgestrahlte Si­ gnale empfängt, diese zu den Sendeeinrichtungen reflektiert und daß in den Sende- und Empfangsein­ heiten eine Auswertung zur Lagebestimmung durchge­ führt wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Inneren des Balles ein passiver Peilsender angeordnet ist.