EP2257346B1

EP2257346B1 - Vorrichtung und verfahren zur kontrolle der treffgenauigkeit und der schwungbewegung bei einem golfschläger

Info

Publication number: EP2257346B1
Application number: EP08734733.2A
Authority: EP
Inventors: Arnold Herp; Richard Jaekel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-22
Filing date: 2008-03-22
Publication date: 2014-06-04
Anticipated expiration: 2028-03-22
Also published as: KR20100136977A; US20110086720A1; WO2009118019A1; CA2718533A1; EP2257346A1; US8449402B2; JP2011515164A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kontrolle der Genauigkeit, mit der ein Golfschläger im Schwung geführt wird, nach den Oberbegriffen der beigefügten Ansprüche 1 und 9.
Insbesondere beim Putten kommt es entscheidend darauf an, dass der hierfür benutzte Putter sehr genau geführt wird, so dass er mit dem unter Berücksichtigung des Schwerpunkts idealen Punkt der Schlagfläche, dem sog. Sweet Spot, auf den Golfball trifft. Ähnlich ist die Situation beim Chippen und Pitchen.
Normalerweise ist nur am Ergebnis einer Vielzahl von Putts zu erkennen, ob ein Golfspieler die Putt-Techniken beherrscht und regelmäßig den Sweet Spot trifft. Gelegentlich wird eine Kamera zur Hilfe genommen, um die Bewegungsabläufe zu optimieren, aber die Aufnahmen und die Auswertung der Filme sind zeitaufwendig und verursachen hohe Kosten, so dass sie nur als eine vorübergehende Maßnahme in Frage kommen können. Man kann auch vor jedem Putt eine sich unter Druck verfärbende Folie auf der Schlagfläche des Putters anbringen und anschließend die Folge der Folien auswerten. Dieses Verfahren ist ebenfalls viel zu umständlich, um über einen längeren Zeitraum praktiziert werden zu können.
Aus der US-A4898389 ist bekannt, am Kopf eines Golfschlägers eine Reihe oder eine Matrix von Messwertumformern mit Display lösbar anzubringen, die jeweils anzeigen, ob sie den Ball getroffen haben.
Die WO 2005/094953 A2 beschreibt einen Golfschläger, bei dem die Stelle, wo der Golfball auf die Schlagfläche trifft, durch Sensoren für vom Ball reflektierte elektromagnetische oder Ultraschallwellen bestimmt wird.
Aus der JP H08-34730 B2 ist eine Vorrichtung zur Kontrolle der Genauigkeit bekannt, mit der ein Golfschläger im Schwung geführt wird und mit der Schlagfläche seines Schlägerkopfes einen Golfball trifft. Diese Vorrichtung weist einen plattenförmigen Sensor auf, der aus zwei elektrisch leitfähigen Schichten besteht, die durch eine aus einem flexiblen, unter Druck leitfähig werdenden Material bestehende Zwischenschicht beabstandet sind. Im Moment eines verhältnismäßig großen Aufpralls eines Golfballes auf der Schlagfläche sind die zwei leitfähigen Schichten im Bereich des Aufpralls durch die Zwischenschicht elektrisch verbunden, aber nie direkt miteinander in Kontakt.
Schließlich wird von der Firma Alan Electronics GmbH, 63303 Dreieich mit der Internetadresse www.dixxgolf.de unter der Bezeichnung "DiXX Digital Instruction Putter" ein Golfschläger vertrieben, der die Möglichkeit bietet, an der Rückseite des Schlägerkopfes wahlweise ein Gehäuse, das Beschleunigungssensoren, eine Mess- und Auswerteelektronik und einen Flachbildschirm enthält, oder ein Gewicht, das ebenso schwer ist wie diese Einheit, austauschbar zu befestigen. Die Beschleunigungssensoren sind zwar in der Lage, mehrere Parameter der Bewegung des Golfschlägers während eines Schlagschwungs zu erfassen, u. a. auch die Lage des Auftreffpunktes auf der einen oder anderen Seite vom Sweet Spot. Eine punktgenaue Bestimmung derjenigen Stelle der Schlagfläche, mit der der Ball getroffen wurde, ist mit einem solchen Messverfahren jedoch nicht möglich.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die an einem üblichen Golfschläger angebracht werden kann, ohne dessen Eigenschaften wesentlich zu verändern, keine störende Nebentätigkeit während des Spielens nur zu Messzwecken erfordert, die Auftreffpunkte des Golfballs und die Schwungbewegung des Schlägerkopfes genauer als bisher registriert und die aufgezeichneten und programmgemäß ausgewerteten Messergebnisse in einer Form darstellt, dass sie jederzeit zur Hand sind.
Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung, nach dem beigefügten Anspruch 1, und auch durch ein Verfahren nach dem beigefügten Anspruch 9.
Der plattenförmige Sensor ist so leicht und dünn, dass er bei der Ausführung eines Schlages praktisch nicht wahrnehmbar ist. Infolge der Anbringung auf der Schlagfläche des Golfschlägers, nicht auf dessen Rückseite, wird jeder Auftreffpunkt sehr präzise registriert. Auch die vorzugsweise am Schaft des Golfschlägers befestigbare Mess- und Rechenschaltung vergrößert sein Gewicht nur minimal, denn sie braucht nur die zur Steuerung des Meßvorgangs und zur Bestimmung der Koordinaten des Auftreffpunktes notwendigen Funktionen auszuführen und die Meßergebnisse zum Beispiel an ein Handy oder Smartphone zu funken. Dort können sie gespeichert und mittels geeigneter Programme ausgewertet werden. Ein Handy, Smartphone oder dergleichen mit Funkmodul ist meistens ohnehin vorhanden und wird regelmäßig auch auf den Golfplatz mitgenommen. Geeignete Programme zur Auswertung der Meßergebnisse können über das Internet zum Herunterladen auf das Handy oder Smartphone zur Verfügung gestellt werden. Somit kann unmittelbar nach einem Schlag vom Display des Handys abgelesen werden, welcher Punkt der Schlagfläche den Ball getroffen hat. Der Spieler kann dann bereits beim nächsten Schlag versuchen, einen eventuellen Fehler beim Halten und Führen des Schlägers zu korrigieren. Außerdem kann er jederzeit und bei allen sich bietenden Gelegenheiten, zum Beispiel während einer Eisenbahnfahrt oder in einem Restaurant, das Handy nehmen und allein oder mit anderen Golfspielern die über einen längeren Zeitraum gesammelten, ausgewerteten und zum Beispiel in Diagrammen dargestellten Treffgenauigkeiten betrachten, mit den anderen Spielern vergleichen und diskutieren.
Der zusätzlich zu dem plattenförmigen Sensor erfindungsgemäß vorgesehene Drehratensensor registriert im Zusammenwirken mit der elektronischen Mess- und Rechenschaltung die Drehrichtung, Winkelgeschwindigkeit, Winkellage und Dauer der Phasen der Rück- und Vorschwungbewegungen des Schlägerkopfes. Die dabei gewonnenen Messergebnisse können in der Weise genutzt werden, dass erst dann der plattenförmige Sensor aktiviert wird, wenn die Messwerte des Drehratensensors bis kurz vor einem Schlag gegen einen Golfball in einem bestimmten Rahmen liegen und dadurch den Ablauf einer normalen Rück- und Vorschwungbewegung des Schlägerkopfes signalisieren. Der Drehratensensor hilft also zu vermeiden, dass auch zufällige Schläge gegen andere Gegenstände oder Vorübungen vor einem Schlag in die statistische und grafische Auswertung der konzentriert geführten Schläge einfließen. Darüber hinaus bietet der Drehratensensor in Verbindung mit Programmen zur Auswertung seiner Messergebnisse die Möglichkeit, aus dem Verhältnis der Dauer des Rückschwungs zur Dauer des Vorschwungs bis zum Schlag gegen den Ball, weiterhin aus den Winkelstellungen des Golfschlägers am Ende des Rückschwungs, bei dem Aufschlag auf den Ball und am Ende des Vorschwungs wichtige Hinweise auf Fehler bei der Führung des Golfschlägers während der Schwungbewegung zu gewinnen. Durch Multiplikation der Winkelgeschwindigkeit mit dem im Einzelfall in Frage kommenden Radius lässt sich auch die Geschwindigkeit des Schlägerkopfes beim Auftreffen auf den Golfball bestimmen. Schließlich kann im Zusammenwirken des auch als Gyro bezeichneten Drehratensensors mit dem plattenförmigen Sensor festgestellt und angezeigt werden, dass der Putter den Golfball zwar mit der Schlagfläche, aber an einer Stelle außerhalb des plattenförmigen Sensors getroffen hat.
Der plattenförmige Sensor ist nach Art eines Computer-Touchpads aufgebaut mit einer rechteckigen Trägerplatte mit einer auf ihrer Vorderseite aufgetragenen, ersten elektrisch leitfähigen Schicht, die entlang zweier gegenüberliegender Randbereiche jeweils mit einer an eine Signalleitung angeschlossenen, gedruckten Leiterbahn verbunden ist, und einer vor der Trägerplatte angeordneten, biegsamen Schutzplatte mit einer auf ihrer Rückseite aufgetragenen, zweiten elektrisch leitfähigen Schicht, die entlang zweier gegenüberliegender Randbereiche jeweils mit einer an eine Signalleitung angeschlossenen, gedruckten Leiterbahn verbunden ist, die sich quer zu den mit der ersten leitfähigen Schicht verbundenen Leiterbahnen erstreckt, wobei die leitfähigen Schichten durch elastische Abstandhalter getrennt sind, deren Rückstellkraft so gewählt ist, dass es erst bei einem Schlag gegen einen Golfball am Auftreffpunkt vorübergehend zum Kontakt zwischen den leitfähigen Schichten kommt.
Ein derartiges Touchpad ist zum Beispiel in der US 6 239 790 B1 beschrieben, auf die hiermit zur Beschreibung der Funktionsweise des vorstehend gekennzeichneten Sensors der Einfachheit halber Bezug genommen wird. Dabei ist allerdings zu beachten, dass ein Computer-Touchpad, zum Beispiel auf einem Laptop, bestimmungsgemäß unlösbar im Gehäuse des Computers montiert und nur verhältnismäßig leicht und langsam mit dem Finger berührt wird. Der Sensor der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wird dagegen durch die Schläge gegen einen harten Golfball mechanisch wesentlich stärker belastet. Außerdem gelten für den Sensor auch deshalb andere Anforderungen, weil er im Gegensatz zu einem Computer-Touchpad von der tragenden Fläche leicht lösbar sein soll.
Es hat sich überraschend gezeigt, dass trotz der im Vergleich zu einem Touchpad höheren, schlagartigen Belastung bei Verwendung gleicher Materialien die Lösung der sich aus den anderen Vorraussetzungen ergebenden Probleme nicht in einer dickeren bzw. stärkeren Ausbildung des Sensors besteht, sondern gerade umgekehrt in einer Reduzierung der Plattenstärke. Während bei einem Touchpad der genannten Art die Trägerplatte normalerweise eine Dicke von etwa 1,6 mm hat, kann die Trägerplatte des neuen Sensors etwa halb so dick sein, denn sie wird über ihre gesamte Fläche auf der Schlagfläche des Golfschlägers abgestützt, so dass eine größere Stärke nicht erforderlich ist.
Gleichzeitig wird mit der Reduzierung der Dicke der Trägerplatte der Vorteil erzielt, dass sie und mit ihr der plattenförmige Sensor biegsamer wird, so dass er sich, wenn er mit einer beidseitig klebenden Folie auf der Schlagfläche des Golfschlägers befestigt ist, leichter ablösen lässt.
Ein weiterer Unterschied zwischen dem Sensor der vorgeschlagenen Messvorrichtung und einem Computer-Touchpad besteht darin, dass die Trägerplatte des Töuchpads auf ihrer Rückseite bzw. Unterseite mit Leiterbahnen versehen ist und elektronische Bauteile trägt. Bei dem vorgeschlagenen Sensor befindet sich dagegen die Sensorelektronik in dem vorzugsweise am Schaft des Golfschlägers angebrachten Gehäuse der Mess- und Rechenschaltung. Die dünnere Trägerplatte und die Verlagerung der Sensorelektronik an den Schlägerschaft hat die weitere vorteilhafte Folge, dass der gesamte plattenförmige Sensor nur eine Dicke von etwa 1 bis 2 mm zu haben braucht und damit die Schlagfläche des Golfschlägers nur minimal vorverlegt wird.
Der Sensor der neuen Vorrichtung ist stärker als ein Computer-Touchpad wechselnder Temperatur und Feuchtigkeit ausgesetzt. Daher ist es zweckmäßig, dass die Schutzplatte im Randbereich bis auf eine Be- und Entlüftungsöffnung materialschlüssig fest und dicht mit der Trägerplatte verbunden, z. B. verklebt ist. Die Be- und Entlüftungsöffnung kann mit einer wasserdichten, aber gasdurchlässigen Folie abgedeckt oder durch eine Überdeckung, wie z. B. bei einer Labyrinthdichtung, so abgedichtet sein, dass der Sensor wenigstens staubund spritzwassergeschützt nach IP54 ist.
Versuche haben gezeigt, dass die sensorisch aktive Fläche des Sensors nur etwa 45 bis 65 mm breit und für Putter etwa 16 bis 20 mm, für Schläger zum Pitchen und Chippen 20-30 mm hoch zu sein braucht. Der Sensor kann so angebracht sein, dass sein Mittelpunkt mit dem Sweet Spot, der sich vorzugsweise in der Mitte der Schlagfläche befindet, in Deckung gebracht ist.
Darüber hinaus erscheint es zweckmäßig, dass die Signalleitungen zwischen dem Sensor und der Mess- und Rechenschaltung eine trennbare Steckverbindung aufweisen. Diese erlaubt es, die beiden Einheiten jeweils einzeln am Golfschläger anzubringen und auszuwechseln. Vorzugsweise ist die eine Steckerhälfte fest am Gehäuse der Mess- oder Rechenschaltung oder fest an der Trägerplatte angebracht, während sich die andere Steckerhälfte am freien Ende eines Kabels befindet. Für die Befestigung dieses Gehäuses am Schaft des Golfschlägers stehen eine Vielzahl von Ausführungsvarianten zur Verfügung. Es kann bereits genügen, das Gehäuse reibschlüssig mittels wenigstens einer Klammer oder eines Spannbandes am Schaft festzulegen, wobei eine gummiartige Anlagefläche oder Zwischenlage von Vorteil ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich besonders vorteilhaft anwenden, wenn ein Golfspieler mit Zusatzgewichten experimentiert, die im hohlen Schaft des Golfschlägers befestigt werden, um herauszufinden, mit welchem Zusatzgewicht und mit welcher Lage des Gewichts im Schaft er die besten Schlagergebnisse erzielt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der Gesamtkonfiguration der vorgeschlagenen Vorrichtung;
Fig. 2: einen vereinfachten Querschnitt durch den plattenförmigen Sensor;
Fig. 3: ein Ersatzschaltbild des plattenförmigen Sensors;
Fig. 4: die wesentlichen Teile der am Schlägerschaft angebrachten Sensorelektronik;
Fig. 5: eine über der Zeit aufgetragene, durch den Drehratensensor ermittelte Kennlinie der Winkelgeschwindigkeit des Schlägerkopfes während des Puttens;
Fig. 6: einen vereinfachten Querschnitt durch das Gehäuse der Sensorelektronik und den Schlägerschaft an einer Befestigungsstelle;

In Fig. 1 ist ein Golfschläger dargestellt, dessen Schlägerkopf mit 10, Schaft mit 12 und Griff mit 14 bezeichnet sind. Auf der Schlagfläche 16 des Schlägerkopfes ist ein nachstehend näher erläuterter Sensor 18 befestigt, dessen aktive sensitive Fläche mit 20 bezeichnet ist. Dabei sind auch die Richtungen der nachstehend benutzten Koordinaten x, y und z eingetragen. Ihr gemeinsamer Ausgangspunkt befindet sich im Sweet Spot 22 der Schlagfläche 16.
Der Sensor 18 ist über eine Steckverbindung 24 und zu einem Kabel 26 zusammengefasste Signalleitungen mit einer in einem Schutzgehäuse 28 montierten, insgesamt mit 30 bezeichneten Sensorelektronik mit einer Mess- und Rechenschaltung verbunden, die mittels eines leicht lösbaren Befestigungsmechanismus 32 am Schaft 12 angebracht ist und über ein Funkmodul 34, vorzugsweise Bluetooth, mit einem mobilen Auswertegerät 36 nach Art eines Handys, Smartphone oder PDA in Verbindung steht, dessen entsprechendes Funkmodul mit 38, Flachbildschirm mit 40 und Tastatur mit 42 bezeichnet sind. Gegebenenfalls kommt als Auswertegerät 36 auch ein Laptop in Frage.
In dem Auswertegerät 36 werden die von der Mess- und Rechenschaltung 30 ermittelten, auf den Sweet Spot 22 bezogenen y- und z-Koordinaten des von dem Sensor 18 punktgenau registrierten Auftreffpunktes eines Golfballs zusammen mit den Koordinaten der Auftreffpunkte weiterer Ballschläge programmgesteuert ausgewertet und graphisch dargestellt.
Der Sensor 18 hat den in Fig. 2 gezeigten Aufbau. Er besteht aus einer mittels einer beidseitig klebenden Folie 46 auf der Schlagfläche 16 befestigbaren Trägerplatte 48 sowie einer außen vor dieser angeordneten Schutzplatte 50. Die Trägerplatte 48 kann zum Beispiel aus glasfaserverstärktem Epoxydharz (bevorzugt FR4 oder FR5) bestehen. Die Schutzplatte 50 kann aus Kunststoff (bevorzugt Polyester) bestehen. Als beidseitig klebende Folie 46 kommen unter den Markenbezeichnungen Tesa, Herma oder Scotch im Handel erhältliche Folien infrage, wobei vorzugsweise die Klebekraft auf der mit der Trägerplatte 48 verbundenen Seite der Klebefolie etwas größer ist als auf der mit der Schlagfläche 16 zu verbindenden Seite.
Auf ihren gegeneinander weisenden Innenseiten sind die Trägerplatte 48 und die Schutzplatte 50 jeweils mit einer elektrisch leitfähigen Schicht 52 bzw. 54 versehen. Es kann sich dabei um Halbleiterschichten gemäß US 6 239 790 B1 handeln, die einen bestimmten linearen elektrischen Widerstand haben. Zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten 52 und 54 sind Abstandhalter 56 in ausreichender Größe und Verteilung angeordnet, welche dafür sorgen, dass die leitfähigen Schichten 52, 54 nur dann zur gegenseitigen Berührung kommen, wenn auf die biegsame Schutzplatte 50 regional oder punktuell, wie zum Beispiel bei einem Schlag gegen einen Golfball, ein ausreichender Druck ausgeübt wird. Wie bei 58 angedeutet, ist die Schutzplatte 50 im Randbereich mit der Trägerplatte 48 fest verklebt, wobei jedoch mindestens eine nicht gezeigte Be- und Entlüftungsöffnung frei bleibt, die nach Art einer Labyrinthdichtung gestaltet ist, so dass der Sensor 18 staubund spritzwassergeschützt nach IP54 ist.
Ebenfalls nicht gezeigt sind zwei gedruckte Leiterbahnen, die sich längs gegenüberliegender Randbereiche der Trägerplatte 48 erstrecken und über ihre Länge mit der leitfähigen Schicht 52 elektrisch verbunden sind. Die Trägerplatte 48 ist auf ihrer Innenseite noch mit zwei weiteren gedruckten Leiterbahnen versehen, die sich längs gegenüberliegender Randbereiche im rechten Winkel zu den zuerst genannten Leiterbahnen erstrecken und im montierten Zustand über ihre Länge die elektrisch leitfähige Schicht 54 auf der Schutzplatte 50 kontaktieren. Alternativ könnten die mit der leitfähigen Schicht 54 elektrisch verbundenen Leiterbahnen auch auf die Schutzplatte 50 aufgedruckt sein. Jede der 4 Leiterbahnen ist über eine Signalleitung, die sich in dem Kabel 26 fortsetzt, mit der Mess- und Rechenschaltung 30 verbunden.
Wenn die biegsame Schutzplatte 50 an einer Stelle so weit eingedrückt wird, dass die leitfähige Schicht 54 die andere leitfähige Schicht 52 auf der Trägerplatte 48 berührt, kann nach Anlegen einer bestimmten Referenz-Spannung an die mit einer der beiden Schichten verbundenen Leiterbahnen zwischen den mit der jeweils anderen Schicht verbundenen Leiterbahnen eine Spannung gemessen werden, die proportional zu einer Änderung der Abstände des Auftreffpunktes von den mit der Referenzspannung beaufschlagten Leiterbahnen steigt bzw. fällt, so dass nach einer Kalibrierung auch die y- und z-Koordinaten bestimmt werden können.
Bei dem Computer-Touchpad der US 6 239 790 B1 werden die Abstände eines Andruckpunktes von den rechtwinklig zueinander ausgerichteten Leiterbahnen aufgrund der Zeitdauer berechnet, die der Strom braucht, um bestimmte an die Leiterbahnen angeschlossene Kondensatoren aufzuladen. Ein längerer Weg des Stroms durch eine der leitfähigen Schichten ist nämlich gleichbedeutend mit einem größerem Widerstand, also einer geringeren Stromstärke und damit einer längeren Zeitdauer zum Aufladen des betreffenden Kondensators.
Demgegenüber ist für das Arbeiten mit dem neuen Sensor wegen der schlagartigen Belastungen mit einer Impulsdauer von 700 bis 1200 µs ein anderes, schnelleres Meßverfahren vorgesehen. Hierzu wird auf das in Fig. 3 dargestellte Ersatzschaltbild Bezug genommen, worin mit Yl und Yr die am linken bzw. rechten Rand zum Beispiel der leitfähigen Schicht 52 angeordneten Leiterbahnen, mit Zo und Zu die am oberen bzw. unteren Rand der leitfähigen Schicht 54 angeordneten Leiterbahnen, mit Ryl, Ryr, Rzo und Rzu den entsprechenden Leiterbahnen zugeordnete Festwiderstände und mit Rya und Ryb, sowie Rza und Rzb die Widerstände im kΩ-Bereich der leitfähigen Schicht 52 bzw. der Schicht 54 jeweils zwischen dem Auftreffpunkt und den vier Leiterbahnen bezeichnet sind.
Ohne Berührung der beiden Schichten 52, 54 im Auftreffpunkt ist der Widerstand zwischen einer Leiterbahn der Schicht 52 und einer Leiterbahn der Schicht 54 wegen der Abstandhalter 56 unendlich. Erfolgt punktuell ein ausreichend starker Druck auf die Schutzplatte 50, bilden die beiden Schichten 52, 54 das in Fig. 3 gezeigte Widerstandsnetzwerk. Zur Bestimmung der Koordinaten des Auftreffpunktes eines Golfballs wird während des Andrucks abwechselnd zwischen Yl und Yr sowie zwischen Zo und Zu eine definierte Referenz-Spannung V_Ref ange-legt und gleichzeitig der Spannungsabfall hochohmig jeweils an einem Ende der anderen Schicht gemessen. Die gemessenen Spannungen zwischen Zu und Yr $Vz = Vref x (Rzb + Rzu) / (Rzo + Rza + Rzb + Rzu)$

bzw. zwischen Yl und Zo $Vy = Vref x (Rya + Ryl) / (Ryl + Rya + Ryb + Ryr)$

sind, wie ersichtlich, proportional zur Position des Auftreffpunktes in Z- und Y-Richtung auf der Sensorfläche. Durch Messung der Spannungen bei Druck auf z. B. vier symmetrisch um den Nullpunkt 22 des Koordinatensystems angeordnete Passermarken 44, die auf die Schutzplatte 50 im Bereich der aktiven Sensorfläche mit definiertem Abstand aufgedruckt sind, lässt sich das Verhältnis zwischen Spannung und Abstand feststellen und damit der Sensor kalibrieren, so dass aus den Spannungswerten eine Umrechnung der Position in mm, relativ zu dem auf den Sweet Spot gelegten Nullpunkt 22 des Koordinatensystems, möglich ist.
Die Messungen werden fortlaufend mit einer geeigneten Abtastfrequenz von 1kHz bis 10kHz, zweckmäßigerweise mit 4 bis 8kHz, zur Zeit bevorzugt mit 6kHz, durchgeführt, um die Position eines Auftreffpunktes während der Andruckdauer in beiden Koordinatenrichtungen sicher bestimmen zu können. Außerdem sind auch der Zeitpunkt des Auftreffens des Golfballs und die Andruckdauer dadurch bestimmbar, dass valide Messwerte sich von 0 Volt durch die konstanten Endwiderstände Ryl, Ryr, Rzo und Rzu unterscheiden lassen. Die bei Druckauslösung messbaren Spannungen liegen für die z-Achse zwischen $\begin{array}{l} Vref x (Rzo + Rza + Rzb) / (Rzo + Rza + Rzb + Rzu) Volt und \\ Vref x Rzu / (Rzo + Rza + Rzb + Rzu) Volt \end{array}$

und für die y-Achse zwischen $\begin{array}{l} Vref x (Ryl + Rya + Ryb) / (Ryl + Rya + Ryb + Ryr) Volt und \\ Vref x Ryr / (Ryl + Rya + Ryb + Ryr) Volt . \end{array}$
Die Abtastung erfolgt mit 8bit bis 12bit, bevorzugt mit 10bit.
In Fig. 4 sind die wesentlichen Teile der Mess- und Rechenschaltung 30 dargestellt. Sie sind in dem Gehäuse 28 auf einer Platine 60 angebracht und in üblicher Weise verschaltet.
Am wichtigsten ist ein mit 62 bezeichneter Mikrocomputer mit RAM, FLASH-Speicher, A/D-Wandlern, Ein- und Ausgängen (GPIOs) und seriellem Interface, bevorzugt UART und SPI. Der Mikrocomputer 62 steuert die Beaufschlagung der mit den elektrisch leitfähigen Schichten 52, 54 verbundenen Signalleitungen mit der Referenzspannung, registriert die während der Messvorgänge gemessenen Spannungen und zugehörigen Zeiten und berechnet die Koordinaten der Auftreffpunkte. Diese werden zwischengespeichert und über das Funkmodul 34 mit einer Antenne, bevorzugt einer Keramikantenne 35, an das Auswertegerät 36 weitergeleitet. Als Stromversorgung dient ein Akku 64, dessen Laderegler bei 66 gezeigt ist. Die Aufladung erfolgt über eine Buchse 68, bevorzugt eine USB-Buchse vom Typ Mini-B oder eine 2,5 mm Klinkenbuchse. Über diese Buchse kann auch der Mikrocomputer 62 umprogrammiert werden.
Zur Mess- und Rechenschaltung 30 gehört weiterhin ein Drehratensensor (Gyroskop, Gyro) 65, der so im Gehäuse 28 montiert ist, dass sich seine sensitive Achse im wesentlichen parallel zur Schlagfläche 16 und deren Unterkante, also normal zur Ebene der Schwungbewegung des Referenzpunktes 22 beim Putten, erstreckt. Geeignete Drehratensensoren 65 sind zum Beispiel im Handel unter den Bezeichnungen Epson XV-3500 TB, Murata Gyrostar, InvenSense IDG-300 und Analog Devices ADXRS 300 erhältlich. Im Zusammenwirken mit dem Mikrocomputer 62 ermittelt der Drehratensensor 65 eine Reihe von Messwerten, z. B. 100 pro Sekunde, der Winkelgeschwindigkeit des Schlägerkopfes 16 während seiner hin- und hergehenden Schwungbewegung während des Puttens, die, über der Zeit von etwa 3 sek. aufgetragen, eine Kennlinie ähnlich dem in Fig. 5 dargestellten Diagramm ergeben. Darin ist bei A die Ruhe- bzw. Ausgangslage gezeigt. Von hier aus nimmt die Winkelgeschwindigkeit in Rückwärtsrichtung zunächst zu, dann ab, bis bei B das Ende des Rückschwungs in der hintersten Stellung des Schlägerkopfes erreicht wird. Dort ist die Winkelgeschwindigkeit in Schlagrichtung null, und es beginnt die Vorwärtsbewegung. Sie wird bis zum Schlag gegen den Golfball bei C schneller, dann zunehmend langsamer, bis bei D das Ende des Vorwärtsschwungs in der vordersten Stellung des Schlägerkopfes erreicht ist. Daran schließt sich eine zunächst beschleunigte, dann verzögerte Rückwärtsbewegung an, bis der Schlägerkopf bei E wieder in die Ausgangslage kommt.
Aus dem Verlauf der Kennlinie der Winkelgeschwindigkeit gemäß Fig. 5 kann die Beschleunigung abgeleitet werden. Durch Integralbildung erhält man die zurückgelegten Winkel und kann auf diese Weise die Stellungen des Putters am Ende des Rückschwungs und des Vorwärtsschwungs bestimmen und die senkrechte Lage der Schlagfläche beim Auftreffen auf den Ball kontrollieren. Die Multiplikation der Winkelgeschwindigkeit mit einem von der Körpergröße abhängigen Radius ergibt die Geschwindigkeit des Schlägerkopfes während der einzelnen Phasen des Putts und im Moment des Auftreffens auf den Ball. Darüberhinaus liefert die Kennlinie die genaue Zeitdauer des Rückschwungs und des Vorwärtsschwungs bis zum Schlag gegen den Ball. Golfspieler beachten besonders den Quotienten dieser Zeitspannen sowie die Form der Kennlinie im Übergangsbereich vom Rückschwung zum Vorwärtsschwung, die zum Beispiel eine sich durch Zögern äußernde Unsicherheit offenbaren kann.
Mit besonderem Vorteil können die Meßsignale des Drehratensensors 65 zur Steuerung der Funktion des plattenförmigen Sensors 18 genutzt werden. Letzter braucht nämlich durch den Mikroprozessor 62 erst dann aktiviert zu werden, wenn die Messergebnisse des Drehratensensors 65 innerhalb bestimmter Grenzwerte liegen und dadurch anzeigen, dass ein Putt mit einem akzeptablen Rückschwung und Anfang des Vorwärtsschwungs begonnen worden ist. Durch die Aktivierung des plattenförmigen Sensors 18 erst während des Vorwärtsschwungs unmittelbar vor dem Schlag gegen den Ball und nach Vorprüfung des anfänglichen Bewegungsablaufs wird erreicht, dass nicht jedes Anstoßen der Schlagfläche gegen einen harten Gegenstand und auch nicht ein langsamer Probeschwung in die Auswertung der konzentriert ausgeführten Putts gelangt.
Weitere Vorteile bietet die Verwendung eines zwei- oder dreiachsigen Drehratensensors 65, der außer der sensitiven Achse parallel zu der in Fig. 1 gezeigten y-Achse wenigstens eine weitere sensitive Achse parallel zur x-Achse und/oder zur z-Achse aufweist. Alternativ könnten auch drei getrennte Drehratensensoren für jeweils eine der genannten Achsen verwendet werden. Mann kann auf diese Weise, ausgehend jeweils von der Ausgangslage A des Golfschlägers vor Beginn des Rückschwungs, die Drehraten z. B. um alle drei Achsen messen und die Winkellage der Schlagfläche bestimmen.
Die von dem Mikrocomputer 62 aus den Meßsignalen des Drehratensensors 65 ermittelten Winkelgeschwindigkeiten werden ebenso wie die aus den Messsignalen des plattenförmigen Sensors 18 ermittelten Koordinaten der Auftreffpunkte über die Funkverbindung 34, 35, 38 an das Auswertegerät 36 übermittelt und dort programmgemäß ausgewertet und visualisiert.
In Fig. 6 ist ein Schnellbefestigungsmechanismus zur lösbaren Anbringung des Gehäuses 28 der Mess- und Rechenschaltung 30 am Schaft 12 des Golfschlägers dargestellt, und zwar vorzugsweise gemäß Fig. 1 auf der dem Schlägerkopf 10 oder auf der der Schlagfläche 16 gegenüberliegenden Seite des Schaftes 12. Wie gezeigt, ist das Gehäuse 28 auf der am Schaft 12 anliegenden Seite mit einem etwas größer als der Schaftdurchmesser bemessenen Durchmesser rinnenförmig ausgekehlt. Zwischen das Gehäuse 28 und den Schaft 12 ist eine Gummieinlage 70 eingesetzt, die auch mit dem Gehäuse 28 verklebt sein und dazu beitragen kann, das Gehäuse staub- und spritzwassergeschützt nach IP54 zu machen. Die Verbindung des Gehäuses mit dem Schaft 12 erfolgt mittels eines flexiblen Kunststoffbügels oder eines Spannbandes 72, z. B. eines Textilbandes, die jeweils auf der Innenseite gummiert sein können. Das eine Ende des Spannbandes 72 ist an einem fest mit dem Gehäuse 28 verbundenen Umlenkstift 74 festgelegt. Auf der dem Umlenkstift gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 28 ist das um den Schaft 12 gelegte Spannband mit einem Spann- oder Rasthebel 76 verbunden, der in eine Ausnehmung 78 des Gehäuses 28 eingreift und bei seiner Schließbewegung das Spannband 72 spannt. Es versteht sich, dass es eine Vielzahl anderer Mechanismen zur Befestigung des Gehäuses 28 am Schaft 12 gibt, z. B. Haken auf wenigstens einer Seite des Gehäuses 28, in die um die gegenüberliegende Seite des Schaftes 12 geführte Spanngummis eingehakt werden.
Das Auswertegerät 36 arbeitet im Master-Modus, um ggf. die Messdaten mehrerer Mess- und Rechenschaltungen 30, die zum Beispiel jeweils mittels Bluetooth über ein geeignetes Übertragungsprotokoll, bevorzugt SPP oder HDI, an das Auswertegerät 36 übertragen werden, entgegenzunehmen, zu speichern, auszuwerten und zu visualisieren. Auf diese Weise können z. B. zwei oder vier Spieler ihre ausgewerteten Daten in einem gemeinsamen Kurvendiagramm unmittelbar miteinander vergleichen.

Claims

Vorrichtung zur Kontrolle der Genauigkeit, mit der ein Golfschläger im Schwung geführt wird und mit der Schlagfläche (16) seines Schlägerkopfes (10) einen Golfball trifft, mit einer in einem am Schaft (12) oder auf der Rückseite des Kopfes (10) des Golfschlägers in bestimmter Lage lösbar befestigbaren Gehäuse (28) zusammen mit einer elektrischen Spannungsquelle (64) montierte, mit dem plattenförmigen Sensor (18) über Signalleitungen (26) zusammenwirkende, elektronische Mess- und Rechenschaltung (30), durch welche jeweils bei einem Schlag gegen einen Golfball ein Messvorgang zur Bestimmung eines Auftreffpunktes ausführbar ist, gekennzeichnet durch
- einen in bestimmter Lage lösbar auf der Schlagfläche (16) befestigbaren, plattenförmigen Sensor (18), durch den bei einem Schlag gegen einen Golfball die Lage des Auftreffpunktes punktuell lokalisierbar ist,

- die Ausbildung des plattenförmigen Sensors (18) als Touchpad mit einer rechteckigen Trägerplatte (48) mit einer auf ihrer Vorderseite aufgetragenen, ersten elektrisch leitfähigen Schicht (52), die entlang zweier gegenüberliegender Randbereiche jeweils mit einer an eine Signalleitung angeschlossenen gedruckten Leiterbahn verbunden ist, und einer vor der Trägerplatte (48) angeordneten, biegsamen Schutzplatte (50) mit einer auf ihrer Rückseite aufgetragenen, zweiten elektrisch leitfähigen Schicht (54), die entlang zweier gegenüberliegender Randbereiche jeweils mit einer an eine Signalleitung angeschlossenen, gedruckten Leiterbahn verbunden ist, die sich quer zu den mit der ersten leitfähigen Schicht (52) verbundenen Leiterbahnen erstreckt, wobei die leitfähigen Schichten (52, 54) durch elastische Abstandhalter (56) getrennt sind, deren Rückstellkraft so gewählt ist, dass es erst bei einem Schlag gegen einen Golfball am Auftreffpunkt vorübergehend zum Kontakt zwischen den leitfähigen Schichten (52, 54) kommt, wodurch der Messvorgang zur Bestimmung von Koordinaten des Auftreffpunktes relativ zur Lage eines vorbestimmten Referenzpunktes (22) ausführbar ist,

- einen in dem Gehäuse (28) montierten Drehratensensor (65), dessen sensitive Achse sich im wesentlichen parallel zur Unterkante der Schlagfläche (16) erstreckt und der mit der Mess- und Rechenschaltung zur Bestimmung der Drehrichtung, Winkelgeschwindigkeit und Dauer der Phasen der Rück- und Vorschwungbewegungen des Schlägerkopfes (10) zusammenwirkt, und

- ein mit der Mess- und Rechenschaltung (30) verbundenes Funkmodul (34) für die drahtlose Übertragung der Meßergebnisse an ein Auswertegerät (36) nach Art eines Handys, Smartphones oder PDA's zur programmgesteuerten Auswertung und Anzeige der Meßergebnisse auf seinem Bildschirm (40).
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzplatte (50) im Randbereich bis auf wenigstens eine Be- und Entlüftungsöffnung materialschlüssig fest mit der Trägerplatte verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (48) maximal 1mm dick und biegsam ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sensorisch aktive Fläche des Sensors (18) etwa 45-65 mm breit und für Putter etwa 16-20 mm hoch sowie für Schläger zum Pitchen und Chippen 20-30 mm hoch ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der plattenförmige Sensor (18) durch eine beidseitig klebende Folie (46) lösbar auf der Schlagfläche (16) befestigbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehratensensor (65) ein oder zwei weitere sensitive Achsen aufweist, die sich normal zu einer die Schlagfläche (16) einschließenden, ebenen Fläche und/oder parallel zu einer in der Schlagfläche (16) liegenden, mit deren Unterkante einen rechten Winkel bildenden Achse erstrecken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitungen (26) zwischen den Sensoren (18, 65) und der Mess- und Rechenschaltung (30) eine trennbare Steckverbindung (24) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (28) der Mess- und Rechenschaltung (30) mittels eines Spannbandes (72) über eine gummiartige Anlagefläche (70) reibschlüssig am Schaft (12) befestigbar ist.
Verfahren zur Bestimmung der Lage des Auftreffpunktes eines Golfballes auf die Schlagfläche (16) eines Golfschlägers mittels einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Zeitdauer der Berührung der leitfähigen Schichten (52, 54) am Auftreffpunkt abwechselnd jeweils zwischen gegenüberliegenden Randbereichen einer der leitfähigen Schichten (52, 54) eine elektrische Spannung angelegt und an wenigstens einem der Randbereiche der jeweils anderen leitfähigen Schicht (54, 52) eine Spannungsmessung ausgeführt wird, und dass mittels eines Proportionalitätsfaktors die Spannungswerte in Koordinaten des Auftreffpunktes umgerechnet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass erst dann eine elektrische Spannung an jeweils eine der leitfähigen Schichten (52, 54) angelegt wird, wenn die im Zusammenwirken mit dem Drehratensensor (65) ermittelten Messergebnisse in einem bestimmten Rahmen liegen und dadurch den Ablauf einer normalen Rück- und Vorschwungbewegung des Schlägerkopfes (10) bis kurz vor einem Schlag gegen einen Golfball signalisieren.
Golfschläger mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er eine in seinem hohlen Schaft (12) lösbar und herausziehbar festklemmbare Halterung für ein Gewicht aufweist.