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Die
vorliegende Erfindung betrifft zuerst eine Vorrichtung für das Golftraining.
Sie betrifft auch ein zur Ausführung
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
geeignetes Verfahren und ermöglicht
die Berechnung der Länge
eines Schlages und seine Winkelabweichung in Bezug auf eine Referenzbahn.
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Die
Erfindung findet ihre Anwendung im Bereich des Golftrainings, sei
es in Vereinen oder in individuellem Rahmen bei einer Privatperson.
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Die
Erfindung ermöglicht
dem trainingswilligen Benutzer im Wesentlichen, von der Maschine eine
Analyse des gerade ausgeführten
Schlages zu erhalten. Insbesondere werden es die Vorrichtung und
das Berechnungsverfahren gemäß der Erfindung
ihm ermöglichen,
die Länge
seines Schlages sowie seine Winkelabweichung in Bezug auf eine Referenzbahn
zu bestimmen. Er kann so sehr genau den theoretischen Aufschlagpunkt
des Balls abschätzen.
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In
diesem Bereich kennt man aus dem Dokument
EP-A-0 682 958 des Anmelders
eine für
die Messung und Analyse des Schlages eines Balls bestimmte Trainingsvorrichtung
für Golfer,
welche Vorrichtung vom Typ ist, der besteht aus:
- – einem
Ausleger, wobei dem das freie Ende des horizontalen Arms mit einem
rotationsartig aufgehängten
Seil ausgestattet ist, an dessen unterem Ende der Golfball auf Bodenniveau
befestigt und aufgehängt
ist, wenn sich die Vorrichtung in Ruhestellung befindet, wobei der
Arm eine gemäß der Weite
und dem Winkel des Schlages bewegliche Rotations- und Translationshauptachse
aufweist;
- – einer
die Verbindung zwischen dem oberen Ende des Seils und der Hauptachse
sichernden Verbindungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindungseinrichtung ein mit der beweglichen Rotations- und
Translationshauptachse so zusammenwirkender Nocken ist, dass jede
Verschiebung dieser Verbindungseinrichtung in ihrer Ebene bei Versetzung
des Gesamtsystems in Rotation eine translatorische Verschiebung
dieser beweglichen Rotations- und Translations hauptachse zur Folge
hat, wobei die Verbindungseinrichtung die Drehgeschwindigkeit des Balls
um die Achse und seinen Schlagwinkel in proportionaler Weise auf
die bewegliche Hauptachse überträgt, und
dass ein oder mehrere Sensoren die Daten an die Einrichtungen übertragen, die
Drehgeschwindigkeit der Achse analysieren, um die Weite des Schlages
und die Transversalverschiebung der beweglichen Achse zur Bestimmung
von Schlagwinkel und/oder Weite zwischen dem Aufschlagpunkt des
Balls und der Referenzbahn zu bestimmen.
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Die
mechanische Funktionsweise einer solchen Vorrichtung ist zufriedenstellend.
Jedoch ergeben sich Zuverlässigkeits-
und Genauigkeitsprobleme der Berechnungen von Schlagweite und Winkelabweichung
beim Einsatz dieser Vorrichtung.
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Tatsächlich hat
man festgestellt, dass die Nutzung von optischen Sensoren, die am
Wellenzapfen angebracht sind und geeignet sind, Übergänge zwischen einem weiß gefärbten Bereich
und einem schwarz gefärbten
Bereich am Ende einer rotierenden Stange festzustellen, Nachteile
aufweist. An erster Stelle verursacht der Übergang zwischen den beiden
in verschiedenen Farben gefärbten
Bereichen Messfehler, insbesondere wenn das Aufhängeseil des Balls im Lauf seiner
Drehung schwingt, Schwingungen bedingt durch das Unvermögen des
Balls, sich um sich selbst in senkrechter Richtung zum Kabel zu
drehen. Tatsächlich
stellt man in diesem Fall augenblicklich Rückwärtsbewegungen der Stange fest,
was Doppeldetektionen durch den optischen Sensor zur Folge haben
kann. Die Messungen der Drehzahl und der Winkelabweichung werden
dadurch gänzlich
verfälscht.
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Außerdem spielt
bei der gemäß der durch
die
EP-A-0 682 958 vorgeschlagenen
Konstruktion die in Axialtranslation bewegte Stange zur Bestimmung
ihrer Verschiebung die Rolle des Kerns für eine Spule und bildet so
einen induktiven Sensor.
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Es
ist ein Nachteil dieser Konstruktion, dass sie relativ komplex ist,
da die Messmittel sich dort mit einem Hauptelement des Mechanismus
verschachtelt finden.
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Man
hat gleichermaßen
festgestellt, dass die Messungen der Winkelabweichung und der Länge des
Schlages im Rahmen der früheren
Vorrichtung zu sehr an die Auswertung der zwei Arten von Messungen
gebunden waren, was im Falle von Mess fehlern die Gefahr bot, dass
nicht nur die Länge
des Schlages, sondern auch die Winkelabweichung verfälscht ist.
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Es
existiert daher gegenwärtig
ein Bedarf, was die Optimierung der während der Bewegung des Golfballs
durchgeführten
Messungen betrifft.
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Die
Zuverlässigkeit
und die Genauigkeit der Messungen sind umso wichtiger, da das Golftraining eine
große
Regelmäßigkeit
und eine große
Genauigkeit im Schlag erfordert. Nur eine sehr genaue Vorrichtung
kann den Erfordernissen des Benutzers genügen.
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Die
vorliegende Erfindung hat als Aufgabe, die Nachteile der derzeit
existierenden Vorrichtungen zu beheben.
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Für die Umsetzung
hat sie den Vorteil, die auf Vibrationen und auf Schwingungen des
Aufhängeseils
zurückzuführenden
Messfehler zu vermeiden. Die Doppelmessungen werden ebenfalls unterdrückt.
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Ein
weiterer Vorteil der hier vorgestellten Vorrichtung ist, dass man
die ordnungsgemäße Zählung der
von der Stange ausgeführten
Anzahl Umdrehungen von der Messung der Winkelabweichung trennt.
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In
der Praxis stellt man die Unterdrückung von Fehlmessungen und
eine große
Zuverlässigkeit der
zwei für
den Spieler wichtigen Parameter fest, wenn die Ermittlungsmodi unabhängig sind.
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Der
festgestellte technische Fortschritt ist wichtig für die Winkelabweichung
und die Länge
des Schlages.
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Weitere
Aufgaben und Vorteile sind im Lauf der folgenden Beschreibung aufgeführt, diese
sind jedoch nur als Beispiel angegeben.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Golftraining,
mit
- a) einem Ausleger zum Tragen eines Balls,
der an einem Seil am Ende des horizontalen Arms des Auslegers aufgehängt ist,
wobei das Seil mit einem ersten Ende einer Stange mit horizontaler Achse über eine
Bewegungsübertragungseinrichtung
verbunden ist, die geeignet ist,
- – aufgrund
der Rotation des Balls um die horizontale Achse die Stange in Drehung
zu versetzen,
- – aufgrund
der Abweichungsbewegung des Balls relativ zu einer zur horizontalen
Achse senkrechten Ebene die Stange in Richtung der horizontalen
Achse in Translation zu versetzen,
- b) Einrichtungen zum Messen der Anzahl der Umdrehungen und der
von der Stange ausgeführten axialen
Verschiebung und einer Einrichtung zum Auswerten der Messdaten,
um die Länge
des Schlages und seine Winkelabweichung in Bezug auf eine Referenzbahn
zu berechnen,
dadurch gekennzeichnet,
- • dass
sie einen Zylinder aufweist, der mit dem zweiten Ende der Stange
fest verbunden ist,
- • dass
die Messeinrichtungen aufweisen:
- – mindestens
einen magnetischen Drehzahlmesser, der mit einer auf dem Umfang
des Zylinders angeordneten Metallleiste des Drehzahlmessers so zusammenwirkt,
dass diese bei jeder Umdrehung des Zylinders den Drehzahlmesser
passiert,
- – mindestens
einen seitlichen magnetischen Sensor, der mit mindestens zwei seitlichen
metallischen Bezugspunkten zusammenwirkt, die an verschiedenen Orten
auf dem Umfang des Zylinders angeordnet sind,
- – einen
Sensor für
die axiale Verschiebung des Zylinders, um seine axiale Position
beim Passieren der seitlichen metallischen Bezugspunkte relativ
zum seitlichen Sensor zu messen.
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Diese
Vorrichtung kann sich in den nachstehend aufgeführten Varianten präsentieren:
- • sie
weist zwei seitliche metallische Bezugspunkte im Abstand von 180° auf dem
Umfang des Zylinders aufweist;
- • die
seitlichen metallischen Bezugspunkte sind auf dem Zylinder einander
diagonal gegenüber und
in senkrechter Richtung angeordnet, wenn der Ball in Ruhestellung
ist, und der seitliche Sensor ist dem horizontalen Durchmesser des
Zylinders gegenüber
angeordnet, damit die Messung des seitlichen Sensors bei drei Viertel
der ersten Umdrehung und bei einem Viertel der zweiten Umdrehung
erfolgt;
- • der
Sensor für
die axiale Verschiebung ist ein magnetischer Sensor, der dem Zylinder
gegenüber
und in dessen Achse angeordnet ist, und er wirkt mit einem auf dem
Zylinder angeordneten magnetischen axialen Bezugspunkt zusammen;
- • die
magnetischen Sensoren sind Hallsonden;
- • die
Bewegungsübertragungseinrichtung
besteht aus folgenden Elementen:
- – einer
Hohlwelle, die in einem Lager des Auslegers um die horizontale Achse
drehbar ist und in der die Stange verschiebbar befestigt ist und
an deren Ende eine Seilklemme schwenkbar befestigt ist, die das
Ende des Seils aufnimmt,
- – einem
Pleuel, das auf einer anderen Ebene als der Schwenkpunkt der Seilklemme
an der Hohlwelle schwenkbar an der Seilklemme befestigt ist und
außerdem
mit dem ersten Ende der Stange verbunden ist.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Berechnung der Länge eines
Schlages und seiner Winkelabweichung in Bezug auf eine Referenzbahn für das Golftraining,
geeignet zur Ausführung
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei dem:
- – die
Bewegung der Winkelabweichung des Golfballs in Bezug auf die Referenzbahn
in eine Translationsbewegung einer Stange mit horizontaler Achse
umgesetzt wird, und auf einen Zylinder, der fest mit der Stange
verbunden ist,
- – die
Drehbewegung der horizontalen Achse des Balls auf den Zylinder übertragen
wird,
- – die
Anzahl der Umdrehungen des Zylinders und die Amplitude seiner axialen
Verschiebung gemessen werden.
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Dieses
Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
- – das Passieren
des Zylinders bei drei Viertel der ersten Umdrehung und einem Viertel
der zweiten Umdrehung erfasst wird und seine axiale Verschiebung
zu diesen Zeitpunkten gemessen wird,
- – jede
vollständig
ausgeführte
Umdrehung des Zylinders getrennt erfasst wird, um sie zu zählen,
- – die
Winkelabweichung des Balls als Funktion der axialen Verschiebung
des Zylinders berechnet wird und die Länge des Schlages als Funktion
von der Anzahl der vom Zylinder ausgeführten Umdrehungen.
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Die
beiliegenden Figuren geben beispielhafte und nicht-einschränkende Beispiele
an. Sie stellen eine Ausführungsform
dar. Sie ermöglichen
ein leichtes Verständnis
der Erfindung.
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1 ist
eine Gesamtseitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung im Schnitt.
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2 ist
ein Horizontalschnitt auf Höhe
der Stange gemäß der speziellen
Ausführungsform
von 1.
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Bei
der Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung, von
der eine Ausführungsform
in geschnittener Seitenansicht in 1 gezeigt
ist, ist ein Golfball 18 an einem Seil 17 aufgehängt.
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Für die Aufhängung des
Balls 18 weist die Vorrichtung 1 einen Ausleger 2 auf,
der allgemein auf einer Fläche
montiert ist, die die Anordnung aufnimmt und der Aufstellung des
Spielers dient.
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Vorzugsweise
hat der Ausleger 2 einen im Wesentlichen schrägen Teil
und einen im Wesentlichen in Richtung der horizontalen Achse 21 (in 1 strichpunktiert
dargestellt) ausgerichteten horizontalen Arm.
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Um
die Bewegungsfreiheit des Balls 18 und die Messung der
Anzahl der Umdrehungen sowie die Winkelabweichung zu einer Referenzbahn
zu gewährleisten,
erfolgt die Befestigung des Balls 18 über eine Stange 19 mit
horizontaler Achse, die der horizontalen Achse 21 entspricht,
mittels Bewegungsübertragungseinrichtungen.
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Wie
aus dem Dokument
EP-A-0
682 958 bekannt, ermöglichen
es die Bewegungsübertragungseinrichtungen,
die Bewegung des Balls
18 zwecks ihrer Auswertung für die Messung
und die Berechnung der gewünschten
Parameter zu übertragen.
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Zu
diesem Zweck versetzen die Bewegungsübertragungseinrichtungen die
Stange 19 anhand der Rotationsbewegung des Balls um die
horizontale Achse 21 in Drehung, wenn der Spieler schlägt.
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Außerdem wird
ebenfalls durch die Stange 19 ein axialer Antrieb vom Typ
Translation in Richtung der Horizontalachse 21 ausgeübt.
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Diese
axiale Bewegung wird durch die Abweichung des Balls 18 von
einer zur horizontalen Achse 21 orthogonalen Ebene erzeugt.
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Im
Hinblick darauf ist in 1 der Ball 18 in einer
vertikalen Position nach unten und punktiert nach oben dargestellt,
entsprechend einer während der
Rotation des Balls 18 zwangsläufig und systematisch zur horizontalen
Achse 21 senkrechten Position, ohne Rücksicht auf die axiale Verschiebung
der Stange 19 und des Zylinders 7 im Moment der
horizontalen Stellung des Seils 17 und des Balls 18.
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Als
Beispiel wird nachfolgend eine spezielle Wirkungsweise der Bewegungsübertragungseinrichtung
vorgestellt.
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In
diesem Rahmen, und wie in 1 und 2 dargestellt,
ist die Stange 19 in eine Hohlwelle 4 integriert,
selbst frei drehbar in einem mit dem Ausleger 2 fest verbundenem
Lager 3 und im Wesentlichen entlang der horizontalen Achse 21 ausgerichtet.
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Im
Innern der Hohlwelle 4 ist die Stange 19 beweglich
befestigt.
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Um
das freie Ende der Stange 19 und das Seil 17 für die Aufhängung des
Balls 18 zu verbinden, ist eine Seilklemme 5 vorgesehen,
wie in 1 und 2 gezeigt.
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Unter
speziellem Bezug auf 2 weist die Seilklemme 5 einen äußerst verstellbaren
Teil auf, der zum Aufnehmen und Festhalten des Seils 17 geeignet
ist. Die mögliche
Einstellung ermöglicht
es dem Spieler, den Ball 18 auf die gewünschte Höhe zum Teppich zu positionieren.
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An
ihrem anderen Ende ist die Seilklemme 5 schwenkbar an der
Hohlwelle 4 montiert.
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Die
Achse dieses Gelenkes ist in der 2 mit der
Bezugsziffer 22 bezeichnet.
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Andererseits
erhält
die Seilklemme ein Pleuel 6, das relativ zur Seilklemme 5 um
eine andere als die Achse 22, aber in der gleichen Richtung schwenkbar
befestigt ist.
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Auf
diese Weise befinden sich das Gelenk der Seilklemme 5 auf
der Hohlwelle 4 und das des Pleuels auf der Seilklemme 5 auf
verschiedenen Höhen.
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Durch
diese Schräge
wird ein Pleuelantriebssystem gebildet, das geeignet ist, die Rotationsbewegung
der Seilklemme 5 um die Achse 22 in eine Translationsbewegung
der horizontalen Achse 21 der Stange 19 umzusetzen.
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Vorzugsweise,
um die Befestigung dieser Einheit bereitzustellen, endet die Hohlwelle
gabelförmig
für die
Aufnahme des Endes der Seilklemme 5.
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In
diesem Zusammenhang wird man hauptsächlich die durch die Stange 19 durchgeführte Anzahl
Umdrehungen messen, um daraus die Länge des Schlages des Balls 18 zu
bestimmen. Außerdem misst
man die axiale Verschiebung der Stange 19, um die Winkelabweichung
der Flugbahn des Balls 18 zur Referenzbahn zu ermitteln.
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Zu
diesem Zweck sind erfindungsgemäß besondere
Messeinrichtungen vorgesehen.
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Die
Messungen werden vorzugsweise auf der Höhe des anderen Endes der Stange 19 (dem
zur Verbindung mit dem Kabel 17 entgegengesetzten) vorgenommen.
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Hierzu
weist die Stange 19 vorzugsweise an dieser Stelle einen
kinematisch fest mit der Stange 19 verbundenen Zylinder 7 mit
einem größeren Durchmesser,
vorzugsweise aus nichtmetallischem oder magnetisch neutralem Material
auf, wobei der Zylinder zum Aufnehmen eines Teils der für die Messungen
notwendigen Bauteile ausgebildet ist.
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Es
ist offensichtlich, dass die Messungen der Rotation und der Axialverschiebung
auf Höhe
des Zylinders 7 die Bestimmung der Bewegungen der Stange 19,
die mit dem Zylinder 7 integral ist, ermöglichen.
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Wie
in 2 veranschaulicht, weisen die Messeinrichtungen
mindestens einen magnetischen Drehzahlmesser 14 auf, der
mit einer auf dem Umfang des Zylinders 7 angeordneten Metallleiste 9 so zusammenwirkt,
dass diese bei jeder Umdrehung des Zylinders 7 den Drehzahlmessers 14 passiert.
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Außerdem weisen
die Messeinrichtungen mindestens einen seitlichen magnetischen Sensor 12 auf,
der mit mindestens zwei seitlichen metallischen Bezugspunkten 8, 8bis zusammenwirkt,
die an verschiedenen Orten auf dem Umfang des Zylinders 7 angeordnet
sind.
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Auf
diese Weise passieren die metallischen Bezugspunkte 8, 8bis nacheinander
den seitlichen Sensor 12 bei jeder Umdrehung des Zylinders 7.
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Überdies
ermöglicht
ein in 2 mit 13 gekennzeichneter Sensor für die axiale
Verschiebung die Messung der axialen Position des Zylinders 7 zu bestimmten
Zeitpunkten.
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Diese
festgelegten Zeitpunkte liegen vor, wenn der seitliche magnetische
Sensor 12 aktiviert wird, d.h. wenn die metallischen Bezugspunkte 8, 8bis vorbeilaufen.
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Außerdem wird
ein axialer Bezugspunkt 10 in der horizontalen Achse 21 bezüglich des
axialen Sensors 13 gebildet, um die Messung der Verschiebung
bei Translation der Stange 19 und des Zylinders 7 zu
realisieren.
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Vorzugsweise
weisen die Messeinrichtungen zwei seitliche Bezugspunkte 8, 8bis auf,
die um 180° auf
dem Umfang des Zylinders 7 beabstandet sind.
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Eine
Messung wird so bei drei Viertel der ersten Umdrehung und bei einem
Viertel der zweiten Umdrehung durchgeführt.
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Vorzugsweise
werden außerdem
die seitlichen Bezugspunkte 8, 8bis so positioniert,
dass sie einen vertikalen Durchmesser des Zylinders 7 definieren,
wenn der Ball 18 in Ruhe ist.
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Hierzu
wird der seitliche Sensor 12 so angebracht, dass er in
Richtung eines horizontalen Durchmessers des Zylinders 7 ausgerichtet
ist, wenn der Ball in Ruhe ist.
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Auf
diese Weise wird der seitliche Sensor 12 eine Messung bei
drei Viertel der ersten Umdrehung und bei einem Viertel der zweiten
Umdrehung durchführen.
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Für die Messung
der axialen Verschiebung der Stange 19 und des Zylinders 7 wird
vorzugsweise ein magnetischer Sensor 13 mit einem magnetischen axialen
Bezugspunkt 10 eingesetzt.
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Vorzugsweise
sind die Magnetsensoren 12, 13 und 14 immer
Hallsonden, also der induktiven Technik.
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Die
Sensoren 12 und 14 sind mit Magneten 15 bzw. 16 verbunden
und an einem mit einem Ausleger 2 verbundenen Träger 11 angebracht.
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Die
Berechnung der Länge
eines Schlages und seiner Winkelabweichung in Bezug auf eine Referenzbahn
kann so wie mit der Ausführung
der Vorrichtung beschrieben und entsprechend dem nachfolgend vorgestellten
Prozess durchgeführt
werden.
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Wenn
der Benutzer den Ball 18 schlägt, wird das Passieren der
Bezugspunkte 8 und 8bis des Zylinders 7 bei
drei Viertel der ersten Umdrehung und bei einem Viertel der zweiten
Umdrehung gemessen. Dieser Vorgang wird durch eine sinnvolle Positionierung
des seitlichen Sensors 12 und der seitlichen Bezugspunkte 8 und 8bis bewirkt.
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Zu
diesen Zeitpunkten wird die Verschiebung der Stange 19 und
des Zylinders 7 mittels des axialen Sensors (13)
gemessen.
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Die
Tatsache, die Messung der Winkelabweichung zu diesen Zeitpunkten
durchzuführen,
ist besonders vorteilhaft, weil die Winkelabweichung zu Beginn der
Bewegung des Balls 18 maximal ist. Außerdem stellt man die maximale
Winkelabweichung bei drei Viertel der ersten Umdrehung und bei einem Viertel
der zweiten Umdrehung fest.
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Vorzugsweise
wird unabhängig
und gleichzeitig die Anzahl der Umdrehungen durch den Zylinder 7 berechnet.
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Zu
diesem Zweck wird das Passieren der Metallleiste 9 bei
jeder Umdrehung durch den Drehzahlmesser 14 erfasst.
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Vorzugsweise
ist die Metallleiste 9 in Bezug auf die seitlichen Bezugspunkte 8, 8bis im
Winkel versetzt.
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Auf
diese Weise werden die durch die Sensoren durchgeführten Messungen
zum Beispiel im Falle einer Fehlfunktion oder Schwingung des Aufhängeseils
des Balls 18 nicht gleichzeitig erzeugt.
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Man
erhält
voneinander völlig
unabhängige Messungen.
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Die
so gesammelten Messdaten bezüglich der
durch den Zylinder 7 ausgeführten Anzahl Umdrehungen und
seiner maximalen Winkelverschiebung zu Beginn des Schlages ermöglichen
die Berechnung der Winkelabweichung des Balls 18 und der
Länge des
Schlages.
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Das
Verfahren der Berechnung mit genauen Parametern, die durch den Betrieb
der Vorrichtung möglich
ist, ermöglicht
das Programmieren eines Mikroprozessors und das Erhalten einer Anzeige
eines Ergebnisses eines Schlages, d.h. der Winkelabweichung und
der Weite, als Funktion des benutzten Schlägers und des Spielniveaus des
Spielers auf einem Bildschirm.
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Ausleger
- 3
- Lager
- 4
- Hohlwelle
- 5
- Seilklemme
- 6
- Pleuel
- 7
- Zylinder
- 8,
8bis
- seitliche
metallische Bezugspunkte
- 9
- Metallleiste
- 10
- magnetischer
axialer Bezugspunkt
- 11
- Träger
- 12
- seitlicher
Sensor zur Winkelmessung
- 13
- axialer
Sensor zur Winkelmessung
- 14
- Drehzahlmesser
- 15,
16
- Magnete
- 17
- Seil
- 18
- Ball
- 19
- Stange
- 21
- horizontale
Achse
- 22
- Schwenkachse