JPS6186603A - ボ−ルの挙動測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｌ１工立皿且土工 本発明はゴルフ、テニス等の球技ｅらには−Ｗコに物体
の動さを分析する必要のある分野においてボール等の物
体の挙動を測定する装冒ｔこ関するものである。

ｍ止 従来、ボールの挙動測定のためには透過＞ｖ７の九電管
方式を利用してボールの速団、；１　ｉ！！’ｌを行う
ものが広く用いられてきた。

１′！２図は従来の九電實方式のゴルフボール速度測定
：！：の一例を示したものである。

０　＋　＋；Ｌスイングロボットで、クラブ０２を回転
してゴルフボール０３を打つものであり、同ボール０３
の１′１前位置に１！［・リガーヒンリ−０４があって
ボールをＩＪった瞬間を検知でさるようになっている。

）した同スイングロボット０１の前方所定位置に透過型
フィトセンサーが投光器（毘電管）および受光器一対で
左右に配買されている。

プ］方の投光器０５ｔま縦一列に光電？−を並設し、Ｇ
方に受光器０６か該光電？１個々について対向７る１１
′ｌ買に配ル１１されている。

ごのフォトセンサーによる検出平面０７内をボールが通
過したとさ（よいずれの尤゛心管Ｊ’ｉよひ受光器がボ
ールをとらえたかによりボールをとらえた瞬間のその位
置を検出できるとともにその瞬間の時貞を検知すること
ができる。

したがってトリガーセンサー０４のＩｎ　７１がらフォ
トセンサーまでの距前、ボールを１■って）Ａトゼン＋
Ｊ−０４を通過した瞬間からボールが前記検出平面ＯＹ
を通過した瞬間までの面間および検出平面ｏ７の通過位
置等により、ボールの速度、方向等を求めることができ
る。

ただしこの例においてはボールを打ったときのＩＩＩＦ
ｉμｍのみを間シ１ｎにしているので水平方向について
【、１てさるだけ検出平面７に垂直となるように設定づ
る必要がある。

１１が解）力しようとする１すｖｌ′つこのような従来
の方式による揚台は、光電電柵々について光が対向づる
受尤嵩にｉｆ５確にあたるようにイｉ′？首調整を行ね
なＩＪれ（、ｆならないので設定に１１５間と労力を要
した。

また前記従来例において（まスイングロボット０１と検
出平面０７との間隔を約１７７１あ１プでいるがゴルフ
ボールを打った瞬間からボールが１ｍ捏度飛行したとこ
ろではボールはまだ変形した状態にあって、ボールの挙
ｈＪＥ１出に誤差を生じるので変形状態がほぼ解消し、
かつ１ｉｉ１線飛行が明侍できる約３ｍ以ト飛行した位
「１“に〕７１１−センサーを設置するのが望ましい。

ところがそうするとボールの飛行経路のバラつきをカバ
ーするため検出平面を広くする必要が６うり、分解能を
同一に維持して検出平面を広げるには光電管の数を相当
増やさなければならない。

しかし前記したように光電管は個々について位置調整を
心弁とブるので光゛名答の数が多くなることはそれだけ
調整に労力を要するということで実用に困ｔｉであった
。

また同様に光電管の位置調整の問題により投光器とＵ光
器の間隔もあまり広くとれない欠点もあった。

なよ５前記実施例において水平方向のボール位置をも検
出するとなると、上下に一対の１Ω尤Ｚおよび受光器を
必要とし、やはり前記した問題が／＋Ｕ１困ガを伴なう
ものであった。

本ｇｔ明はかかる蝋に篤みなされＩＪもので、その目的
とする処はイメージセンサ−を利用覆ることで手間のか
かる調整を必要とぜず、検出平面も広くとることができ
、高粘度でｌＴ済的にも（７れたボールの卒８測定器を
供する点にある。

【］π屯を解）するＩ〔めの　。Ｊｉ　、上び１本発明
の構成を第１図に以づいて説明する。

空Ｇｌにｊ月）る！ｌ！直平ｒｍｉに１３いて、その一
部を一定の水平幅ｊ５よび市ぽ１幅をもって限定された
佼方形平面を想定する。

第１図においてへ１．１その長方形平面の水平ラインの
画顕をとらえる水平ラインイメージセン＋Ｊ−カメラで
あり、Ｂは該長方形平面の垂直ラインの　′画像をとら
える垂ｆ１ラインイメージセ′ンサーカメラである。

Ｃは水平座標検出手段であり、前記長方形平面における
ボールの通過位置の水平８標を水平ラインイメージセン
１ノーカメラＡでとらえた画像から検出するものであり
、Ｄは同様にして前記垂直ラインイメージセンサ−がメ
ラＢでとらえた画像からボールのＩ直庄標を検出する垂
直座標検出手段である。

Ｅはボールの所定位置にお（プる通過時点を検知するボ
ール通過検知手段であり、場合によっては前記水平ライ
ンイメージセンシーカメラＡまたＩＪ仲直ラインイメー
ジセンサ−カメラＢがその役割を宋だすものである。

Ｆは８１時手段であり、前記ボール通過検知手「７Ｆに
よる検知信号に基づいて時間を計Ｕ：Ｉするものである
。

Ｇ（よ演ｔ）手段であり、前記水平座（−検出下段Ｃよ
夕よび１口、直座標検出手［りＤより検出されたボール
の水平座１票および垂直外際、さらに前記計時手（Ｑに
より計部された時間その池数定値からボールの速度、方
向等の挙動を演りするものである。

ト目ま開演（）手段Ｇによる演峰結甲を裏足する表示Ｔ
一段である。

本発明は以上のような（育成のもとてボールのほぼ直線
飛行を期待できる所定距餌における駁行時間、該長方形
平面の透過位置によりボールの挙動を測定することがで
きるものである。

友爪１ 以下第３図以降に図示した本発明に係る実施例について
説明する。

まず第１の実施例どして従来例と同じようにスイングロ
ボッＩ〜を用いたボールの初速度５４測の例を第３図に
示す。

１はスイングロボット、２はクラブ、３はゴルフボール
、４は反ＱＪ型フォ１−センサーであり、スイングロボ
ッ１〜１によりりうブ２が回転してボール３をＨら出し
、フォトセンサー４によって打ずう出し口・１点を検７
Ｊｌηる。

そしてボール打ち出しＦｌ買より前方約４Ｔｎの垂直平
面上に図のように２台のラインイメージセン骨太−カメ
ラ５．６を配買寸−る。

上方のカメラ５は：′９．垂直平面の水平ラインの両即
をとらえる水平ラインイメージセンサー力メシであり、
右方のカメラ６は該垂直平面の垂直ラインの画像をとら
える垂直ラインイメージセンサ−カメラであり、両カメ
ラ５．６によって１賄に画像をとらえることができる範
囲の検出平面を７とする。

この検出平面７を通過するボール３の位置を検出する原
理を第４図に基づいて説明する。

いま検出平面７の中央位置を原点Ｏにしてカメラ６への
光軸をｘ軸、カメラ５への光軸をｙ軸として座（７軸を
とる。

カメラ５．６はレンズ８．９を介してラインイメージセ
ンサ−１０，１１が像をとらえるものであろがカメラ５
のラインイメージセンサ−１０はｘｌｊに平（１に配９
＋１されており、カメラ６のラインイメージセンサ−１
１はｙ＠に平行に配列されている。

したがって図に示すようにボール３を両ラインイメージ
センサ−１０，１１がとらえたとき同センサーのどの位
７７の画素にボールの像が結像されたかを画素信号から
読み取ればボールの通過位置の×ｙ座漂を口出すること
ができる。

なおラインイメージセンサ−には？￥日等も結鍮され、
背ｑの色によってはボールの見分けがつかないのではな
いかとの心配があるが、これは紀要であって、ラインイ
メージセンサ−までｆｆ１１１達する尤の九昂Ｌｌ被写
体までの距Ｈの２乗に反比例するのＣラインイメージセ
ンサーに最も近い物体であるボール（１）に白色である
）からの反割先は一番強く、その画素信号電圧はきわだ
って高く判別が容易である。

また本実施例によハブるラインイメージセンサ−どして
５１２　ｉｉ′１ｌＩｉ　ＨＯ３型ラインイメージセン
サ−を用い、レンズにはＳ、に点距ｆｊＪ５０ｍｍのら
のを使用しているのでカメラから４　ｒｒＬｎｌれた位
置での分解能は間隔にして２　ｍｒｎ強でゴルフボール
（直径４３ｍｍ）の検出および速度の口出にｔよ問題な
い。

ラインイメージセンサ−カメラ５．６によってとらえら
れた画像のデータ信号は第５図に示づようにバ〜ソナル
コンピュータ１２に入力され、ボール位置のΔ１１り出
し、ボールの速度および方向の演算がなされ、その結宋
はプリンタ１３に出りされ、印字される。

なＪｉパーソナルコンピュータ１２にはフォトセンサー
４からの入力もあり、銭入力信号により９１作する時間
力・クンタが設定されている。

本実施例ではボール３の初速度、その三方向成分および
打出角度が［！Ｉ］時にプリントアウトされるように４
１つており、その演Ｏ過程を次に説明する。

前記第４図において示したｘ　ｙ　Ｐｉ：　を票句を利
用して、さらに第６図に示すようにｘｙ平而面工１ａな
方向に２軸をとって空間に五次元の１票を想定する。

フォトセンサー４からｘｙ平面までの距離を１−１原点
までの垂直負部をａとするど、フＡトヒンサ−４の位肩
（ボールの打出し位■と覆る）ｌｔＰ（０，−ａ、　−
ｌ　）と表わされる。

そしてラインイメージセンサー力メシ５．６１ｔ；よび
パーソナルコンピュータ１２によって割り出されたボル
ルのｘｙ平平面過位「ずをＱ（ｘ＋　、Ｖ＋　。

０）どする。

Ｑ　Ｊ：ａおよび０１＋より”Ｐｉｆｉｉｙ−−ａｔこ
）した車線の足をＲ点ａ３よひ８点とすると、その斤（
？はＲ（Ｘ＋　、−ａ、０）、Ｓ　（０，ａ、Ｏ）であ
る。

そしてパーソナルコンピュータ１２によってシ１制され
たボール打ら出しから検出平面ｚ＝Ｑまでの「、１間ｔ
に基づいてボールの初速度Ｖ、打ち出し垂直角θ、打ち
出し水平角ψを求めてみるとどなる。

またこの結果により初速度Ｖの３方向成分Ｖ×、Ｖｙ、
ｌを求めると、 ＶＸ　＝ＶｃｏＳ（７ｓｉｎψ ＶＶ＝Ｖｓｉｎθ Ｖｚ　＝Ｖｃｏｓ　（７ｃｏｓΦ となる。

パーソナルコンピュータ１１はボールのＪｌ出し口１白
から時間をδｆ　１Ｉｌｌ＋しボールが検出平面を通過
した時点までの口）間ｔと検出平面通過位胃（×、。

ｙ＋　、Ｏ）とから即時に前記演ｉを行い、その演０結
果であるＶ、θ、ψ、Ｖｘ　、Ｖｙ　、ＶＺの伯をプリ
ンタに表示させる。

このように本実施例では、スイングロボットにより打ら
出されるゴルフボールの初速度、その３方向成分、打ち
出し垂向角４３よび月ら出し本平角を即時に表示するこ
とができる。

この実施例【Ｊスイングロボットによる例であったが、
当然人間がボールを打ち出す場合にも適用できる。

またプリンタによる印字に限らずデジタル表示器による
表示も考えられる。

次に別の第２実施例について第７図に基づいて説明する
。

この第２実施例は垂直、水平１対のラインイメージし・
ンリーカメラを２組用こし、各々１灼のカメラによフて
ボールを検出する平面がゞ１冑７でその間隔を状く設定
したものである。

７ＪＴ　７図にａりいで２０は第１水平ラインイメージ
センリーカメラ、２１Ｌ１１１！Ｉ！ｉラインイメージ
センサ−カメラであり、この両カメラ２０．２１により
ボールを検出する平面を７Ａ１検出平面２２とする。

イしてこの第１検出平ＩＴ７２２がら４釘１１−だ＋Ｊ
！Ｉれた２１・１′７平面に第２水平ンインイメージセ
ンサーカメラ２３＃よび第２　！Ｉ！　＋＋ａラインイ
メージセンリーカメラ２４を設７７　Ｌ、この両刀メラ
２３．２４によってボールを検出プる平面をＱ’ｒ　２
検出平而２：〕どηる。

１２ラインイメージセンリーカメラ２３．２４（Ｌ第１
ノインイメージセンリーカメラ２０．２１４水ゴ’７７
向に１−だ１ブずらした１Ω買にある。

なお両手面間の距Ｆ！ｉ＋はボールがほぼぬ線飛１号し
する口とがｖＪ＋持て゛さる桿度に狭くとる。

第７図においてボールが左から右へ飛１７Ｔシた際、第
１、第２それぞれ１対のラインイメージセンサ−カメラ
がボールをとらえ、第１検出平面２２の通過Ｅｌ？ｌ　
（Ｘ＋　、’ＪＩ）、ｉ２２検出平２５の通過位首（Ｘ
２　、　ｙ２）が検出され、かつ両手面間を飛行するに
要したｖＩ間ｔが検出されればこの門にＪ３けるボール
の速度および方向が０出できる。

すなわらその速度Ｖ、　ｒｆ！Ｕ角θ、水平角ψはψ−
ｔａｎ−１１（ｘ２−Ｘ＋　）　／Ｌ）となり、速度Ｖ
の３方向成分は前記式から求めることができる。

なｌり時間［の工１時は第１ラインイメージセンυ−カ
メラ２０．２１によるボールの検出から開始し、９〕２
ラインイメージゼン１ナーカメラ２３．２４によるボー
ルの検出により計峙を停止することｃＪＩ１１１１１ｔ
ろ。

この第２実施例の場合はゴルフ冑の球技に限ら・「、−
１ｌＶに１力体の飛行のヤ動を検出するのに適用される
。

次にさらにもう１λｊの第３ラインイメージセンリーカ
メラ２６．２７を加えた第３実施例を第８図に示１１．
。

同図１と示１ように本実施例は３″ｉ、１のラインイメ
シし・ンサーカメラを平ｔｉに並。うしたしので、２検
出平而２２．２５．２８を通過する物体の位置（×１゜
’／２　）　、　（Ｘ２　、’ｌ’２　）　、（Ｘ３　
、Ｖ３　）を検出し、隣接平面間の負負１および飛行時
間等から各ｒａ　ｌｅＴ面間にＪ３１ｊる速度Ｖｌ、Ｖ
２が求まり、速度の変化も締出することができ、よりヴ
を密に物体の挙動を把えることが可１走である。

さらにアニスに応用した例を第９図に示す。この例１．
１テニスコ−１−３０のネッ１〜３１近１￥′ｉにネッ
１−３１に平（うして検出平面３４．３７を）１イコに
それぞれ設定したものであり、そのためにラインイメー
ジセンサ−カメラ３２．３３．３５．３６を図のように
配ηし、ラリ−にに　ＩＪるボールの榮仙を分析りろ口
とができるしのである。

ル肛夏憇」 本光明は、ラインイメージセンサーを用いた１ス・１の
小型カメラで所定平面におけるボールの位置を検出し、
その結果、ボールの挙動を即口）に０出ぐきろのて、丘
１β／）＜高くリアルタイムでホールの挙φ力を川るこ
とがてさる。

また検出点どみ１利器間の距ｎが良くとれるのでボール
の動きの邪魔にならない。

さらに検出平面自体も広くとれるので物体の動きを分析
しようとする多＋Φ多用の分野で応用がｂ）能である。

なａ３カメラ設胃の際の位置調整も容易で邪魔するもの
かむ【Ｊれぼ（よぽ場所を運ばずに設買できるので１ψ
刊ひある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図はゴルフボー
ルの初速度、；１測のだめの従来例を示した図、第３図
は本発明に係るゴルフボール初速度計１りのだめの第１
実１ｔ（Ｍ例を示した図、第４図は同実ＩＪ貨１９１に
おけるボールの通過（マフ置検出方法を説明するだめの
説明図、第５図は同実施例の信号の流れを示す概略ブロ
ック図、第６図は同実施例におけるゴルフボールの初速
度等のり出のための及部へ＋ｌ８Ｉ２Ｉ、第７ｒ／Ｉｔ
、ｔ　本Ｑ　ＩＩＪＩ　ニＩｆ＋　ル第２　実ｈｆＥ、
　Ｍ　ニ、ｔ＞　＋−ｔ　ルラインイメージセンサーカ
メラの設定位置を示す図、第８図ｔま本発明に係る第３
￥施例にＪ５ｉ］るラインイメージセンサ−カメラの設
定位置を示す図、第９図は本発明のテニスへの応用例を
示す図である。 ０１・・・スイングロボット、０２・・・クラブ、０３
・・・ゴルフボール、０４・・・トリガーセンサー、０
５・・・投光品（光電管）、０６・・・受光器、０７・
・・検出平面、１・・・スイングロボット、２・・・ク
ラブ、３・・・ゴルフボール、４・・・反Ｑ、Ｊ型フｔ
トセンサー、５・・・水平ラインイメージセンサ−カメ
ラ、６・・・重置ラインイメージセンサーカメラ、７・
・・検出平面、８．９・・・レンズ、１０．１１・・・
ラインイメージセンサ−１１２・・・パーソナルコンピ
ュータ、１３・・・プリンタ、２０・・・第１水平ライ
ンイメージセン勺−カメラ、２１・・・第１垂直ライン
イメージセンサ−カメラ、２２・・第１（！小平面、２
３・・・第２水平ラインイメージセンサ−カメラ、２４
・・・第２垂直ラインイメージセンサ−カメラ、２５・
・・第２Ｔｈ出平面、３０・・・テニスコーｈ’、３１
・・・、ンット、３２．３３・・・ラインイメージじン
サーカメラ、３４・・・検出平面、３５．３６・・・ラ
インイメージセンサ−カメラ、３７・・・検出平面。 代理人　ブを埋土　江　原　　望 タシ　２　て）。 第１　図 Ｈ゛ 第２図 貴５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 空間における垂直平面において、その一部を一定の水平
   幅および垂直幅をもつて限定しその限定された長方形平
   面の水平ラインの画像をとらえる水平ラインイメージセ
   ンサーカメラと、垂直ラインの画像をとらえる垂直ライ
   ンイメージセンサーカメラと、前記長方形平面をボール
   が通過した際に、前記水平ラインイメージセンサーカメ
   ラでとらえた画像から該ボールの該長方形平面における
   水平座標を検出する水平座標検出手段と、前記垂直ライ
   ンイメージセンサーカメラでとらえた画像から該ボール
   の該長方形平面における垂直座標を検出する垂直座標検
   出手段と、ボールの所定位置における通過時点を検知す
   るボール通過検知手段と、同ボール通過検知手段による
   検知信号に制御されて時間を計時する計時手段と、同計
   時手段により計時された時間、前記水平座標検出手段お
   よび垂直座標検出手段により検出されたボールの水平座
   標、垂直座標および既定値からボールの速度、方向等の
   挙動を演算する演算手段と、同演算手段による演算結果
   を表示する表示手段とからなり、前記２つの水平または
   垂直ラインイメージセンサーカメラは前記ボール通過検
   知手段としての役割をも果すことを特徴とするボール挙
   動測定器。