KR101298016B1

KR101298016B1 - 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치 및 추정방법

Info

Publication number: KR101298016B1
Application number: KR1020110110890A
Authority: KR
Inventors: 손종채
Original assignee: 손종채
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-08-19
Also published as: KR20130046475A

Abstract

본 발명은 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치 및 추정방법으로써, 타격된 골프공의 회전축 및 회전속도를 측정하여 골프공의 비행 궤적을 추정하는 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치 및 추정방법에 관한 것이다.
본 발명의 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치는, 골프공의 표면 일부의 온도를 변화시키는 온도변화기와; 상기 골프공의 진행방향의 전방 측부에 배치되어 타격된 상기 골프공을 일정구간 촬영하는 온도감지카메라와; 상기 온도감지카메라에서 촬영된 상기 골프공 표면의 열 분포에 따라 상기 골프공의 스핀을 분석하여 상기 골프공의 궤적을 추정하는 스핀분석기와; 상기 스핀분석기에 의해 추정된 상기 골프공의 궤적을 보여주는 디스플레이부; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치 및 추정방법 { APPARATUS FOR ESTIMATING PATH OF GOLF BALL USING SPIN AND METHOD FOR THE SAME }

본 발명은 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치 및 추정방법으로써, 타격된 골프공의 회전축 및 회전속도를 측정하여 골프공의 비행 궤적을 추정하는 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치 및 추정방법에 관한 것이다.

골프가 대중적인 스포츠로 인기를 모으면서 많은 골프 애호가들이 골프장을 찾고 있지만, 골프장 건설에 소요되는 많은 투자비와 부지 비용으로 인해 대중이 이용하기에는 경제적 부담이 크고 교외의 골프장까지 교통사정이 좋지 않을 때에 따르는 시간적 제약의 문제점도 있다.

이로 인해 초보자나 시간이 없는 사람들은 실외 또는 실내 골프 연습장을 자주 이용한다.

그러나 단순히 타구 연습만이 가능한 골프 연습장에서는 골프 경기를 즐길 수는 없으므로 흥미가 반감되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 실내 골프 연습장에는 실제로 골프장에서 골프 경기를 하는 것과 같은 현장감을 제공할 수 있는 골프 시뮬레이션 장치가 설치되기도 한다.

타격된 골프공의 방향과 속도를 감지하여 골프장의 시뮬레이션 영상을 영상 스크린에 표시하는 골프 시뮬레이션 장치를 이용하면, 골퍼는 실제 골프장에서 골프 경기를 하는 것과 같은 시각적 감각을 갖고 골프 연습을 할 수 있다.

일반적으로 골프공을 타격하는 골프 클럽은 슬라이스(slice), 훅(hook), 백스핀(back spin), 또는 탑스핀(top spin) 등과 같이 골프공을 다양한 형태(스윙 형태)로 쳐낼 수 있다.

그러나 종래의 골프 시뮬레이션 장치는 골프 클럽의 다양한 스윙 형태와 스윙 형태에 따른 골프공의 회전 운동을 정밀하게 분석할 수 없으므로 사용자에게 제공하는 시뮬레이션 영상이 정확하지 않아 현장감이 떨어지는 문제점이 있었다.

즉, 실제 필드에서 스윙시 골프공에서 실제로 발생할 수 있는 다양한 스핀(spin)을 정확하게 측정하지 못하므로, 시뮬레이션 영상이 정확하게 구현될 수 없었다.

한편, 골프 시뮬레이션 장치에서는 타격된 골프공의 방향과 속도, 골프공의 비행 궤적과 같은 운동 정보가 계산되어야 사용자에게 제공될 시뮬레이션 영상이 구현될 수 있다.

이에 따라 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 골프공에 별도의 마킹(10)을 하여 다수개의 카메라 및 센서를 이용하여 상기 마킹(10)을 추적하였다.

이러한 상기 마킹(10)을 추적함으로써, 골프공의 운동상태를 분석하여 골프공의 궤적을 추정하였다.

하지만 상기 마킹(10)은 골프공마다 다수의 마킹(10)을 새겨야 하는바 골프공이 지저분해지고, 골프공의 사용 횟수가 많을수록 상기 마킹(10)이 지워져서 센서 및 카메라가 골프공의 운동상태를 제대로 감지할 수 없게 되어 골프공의 궤적을 정확히 측정할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 골프공에 별도의 마킹을 할 필요없이 골프공의 표면 일부의 온도를 변화시키고, 이를 이용하여 골프공의 스핀을 쉽게 감지할 수 있으며 골프공의 궤적을 정확히 추정할 수 있는 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치 및 추정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치는, 골프공의 표면 일부의 온도를 변화시키는 온도변화기와; 상기 골프공의 진행방향의 전방 측부에 배치되어 타격된 상기 골프공을 일정구간 촬영하는 온도감지카메라와; 상기 온도감지카메라에서 촬영된 상기 골프공 표면의 열 분포에 따라 상기 골프공의 스핀을 분석하여 상기 골프공의 궤적을 추정하는 스핀분석기와; 상기 스핀분석기에 의해 추정된 상기 골프공의 궤적을 보여주는 디스플레이부; 로 이루어진다.

상기 온도감지카메라는 상기 골프공의 진행방향의 전방 상부에 배치되고, 상기 온도변화기는 상기 온도감지카메라가 설치된 방향의 수직방향에 배치되며, 상기 온도변화기에 의해 상기 온도변화기와 마주보는 골프공의 표면에는 가열부가 형성되고, 상기 가열부가 형성된 골프공의 표면은 상기 골프공의 표면 중 상기 가열부가 형성된 부분을 제외한 나머지 표면보다 온도가 높다.

상기 가열부는 상기 골프공의 수평축을 기준으로 대칭되는 막대형상으로 이루어진다.

상기 스핀분석기는, 상기 온도감지카메라에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부의 양단 사이의 수평축 방향 거리가 일정하면 상기 골프공의 회전축과 수평축이 동일한 것으로 분석하여 상기 골프공의 궤적을 추정하고, 상기 온도감지카메라에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부의 양단 사이의 수평축 방향 거리가 상이하면 상기 골프공의 회전축은 수평축으로부터 경사지게 기울어진 것으로 분석하여 상기 골프공의 궤적을 추정한다.

상기 스핀분석기는 상기 온도감지카메라에 촬영된 상기 가열부의 단위시간당 회전각도에 따라 상기 골프공의 회전속도를 측정하여 상기 골프공의 궤적을 추정한다.

상기 온도변화기의 작동을 제어하는 제어부와; 상기 골프공을 중심으로 상기 온도변화기의 반대방향에 배치되는 적외선센서를 더 포함하여 이루어지되, 상기 제어부는, 상기 온도변화기가 일정시간 동안 상기 골프공을 가열하도록 하고, 상기 골프공이 가열된 후 타격되지 않고 일정시간이 지나면 다시 상기 온도변화기가 상기 골프공을 일정시간 동안 가열하도록 하며, 상기 골프공이 타격된 후 상기 적외선센서가 상기 온도변화기에서 조사된 열을 감지하면 상기 온도변화기의 작동을 멈추도록 한다.

상기 온도변화기는 레이저를 이용하여 상기 골프공의 표면에 상기 가열부를 형성하고, 상기 온도감지카메라는 적외선카메라로 이루어진다.

본 발명의 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정방법은, 온도변화기로 상기 온도변화기와 마주보는 골프공의 표면 일부를 가열하여 온도가 상승된 가열부를 형성하는 가열단계; 상기 가열단계 이후, 온도감지카메라가 타격된 상기 골프공을 일정구간 촬영하는 촬영단계; 상기 촬영단계에서 촬영된 상기 골프공의 가열부의 길이 및 단위시간당 회전각도를 분석하고, 이를 이용해 상기 골프공의 스핀을 측정하여 상기 골프공의 궤적을 추정하는 분석단계; 상기 분석단계에서 추정된 상기 골프공의 궤적을 디스플레이부로 표시하는 표시단계; 로 이루어진다.

상기 촬영단계에서는 상기 골프공이 3/4 바퀴 이상 회전하는 동안 촬영하고, 상기 분석단계에서는 상기 촬영단계에서 촬영된 상기 가열부의 길이 및 단위시간당 회전각도를 분석하여 상기 골프공의 회전축과 회전속도를 측정하고, 상기 골프공의 회전축과 회전속도에 따라 상기 골프공의 궤적을 추정하되, 상기 가열부의 단위시간당 회전 방향에 따라 상기 골프공의 백스핀 및 탑스핀을 감지한다.

상기 분석단계는, 상기 온도감지카메라에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부의 양단 사이의 수평축 방향 거리가 일정하면 상기 골프공의 회전축과 수평축이 동일한 것으로 분석하여 상기 골프공의 궤적이 전방으로 곧은 것으로 추정하고, 상기 온도감지카메라에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부의 양단 사이의 수평축 방향 평균거리가 상기 골프공의 회전축과 수평축이 동일할 때의 거리보다 길면 상기 골프공의 회전축은 상기 가열부가 형성된 방향으로 상향 경사지게 기울어져 상기 골프공의 궤적이 상기 가열부가 형성된 반대방향으로 휘어지는 것으로 추정하며, 상기 온도감지카메라에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부의 양단 사이의 수평축 방향 평균거리가 상기 골프공의 회전축과 수평축이 동일할 때의 거리보다 짧으면 상기 골프공의 회전축은 상기 가열부가 형성된 방향으로 하향 경사지게 기울어져 상기 골프공의 궤적이 상기 가열부가 형성된 방향으로 휘어지는 것으로 추정한다.

본 발명에 따른 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치 및 추정방법은 다음과 같은 효과가 있다.

골프공의 표면 일부의 온도를 변화시킴으로써, 골프공의 운동상태를 감지할 수 있는 별도의 표시를 할 필요가 없고, 골프공 표면의 열 분포를 촬영하여 골프공의 운동상태를 쉽게 감지하여 골프공의 궤적을 정확하게 추정할 수 있다.

또한, 골프공의 수평축과 가열부의 끝단 사이의 거리를 분석하여 골프공의 회전축을 분석함으로써, 골프공의 비행방향의 추정이 용이하다.

또한, 가열부의 회전각도를 분석하여 골프공의 회전속도를 측정하기 용이하다.

또한, 제어부와 적외선센서를 이용하여 온도변화기가 불필요하게 레이저를 조사하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 골프공의 스핀을 감지하기 위한 골프공을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치가 설치된 스크린골프장의 내부 구조를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치가 설치된 스크린골프장의 내부구조를 간략히 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치에 사용되는 골프공을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 온도감지카메라가 골프공의 비행을 촬영한 영상을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 골프공의 궤적을 추정하기 위해 골프공의 회전축이 일방향으로 기울어진 골프공을 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 온도감지카메라가 도 6의 골프공의 비행을 촬영한 영상을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 골프공의 궤적을 추정하기 위해 골프공의 회전축이 타방향으로 기울어진 골프공을 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 온도감지카메라가 도 8의 골프공의 비행을 촬영한 영상을 나타낸 도면,
도 10은 골프공의 회전축에 따른 골프공의 궤적을 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정방법을 나타낸 순서도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 분석단계를 나타낸 순서도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치가 설치된 스크린골프장의 내부 구조를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치가 설치된 스크린골프장의 내부구조를 간략히 나타낸 도면이며, 도 4(a)는 골프티에 놓인 골프공을 후방에서 바라본 도면이고, 도 4(b)는 레이저가 조사되는 우측에서 골프공을 바라본 도면이며, 도 4(c)는 상부에서 골프공을 바라본 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 온도감지카메라가 골프공의 비행을 촬영한 영상을 나타낸 도면으로써 골프공의 상부에서 촬영한 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따라 골프공의 궤적을 추정하기 위해 골프공의 회전축이 일방향으로 기울어진 골프공을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 온도감지카메라가 도 6의 골프공의 비행을 촬영한 영상을 나타낸 도면으로써 골프공의 상부에서 촬영한 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 골프공의 궤적을 추정하기 위해 골프공의 회전축이 타방향으로 기울어진 골프공을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 온도감지카메라가 도 8의 골프공의 비행을 촬영한 영상을 나타낸 도면으로써 골프공의 상부에서 촬영한 도면이며, 도 10은 골프공의 회전축에 따른 골프공의 궤적을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치는 도 2 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 온도변화기(110), 온도감지카메라(120), 스핀분석기(130), 디스플레이부(140), 제어부(미도시) 및 적외선센서(150)로 이루어지고, 주로 실내 스크린골프장에 설치되어 사용된다.

상기 스크린골프장에는 도 2에 도시된 바와 같이 골프공(100)을 올려놓는 타격매트(101)가 배치된다.

구체적으로 상기 타격매트(101)에는 상기 골프공(100)을 올려놓는 골프티(103)가 설치되고 티업기(미도시)에 의해 상하 방향으로 승강하여 상기 골프공(100)의 높이를 조절한다.

상기 골프티(103)가 설치되지 않을 때는 상기 골프공(100)을 상기 타격매트(101)에 직접 올려놓으면 된다.

그리고 상기 타격매트(101)의 일측에는 골퍼가 상기 골프공(100)을 타격하는 타석(102)이 배치된다.

상기 타석(102)은 상기 타격매트(101)에 대해 배치되는 좌우 위치에 따라 오른손잡이용 타석(102)과 왼손잡이용 타석(102)으로 나뉘게 된다.

이러한 스크린골프장의 구조는 각 구성의 배치를 나타내기 위한 하나의 예로써, 스크린골프장에 따라 다를 수 있다.

상기 온도변화기(110)는 후술할 상기 온도감지카메라(120)가 설치된 방향의 수직방향에 배치되고, 상기 타격매트(101)를 중심으로 상기 타석(102)의 반대편에 배치되어 상기 골프티(103)에 배치된 골프공(100)의 표면 일부의 온도를 변화시킨다.

이러한 상기 온도변화기(110)는 레이저(R)를 상기 골프공(100)에 조사하여 상기 골프공(100)의 표면 특정부위에 주변보다 높은 온도의 가열부(104a,104b)를 형성한다.

상기 레이저는 경도가 크고 열에 강한 물질도 증발시킬 만큼 강한 빛이기 때문에, 상기 온도변화기(110)는 상기 레이저의 세기를 적절히 조절하여 상기 골프공(100) 표면에 주변 온도보다 높은 가열부(104a,104b)가 형성되도록 한다.

일반적으로 상기 골프공(100)의 표면을 이루는 커버는 설린, 우레탄, 발라타 등과 같은 합성수지로 이루어지기 때문에 강한 세기의 레이저를 조사하게 되면 상기 골프공(100)의 표면이 열에 의해 파손될 수도 있다.

이에 따라 상기 온도변화기(110)는 타이머를 설정하여 일정시간 동안만 상기 골프공(100)의 표면을 가열하여 상기 가열부(104a,104b)를 형성하도록 한다.

그리고 상기 온도변화기(110)가 레이저를 조사하여 일정시간이 지나 작동이 멈춘 후에 골퍼가 상기 골프공(100)을 타격하지 않고 시간이 흘러서 상기 가열부(104a,104b)의 온도가 낮아질 수 있기 때문에, 상기 골프공(100)을 재가열하기 위하여 상기 온도변화기(110)는 작동이 멈춘 후에 미리 설정된 일정시간이 지나면 다시 작동되어 상기 골프공(100)에 상기 가열부(104a,104b)를 형성하도록 한다.

또한, 골퍼가 상기 골프공(100)을 타격한 후에는 다음 타격을 준비하기 위해 상기 골프티(103)에 배치된 다른 골프공(100)에 상기 가열부(104a,104b)를 형성하게 된다.

이러한 상기 가열부(104a,104b)는 비원형 형상으로 이루어진다.

상기 가열부(104a,104b)는 원형 형상으로 이루어질 수도 있지만 상기 가열부(104a,104b)가 원형 형상으로 이루어지면, 상기 골프공(100)이 회전할 때 상기 스핀분석기(130)가 상기 골프공(100)의 운동상태를 분석하기 어렵게 되어 상기 골프공(100)의 궤적을 추정할 수 없다.

일례로 상기 골프공(100)의 회전축이 수평축(H)과 동일할 때, 원형 형상의 상기 가열부(104a,104b)의 중심은 상기 회전축과 동일한 위치에 형성되어 상기 골프공(100)의 회전에 따른 상기 가열부(104a,104b)의 변화를 감지할 수 없게 된다.

상기 수평축(H)은 바닥면과 수평을 이루고 상기 골프공(100)이 타격되어 진행되는 방향과 수직을 이루는 임의의 축이다.

이에 따라 본 실시예에서 상기 가열부(104a,104b)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 골프공(100)의 수평축(H)을 기준으로 대칭되는 막대형상으로 이루어진다.

본 실시예에 상기 가열부(104a,104b)를 막대형상으로 형성하는 것은 상기 스핀분석기(130)가 상기 골프공(100)의 운동상태를 용이하게 분석할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 상기 가열부(104a,104b)는 원형 형상을 제외하고 상기 스핀분석기(130)가 상기 골프공(100)의 운동상태를 분석할 수 있는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 가열부(104a,104b)는 상기 골프공(100)의 상단과 하단을 연결하여 그 길이가 상기 골프공(100)의 원주 길이의 1/2과 같다.

경우에 따라 상기 가열부(104a,104b)의 길이는 상기 골프공(100)의 원주 길이의 1/2보다 작게 형성할 수도 있다.

그리고 상기 가열부(104a,104b)는 상기 골프공(100)이 골프티(103)에 놓여있을 때, 상기 골프공(100)의 상부에 형성되는 상부가열부(104a)와 상기 골프공(100)의 하부에 형성되는 하부가열부(104b)로 나뉜다.

도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상기 상부가열부(104a)와 하부가열부(104b)는 상기 수평축(H)을 기준으로 그 길이가 동일하다.

이러한 상기 상부가열부(104a)와 하부가열부(104b)는 상기 골프공(100)의 회전시 상기 온도감지카메라(120)에 촬영되는 상기 가열부(104a,104b)의 양단을 상호 구분하기 위한 것일 뿐이고, 상기 온도감지카메라(120)에 의해 촬영된 영상에서 명확히 상기 가열부(104a,104b)의 상하를 구분하는 것은 아니다.

그리고 상기 가열부(104a,104b)는 타격된 후 일정시간이 지나면 온도가 하강하여 상기 골프공(100)의 표면에서 사라지게 된다.

이에 따라 상기 골프공(100)을 깔끔하게 유지할 수 있다.

전술한 바와 같은 상기 온도변화기(110)는 상기 골프공(100)이 놓인 골프티(103)가 상기 티업기에 의해 승강함에 따라 함께 승강하여, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 골프공(100)의 표면에 일정하게 가열부(104a,104b)를 형성한다.

또한, 상기 온도변화기(110)는 전술한 바와 같이 레이저를 이용하여 상기 골프공(100)의 표면에 주위 온도보다 높은 온도의 가열부(104a,104b)를 형성하지 않고, 상기 골프공(100)의 표면 특정부위를 냉각시켜 주위 온도보다 낮게 형성할 수도 있다.

후술할 상기 온도감지카메라(120)는 상기 골프공(100) 표면의 온도분포를 촬영하기 때문에 상기 골프공(100) 표면의 특정 부위가 주위 온도보다 낮은 온도로 형성되면 상기 골프공(100)의 다른 표면과 구별되게 표시된다.

이와 같이 골프공(100)의 표면 일부의 온도를 변화시킴으로써, 별도의 마킹을 할 필요없이 상기 가열부(104a,104b)를 쉽게 형성할 수 있다.

상기 온도감지카메라(120)는 상기 골프공(100)의 진행방향의 전방 측부에 배치되어 타격된 상기 골프공(100)을 일정구간 촬영한다.

구체적으로 상기 온도감지카메라(120)는 적외선카메라로 이루어지고, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 골프공(100)의 진행방향의 전방 상부에 배치된다.

전술한 바와 같이 상기 골프공(100)이 놓인 골프티(103)로부터 상기 온도감지카메라(120)가 배치된 방향과 상기 온도변화기(110)가 배치된 방향은 수직을 이룬다.

이러한 상기 온도감지카메라(120)는 초고속 적외선 열화상 카메라로써, 도 5 및 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이 상기 골프공(100)이 회전하는 동안 짧은 시간 간격으로 수회 골프공(100)의 열화상을 촬영한다.

상기 온도감지카메라(120)는 상기 골프공(100)의 진행방향의 전방 상부에 배치되어 타격된 상기 골프공(100)을 촬영하게 된다.

상기 온도감지카메라(120)에 의해 촬영된 상기 가열부(104a,104b)는 온도차이로 인해 상기 골프공(100)의 주위와 구별되게 표시된다.

상기 스핀분석기(130)는 상기 온도감지카메라(120)에서 촬영된 상기 골프공(100) 표면의 열 분포에 따라 상기 골프공(100)의 스핀을 분석하여 상기 골프공(100)의 궤적을 추정한다.

구체적으로 상기 스핀분석기(130)는 상기 온도감지카메라(120)에서 촬영된 상기 골프공(100)의 열화상에 찍힌 상기 가열부(104a,104b)의 형상을 분석한다.

상기 스핀분석기(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 온도감지카메라(120)에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부(104a,104b)의 양단 사이의 수평축 방향 거리(D1)가 일정하면 상기 골프공(100)의 회전축과 수평축이 동일한 것으로 분석하여 상기 골프공(100)의 궤적을 추정한다.

그리고 상기 스핀분석기(130)는 도 7 또는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 온도감지카메라(120)에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부(104a,104b)의 양단 사이의 수평축 방향 거리(D2,D3)가 상이하면 상기 골프공(100)의 회전축은 수평축(H)으로부터 경사지게 기울어진 것으로 분석하여 상기 골프공(100)의 궤적을 추정한다.

이와 같이 상기 골프공(100)의 수평축(H)과 상기 온도감지카메라(120)에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부(104a,104b)의 끝단 사이의 수평축 방향 거리를 측정하여 상기 골프공(100)의 회전축을 분석함으로써, 상기 골프공(100)의 비행방향을 추정하기 용이하다.

또한, 상기 스핀분석기(130)는 상기 온도감지카메라(120)에 촬영된 상기 가열부(104a,104b)의 회전방향에 따라 상기 골프공(100)의 회전방향을 분석하고, 상기 가열부(104a,104b)의 단위시간당 회전각도에 따라 상기 골프공(100)의 회전속도를 측정하여 상기 골프공(100)의 궤적을 추정한다.

이와 같이 상기 가열부(104a,104b)의 단위시간당 회전하는 각도를 이용하여 상기 골프공(100)의 회전속도를 측정하기 용이하다.

상기 골프공(100)의 궤적을 추정하는 자세한 방법은 후술할 분석단계(S230)에서 설명하도록 한다.

상기 디스플레이부(140)는 상기 스핀분석기(130)에 의해 추정된 상기 골프공(100)의 궤적을 보여준다.

상기 디스플레이부(140)는 상기 타격매트(101)의 전방에 설치되는 스크린으로 이루어지고, 상기 스핀분석기(130)에 의해 추정되어 시뮬레이션된 영상이 프로젝터에 의해 표시된다.

이와 같이 상기 디스플레이부(140)는 상기 스핀분석기(130)에 의해 추정되어 시뮬레이션된 골프공(100)의 궤적을 골퍼에게 보여준다.

상기 적외선센서(150)는 상기 골프공(100)을 중심으로 상기 온도변화기(110)의 반대방향에 배치된다.

즉, 상기 적외선센서(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 타석(102)과 골프공(100) 사이에 배치되고, 상기 온도변화기(110)의 레이저를 감지하면 상기 제어부가 상기 온도변화기(110)의 작동을 멈추도록 신호를 보낸다.

상기 제어부(미도시)는 상기 온도변화기(110)의 작동을 제어한다.

구체적으로 상기 제어부는, 상기 온도변화기(110)가 일정시간 동안 상기 골프공(100)을 가열하도록 하고, 상기 골프공(100)이 가열된 후 타격되지 않고 일정시간이 지나면 다시 상기 온도변화기(110)가 상기 골프공(100)을 일정시간 동안 가열하도록 하며, 상기 골프공(100)이 타격된 후 상기 적외선센서(150)가 상기 온도변화기(110)에서 조사된 열을 감지하면 상기 온도변화기(110)의 작동을 멈추도록 한다.

경우에 따라 상기 제어부와 적외선센서(150)를 골프공의 궤적 감지장치에 포함하지 않을 수도 있으나, 전술한 바와 같이 상기 적외선센서(150)가 레이저를 감지함에 따라 상기 제어부가 상기 온도변화기(110)의 작동을 제어함으로써, 골프공(100)이 타격된 후 상기 온도변화기(110)에서 불필요하게 레이저가 조사되는 것을 방지할 수 있다.

상기 온도감지부는 작동이 멈춘 뒤 일정시간이 지나면 다시 작동하여 레이저를 조사하기 때문에 상기 골프티(103)에 골프공(100)이 놓여 상기 적외선센서(150)가 레이저를 인식하지 못하면 일정시간 동안 레이저를 조사하여 상기 골프공(100)에 상기 가열부(104a,104b)를 형성하게 된다.

전술한 구성 외에도 상기 골프공(100)의 발사속도, 발사각도 등의 다양한 정보를 얻기 위해 종래에 공지된 센서 및 측정장치를 포함하여 더욱 정밀하게 골프공(100)의 비행궤적을 추정할 수 있다.

도 10은 골프공의 회전축에 따른 골프공의 궤적을 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정방법을 나타낸 순서도이며, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 분석단계를 나타낸 순서도이다.

본 발명의 스핀감지를 이용한 골프공(100)의 궤적 추정방법은 도 10 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 가열단계(S210), 촬영단계(S220), 분석단계(S230) 및 표시단계(S240)로 이루어진다.

상기 가열단계(S210)는 상기 온도변화기(110)로 상기 온도변화기(110)와 마주보는 골프공(100)의 표면 일부를 가열하여 상기 가열부(104a,104b)를 형성한다.

구체적으로 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 골프티(103)에 상기 골프공(100)이 놓이면 상기 온도변화기(110)를 작동시켜 상기 골프공(100)의 표면에 상기 가열부(104a,104b)를 형성한다.

상기 가열부(104a,104b)는 도 4 및 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 수평축(H)을 기준으로 양단 사이의 길이가 동일하다.

상기 온도변화기(110)는 레이저(R)를 조사한 후 상기 가열부(104a,104b)가 형성되면 미리 설정된 타이머에 의해 일정시간 후 자동으로 작동이 멈추게 된다.

이와 같이 작동이 멈춘 상기 온도변화기(110)는 미리 설정된 일정시간 후에 다시 작동되게 된다.

이때, 상기 온도변화기(110)는 상기 골프티(103)에 골프공(100)이 놓여 있으면 다시 레이저(R)를 조사하여 상기 골프공(100)에 상기 가열부(104a,104b)를 형성하고, 상기 골프티(103)에 골프공(100)이 없으면 상기 온도변화기(110)에서 조사된 레이저(R)가 상기 적외선센서(150)에 감지되게 된다.

상기 적외선센서(150)는 레이저(R)를 감지하면 상기 제어부에 신호를 보내고, 상기 제어부는 상기 온도변화기(110)의 작동을 멈춰 레이저(R)가 조사되지 않도록 한다.

상기와 같이 골프공(100)의 표면에 상기 가열부(104a,104b)를 형성한 후, 골퍼가 상기 골프공(100)을 타격하면, 상기 골프공(100)은 상기 스크린이 배치된 전방으로 날아간다.

상기 촬영단계(S220)는 상기 가열단계(S210) 이후, 상기 온도감지카메라(120)가 타격되어 날아가는 상기 골프공(100)을 일정구간 촬영한다.

상기 촬영단계(S220)에서는 상기 온도감지카메라(120)가 상기 골프공(100)이 3/4 바퀴 이상 회전하는 동안 수회 촬영한다.

상기 골프공(100)이 3/4바퀴 이상 회전하면 상기 온도감지카메라(120)가 상기 상부가열부(104a)와 하부가열부(104b)가 형성된 상기 골프공(100)의 표면을 각각 수직으로 촬영할 수 있다.

이에 따라 후술하는 바와 같이 상기 분석단계(S230)에서 상기 골프공(100)의 회전축의 기울기를 계산할 수 있다.

상기 분석단계(S230)는 상기 촬영단계(S220)에서 촬영된 상기 가열부(104a,104b)의 길이 및 단위시간당 회전각도를 분석하여 상기 골프공(100)의 회전축과 회전속도를 측정하고, 상기 골프공(100)의 회전축과 회전속도에 따라 상기 골프공(100)의 궤적을 추정한다.

상기 분석단계(S230)는 도 12에 도시된 바와 같이 상기 골프공(100)의 회전방향을 분석하고, 상기 골프공(100)의 회전축을 분석하며, 상기 골프공(100)의 회전속도를 분석하여 골프공(100)의 궤적을 추정한다.

먼저 상기 분석단계(S230)에서는 상기 가열부(104a,104b)의 단위시간당 회전 방향에 따라 상기 골프공(100)의 백스핀 및 탑스핀을 감지한다.

이를 위해 상기 온도감지카메라(120)에 촬영된 상기 골프공(100)의 열화상을 비교한다.

도 5(a) 내지 도 5(c)를 비교하여 보면 상기 상부가열부(104a)가 하방향으로 이동한 것을 알 수 있다.

도 5는 상기 온도감지카메라가(120)가 상부에서 타격된 상기 골프공(100)을 촬영한 것이다.

이에 따라 상기 골프공(100)의 회전방향을 알 수 있으며, 도 5에 도시된 골프공(100)에는 백스핀이 걸린 것을 확인할 수 있다.

이와 달리 상기 상부가열부(104a) 또는 하부가열부(104b)가 상방향으로 이동하면 상기 골프공(100)에 탑스핀이 걸린 것을 알 수 있다.

이러한 상기 골프공(100)의 회전방향은 도 7 또는 도 9에서도 동일하게 확인할 수 있다.

도 7 및 도 9 또한 도 5와 같이 상기 온도감지카메라(120)가 상부에서 타격된 상기 골프공(100)을 촬영한 것이다.

상기와 같이 골프공(100)의 회전방향을 분석한 후, 상기 골프공(100)의 회전축을 분석한다.

상기 골프공(100)은 회전축에 따라 좌우 회전이 결정되고, 보통 상기 골프공(100)의 좌우 회전은 상기 골프공(100)의 백스핀과 함께 발생함으로 이하 상기 골프공(100)의 회전축 분석에 있어서 상기 골프공(100)의 좌우 회전은 상기 골프공(100)의 백스핀과 함께 발생하는 것을 전제로 설명하도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 온도감지카메라(120)에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부(104a,104b)의 양단 사이의 수평축 방향 거리(D1)가 일정하면 상기 골프공(100)의 회전축과 수평축(H)이 동일한 것으로 분석하여, 도 10(a)에 도시된 바와 같이 상기 골프공(100)의 궤적이 전방으로 곧은 것으로 추정한다.

그리고 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 온도감지카메라(120)에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부(104a,104b)의 양단 사이의 수평축 방향 평균거리(D2의 평균)가 상기 골프공(100)의 회전축과 수평축이 동일할 때의 거리(D1)보다 길면, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 골프공(100)의 회전축(R1)은 상기 가열부(104a,104b)가 형성된 방향으로 상향 경사지게 기울어져 상기 골프공(100)의 궤적이 상기 가열부(104a,104b)가 형성된 반대방향으로 휘어지는 것으로 추정한다.

즉, 도 10(b)에 도시된 바와 같이, 상기 골프공(100)의 궤적이 좌측으로 휘어지게 된다.

그리고 상기 온도감지카메라(120)가 3/4바퀴 이상 회전하는 상기 골프공(100)을 촬영하면, 도 7(a) 및 도 7(e)와 같이 상기 상부가열부(104a)와 하부가열부(104b)가 형성된 상기 골프공(100)의 표면이 수직으로 촬영된다.

이와 같이 도 7(a)에 촬영된 상기 상부가열부(104a)와 도 7(b)에 촬영된 상기 하부가열부(104b)의 길이를 비교하면 상기 회전축(R1)의 기울기를 구할 수 있다.

도 7(a)에 도시된 바와 같이, 상기 상부가열부(104a)의 길이(L11)는 상기 골프공(100)의 반지름의 길이와 같다.

그리고 상기 회전축이 상기 수평축과 동일할 때도 도 5(a)에 도시된 바와 같이 상기 상부가열부(104a)의 길이가 상기 골프공(100)의 반지름의 길이와 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(R1)과 상기 수평축의 기울기가 0°∼45°일 때는 상기 회전축(R1)과 수평축(H)의 기울기가 커질수록, 도 7(e)에 도시된 바와 같이 상기 하부가열부(104b)의 길이(L12)가 길어진다.

이에 따라 상기 상부가열부(104a)의 길이(L11)에 대한 상기 하부가열부(104b)의 길이(L12)의 증가분만큼 상기 회전축(R1)의 기울기가 커지게 된다.

즉, 상기 하부가열부(104b)의 길이가 상기 골프공(100)의 지름과 같게 되면 상기 회전축(R1)의 기울기는 45°가 된다.

상기 회전축(R1)과 상기 수평축(H)의 기울기가 45°∼90°일 때는, 상기 회전축(R1)의 기울기가 증가할수록 상기 하부가열부(104b)의 우측단이 좌측으로 짧아지게 된다.

이에 따라 상기 하부가열부(104b)의 길이의 감소분만큼 상기 회전축(R1)의 기울기가 커지게 된다.

즉, 상기 하부가열부(104b)의 길이가 짧아져 다시 상기 골프공(100)의 반지름과 같게 되면, 상기 하부가열부(104b)는 도 7(a)에 형성된 상기 상부가열부(104a)의 반대 방향에서 촬영되고 상기 회전축(R1)의 기울기는 90°가 된다.

그리고 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 온도감지카메라(120)에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부(104a,104b)의 양단 사이의 수평축 방향 평균거리(D3)가 상기 골프공(100)의 회전축과 수평축이 동일할 때의 거리(D1)보다 짧으면, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 골프공(100)의 회전축(R2)은 상기 가열부(104a,104b)가 형성된 방향으로 하향 경사지게 기울어져 상기 골프공(100)의 궤적이 상기 가열부(104a,104b)가 형성된 방향으로 휘어지는 것으로 추정한다.

즉, 도 10(c)에 도시된 바와 같이, 상기 골프공(100)의 궤적이 우측으로 휘어지게 된다.

또한, 도 9(a)에 촬영된 상기 상부가열부(104a)와 도 9(b)에 촬영된 상기 하부가열부(104b)의 길이를 비교하면 상기 회전축(R2)의 기울기를 구할 수 있다.

도 9(a)에 도시된 바와 같이 상기 상부가열부(104a)의 길이(L21)는 상기 골프공(100)의 반지름의 길이와 같다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 회전축(R2)과 상기 수평축(H)의 기울기가 0°∼45°일 때는 상기 회전축(R2)과 수평축(H)의 기울기가 커질수록, 도 9(e)에 도시된 바와 같이 상기 하부가열부(104b)의 길이(L22)가 짧아진다.

이에 따라 상기 상부가열부(104a)의 길이(L21)에 대한 상기 하부가열부(104b)의 길이(L22)의 감소분만큼 상기 회전축(R2)의 기울기가 커지게 된다.

즉, 상기 하부가열부(104b)의 길이(L22) 짧아져 상기 온도감지카메라(120)에 촬영되지 않으면 상기 회전축(R2)의 기울기는 45°가 된다.

상기 회전축(R2)과 상기 수평축(H)의 기울기가 45°∼90°일 때는, 상기 회전축(R2)의 기울기가 증가할수록 상기 하부가열부(104b)의 좌측단이 우측으로 길어지게 된다.

이에 따라 상기 하부가열부(104b)의 길이의 증가분만큼 상기 회전축(R2)의 기울기가 커지게 된다.

즉, 상기 하부가열부(104b)의 길이가 길어져 다시 상기 골프공(100)의 반지름과 같게 되면, 상기 하부가열부(104b)는 도 9(a)에 형성된 상기 상부가열부(104a)의 반대 방향에서 촬영되고 상기 회전축(R2)의 기울기는 90°가 된다.

상술한 바와 같이 상기 골프공(100)의 회전축을 분석하여 상기 골프공(100)이 휘어지는 방향을 알 수 있다.

마지막으로 상기 분석단계(S230)에서는 상기 골프공(100)의 회전속도를 분석한다.

도 5(a) 및 5(b)에 도시된 바와 같이, 상기 스핀분석기(130)는 상기 가열부(104a,104b)의 단위시간당 회전각도(α)에 따라 상기 골프공(100)의 회전속도를 측정하여 상기 골프공(100)의 궤적을 추정한다.

상기 온도감지카메라(120)는 일정한 시간간격으로 상기 골프공(100)을 촬영하기 때문에 도 5(b)에 도시된 바와 같이 상기 상부가열부(104a)의 회전각도(α)를 측정하면 상기 골프공(100)의 회전속도를 구할 수 있다.

상술한 바와 같이 상기 분석단계(S230)에서는 골프공(100)의 회전방향을 분석하고, 상기 골프공(100)의 회전축을 분석하여 상기 골프공(100)이 휘어지는 방향을 추정하고, 상기 골프공(100)의 회전속도를 구하여 상기 골프공(100)이 휘어지는 정도를 추정하여 타격되어 날아가는 상기 골프공(100)의 비행 궤적을 정확하게 추정할 수 있다.

상기 표시단계(S240)는 상기 분석단계(S230)에서 추정된 상기 골프공(100)의 궤적을 상기 디스플레이부(140)로 표시한다.

즉, 상기 분석단계(S230)에서 추정되어 시뮬레이션된 상기 골프공(100)의 궤적을 상기 디스플레이부(140)에 표시하여 골퍼가 자신이 타격한 골프공(100)의 비행 궤적을 확인할 수 있다.

본 발명인 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치 및 추정방법은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

100 : 골프공, 101 : 타격매트, 102 : 타석, 103 : 골프티, 104 : 가열부, 104a : 상부가열부, 104b : 하부가열부, 110 : 온도변화기, 120 : 온도감지카메라, 130 : 스핀분석기, 140 : 디스플레이부, 150 : 적외선센서,
S210 : 가열단계, S220 : 촬영단계, S230 : 분석단계, S240 : 표시단계,

Claims

골프공의 표면 일부의 온도를 변화시키는 온도변화기와;
상기 골프공의 진행방향의 전방 측부에 배치되어 타격된 상기 골프공을 일정구간 촬영하는 온도감지카메라와;
상기 온도감지카메라에서 촬영된 상기 골프공 표면의 열 분포에 따라 상기 골프공의 스핀을 분석하여 상기 골프공의 궤적을 추정하는 스핀분석기와;
상기 스핀분석기에 의해 추정된 상기 골프공의 궤적을 보여주는 디스플레이부; 로 이루어지되,
상기 온도감지카메라는 상기 골프공의 진행방향의 전방 상부에 배치되고,
상기 온도변화기는 상기 온도감지카메라가 설치된 방향의 수직방향에 배치되며,
상기 온도변화기에 의해 상기 온도변화기와 마주보는 골프공의 표면에는 가열부가 형성되고,
상기 가열부가 형성된 골프공의 표면은 상기 골프공의 표면 중 상기 가열부가 형성된 부분을 제외한 나머지 표면보다 온도가 높으며,
상기 가열부는 상기 골프공의 수평축을 기준으로 대칭되는 막대형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치.
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제 1항에 있어서,
상기 스핀분석기는,
상기 온도감지카메라에 촬영되어 평면 이미지(image)로 표시된 상기 가열부의 양단 사이의 수평축 방향 거리가 일정하면 상기 골프공의 회전축과 수평축이 동일한 것으로 분석하여 상기 골프공의 궤적을 추정하고,
상기 온도감지카메라에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부의 양단 사이의 수평축 방향 거리가 상이하면 상기 골프공의 회전축은 수평축으로부터 경사지게 기울어진 것으로 분석하여 상기 골프공의 궤적을 추정하는 것을 특징으로 하는 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치.
제 1항에 있어서,
상기 스핀분석기는 상기 온도감지카메라에 촬영된 상기 가열부의 단위시간당 회전각도에 따라 상기 골프공의 회전속도를 측정하여 상기 골프공의 궤적을 추정하는 것을 특징으로 하는 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치.
제 1항에 있어서,
상기 온도변화기의 작동을 제어하는 제어부와;
상기 골프공을 중심으로 상기 온도변화기의 반대방향에 배치되는 적외선센서를 더 포함하여 이루어지되,
상기 제어부는,
상기 온도변화기가 일정시간 동안 상기 골프공을 가열하도록 하고,
상기 골프공이 가열된 후 타격되지 않고 일정시간이 지나면 다시 상기 온도변화기가 상기 골프공을 일정시간 동안 가열하도록 하며,
상기 골프공이 타격된 후 상기 적외선센서가 상기 온도변화기에서 조사된 열을 감지하면 상기 온도변화기의 작동을 멈추도록 하는 것을 특징으로 하는 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치.
제 1항에 있어서,
상기 온도변화기는 레이저를 이용하여 상기 골프공의 표면에 상기 가열부를 형성하고,
상기 온도감지카메라는 적외선카메라로 이루어진 것을 특징으로 하는 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정장치.
온도변화기로 상기 온도변화기와 마주보는 골프공의 표면 일부를 가열하여 온도가 상승된 가열부를 형성하는 가열단계;
상기 가열단계 이후, 온도감지카메라가 타격된 상기 골프공을 일정구간 촬영하는 촬영단계;
상기 촬영단계에서 촬영된 상기 골프공의 가열부의 길이 및 단위시간당 회전각도를 분석하고, 이를 이용해 상기 골프공의 스핀을 측정하여 상기 골프공의 궤적을 추정하는 분석단계;
상기 분석단계에서 추정된 상기 골프공의 궤적을 디스플레이부로 표시하는 표시단계; 로 이루어지되,
상기 가열부는 상기 골프공의 수평축을 기준으로 대칭되는 막대형상으로 이루어지고,
상기 촬영단계에서는 상기 골프공이 3/4 바퀴 이상 회전하는 동안 촬영하며,
상기 분석단계에서는,
상기 촬영단계에서 촬영된 상기 가열부의 길이 및 단위시간당 회전각도를 분석하여 상기 골프공의 회전축과 회전속도를 측정하고, 상기 골프공의 회전축과 회전속도에 따라 상기 골프공의 궤적을 추정하며,
상기 가열부의 단위시간당 회전 방향에 따라 상기 골프공의 백스핀 및 탑스핀을 감지하고,
상기 온도감지카메라에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부의 양단 사이의 수평축 방향 거리가 일정하면 상기 골프공의 회전축과 수평축이 동일한 것으로 분석하여 상기 골프공의 궤적이 전방으로 곧은 것으로 추정하고,
상기 온도감지카메라에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부의 양단 사이의 수평축 방향 평균거리가 상기 골프공의 회전축과 수평축이 동일할 때의 거리보다 길면 상기 골프공의 회전축은 상기 가열부가 형성된 방향으로 상향 경사지게 기울어져 상기 골프공의 궤적이 상기 가열부가 형성된 반대방향으로 휘어지는 것으로 추정하며,
상기 온도감지카메라에 촬영되어 평면 이미지로 표시된 상기 가열부의 양단 사이의 수평축 방향 평균거리가 상기 골프공의 회전축과 수평축이 동일할 때의 거리보다 짧으면 상기 골프공의 회전축은 상기 가열부가 형성된 방향으로 하향 경사지게 기울어져 상기 골프공의 궤적이 상기 가열부가 형성된 방향으로 휘어지는 것으로 추정하는 것을 특징으로 하는 스핀감지를 이용한 골프공의 궤적 추정방법.
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