KR101075460B1 - 골프공 타점 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골프 모의 장치의 골프공에 의해 타격된 스크린상의 타점을 계산하는 골프공 타점 측정 장치에 관한 것으로서, 스크린, 스크린과 이격 설치되어 골프공이 스크린 타격시 스크린의 타점으로부터 발생하는 음파를 수신하여 타격신호를 출력하는 다수 개의 신호 입력부 및 신호 입력부로부터 입력된 타격신호를 이용하여 타점의 좌표를 계산하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

골프, 골프공, 타격, 음파, 거리, 타점

Description

골프공 타점 측정 장치{SHOT POINT CALCULATION DEVICE OF GOLF BALL}

본 발명은 골프공 타점 측정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 골프 모의 장치의 골프공에 의해 타격된 스크린상의 타점을 계산하는 골프공 타점 측정 장치에 관한 것이다.

골프가 대중화되면서, 실제 골프장을 이용하는 인구도 증가하고 있지만, 실제 골프장에 갈 시간적, 경제적 여유가 없는 골퍼나 실제 골프장을 이용하기에 거북한 초보자를 중심으로 실내 골프장을 찾는 빈도가 증가하고 있는 실정이다.

그러나, 실내 골프장도 골퍼가 붐비는 시간이 있어 예약을 해야하는 경우나 대기해야 하는 경우도 많아, 일부 골퍼들은 자택의 옥상 등의 공간에 간이 골프시설을 설치하여 자신의 집에서 골프를 즐기고 있다.

그런데, 이러한 간이 골프 시설은 실제 필드의 현장감이 없기 때문에, 최근에는 실제 필드를 모의화한 골프 모의 장치가 보급되고 있다.

이러한 골프 모의 장치는 타격된 골프공의 위치 등을 검출하는 방식으로서 레이저를 이용하는 방식이 제시되어 있다.

레이저를 이용하는 방식은 골프공에서 반사된 레이저를 분석하여 골프공의 속도 및 방향을 측정하는 방식으로 레이저 장치의 크기로 인하여 실내에서 사용하기가 적합하지 않았다.

최근에는, 소리를 이용하는 방식을 채용하여 타격시 발생되는 음파를 감지하여 이를 통해 골프공의 타구를 분석하는 기술이 제시되었다.

전술한 기술은 본 발명의 배경기술의 이해를 위해서 기재한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

종래의 소리를 이용하는 방식은 클럽헤드에 의해 타격된 골프공이 비행하여 스크린을 타격하면, 이 스크린에 설치된 음파 센서가 골프공이 스크린을 타격시 발생되는 음파를 감지한다.

이 경우, 음파 센서는 골프공이 스크린을 타격한 지점으로부터 발생되는 음파를 소정의 시간차를 두고 감지하게 되는 바, 이러한 시간차를 바탕으로 하여 골프공이 스크린을 타격한 타점을 계산한다.

그러나, 종래의 소리를 이용하는 방식은 상기한 바와 같이, 스크린에 음파 센서가 설치되므로, 골프공이 스크린을 타격할 경우, 스크린이 그 충격에 의해 출렁이면서 간접음이 발생하여 이 간접음에 의한 측정 오차가 발생하는 문제점이 있 었다.

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 스크린과 이격된 다수 개의 음파 센서가 스크린의 타점으로부터 수신되는 시간차를 통해 타점을 계산하는 골프공 타점 측정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 스크린과 음파 센서가 이격되게 설치되어 스크린 타격시 발생되는 간접음의 영향을 최소화함으로써 스크린의 타점을 정확하게 계산할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 창안된 본 발명의 구성은 다음과 같다.

본 발명의 골프공 타점 측정 장치는 스크린, 상기 스크린과 이격 설치되어 골프공이 상기 스크린 타격시 상기 스크린의 타점으로부터 발생하는 음파를 수신하여 타격신호를 출력하는 다수 개의 신호 입력부 및 상기 신호 입력부로부터 입력된 타격신호를 이용하여 상기 타점의 좌표를 계산하는 마이컴를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 신호 입력부는 상기 타점으로부터 발생하는 음파를 수신하는 음파 센서, 상기 음파 센서로부터 입력된 타격신호를 필터링하여 노이즈를 제거하고 증폭하는 신호 조절부 및 상기 신호 조절부로부터 입력된 타격신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 음파 센서는 상기 스크린과 일정한 거리로 이격되고, 상기 스크린의 크 기와 형태에 따라 서로 다른 형태로 배열되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 음파 센서는 동일한 간격으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 음파 센서에 설치되는 방음부를 더 포함하고, 상기 방음부는 방음 스펀지인 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 스크린과 이격된 다수 개의 음파 센서가 스크린의 타점으로부터 발생된 음파를 소정의 시간차를 두고 감지하여 상기한 타점을 계산하는 골프공 타점 측정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 스크린과 음파 센서가 이격되게 설치되어 골프공이 스크린과 충돌시 발생되는 간접음의 영향을 최소화함으로써 스크린의 타점을 정확하게 계산할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 골프공 타점 측정 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 골프공 타점 측정 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 도 1 의 신호 입력부의 블럭 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 골프공 타점 측정 장치의 구조를 도시한 도면이며, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 각 음파 센서의 음파 감지 시간차를 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 골프공 타점 측정 장치는 도 1 에 도시된 바와 같이, 타점으로부터 발생하는 음파를 수신하여 타격신호를 출력하는 신호 입력부(10) 및 신호 입력부(10)로부터 입력된 타격신호를 이용하여 타점의 좌표를 계산하는 마이컴(20)을 구비한다.

신호 입력부(10)는 도 2 에 도시된 바와 같이, 클럽헤드의 충격에 의해 비행하는 골프공(50)이 스크린(40)을 타격시에 스크린(40)의 타점으로부터 발생되는 음파를 수신하는 음파 센서(12)와, 음파 센서(12)로부터 입력된 타격 신호를 필터링하여 노이즈를 제거하고 증폭하는 신호 조절부(14) 및 신호 조절부(14)로부터 입력된 타격 신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부(16)를 구비한다.

여기서, 음파 센서(12)는 방음부(30)에 설치된다.

방음부(30)는 도 3 에 도시된 바와 같이, 타점으로부터 발생되는 음파가 방음부(30)를 지지하는 지지대(미도시)나 기타 인접한 물체에 반사되어 음파 센서(12)에 수신됨으로써, 음파 센서(12)를 통해 노이즈가 입력되는 것을 방지한다.

방음부(30)의 일 예로는 방음 스펀지가 바람직하다.

음파 센서(12)는 상기한 방음부(30)에 다수 개가 설치되고, 각각이 스크린(40)과 일정한 거리를 두고 설치된다. 음파 센서(12)는 방음부(30)에 바둑판 형태로 배열된다. 즉, 평면상에서 동일한 간격으로 배열된다. 또한, 음파 센서(12)는 스크린(40)의 크기와 형태에 따라 배열된다. 예를 들어, 직사각형 또는 정사각형 등에 따라 정방형 또는 장방형 등 다양한 형태로 배열될 수 있다.

이와 같이, 음파 센서(12)가 스크린(40)과의 거리가 일정함으로써, 도 4 에 도시된 바와 같이, 골프공(50)이 스크린(40) 타격시 스크린(40)의 타점으로부터 발생된 음파는 동일한 속도로 전파된다. 이에 따라, 타점과 가장 가까운 위치의 음파 센서(12)에 음파가 도달할 시점에는 다른 음파 센서(12)에 음파가 아직 도달하지 않게 된다. 따라서, 음파는 타점과 음파 센서(12)간 거리에 따라 서로 다른 시간에 소정의 시간차를 두고 음파 센서(12)에 도달한다.

게다가, 음파 센서(12)는 바둑판 형태로 배열되는 바, 마이컴(20)는 각 음파 센서(12)에 도달하는 시간, 즉 음파 센서(12)가 음파를 수신하는 시간과 음파 센서(12)의 배열 형태를 이용하여 스크린(40)의 타점을 계산한다.

즉, 마이컴(20)은 각 음파 센서(12)에 의해 수신된 음파가 노이즈 제거 및 증폭된 후, 디지털 신호로 변환되어 입력되면, 이 타격신호를 이용하여 타점의 좌표를 계산한다.

이하, 마이컴(20)의 타점 계산 과정을 상세하게 설명한다.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 스크린과 음파센서를 그래프로 도시한 도면이고, 도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 음파의 진행을 도시한 도면이며, 도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 기준점과 비교점을 정의한 도면이며, 도 8 내지 10 은 본 발명의 실시예에 따른 쌍곡면의 그래프를 도시한 도면이며, 도 11 은 본 발명의 실시예에 따른 스크린 위의 두 쌍곡선을 도시한 도면이며, 도 12 는 본 발명의 실시예에 따른 타점을 도시한 도면이다.

도 5 는 도 3 의 음파 센서(soundwave sensors)(12) 및 두개의 면 즉, 스크린(screen)(30)과 음파 센서(12)가 설치된 면(supporter)을 그래프로 도시한 것이 다.

편의를 위해 수식적으로 스크린은

z=0,

지지대는

z=-SSI=-10

으로 한다.

여기서, SSI는 스크린(40)과 음파 센서(12) 사이의 간격이다.

설명의 편이상 각 음파 센서의 좌표는 왼쪽 위의 센서부터 차례대로 (-10,10), (0,10), (10,10), (-10,0), (0,0), (10,0), (10,-10), (0,-10), (10,-10)으로 정한다.

각각의 좌표는 상대적인 거리이고, 반드시 정방형일 필요는 없다. 또한 SSI보다 음파 센서(12) 사이의 간격이 더 큰 값을 가질 수 있다.

도 6 은 골프공(50)이 스크린(40) 타격시 타점(shot point)으로부터 음파가 진행되는 것을 도시한 것으로서, 음파는 도시된 바와 같이, 타점(Shot Point)를 중심으로 하는 구형으로 퍼져나가 음파 센서(12)에 도달한다. 음파의 진행 속도가 일정하다는 가정 하에, 음파 센서는 타점에 가까이 있을수록 음파를 빨리 감지하게 된다.

음속은 하기의 수학식1과 같다.

VS=331.5+0.6t(m/s)

여기서, VS는 음속이고, t는 공기의 온도이다.

음파 센서(12)는 타점로부터 전파되는 음파를 감지하는 순서대로, 음파를 가장 먼저 감지하는 음파 센서(12)의 좌표를 기준점(Reference Point)이라 정의하며, 그 다음으로 감지하는 두 개의 음파 센서를 비교점(Comparison Point)이라 정의한다.

도 7 에서, 기준점은 점 5, 비교점은 각각 점 6과 점 8이다. 선 a는 스크린(12) 위에 있으며 점 5와 점 8까지의 거리가 같은 점의 집합이며, 마찬가지로 선 b, c, d 또한 각각 점 5와 점 2, 4, 6까지의 거리가 같은 점의 집합이다.

기준점인 점 5가 타점과 가장 가까운 거리에 있으므로 타점은 선 a, b, c, d 로 둘러싸인 정사각형 안에 존재하게 된다.

타점은 도 7 에서와 같이 항상 선 a, b, c, d 로 둘러싸인 정사각형의 4개의 사분면 중 하나의 위에 존재하며, 두 비교점(점 6, 점 8)은 항상 기준점의 x축과 y축의 방향으로 이웃한 점이 된다.

기준점과 하나의 비교점을 생각한다. 음파가 기준점에 도달하는 시간과 비교점에 도달하는 시간을 각각 측정할 수 있기 때문에 음파가 기준점과 비교점에 도달하는 시간의 차이를 측정할 수 있다.

음파의 속도를 고려하면 타점으로부터 기준점과 비교점까지의 거리의 차이 또한 알 수 있다. 3차원 공간에서 두 정점에서의 거리의 차가 일정한 점의 자취는 이엽 쌍곡면을 이룬다. x축을 주축으로 하는 이엽 쌍곡면의 기본 식은 하기의 수학식 2와 같다.

기준점과 비교점을 초점으로 하며 타점으로부터 기준점과 비교점 사이의 거리의 차를 주축의 길이로 하는 쌍곡면의 경우, 그 중점은 기준점과 비교점의 중점이 된다. 도 7 의 경우 스크린(40)을 xy평면으로 놓았으므로, 기준점과 비교점(점 6,점 8)의 z축의 좌표는 스크린(40)과 음파 센서(12)의 차이에 비례한다.

여기서, Rx는 기준점의 x좌표이고, Ry는 기준점의 y좌표, Cx는 비교점의 x좌표이며, Cy는 비교점의 y좌표이다.

주축의 길이는 타점으로부터 기준점과 비교점까지의 거리의 차이므로,

이다.

여기서, PPDI는 타점으로부터 기준점과 비교점까지의 거리의 차이다.

전술한 바와 같이, PPDI는 음파가 기준점과 비교점에 도달하는 시간의 차이에 비례하며, 그 수식은 하기의 수학식 5와 같다.

PPDI=PPTI×VS

여기서, PPTI는 음파가 기준점과 비교점에 도달하는 시간의 차이이다.

포물선의 기본 성질에 의해, b와 c는 각각

수학식 6을 만족한다.

결과적으로 구하고자 하는 방정식은 하기의 수학식 7과 같이 표현된다.

비교점을 도 7 의 점 8로 놓을 경우 쌍곡면의 주축이 y축이 되므로 수학식 7은 다음의 수학식 8과 같이 변형된다.

도 8 내지 도 10 은 PPDI가 각각 3인 경우 수학식 3과 4에 의해 만들어지는 쌍곡면의 그래프이다. 이엽 쌍곡면은 두 개의 곡면으로 구성되어 있으나, 타점으로부터의 거리는 기준점이 항상 비교점보다 짧으므로 두 개의 곡면 중 기준점 측의 유효한 곡면만을 나타내었다.

여기서, 스크린(40)에 잘린 쌍곡면의 단면은 쌍곡선이므로, 도 11 과 같이 나타난다.

이 경우, 타점은 스크린(40) 위에 존재하므로, 스크린(40)과 두 쌍곡면의 교점은 타점은 결국 두 쌍곡선의 교점이 된다.

도 12 는 타점을 도시한 도면으로서, 도 12 를 참조하면, 정사각형 Region A는 도 7 의 선 a, b, c, d로 둘러싸인 사각형이다. 두 개의 쌍곡선, 즉 도 12 의 Hyperbola A 와 Hyperbola B는 이차곡선으로 평면상에서 복수의 해를 가질 수 있다. 복수의 해를 갖는 경우 앞에서 서술한 바와 같이 타점은 Region A 의 한 사분면 안에 존재한다는 조건에 따라 유일한 해를 선택한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이 로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 골프공 타점 측정 장치의 블럭 구성도.

도 2 는 도 1 의 신호 입력부의 블럭 구성도.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 골프공 타점 측정 장치의 구조를 도시한 도면.

도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 각 음파 센서의 음파 감지 시간차를 도시한 도면.

도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 스크린과 음파센서를 그래프로 도시한 도면.

도 6 은 본 발명의 실시예에 따른 음파의 진행을 도시한 도면.

도 7 은 본 발명의 실시예에 따른 기준점과 비교점을 정의한 도면.

도 8 내지 10 은 본 발명의 실시예에 따른 쌍곡면의 그래프를 도시한 도면.

도 11 은 본 발명의 실시예에 따른 스크린 위의 두 쌍곡선을 도시한 도면.

도 12 는 본 발명의 실시예에 따른 타점을 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 신호 입력부 12: 음파 센서

14: 신호 조절부 16: 신호 변환부

20: 마이컴 30: 방음부

40: 스크린

Claims (7)

1. 스크린;

   상기 스크린과 이격 설치되어 골프공이 상기 스크린 타격시 상기 스크린의 타점으로부터 발생하는 음파를 수신하여 타격신호를 출력하는 다수 개의 신호 입력부;

   상기 신호 입력부로부터 입력된 타격신호를 이용하여 상기 타점의 좌표를 계산하는 마이컴을 포함하되,

   상기 신호 입력부는 상기 타점으로부터 발생하는 음파를 수신하는 음파 센서, 상기 음파 센서로부터 입력된 타격신호를 필터링하여 노이즈를 제거하고 증폭하는 신호 조절부, 및 상기 신호 조절부로부터 입력된 타격신호를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공 타점 측정 장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 음파 센서는 상기 스크린과 일정한 거리로 이격되는 것을 특징으로 하는 골프공 타점 측정 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 음파 센서는 상기 스크린의 크기와 형태에 따라 서로 다른 형태로 배열되는 것을 특징으로 하는 골프공 타점 측정 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 음파 센서는 동일한 간격으로 배열되는 것을 특징으로 하는 골프공 타점 측정 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 음파 센서에 설치되는 방음부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공 타점 측정 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 방음부는 방음 스펀지인 것을 특징으로 하는 골프공 타점 측정 장치.

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