KR101442683B1 - 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법 - Google Patents

다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속의 측정장치와 연결된 포토다이오드와 레이저를 이용하여 화살이 포토다이오드와 레이저로 구성된 프레임 사이를 지나갈 때 각각의 프레임마다 위치를 측정하여 측정된 점 사이에 선형 보간을 적용하여 정확성을 높인 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 포토다이오드 어레이와 라인레이저를 마주보는 형태로 구성된 사각형 프레임들이 발사대와 마주보는 형태로 배열되는 이동식 다중 프레임;위치 계측을 위해 각각의 프레임에 장착되어 화살이 이동식 다중 프레임의 중앙부분을 통과할 경우 임의의 지점에서 빛의 세기에 따른 전압 레벨을 변화시켜 출력하는 포토다이오드 어레이 모듈과 포토다이오드에 입력되는 광원이 되는 레이저 모듈;화살이 지나가면서 발생하는 포토다이오드 어레이 센서의 전압레벨 변화를 계측하여 전압레벨 변화를 좌표로 출력하는 측정장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법{System and Method for Measuring Arrow's Paradox and Velocity using Multiframe}
본 발명은 화살의 패러독스 측정에 관한 것으로, 구체적으로 고속의 측정장치와 연결된 포토다이오드와 레이저를 이용하여 화살이 포토다이오드와 레이저로 구성된 프레임 사이를 지나갈 때 각각의 프레임마다 위치를 측정하여 측정된 점 사이에 선형 보간을 적용하여 정확성을 높인 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
활쏘기의 대중화와 양궁 시장의 성장으로 인해서, 과녁 적중률이 높고 내구성이 뛰어난 활과 화살에 대한 수요 역시 증가하였다. 이러한 수요 증가에 따라, 활과 화살에 대한 성능 분석의 필요성이 높아졌다. 제조공정이 복잡하고, 과학적으로 분석되어야하는 화살에 대한 연구가 이루어지고 있지만, 이를 객관적으로 분석할 수 있는 수치적인 데이터가 부족하다.
도 1은 화살의 구조를 나타낸 것으로, 포인트(point), 인서트(insert), 화살대(shaft), 크레스트 라인(crest line), 깃(vanes,fletching), 노크(nock)로 구성되어 있다. 크게는 화살촉(arrow head), 화살대, 화살깃으로 나누어진다. 화살촉은 화살대 선단에 달린 금속이나 석재를 말하며, 실질적으로 목표물을 관통하는 역할을 한다. 화살대는 복합적인 재료로 만들어지며, 일반적으로 알루미늄 코어의 외측에 탄소섬유를 랩핑하여 제작된다.
그리고 화살의 이동궤적을 결정하는 요소 중 궁사의 패러독스는 물리적인 힘에 의해 발생한다. 궁사의 패러독스는 현을 당기는 동작의 미세한 오차와 손가락을 현에서 떼는 순간 탄성에 의한 흔들림으로 화살이 휘어지는 현상이다. 휘어진 화살은 다시 탄성체인 화살대의 복원력에 의해 원상태로 펴지다가 관성에 의해 반대로 휘어지는 현상을 반복하는 것이다.
생산한 화살의 특성과 패러독스, 속도간의 상관 관계를 알아보기 위해서는 패러독스의 모양도 중요하지만 수치적인 값이 필요하다.
카메라를 이용한 패러독스 측정은 패러독스의 모양만을 출력하고 패러독스에서 발생하는 수치 값은 출력하지 않는다. 그리고 카메라의 왜곡 현상으로 인해서 패러독스의 측정도 정확하지 않다.
패러독스의 수치적인 값이 나오지 않으면 화살의 특성과 패러독스 또는 속도와의 상관관계를 알기가 매우 어렵기 때문에 카메라를 이용한 방식으로는 상관관계를 규명하기가 어렵다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 화살의 패러독스 측정의 문제를 해결하기 위한 것으로, 고가의 초고속 카메라를 사용하지 않고, 화살의 패러독스와 속도 측정을 할 수 있도록 한 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 포토다이오드와 라인레이저를 이용한 여러 개의 위치 측정 프레임을 이용하여 화살이 날아갈 때 각 프레임에 대한 화살의 위치를 계측하고 계측한 위치정보를 보간 하여서 화살의 패러독스 모양이나 휨 정도를 표출하고 프레임간 도달하는 시간을 이용하여 화살의 속도를 측정하는 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 화살의 깃에 반사 테이프를 부착하여 프레임마다 화살에 부착된 반사테이프의 위치를 측정하여 화살의 회전 속도를 측정하여 패러독스와 회전수 와의 상관관계를 규명할 수 있도록 한 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 화살이 날아가서 과녁에 맞게 되면 이동하던 에너지가 진동에너지로 바뀌는 것을 이용하여 과녁에서 떨리는 크기를 측정하여 패러독스와 과녁에 맞았을 때 진동에너지에 관한 상관관계를 규명할 수 있도록 한 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치는 포토다이오드 어레이와 라인레이저를 마주보는 형태로 구성된 사각형 프레임들이 발사대와 마주보는 형태로 배열되는 이동식 다중 프레임;위치 계측을 위해 각각의 프레임에 장착되어 화살이 이동식 다중 프레임의 중앙부분을 통과할 경우 임의의 지점에서 빛의 세기에 따른 전압 레벨을 변화시켜 출력하는 포토다이오드 어레이 모듈과 포토다이오드에 입력되는 광원이 되는 레이저 모듈;화살이 지나가면서 발생하는 포토다이오드 어레이 센서의 전압레벨 변화를 계측하여 전압레벨 변화를 좌표로 출력하는 측정장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 측정 장치는, 각각의 이동식 다중 프레임에 구성되는 포토다이오드와 레이저를 이용하여 화살이 프레임들을 지날 갈 때 위치를 측정하는 화살 위치 측정부들과,각각의 이동식 다중 프레임에 구성되는 포토다이오드와 레이저를 이용하여 화살이 프레임을 통과하는 시간을 측정하는 통과 시간 측정부들과,상기 화살 위치 측정부들로부터 출력되는 신호를 보간하는 측정 위치 보간부와,상기 통과 시간 측정부들로부터 출력되는 신호를 이용하여 화살 속도를 계산하는 화살 속도 계산부와,상기 측정 위치 보간부 및 화살 속도 계산부의 보간된 측정 위치에 관한 신호, 화살 속도 계산값을 이용하여 화살 패러독스 및 속도를 출력하는 화살 패러독스 및 속도 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 화살의 회전속도 판별을 위하여, 화살의 깃에 반사 테이프를 부착하여 프레임마다 화살에 부착된 반사테이프의 위치를 측정하여 화살의 회전 속도를 측정하여 패러독스와 회전수와의 상관관계를 산출하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 방법은 화살이 발사대에서 발사되면, 포토다이오드 어레이와 라인레이저를 마주보는 형태로 구성된 사각형 프레임들이 발사대와 마주보는 형태로 배열되는 이동식 다중 프레임을 통하여 화살의 위치를 측정하는 단계;측정된 위치를 보간하여 화살 패러독스를 출력하는 단계; 및 포토다이오드 어레이와 라인레이저를 마주보는 형태로 구성된 사각형 프레임들이 발사대와 마주보는 형태로 배열되는 이동식 다중 프레임을 통하여 프레임 사이를 화살이 지나는 시간을 측정하는 단계;프레임간 거리와 시간을 이용하여 속도를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 측정된 위치를 보간하여 화살 패러독스를 출력하는 단계에서 설치된 이동식 다중 프레임이 3개(프레임1,프레임2,프레임3)이고, 각각의 프레임을 통하여 출력되는 화살 위치 좌표가 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3)라고 하면, 화살 패러독스의 수치화를 위하여, 출력되는 좌표 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3)를 3차원 그래프로 표현하여, 좌표 (x1, y1),(x3, y3)을 이어 직선 b를 만들고 프레임 2에서의 좌표(x2, y2)에서 직선 b에 대해 수직으로 선을 내려 거리 r을 산출하고, 여기서, r은 두 점의 좌표 (x1, y1), (x2, y2)의 거리 a와 좌표 (x1,y1), (x3, y3)의 거리 b을 반으로 나눈 값을 피타고라스 정의를 이용하여 정의된 원의 반지름인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 고가의 초고속 카메라를 사용하지 않고, 화살의 패러독스와 속도 측정을 할 수 있다.
둘째, 포토다이오드와 라인레이저를 이용한 여러 개의 위치 측정 프레임을 이용하여 궁사의 패러독스 크기를 수치화할 수 있어 화살의 특성과 패러독스 또는 속도와의 상관관계를 정확하게 알 수 있다.
셋째, 화살이 날아갈 때 각 프레임에 대한 화살의 위치를 계측하고 계측한 위치정보를 보간 하여서 화살의 패러독스 모양이나 휨 정도를 표출하고 프레임간 도달하는 시간을 이용하여 화살의 속도를 정확하게 측정할 수 있다.
넷째, 화살의 깃에 반사 테이프를 부착하여 프레임마다 화살에 부착된 반사테이프의 위치를 측정하여 화살의 회전 속도를 측정하여 패러독스와 회전수와의 상관관계를 규명할 수 있다.
다섯째, 화살이 날아가서 과녁에 맞게 되면 이동하던 에너지가 진동에너지로 바뀌는 것을 이용하여 과녁에서 떨리는 크기를 측정하여 패러독스와 과녁에 맞았을 때 진동에너지에 관한 상관관계를 규명할 수 있다.
여섯째, 고속으로 이동하는 화살의 위치를 측정하기 위하여 빠른 응답속도를 가진 라인레이저와 포토다이오드 센서를 사용하여 가격 경쟁력을 높일 수 있다.
도 1은 일반적인 화살의 형태를 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 따른 화살의 패러독스와 속도 측정을 위한 프레임 구성도
도 3은 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치를 이용한 측정 구성도
도 4는 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치를 이용한 화살 속도 측정을 위한 구성도
도 5는 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정시의 보간을 나타낸 구성도
도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치의 구성도 및 플로우 차트
도 7은 본 발명에 따른 화살의 회전 속도 판별을 위한 화살 구성도
도 8은 화살의 진동 에너지 크기 측정을 위한 구성도
도 9는 본 발명에 따른 화살의 패러독스 크기의 수치화를 위한 일 예를 나타낸 구성도
이하, 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 화살의 패러독스와 속도 측정을 위한 프레임 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치를 이용한 측정 구성도이다.
본 발명은 포토다이오드와 라인레이저를 이용한 여러 개의 위치 측정 프레임을 이용하여 화살이 날아갈 때 각 프레임에 대한 화살의 위치를 계측하고 계측한 위치정보를 보간 하여서 화살의 패러독스 모양이나 휨 정도를 표출하고 프레임간 도달하는 시간을 이용하여 화살의 속도를 측정하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 화살의 패러독스와 속도 측정을 위한 프레임 구성은 다음과 같다.
도 2는 라인레이저와 포토다이오드 센서를 이용한 단일 프레임의 구성을 나타낸 것으로, 2개의 라인레이저를 L1,L2에 설치하고, 각각 라인레이저 반대편에 N개의 포토다이오드어레이 센서를 배치한다.
포토다이오드 센서는 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜주는 소자이므로, 라인레이저 빛의 강도는 포토다이오드를 통해서 전압레벨로 변환된다. 화살이 프레임의 중앙부분을 통과할 경우 임의의 지점에 있는 포토다이오드 어레이 센서의 전압레벨 변화를 계측하여 전압레벨 변화로 좌표로 출력 받는다.
이와 같은 도 2의 프레임 구조는 본 발명에 따른 화살의 패러독스와 속도 측정을 위한 프레임 구성의 일 예를 나타낸 것으로, 구조 및 형태가 한정되지 않고 변경하여 구성할 수 있음은 당연하다.
도 3은 이와 같이 구성된 화살의 패러독스와 속도 측정을 위한 프레임을 복수개 설치하여 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치를 구성한 것을 나타낸 것이다.
즉, 포토다이오드와 라인레이저가 설치된 프레임을 그림과 같이 평행하도록 위치시킨 뒤 화살을 발사시켜 모든 프레임에 화살이 걸쳐 있을 때 도 5의 x표시와 같은 신호를 표출한다.
도 4는 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치를 이용한 화살 속도 측정을 위한 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정시의 보간을 나타낸 구성도이다.
도 5는 화살이 프레임 전체에 걸쳐 있을 때 화살이 각 프레임에 위치한 각 포인트를 x표로 출력하여 출력한 포인트를 보간 하여서 화살이 패러독스가 발생하였을 때의 모습을 재현하는 것을 나타낸 것이다.
그리고 도 4는 화살의 속도를 측정하기 위해서 다중 프레임 중에 2개를 이용하여 화살이 2개의 프레임 사이를 이동하는 시간을 측정해서 속도를 출력하는 구성을 나타낸 것이다.
화살의 패러독스를 측정하기 위해서는, 화살 발사대에서 화살을 과녁을 향해 겨냥한 상태에서 과녁과 발사대 사이에 포토다이오드 어레이와 레이저가 설치된 프레임들을 평행하게 설치한다.
그리고 발사대에서 화살을 발사하면 프레임 사이로 화살이 지나가는데 이때 측정 장비의 각각의 프레임에서 화살의 위치를 측정하게 된다.
측정된 화살의 위치를 보간하여 도 5에서와 같이 패러독스를 표출하고 패러독스의 크기를 수치로 표현을 하게 된다. 그리고 프레임 사이 간격을 지나가는 시간을 이용하여 화살의 속도를 계산하여 출력한다.
이와 같은 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치의 상세 구성은 다음과 같다.
도 6a와 도 6b는 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치의 구성도 및 플로우 차트이다.
본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치의 일 실시 형태는, 포토다이오드 어레이와 라인레이저를 마주보는 형태로 제작한 사각형 프레임을 발사대와 마주보는 형태로 구성할 수 있는 이동식 다중 프레임과, 위치 계측을 위해 이동식 다중 프레임에 장착하는 포토다이오드 어레이 모듈과 포토다이오드에 입력되는 광원이 되는 레이저 모듈과, 위치 계측을 위해 각각의 프레임에 장착되어 화살이 이동식 다중 프레임의 중앙부분을 통과할 경우 임의의 지점에서 빛의 세기에 따른 전압 레벨을 변화시켜 출력하는 포토다이오드 어레이 모듈과 포토다이오드에 입력되는 광원이 되는 레이저 모듈과, 화살이 지나가면서 발생하는 포토다이오드 어레이 센서의 전압레벨 변화를 계측하여 전압레벨 변화를 좌표로 출력하는 측정장치를 포함한다.
측정 장치의 상세 구성은 도 6a에서와 같이, 각각의 이동식 다중 프레임에 구성되는 포토다이오드와 레이저를 이용하여 화살이 프레임들을 지날 갈 때 위치를 측정하는 화살 위치 측정부들(61a)(61b)(61c)과, 각각의 이동식 다중 프레임에 구성되는 포토다이오드와 레이저를 이용하여 화살이 프레임을 통과하는 시간을 측정하는 통과 시간 측정부들(62a)(62b)(62c)과, 화살 위치 측정부들(61a)(61b)(61c)로부터 출력되는 신호를 보간하는 측정 위치 보간부(63)와, 통과 시간 측정부들(62a)(62b)(62c)로부터 출력되는 신호를 이용하여 화살 속도를 계산하는 화살 속도 계산부(64)와, 측정 위치 보간부(63) 및 화살 속도 계산부(64)의 보간된 측정 위치에 관한 신호, 화살 속도 계산값을 이용하여 화살 패러독스 및 속도를 출력하는 화살 패러독스 및 속도 출력부(65)를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치의 화살의 패러독스와 속도 측정은 다음과 같다.
도 6b에서와 같이, 화살이 발사대에서 발사되면(S601), 포토다이오드 어레이와 라인레이저를 마주보는 형태로 구성된 사각형 프레임들이 발사대와 마주보는 형태로 배열되는 이동식 다중 프레임을 통하여 화살 위치 측정부들(61a)(61b)(61c)이 화살의 위치를 측정하고(S602), 측정 위치 보간부(63)에서 측정된 위치를 보간하여 패러독스를 출력한다.(S603)
그리고 화살이 발사대에서 발사되면(S601), 포토다이오드 어레이와 라인레이저를 마주보는 형태로 구성된 사각형 프레임들이 발사대와 마주보는 형태로 배열되는 이동식 다중 프레임을 통하여 통과 시간 측정부들(62a)(62b)(62c)이 프레임 사이를 화살이 지나는 시간을 측정하고(S604), 화살 속도 계산부(64)에서 프레임간 거리와 시간을 이용하여 속도를 출력한다.(S605)
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치는 화살의 회전속도 판별 및 화살의 진동에너지 크기 측정을 위하여 다음과 같은 구성을 갖는다.
도 7은 본 발명에 따른 화살의 회전 속도 판별을 위한 화살 구성도이고, 도 8은 화살의 진동 에너지 크기 측정을 위한 구성도이다.
도 7에서와 같이, 화살의 회전속도 판별을 위하여, 화살의 깃에 반사 테이프를 부착하여 프레임마다 화살에 부착된 반사테이프의 위치를 측정하여 화살의 회전 속도를 측정하여 패러독스와 회전수와의 상관관계를 규명할 수 있다.
그리고 도 8에서와 같이, 화살의 진동에너지 크기 측정은, 화살이 날아가서 과녁에 맞게 되면 이동하던 에너지가 진동에너지로 바뀌게 되는데, 과녁에서 떨리는 크기를 측정하여 패러독스와 과녁에 맞았을 때 진동에너지에 관한 상관관계를 규명할 수 있다.
본 발명에 따른 다중프레임을 이용한 측정 장치는 보간법을 이용하여 화살의 패러독스를 표출하는 방식으로 포토다이오드와 레이저를 이용한 화살의 위치측정 프레임을 이용하여 화살이 프레임들을 지날 갈 때 위치를 측정하고 측정한 위치를 보간 하여서 패러독스를 출력하는 것이다.
그리고 프레임간 거리와 시간을 이용한 화살 속도 측정으로, 화살이 각 프레임을 지나가는 시간을 이용하여서 속도를 측정하는 것이다. 속도 측정에 있어서도 단일프레임에 비해 분해능(resolution)이 높고 더 정확도가 높다.
본 발명에 따르면, 화살의 패러독스를 측정함에 있어서 패러독스의 형태는 물론 패러독스의 크기도 수치적으로 나타낼 수 있고 속도 측정도 가능하기 때문에 속도와 패러독스 간의 상관관계 규명과 화살의 제조공정에 의한 변수와 패러독스와 속도간의 상관관계를 알아보는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 화살의 패러독스 크기의 수치화 방법에 관하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명에 따른 화살의 패러독스 크기의 수치화를 위한 일 예를 나타낸 구성도이다.
화살의 이동궤적을 결정하는 요소 중 궁사의 패러독스는 물리적인 힘에 의해 발생한다. 궁사의 패러독스는 현을 당기는 동작의 미세한 오차와 손가락을 현에서 떼는 순간 탄성에 의한 흔들림으로 화살이 휘어진다. 휘어진 화살은 다시 탄성체인 화살대의 복원력에 의해 원상태로 펴지다가 관성에 의해 반대로 휘어지는 현상을 반복하는 것이다.
이와 같은 패러독스를 조기에 제거하고 곧바로 비행하는 것이 에너지의 손실을 없애고 과녁의 적중률을 높이기 위한 필수조건이다.
도 9는 출력되는 좌표 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3)를 3차원 그래프로 표현하고, 이를 통해 궁사의 패러독스를 수치화시키는 방법을 나타낸 것이다.
수치화 방법은 먼저 좌표 (x1, y1),(x3, y3)을 이어 직선을 만든다. 그리고 Frame2에서의 좌표(x2, y2)에서 직선 b에 대해 수직으로 선을 내려 거리 r을 표현한다.
r은 두 점의 좌표 (x1, y1), (x2, y2)의 거리 a와 좌표 (x1,y1), (x3, y3)의 거리 b을 반으로 나눈 값을 피타고라스 정의를 이용하여 정의된 원의 반지름이다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
61a.61b.61c. 화살 위치 측정부 62a.62b.62c.통과 시간 측정부
63. 측정 위치 보간부 64. 화살 속도 계산부
65. 화살 패러독스 및 속도 출력부

Claims (5)

  1. 포토다이오드 어레이와 라인레이저를 마주보는 형태로 구성된 사각형 프레임들이 발사대와 마주보는 형태로 배열되는 이동식 다중 프레임;
    위치 계측을 위해 각각의 프레임에 장착되어 화살이 이동식 다중 프레임의 중앙부분을 통과할 경우 임의의 지점에서 빛의 세기에 따른 전압 레벨을 변화시켜 출력하는 포토다이오드 어레이 모듈과 포토다이오드에 입력되는 광원이 되는 레이저 모듈;
    화살이 지나가면서 발생하는 포토다이오드 어레이 센서의 전압레벨 변화를 계측하여 전압레벨 변화를 좌표로 출력하는 측정장치;를 포함하고,
    상기 화살의 회전속도 판별을 위하여, 화살의 깃에 반사 테이프를 부착하여 프레임마다 화살에 부착된 반사테이프의 위치를 측정하여 화살의 회전 속도를 측정하여 패러독스와 회전수와의 상관관계를 산출하는 것을 특징으로 하는 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 측정 장치는,
    각각의 이동식 다중 프레임에 구성되는 포토다이오드와 레이저를 이용하여 화살이 프레임들을 지날 갈 때 위치를 측정하는 화살 위치 측정부들과,
    각각의 이동식 다중 프레임에 구성되는 포토다이오드와 레이저를 이용하여 화살이 프레임을 통과하는 시간을 측정하는 통과 시간 측정부들과,
    상기 화살 위치 측정부들로부터 출력되는 신호를 보간하는 측정 위치 보간부와,
    상기 통과 시간 측정부들로부터 출력되는 신호를 이용하여 화살 속도를 계산하는 화살 속도 계산부와,
    상기 측정 위치 보간부 및 화살 속도 계산부의 보간된 측정 위치에 관한 신호, 화살 속도 계산값을 이용하여 화살 패러독스 및 속도를 출력하는 화살 패러독스 및 속도 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 화살이 발사대에서 발사되면,
    포토다이오드 어레이와 라인레이저를 마주보는 형태로 구성된 사각형 프레임들이 발사대와 마주보는 형태로 배열되는 이동식 다중 프레임을 통하여 화살의 위치를 측정하는 단계;
    측정된 위치를 보간하여 화살 패러독스를 출력하는 단계; 및
    포토다이오드 어레이와 라인레이저를 마주보는 형태로 구성된 사각형 프레임들이 발사대와 마주보는 형태로 배열되는 이동식 다중 프레임을 통하여 프레임 사이를 화살이 지나는 시간을 측정하는 단계;
    프레임간 거리와 시간을 이용하여 속도를 출력하는 단계;를 포함하고,
    화살의 회전속도 판별을 위하여, 화살의 깃에 반사 테이프를 부착하여 프레임마다 화살에 부착된 반사테이프의 위치를 측정하여 화살의 회전 속도를 측정하여 패러독스와 회전수와의 상관관계를 산출하는 것을 특징으로 하는 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 측정된 위치를 보간하여 화살 패러독스를 출력하는 단계에서 설치된 이동식 다중 프레임이 3개(프레임1,프레임2,프레임3)이고, 각각의 프레임을 통하여 출력되는 화살 위치 좌표가 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3)라고 하면,
    화살 패러독스의 수치화를 위하여, 출력되는 좌표 (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3)를 3차원 그래프로 표현하여, 좌표 (x1, y1),(x3, y3)을 이어 직선 b를 만들고 프레임 2에서의 좌표(x2, y2)에서 직선 b에 대해 수직으로 선을 내려 거리 r을 산출하고,
    r은 두 점의 좌표 (x1, y1), (x2, y2)의 거리 a와 좌표 (x1,y1), (x3, y3)의 거리 b을 반으로 나눈 값을 피타고라스 정의를 이용하여 정의된 원의 반지름인 것을 특징으로 하는 다중프레임을 이용한 화살의 패러독스와 속도 측정 방법.
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KR20090011915A (ko) * 2007-07-27 2009-02-02 (주)디엠비에이치 이동하는 물체의 속도 측정 방법 및 장치

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