KR101093480B1

KR101093480B1 - 구체 이동 경로의 측정 방법

Info

Publication number: KR101093480B1
Application number: KR1020100078788A
Authority: KR
Inventors: 프란시스 충 화 판; 푸-친 추앙; 친-치에 추
Original assignee: 프란시스 충 화 판
Priority date: 2010-08-16
Filing date: 2010-08-16
Publication date: 2011-12-13

Abstract

본 발명에 따른 구체 이동 경로의 측정 방법은 조작 유닛과 측정 유닛을 준비하는 단계, 3축 가속도계를 피측정물 내에 설치하여 XYZ 3축의 공간 좌표를 정의하는 단계, 제1 측정시점에서 3축의 시작 위치를 취득하고, 적어도 하나의 제2 측정시점에서 3축이 위치한 비교 위치를 취득하여 데이터를 조작 유닛에 전달하는 단계, XYZ 3축의 각 축방향에 대하여 비교 위치와 시작 위치 사이의 협각을 비교하여 XYZ 세 축 방향에서의 가속도 데이터, 각 축 방향의 벡터 분력, 및 각 축에 대한 회전력을 연산한 후, 세 축방향의 가속도값과 피측정물의 무게 및 사이즈를 결합하여 피측정물이 받는 힘, 초기속도, 비행시간, 비행고도, 비행거리, 및 회전속도 중 적어도 하나의 데이터를 구하는 단계를 포함한다.

Description

구체 이동 경로의 측정 방법{BALL MOVEMENT PATH MEASURING METHOD}

본 발명은 물체의 이동 경로를 측정하는 방법과 관련된 것이며, 특히 구체 이동 경로의 측정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 구류(球類) 운동의 트레이닝 또는 측정시 만약 물체가 힘을 받은 후에 이동하는 경로, 예를 들면 골프나 야구의 이동 경로를 알고자 한다면, 측정의 근거로서 변동하지 않는 측정기준이 있어야 하므로 US 6551194호에서 나타낸 바와 같이 공(ball)을 고정된 측정 축방향을 가진 장비에 설치하여 고정된 측정 축방향을 통해 구체가 힘을 받은 후의 이동 및 회전 상태를 측정한다. 이러한 측정 방식은 비록 필요한 기본 데이터를 얻을 수 있으나, 고정 측정축의 구조 또한 구체가 힘을 받은 후의 자유도를 제한한다. 그러므로 측정된 데이터와 실제로 구체가 힘을 받은 후 가능한 이동 상태 간에 편차가 존재할 수 있다.

본 발명의 주요 목적은 힘을 받은 물체로 하여금 힘을 받은 후에 자유로이 이동할 수 있도록 하며, 가속도, 각 축의 벡터 분력과 회전력을 측정하여 물체의 실제 이동 상태와 가까운 데이터를 얻을 수 있도록 하는 구체 이동 경로의 측정 방법을 제공하는 것이다.

앞에서 언급한 발명의 목적의 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 구체 이동 경로 측정 방법은,

연산 및 표시 기능을 가진 전자 장비로서 피측정물의 무게 및 사이즈에 관한 데이터 자료가 내장된 메모리가 설치된 조작 유닛과, 3축 가속도계로서 상기 조작 유닛에 연결되어 측정한 데이터를 상기 조작 유닛에 전달하는 측정 유닛을 준비하는 단계;

상기 3축 가속도계를 피측정물 내에 설치하여 XYZ 3축의 공간 좌표를 정의하는 단계;

제1 측정시점에서 3축의 시작 위치 데이터를 취득하여 상기 조작 유닛에 전달하며, 적어도 하나의 제2 측정시점에서 3축이 위치한 비교 위치 데이터를 취득하여 상기 조작 유닛에 전달하는 단계;

XYZ 3축의 각 축방향에 대하여 비교 위치와 시작 위치의 사이의 협각을 비교하여 피측정물이 힘을 받은 후 XYZ 세 축방향에서의 가속도 데이터, 각 축방향의 벡터 분력, 및 각 축에 대한 회전력을 연산한 후, 세 축방향에서의 가속도값과 피측정물의 무게 및 사이즈를 결합하여 상기 피측정물이 받는 힘, 초기속도, 비행시간, 비행고도, 비행거리, 및 회전속도 중 적어도 하나의 데이터를 구하는 단계를 포함한다.

본 발명에 의하면, 힘을 받은 물체로 하여금 힘을 받은 후에 자유로이 이동할 수 있도록 하며, 가속도, 각 축의 벡터 분력과 회전력을 측정하여 물체의 실제 이동 상태와 가까운 데이터를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 3축 가속도계와 XYZ 공간 좌표의 관계를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 절대좌표와 상대좌표의 관계를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 절대좌표와 상대좌표 관계를 나타낸 측면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 것을 참조하면 본 발명에 따른 구체 이동 경로의 측정 방법은 다음과 같다.

조작 유닛 및 측정 유닛을 준비한다. 이 단계에서 상기 조작 유닛은 컴퓨터, PDA, 핸드폰 또는 기타 연산 및 표시 기능을 가진 전자 장비로서, 피측정물의 무게 및 사이즈에 관한 데이터 자료가 내장된 메모리가 설치되어 있다. 상기 측정 유닛은 3축 가속도계(C)(accelerometer)이며, 유선 방식으로 상기 조작 유닛에 연결될 수 있으며 또한 전지를 내장한 후에 무선 방식으로 상기 조작 유닛과 연결될 수 있다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 상기 3축 가속도계(C)를 피측정물(O) 내에 설치한다. 상기 3축 가속도계(C)의 가장 적합한 설치위치는 피측정물의 중심위치이며, 상기 3축 가속도계(C)가 스스로 이동하거나 또는 회전할 때, 그 내부 미세구조를 변화시켜 전기 용량값의 변화를 일으킨 후 특정한 출력 전압으로 다시 전환하여 신호를 외부로 내보낸다. 도 1의 실선 부분에 도시한 바와 같이, 상기 3축 가속도계(C)는 XYZ 3축의 공간 좌표를 정의할 수 있으며, 상기 3축 가속도계(C)는 상기 피측정물(O) 내부에 고정되므로, 상기 공간 좌표의 생성은 또한 동시에 상기 피측정물(O)의 각 부위의 공간 위치를 정의한다.

제1 측정시점에서 3축의 시작 위치를 취득한다. 이 단계에서는 피측정물(O)이 힘을 받기 전에 0시점시 XYZ 3축의 위치를 측정하여 3축의 시작 위치를 취득하여 데이터를 상기 조작 유닛에 전달한다. 적어도 제2 측정시점은 3축이 위치한 비교 위치를 얻는다. 이 단계에서 상기 피측정물(O)은 소정의 시간 길이만큼 힘을 받은 후 XYZ 3축의 위치는 변화가 발생한다. 예를 들면 도 1의 점선 부분과 같이 각 축이 X'Y'Z' 위치로 이동한다. 이때의 시점을 제2 측정시점으로 하여 3축의 위치를 측정하여 3축의 비교 위치로 하고 그 데이터를 상기 조작 유닛에 전달한다. 제1 측정시점과 제2 측정시점 사이의 시간 길이는 설정에 따라 결정할 수 있다.

XYZ 3축의 각 축방향에 대하여 비교 위치와 시작 위치의 사이의 협각을 비교하여 피측정물이 힘을 받은 후 XYZ 세 축방향에서의 가속도 데이터, 각 축방향의 벡터 분력 및 각 축에 대한 회전력을 연산한다. 이 단계에서는 세 축방향에서의 가속도값과, 피측정물의 무게 및 사이즈와 같은 기본 참고 데이터를 결합하고 기본적인 운동공식에 따라 연산하면 상기 피측정물(O)이 받는 힘의 값(F=ma), 초기속도를 구할 수 있고, 초기속도로부터 비행시간(t=2v₀/g), 비행고도(H= v₀ ²/2g), 비행거리(S= v₀t-1/2gt²) 및 회전속도 등 데이터를 구할 수 있다.

본 발명에서 제1 측정시점과 제2 측정시점의 시간축 상 위치 및 둘 사이의 시간 길이는 다양한 설정을 통해 결정된다. 예를 들면 피측정물이 외력을 받기 전을 제1 측정시점으로 하고, 외력을 받은 후 0.5초 될 때를 제2 측정시점으로 할 수 있다. 또한 피측정물이 외력을 받은 후 0.1초 되는 시점을 제1 측정시점으로 하고, 외력을 받은 후 0.5초 되는 시점을 제2 측정시점으로 할 수 있다.

소정의 시간 길이는, 피측정물이 외력을 받는 순간으로부터 기산된 소정 시간 길이의 시작 시점과 종료 시점에서 데이터를 구하도록 설정할 수 있다. 예를 들면 피측정물이 힘을 받기 전에 시작 위치를 측정하고, 힘을 받은 후 0.5초 되는 시점에서 비교 위치를 측정한다. 또는 피측정물이 외력을 받는 순간부터 소정의 시간길이동안 데이터를 연속 측정하도록 설정할 수 있다. 예를 들면 피측정물이 외력을 받기 전을 제1 측정시점으로 하고, 외력을 받는 순간으로부터 외력을 받은 후 0.1초간 연속 측정시점을 제2 측정시점으로 하거나, 또는 외력을 받기 전을 제1 측정시점으로 하고 피측정물이 외력을 받기 시작하여 소정의 시간 길이 내에서 제2 측정 시점, 제3 측정시점 등의 서로 이격된 측정시점 데이터를 구한다. 예를 들면, 예를 들면 피측정물이 외력을 받은 후 매 0.02초마다 한번씩 모두 5회 측정한 시간은 0.1초이다.

상기 3축 가속도계는 연결 포트(B)를 통하여 연결선 어셈블리와 연결되어 외부로부터 필요한 전력을 공급받고 측정한 데이터를 출력할 수 있다. 상기 3축 가속도계는 또한 전지를 내장하여 무선 방식으로 측정한 데이터를 출력할 수 있다.

이러한 데이터의 취득을 통하여 상기 피측정물이 외력을 받은 후의 가속도, 이동비행경로, 시간, 회전 방향과 각도를 연산을 통해 취득할 수 있다. 본 발명의 측정 방법은 고정된 측정 축방향의 문제를 극복할 수 있다. 바꾸어 말하면 물체가 자유롭게 이동하는 것을 제한하는 원인을 제거하였으며, 또한 매번 연산할 때마다 피측정물을 다시 리셋할 필요가 없으며, 기준점을 새로 설정할 필요가 없다. 본 발명의 측정 방법은 물체 실제 이동시의 데이터를 좀더 근접하게 얻을 수 있으며, 물체가 외력을 받은 후의 가속도, 이동비행경로, 시간, 회전의 방향과 각도에 대한 평가는 더욱 정확할 수 있다.

B: 연결 포트
C: 3축 가속도계
O: 피측정물

Claims

연산 및 표시 기능을 가진 전자 장비로서 피측정물의 무게 및 사이즈에 관한 데이터 자료가 내장된 메모리가 설치된 조작 유닛과, 3축 가속도계로서 상기 조작 유닛에 연결되어 측정한 데이터를 상기 조작 유닛에 전달하는 측정 유닛을 준비하는 단계;
상기 3축 가속도계를 피측정물 내에 설치하여 XYZ 3축의 공간 좌표를 정의하는 단계;
제1 측정시점에서 3축의 시작 위치 데이터를 취득하여 상기 조작유닛에 전달하며, 적어도 하나의 제2 측정시점에서 3축이 위치한 비교 위치 데이터를 취득하여 상기 조작유닛에 전달하는 단계;
XYZ 3축의 각 축방향에 대하여 비교 위치와 시작 위치의 사이의 협각을 비교하여 피측정물이 힘을 받은 후 XYZ 세 축방향에서의 가속도 데이터, 각 축방향의 벡터 분력 및 각 축에 대한 회전력을 연산한 후, 세 축방향에서의 가속도값과 피측정물의 무게 및 사이즈를 결합하여 상기 피측정물이 받는 힘을 구하는 단계
를 포함하는 구체 이동 경로의 측정 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 측정시점과 제2 측정시점은, 피측정물이 외력을 받는 순간으로부터 기산된 소정 시간 길이를 시작 시점과 종료 시점으로 측정하여 데이터를 구하도록 설정된, 구체 이동 경로의 측정 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 측정시점과 제2 측정시점은, 피측정물이 외력을 받기 전을 제1 측정시점으로 하고, 외력을 받는 순간으로부터 기산되는 소정 시간 길이 이후를 제2 측정시점으로 측정하여 데이터를 구하도록 설정된, 구체 이동 경로의 측정 방법.
제1항에 있어서,
상기 피측정물이 외력을 받은 후 기산되는 소정 시간 길이 이후를 제1 측정시점으로 하고, 상기 피측정물이 외력을 받은 후 기산되는 또 다른 소정 시간 길이 이후를 제2 측정시점으로 측정하여 데이터를 구하는, 구체 이동 경로의 측정 방법.
제1항에 있어서,
상기 3축 가속도계는 연결 포트를 통해 연결선 어셈블리와 연결되어 외부로부터 필요한 전력을 공급받고 측정한 데이터를 출력하는, 구체 이동 경로의 측정 방법.
제1항에 있어서,
상기 3축 가속도계는 전지를 내장하여 무선 방식으로 측정한 데이터를 출력하는, 구체 이동 경로의 측정 방법.
제1항에 있어서,
상기 3축 가속도계는 세 축방향에서의 가속도값과 피측정물의 무게 및 사이즈를 결합하여 상기 피측정물의 초기속도, 비행시간, 비행속도, 비행높이, 비행거리, 및 회전속도 중 적어도 하나의 데이터를 얻는, 구체 이동 경로 측정 방법.