KR101764262B1

KR101764262B1 - 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치

Info

Publication number: KR101764262B1
Application number: KR1020160145511A
Authority: KR
Inventors: 심상민; 이선준
Original assignee: 심상민; 이선준
Priority date: 2016-11-03
Filing date: 2016-11-03
Publication date: 2017-08-14

Abstract

스마트공의 속도 및 구질 측정 장치가 개시된다. 본 발명의 스마트공으로부터 데이터를 수신받아 단말기에서 상기 스마트공의 회전수 및 스피드를 분석하여 표시하는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치에 있어서, 상기 스마트공은 움직이는 공의 속도 및 운동성을 측정하기 위한 가속도 센서, 지자기 센서, 및 터치센서를 구비한 센서부와, 상기 센서부에서 측정한 데이터를 통신부를 통하여 상기 단말기로 전송하도록 제어하는 제어부, 및 상기 센서부와 제어부에 전원을 공급하도록 외부 전원으로 충전되는 충전부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서부에서 측정한 데이터를 근거리 무선 통신을 통하여 상기 단말기로 전송하게 구성함으로써, 여러 센서를 통하여 정확한 속도측정 및 구질분석을 하고, 이를 음성 및 화면에 출력할 수 있기 때문에 소형화 및 저전력구성이 가능하고 실제 선수데이터와의 매칭을 통하여 보다 효율적인 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

스마트공의 속도 및 구질 측정 장치{MEASUREMENT APPARATUS FOR A SPEED AND PITCH IN THE SMART BALL}

본 발명은 공의 속도 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 공의 내부에 가속도 센서와 지자기센서를 비롯한 센서를 구비하고, 측정한 속도 및 구질에 대한 정보를 단말기로 전송하고 이를 음성 및 화면으로 출력할 수 있는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치에 관한 것이다.

스포츠란 어떤 도구의 도움 없이 몸만을 가지고 하는 신체 운동을 비롯하여 도구 혹은 동물의 힘을 빌려 하는 여러 운동들이 포함된다.

스포츠는 운동에 참여하는 사람의 수와 형태에 따라서 한 사람 한 사람이 하는 개인 운동과 여러 사람이 참여하는 단체 운동으로 나뉜다.

여기에서 스포츠는 개인의 건강을 유지하는 데 도움을 줄 뿐만 아니라, 단체 운동의 경우에는 경쟁심을 고취하여 구성원의 협동 정신을 높이는 좋은 효과를 갖고 있다.

또한, 스포츠는 뛰어난 운동 선수들의 경쟁과 보다 나은 기록을 추구함으로써 사람이 가진 신체적 능력의 한계에 도전하는 활동이라고도 볼 수 있다.

이와 같은 활동은, 스포츠를 몸소 하지 않는 사람들에게도 관심과 흥미를 일깨움으로써 스포츠의 대중화가 이루어지며, 경기라는 형태로 대중 생활의 한 몫을 차지하고 있다.

오늘날, 생활수준의 향상으로 인해 여가활동으로 직접 스포츠를 즐기는 사람들이 증가하고 있는 추세이며, 그 대표적인 일 예로 야구를 들 수 있다. 프로야구 등의 관람을 즐기는데 그치지 않고 직접 참여하는 사람의 수는 폭발적으로 증가하고 있다.

현재, 국내 사회인 야구팀의 수는 사회인 리그에 가입되어 있는 팀은 부산에만 500팀 이상, 전국적으로는 6000팀 이상으로 추산되며, 비 정기적으로 즐기는 동호회 팀까지 합하면 그 수는 훨씬 증가하여 사회인 야구를 즐기는 인구는 약 20만명으로 추산된다.

사회인 야구를 즐기는 사람의 대다수가 관심을 가지는 분야가 자신의 구속을 알고 싶어하고 기회가 있을 때마다 구속을 측정하며 향상시키려고 노력한다. 하지만 구속을 측정할 기회는 그리 많지 않다. 구속을 측정하기 위해서는 스피드건이 필요로 한다.

이는, 20~30만 원대로 일반적으로 손쉽게 구할 수 없어서 팀 단위의 캠프나 레슨 때 이를 보유하고 있는 전문기관에서 한두 번씩 측정해 보는 게 일반적이다.

한편, 야구공의 속도를 측정하기 위한 스피드건은 그 구성이 복잡하고 고가여서 일반인들이나 야구 선수 또는 야구동호인에게 널리 보급되지 못하고 있는 실정이다.

또한, 스피드건으로 속도를 측정하기 위해서는 공을 받는 사람과 공을 던지는 사람 이외에, 이러한 스피드건을 들고 있을 사람 또는 장치가 필요하다는 문제점이 있다.

또한, 야구 경기에서 가장 큰 비중을 차지하는 투수는 야구공의 구질과 속력을 향상시키기 위해 다양한 훈련을 실시하고 있다.

그러나, 스피드건은 던져진 공의 속력을 특정 위치에서만 측정되는 정도이고, 공의 속력에 영향을 끼치는 공의 낙차나 좌ㆍ우로 휘는 정도의 측정은 할 수가 없어서 사람의 육안이나 공이 최후로 정지하는 위치에 의존한다.

따라서, 투수와 홈베이스간에서 투구된 공의 휘는 정도와 속도 변화를 정확하게 검출할 수 없는 문제점이 있었다.

KR 공개특허공보 제10-1999-0038181호(1999.06.05)

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 공에 구비된 복합 센서를 통하여 공을 던지는 시작시점, 종료시점만으로 정확한 속도측정 및 센서를 이용하여 공의 구질을 측정할 수 있는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 공 내부에 구비된 센서로부터 전송된 데이터로 속도 및 구질을 측정하여 이를 스마트폰에 전송하여 음성 및/또는 화면으로 출력할 수 있는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 공 내부에 구비된 센서로부터 전송된 데이터로 속도 측정 및 구질을 측정하고 이를 서버로 전송하여 다른 사용자들과 관련 정보를 공유할 수 있는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 스마트공으로부터 데이터를 수신받아 단말기에서 상기 스마트공의 회전수 및 스피드를 분석하여 표시하는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치에 있어서, 상기 스마트공은 움직이는 공의 속도 및 운동성을 측정하기 위한 가속도 센서, 지자기 센서, 및 터치센서를 구비한 센서부와, 상기 센서부에서 측정한 데이터를 통신부를 통하여 상기 단말기로 전송하도록 제어하는 제어부, 및 상기 센서부와 제어부에 전원을 공급하도록 외부 전원으로 충전되는 충전부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서부에서 측정한 데이터를 근거리 무선 통신을 통하여 상기 단말기로 전송하게 함으로써 달성될 수 있다.

상기 단말기는 상기 스마트공의 통신부로부터 전송받은 상기 터치센서의 전송데이터로 공의 움직이는 시작시점 및 종료시점을 판독하고, 그 시간 간격으로 거리를 나누어 속도를 측정하고, 상기 가속도센서와 상기 지자기센서의 X, Y, Z축값의 변화값을 수신하여 상기 공의 회전수, 스피드, 파워 그리고 점수 중 어느 하나 이상을 분석하여 표시하게 할 수 있다.

상기 단말기는 상기 공으로부터 데이터를 수신하여 속도를 계산하고, 이를 표시하는 어플리케이션을 실행하는 사용자앱(App)부와, 상기 사용자앱부에 저장된 어플리케이션을 구동하여 단말기표시부에 표시하도록 제어하는 단말기제어부, 상기 공과 블루투스통신을 수행하는 근거리무선통신부, 및 인터넷통신을 수행하는 통신인터페이스를 포함하고, 상기 단말기제어부는 상기 근거리무선통신부를 통하여 상기 공으로부터 데이터를 수신하면 상기 어플리케이션을 수행하여 수신한 데이터를 분석하여 단말기표시부에 표시하고, 분석한 데이터는 저장부에 저장함과 동시에 ㅇ인터넷 통신을 통하여 서버로 전송하도록 구성한다.

상기 단말기와 통신하는 서버를 포함하고, 상기 서버는 상기 단말기와 인터넷통신을 수행하는 통신인터페이스를 구비하고, 상기 단말기와 공은 근거리무선통신을 상기 단말기와 서버는 인터넷통신을 행하고, 상기 단말기는 분석한 데이터를 상기 서버로 전송하고 상기 서버는 상기 단말기로부터 수신한 데이터를 인터넷통신으로 타 단말기로 전송하여 표시하게 함으로써 달성될 수 있다.

따라서, 본 발명의 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치에 의하면, 여러 센서를 통하여 정확한 속도측정 및 구질분석을 하고, 이를 음성 및 화면에 출력할 수 있기 때문에 소형화 및 저전력구성이 가능하고 실제 선수데이터와의 매칭을 통하여 보다 효율적인 정보를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 공 내부에 가속도 센서, 지자기센서, 터치센서를 단독 또는 조합으로 설치하고 상기 센서로부터 전송된 데이터를 기반으로 운동의 시작시점 및 종료시점을 측정하고 그 시간간격으로 거리를 나눔으로 속도 측정 및 값들의 변화를 취득하여 이 결과를 스마트폰과 같은 단말기에 전송함으로 실시간으로 음성 및 화면출력으로 관련 정보 제공하며 또한 이 데이터를 서버로 전송하여 다른 사용자들과 관련 정보를 공유할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치의 주요 구성도,
도 2는 도 1의 단말기의 상세 구성도,
도 3은 도 1의 서버의 상세 구성도,
도 4는 단말기에 표시된 공의 속도 표시예,
그리고
도 5는 시간에 따른 가속도 센서의 변화량을 표시한 그래프이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및/또는 제3 항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3 항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3 항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치의 주요 구성도로서, 본 발명의 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치는 공의 움직임에 대한 변화량을 측정하여 전송하는 스마트공(100)과 스마트공(100)과의 통신을 통하여 센서부에서 측정한 데이터를 수신하여 공의 속도와 움직임을 분석하여 표시하는 단말기(200) 그리고, 단말기(200)에서 분석한 데이터를 수신받아 그 결과를 타사용자들의 단말기로 전송하거나 스마트공(100)으로부터 수신한 데이터를 분석하여 그 결과를 타단말기로 전송하는 서버(300)를 포함하여 구성한다.

스마트공(100)은 야구공, 축구공, 럭비공 등과 같이 속도 측정이 가능한 물체로서, 다양한 공의 속도 및 운동성을 측정하기 위한 센서부(140)와 센서부(140)에서 취득한 데이터를 전송하는 통신부(120), 센서부(140)에서 측정한 데이터를 통신부(120)로 전송하도록 제어하는 제어부(110), 그리고 공 내부에 설치된 구성요소에 전원을 공급하는 충전부(130)를 포함한다.

센서부(140)는 공의 속도와 구질 등을 측정할 수 있도록 가속도 센서(141), 지자기 센서(142), 및 터치센서(143)를 포함하도록 구성하여 공의 속도, 속도변화량, 회전량, 또는 공의 진행방향을 측정하여 공의 구질을 판단하도록 동작된다.

터치센서(143)는 정전용량성 근접센서로 구성하고 센서 자체가 야구공속에 위치하는 경우라도 즉, 야구공의 겉가죽 아래에 위치하여 손과 직접 접촉이 되지 않더라도 손의 근접만으로 값의 변화가 나타나는 센서로 보다 효과적으로 공의 운동의 시작시점과 종료시점을 명확하게 알 수 있다.

가속도 센서(141)와 지자기 센서(142)는 운동성 측정용으로 사용된다.

먼저, 가속도 센서를 통한 운동 시작시점, 종료시점 검출 방법에 대하여 설명한다.

가속도 센서를 이용한 공의 운동 시작 및 종료시점 판단은 가속도센서(141)의 X,Y,Z축의 변화를 모니터링하여 값의 변화패턴을 검출하고 이를 기반으로 시작시점 및 종료시점을 판단하며 시작과 종료시간의 차이를 단말기(200)에서 설정한 거리 값으로 나누어 공의 평균속도를 구하는 것이다.

공의 속도 측정에 있어 속도는 다음과 같이 "속도 = 변위 / 시간"으로 정의할 수 있다.

상기 식에서 변위는 "공을 던지는 사람"과 "공을 받는 사람"의 직선거리를 말하며 이는 공을 던지기 이전에 사용자가 판단하여 단말기(200)에 단순히 입력함으로 정의하는 것으로 한다.

그리고, 공이 이동한 시간은 공은 던지기 시작하는 시점의 시간에서 공을 받는 시점의 경과시간으로 정의할 수 있다.

따라서, 본 발명에 있어서 거리는 사용자가 인지하여 입력할 수 있는 것이며 시간에 대한 값은 공에 내재된 센서(가속도 센서)를 이용하여 값의 변화를 모니터링하여 시작/종료 시점을 검출하여 계산하는 것이다.

즉, 이러한 센서부(140)의 데이터는 단말기(200)로 전송되어 터치센서(143)의 전송데이터로 공의 움직이는 시작시점 및 종료시점을 판독하고, 그 시간 간격을 거리로 나누어 속도를 측정하고, 가속도센서(141)와 지자기센서(142)의 X, Y, Z축값의 변화값을 수신하여 공의 속도, 회전수, 또는 공의 진행방향의 변화 중 어느 하나 이상을 분석하여 구질을 판단하고, 이를 표시하도록 하는 것이다.

통신부(120)는 블루투스모듈 또는 WIFI모듈을 포함하는 근거리통신을 통하여 단말기(200)와 통신한다.

즉, 본 발명의 스마트공(100)과 단말기(200)는 근거리 통신인 블루투스 통신 또는 WIFI통신으로 그리고 단말기(200)와 서버(300)와의 통신은 인터넷통신을 수행하고 그 결과를 다수 기기에 동시에 전송이 되도록 하는 것을 하나의 특징으로 한다.

본 발명은 스마트공(100)과 단말기(200)는 근거리 통신을 단말기(200)와 서버(300)와의 통신은 인터넷 통신을 수행하는 것을 하나의 특징으로 한다.

본 발명에서 인터넷 통신은 스마트공(100)과 단말기(200)와의 거리보다는 다소 원격으로 떨어진 통신으로 단말기(200)와 서버(300)간 서버(300)와 타단말기(400)간 이루어지는 통신으로 가장 효율적인 통신방식(3G/4G/WIFI, 등)을 우선으로 통신을 수행하고 서버(300)는 수신받은 데이터를 기반으로 매칭을 통하여 결과를 도출하여 다수의 타 기기에 동시에 전송이 되도록 하는 것을 또 하나의 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 센서부(140)에서 측정된 공의 운동 시작시점, 종료시점, 운동시간, 운동할 동안의 각 센서값의 변화는 제어부(110) 내부의 플래쉬 메모리에 시간 순서로 저장한다.

따라서, 통신부(120)는 단말기(200)와 연결되는 경우 제어부(110)의 플래쉬 메모리에 저장된 데이터가 존재하는지 확인하여 저장시점이 오래된 데이터부터 단말기(200)로 전송한다.

전송 방법은 블루투스 통신을 통하여 Pairing된 단말기(200)에 데이터를 순차적으로 단일 전송한다.

또한, WIFI모듈을 탑재한 경우 WIFI모듈이 Soft AP모드로 동작하여 내부 네트워크를 형성하고 주위에 있는 WIFI모듈을 탑재한 단말기가 이 네트워크에 접속하여 TCP 또는 UDP 프로토콜을 이용하여 해당 데이터를 수신한 다음 서버(300)로 전송하여 다수의 타단말기(400)로 전송하도록 한다.

이하에서는 설명의 편의상 공은 블루투스를 통하여 측정한 데이터를 단말기(200)로 전송하고, 단말기(200)는 전송받은 데이터로부터 공의 변화량을 분석하고 그 결과를 단말기표시부에 표시하거나 분석 결과를 서버(300)로 전송하고, 서버(300)는 수신한 데이터를 Push-Notification 서비스를 통하여 타 단말기(400)에 알림과 동시에 해당정보를 단말기(200)로 전송하는 것으로 기준으로 설명한다.

여기서 Push-Notification 은 구글 및 애플에서 제공하는 서비스를 이용한다.

충전부(130)는 스마트공(100)의 각 장치에 전원을 공급하도록 구성되며, 외부의 전원으로부터 충전이 가능하도록 구성되어, 움직이는 공 내부에서 전원을 공급하도록 하는 것이다.

단말기(200)는 타블렛, 스마트폰, PDA 또는 전용단말기로 구성되며, 통상의 스마트폰과 같이 무선통신과 인터넷 통신을 수행하며, 스마트공(100)으로부터 데이터를 수신하여 공의 회전수, 스피드, 파워 그리고 점수 중 어느 하나 이상을 분석하고, 분석한 결과를 표시부에 표시함과 동시에, 서버(300)로부터 분석된 데이터를 수신하여 표시할 수 있도록 동작된다.

본 발명에서는 단말기(200)와 서버(300)에서 각각 공의 속도, 회전수 등을 분석할 수 있는 것으로 설명한다.

바람직하게는, 서버(300)와 접속이 되는 경우에는 스마트공(100)으로부터 수신한 데이터를 서버(300)로 전송하고, 분석된 데이터를 받아 표시할 수도 있고, 서버(300)와의 통신이 안되거나 서버(300)를 사용하지 않는 경우에는 단말기(200) 자체에서 분석하도록 하는 것이다.

도 2의 단말기의 주요구성도를 참고하면, 단말기(200)는 공(100)으로부터 데이터를 수신하여 속도를 계산하고, 이를 표시하는 어플리케이션을 실행하는 사용자App.부(260)와, 키입력부(230)와, 수신한 데이터를 저장하는 저장부(270)와, 단말기표시부(220)와, 어플리케이션을 구동하여 단말기표시부(220)에 표시하도록 제어하는 단말기제어부(240), 근거리 무선 통신을 행하는 근거리무선통신부(250), 통상의 인터넷 통신을 수행하는 통신인터페이스(210)를 포함하여 구성한다.

사용자 App.부(260)는 앱스토어 등을 통하여 관련 앱을 다운받아 저장하거나 또는 이동통신망을 통해 서버(300)에 접속하여 어플리케이션을 다운받아 설치되도록 구성된다.

바람직하게는, 앱(App)의 설치과정에서 서버(300)의 인증과정을 거쳐 어플리케이션을 설치하도록 할 수 있다.

즉, 본 발명은 웹사이트로 동작되는 서버(300)에 접속해서 앱을 다운받아 설치할 수도 있으나, IOS 계열이건 안드로이드 계열이건 관계없이 각 OS에 맞는 앱을 앱 스토어에 올려서 배포하는 방식을 사용할 수도 있다.

이러한 앱(App)의 다운 및 설치과정 그리고 인증단계 등은 일반적인 것이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

키입력부(230)는 터치 스크린이나 키패드로 해당 키에 대한 데이터를 입력할 수 있도록 구성하되, 통상의 스마트폰 기능 제어에 필요한 키와 본 발명의 공의 변화량과 관련된 특정버튼 등을 포함하여 구성된다.

저장부(270)는 공(100) 또는 서버(300)로부터 수신한 데이터와 분석한 데이터를 데이터베이스화(DB)하여 저장하고 있는 메모리로 구성한다.

또한, 저장부(270)는 해당 버튼에 대한 적당한 아이콘을 저장하고 있다가 아이콘 선택시 표시할 수 있도록 한다.

예를 들어, 볼륨 업다운 버튼은 "△,▽"등과 같이 표시하는 것이다.

그리고, 저장부(270)는 공(100)으로부터 수신한 데이터와 분석한 데이터를 저장하고 있다가 필요한 경우 서버(300)로 전송하여 분석한 결과를 공유하도록 한다.

근거리무선통신부(250)는 다양한 통신 방식(무선통신이나 블루투스(Bluetooth), Zigbee 등)을 통해서 데이터 송수신이 가능한 것이나, 본 발명에서는 블루투스 통신을 통하여 공(100)과 통신하는 것으로 한다.

통신인터페이스(210)는 통상의 스마트폰과 같이 WIFI통신을 수행하고 서버(300)와의 통신을 통하여 분석한 결과를 전송하고, 서버(300)는 타단말기로 분석결과를 전송하도록 한다.

단말기표시부(220)는 통상의 통신인터페이스(210)를 통해 수신된 데이터를 표시하는 디스플레이장치로 동작되나, 본 발명에서는 구동되는 앱을 통하여 단말기제어부(240)에서 분석한 공의 변화량 관련 데이터를 표시하도록 한다.

단말기제어부(240)는 앱을 실행하여 공(100)으로부터 수신한 데이터를 분석하여 실행된 앱에 공의 변화량과 관련된 내용을 표시한다.

또한, 단말기제어부(240)는 공(100)으로부터 수신한 데이터와 자체 분석한 데이터를 서버(300)로 전송하여 타 단말기에 분석결과가 표시하도록 한다.

이러한 서버로 전송하는 데이터로는 공의 움직이는 시작시점 및 종료시점, 속도, 속도변화량, 회전량, 또는 공의 진행방향의 변화에 관한 데이터일 수 있다.

구체적으로, 단말기제어부(240)는 키입력부(230)의 특정버튼 입력에 따라 사용자 App.부(260)에 저장되어 있는 어플리케이션을 구동하여, 공(100)으로부터 수신한 데이터를 분석하여 공의 속도 등을 표시하도록 제어하고 해당 데이터를 서버(300)로 전송하도록 하는 것이다.

또한, 단말기제어부(240)는 센서부(140)로부터 전송된 데이터를 기반으로 운동의 시작시점 및 종료시점을 측정하고 그 시간간격으로 거리를 나눔으로 속도 측정 및 값들의 변화를 취득하여 이 결과를 스마트폰에 전송함으로 실시간으로 음성 및 화면출력으로 관련 정보 제공하며 또한 이 데이터를 서버(300)로 전송하여 다른 사용자들과 관련 정보를 공유하게 하는 것이다.

이러한 분석 방법에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하기로 한다.

서버(300)는 웹서버로 동작되며, 본 발명의 공의 변화량 측정 장치의 플랫홈(Platform)으로 동작되고, 어플리케이션을 단말기(200)로 전송하도록 동작된다.

또한, 서버(300)는 기설정된 프로그램에 따라 단말기(200)로부터 어플리케이션의 송신 요청이 접수되면 관련 어플리케이션을 전송하고, 어플리케이션 설치시 인증단계를 수행할 수 있도록 구성한다.

상술한 단말기(200)와 서버(300)간의 통신은 WIFI통신을 비롯하여 LAN(Local Area Network)나 WAN(Wide Area Network)을 통한 네트워크 통신을 통하여 이루어질 수 있음은 당연하다.

그리고, 서버(300)는 관리자 PC에 연결되어 신규로 추가되는 어플리케이션을 추가 또는 정정할 수 있도록 구성할 수 있고 보다 다양한 데이터를 표시할 수 있도록 분석방법을 업그레이드할 수 있도록 한다.

이러한 서버(300)는 필요에 의하여 적의 선택하여 사용할 수 있는 것으로, 본 발명에서는 서버(300)를 배제하고 단말기(200)가 앱설치를 통해 분석기능을 수행하게 할 수도 있다.

서버(300)를 사용하는 경우에는 인터넷 통신을 통하여 단말기(200)에서 수신한 데이터를 제공받아 분석하고, 인터넷 통신을 통하여 분석한 결과를 단말기(200)로 제공하거나 다수 개의 타단말기(400)로 전송하여 현장과 원거리에 있는 단말기에서도 분석한 데이터가 표시되게 하는 것이다.

또한, 단말기(200)는 앱을 실행하여 서버(300)에게 관련 데이터의 전송을 요청하여 수신한 데이터를 표시할 수도 있다.

서버(300)는 단말기(200)로부터 분석한 데이터를 수신하여 수신한 데이터를 타단말기(400)로 전송하도록 동작한다.

도 3의 서버 상세 구성도를 참고하면, 서버제어부(340)는 통신인터페이스(310)로부터 수신한 공(100)의 데이터를 분석부(320)에서 분석하고 해당 분석한 데이터를 DB(360)에 저장하고, 저장된 데이터를 정보제공부(350)에서 타단말기(400)에서 수신할 수 있는 데이터로 가공하고, 가공된 데이터는 통신인터페이스(310)를 통하여 타단말기로 전송하면, 단말기제어부는 수신한 데이터를 단말기표시부에 표시하도록 제어한다.

또한, DB(360)에는 단말기(200)의 앱요청시 제공할 수 있는 어플리케이션을 저장하고, 통신인터페이스(310)는 공(100) 또는 단말기(200)와 웹 통신으로 통신하고, 무선 통신, LAN(Local Area Network)나 WAN(Wide Area Network)을 통한 네트워크 통신을 통하여 데이터의 송수신이 가능하도록 구성한다.

앞서 서술한 바와 같이, 공에서 생성된 데이터는 단말기로 전송되고 전송된 데이터는 단말기의 저장부(270)에 저장됨과 동시에 단말기는 이 데이터를 즉시 서버로 전송한다.

만일, 수신시점에 해당 단말기가 인터넷 연결이 되어 있지 않은 경우 또는 연결된 경우라도 단말기 자체 DB에 저장하며 추후 통신이 재개되면 서버(300)로 즉시 전송한다.

서버로 전송된 데이터는 서버자체 알고리즘에 의하여 분석되고 DB(360)에 기 저장된 데이터와 속도, 변화량 등의 자료와 매칭하여 동일 또는 가장 근접한 결과 값을 Push-Notification서비스를 이용하여 해당 앱이 설치되어 있는 사용자 중 동일한 수신그룹에 속하여 있는 사용자들의 단말기로 전송하는 것이다.

본 결과를 수신받은 단말기는 결과를 화면/음성으로 출력하고 수신여부를 서버로 전송한다.

이러한 단말기에 표시 형태의 일례가 도 4에 예시되어 있다.

도 4는 단말기에 표시된 공의 속도 표시예로서, 단말기 표시부(220)는 데이터표시부(222)를 테두리(221)가 감싸고 있는 형태로, 상부에는 회전수와 스피드가 하부에는 파워와 점수를 표시하게 할 수 있다.

이하, 공의 센서부(140)로부터 수신한 데이터를 이용하여 단말기(200)에서 회전수, 스피드, 파워 그리고 점수 방안에 대하여 설명한다.

가속도 센서(141)에서 전송된 데이터를 이용한 공의 운동 시작 및 종료시점 판단은 도 5와 같이 가속도센서의 X,Y,Z축의 변화를 모니터링하여 값의 변화패턴을 검출하고 이를 기반으로 시작시점 및 종료시점을 판단하며 시작과 종료시간의 차이로 설정된 거리값을 나누어 공의 평균속도를 구하는 것이다.

도 5는 시간에 따른 가속도센서 변화량 그래프로 공의 속도 측정에 있어 속도는 다음과 같이 "속도 = 변위 / 시간"으로 정의할 수 있다.

상기 식에서 변위는 "공을 던지는 사람"과 "공을 받는 사람"의 직선거리를 말하며 이는 공을 던지기 이전에 사용자가 판단하여 단말기(200) 또는 서버(300)에 단순히 입력함으로 정의하는 것으로 한다.

따라서, 본 발명에 있어서 거리는 사용자가 인지하여 입력하는 것으로 정하고 시간에 대한 값은 공에 내재된 센서(가속도 센서)를 이용하여 값의 변화를 모니터링하여 시작/종료 시점을 검출하여 계산하는 것이다.

또한, 터치센서(143)를 추가 구성하면 보다 구체적으로 공의 운동의 시작시점과 종료시점을 보다 명확하게 할 수 있다.

즉, 터치센서를 정전용량성 근접센서로 구성하고 센서 자체가 야구공속에 위치하는 경우라도 즉, 야구공의 겉가죽 아래에 위치하여 손과 직접 접촉이 되지 않더라도 손의 근접만으로 값의 변화가 나타난다.

이러한 특징을 이용하여 터치센서(143)와 가속도 센서(141)를 이용한 운동 시작시점 및 종료시점 검출은 야구공을 손으로 잡고 있는 경우 센서 검출값은 특정 값을 나타내고 있으며 야구공을 던져서공 손에서 떠날 경우 이값이 급격히 변화하는 시점을 공의 운동 시작 시점으로 지정하고 이후 공이 운동할 동안은 가속도 센서의 변화값을 모니터링하며 포수 글러브에 의하여 정지되는 시점을 종료시점으로 지정하여 거리에 나누어서 속도를 측정하는 것이다.

다음은 가속도센서(141)와 지자기 센서(142)를 통한 운동성 측정에 대하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 터치센서(143)의 데이터값을 이용하여 공이 운동을 시작하는 시점과 포수글러브에 의하여 정지되는 시점을 판단하고 그 사이의 시간동안은 가속도 센서(141)의 X,Y,Z축의 값의 변화를 측정하고 기록한다.

아울러, 동일시간 동안 지자기 센서(142)를 이용하여 지자기의 X,Y,Z축의 값의 변화를 측정한다.

가속도 변화와 지자기센서의 변화값을 이용하여 가속도의 시간에 대한 적분하는 방식으로 속도변화량, 회전량, 공의 진행방향 변화를 측정하는 것이다.

가속도 센서와 지자기 센서로부터 아래 수학식1과 같이 x, y, z 축의 값을 얻을 수 있다.

구하고자 하는 방향은

값을 구하면 된다.

따라서 디바이스의 회전 행렬은 다음과 같이 된다.

를 단계별로 계산을 해보면 아래와 같이 구할 수 있다.

결과적으로, 위의 식을 이용하여 단위 시간 동안의 heading 값의 변화를 구하여 공의 회전여부 및 회전량을 측정하여 공의 구질을 파악할 수 있는 것이다.

또한, 공의 회전수 측정은 상기 수학식에서 공의 회전검출에서 구한 각도의 변화량을 이동시간에 곱하여 구하면 된다.

공의 이동시 센서값 변화량은 공이 이동한 시간 동안의 센서(가속도 센서, 지자기 센서)로부터 취득된 값의 변화를 측정하여 합한 값을 변화량으로 정의한다.

상술한 바와 같이, 구질에 대한 판단은 각종센서(가속도,지자기 센서)로부터 취득한 회전수와 센서값의 변화량 및 변화패턴을 서버에 저장하여 기 저장된 타인의 데이터와 비교하는것으로 구질로 정의한다. 따라서 본 발명에서는 회전수, 파워, 점수로 정의할 수 있다.

즉, 전문선수단의 선수들, 사회인야구단의 야구선수, 리틀야구단의 어린이 선수, 기타 일반인 등의 사용자가 본 스마트공을 이용하여 던지기를 실행하고 센서를 통하여 취득한 값의 변화량 및 변화패턴이 서버에 저장되고 이에 대하여 변화량 값 및 패턴형식을 기준으로 정렬하여 그룹내 순위 및 점수가 정해지며 이를 기반으로 새로이 던지기를 수행하는 경우 위의 기준 데이터와의 매칭을 통하여 가장 근접한 값을 정하고 도 4에서와 같이 파워, 점수로 나타낼 수 있다.

여기서, 파워는 공이 글러브 또는 벽과 충동할 경우 가속도 센서값의 변화그래프(도5) 에서 종료시점 직전 10ms동안의 평균 크기로 정의한다.

즉, 서버에 기 저장된 값을 비교하여 파워를 정의한다.

이러한 정의는, 많은 데이터를 확보하면 할수록 구질판단에 대한 정확성이 증가한다.

이상에서 본 발명은, 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 공 110 : 제어부
120 : 통신부 130 : 충전부
140 : 센서부 141 : 가속도센서
142 : 지자기센서 143 : 터치센서
200 : 단말기 210 : 통신인터페이스
220 : 단말기표시부 230 : 키입력부
240 : 단말기제어부 250 : 근거리무선통신부
260 : 사용자 App.부 270 : 저장부
300 : 서버 400 : 타단말기

Claims

스마트공으로부터 데이터를 수신받아 단말기에서 상기 스마트공의 회전수 및 스피드를 분석하여 표시하는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치에 있어서,
상기 스마트공은,
움직이는 공의 속도 및 운동성을 측정하기 위한 가속도 센서, 지자기 센서, 및 터치센서를 구비한 센서부; 및
상기 센서부에서 측정한 데이터를 통신부를 통하여 상기 단말기로 전송하도록 제어하는 제어부;
를 포함하되,
상기 제어부는 상기 센서부에서 측정한 데이터를 근거리 무선 통신을 통하여 상기 단말기로 전송하며,
상기 단말기는,
상기 스마트공의 통신부로부터 전송받은 상기 터치센서의 전송데이터로 공의 움직이는 시작시점 및 종료시점을 판독하고, 그 시간 간격으로 거리를 나누어 속도를 측정하고, 상기 가속도센서와 상기 지자기센서의 X, Y, Z축값의 변화값을 수신하여 상기 공의 회전수, 스피드, 파워 그리고 점수 중 어느 하나 이상을 분석하여 표시하는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 센서부와 제어부에 전원을 공급하도록 외부 전원으로 충전되는 충전부가 더 구비되는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 단말기는,
상기 스마트공으로부터 공의 움직이는 시작시점 및 종료시점, 속도, 속도변화량, 회전량, 또는 공의 진행방향의 변화에 관한 데이터를 수신하고, 이를 표시하는 어플리케이션을 실행하는 사용자앱부;
상기 사용자앱부에 저장된 어플리케이션을 구동하여 단말기표시부에 표시하도록 제어하는 단말기제어부;
상기 스마트공과 블루투스통신 또는 WIFI통신을 수행하는 근거리무선통신부; 및
서버와의 인터넷통신을 수행하는 통신인터페이스;
를 포함하고,
상기 단말기제어부는 상기 근거리무선통신부를 통하여 상기 공으로부터 데이터를 수신하면 상기 어플리케이션을 수행하여 수신한 데이터를 분석하여 단말기표시부에 표시하고, 분석한 데이터는 저장부에 저장함과 동시에 인터넷통신을 통하여 서버로 전송하는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 단말기와 통신하는 서버;
를 포함하고,
상기 서버는,
상기 단말기와 인터넷 통신을 수행하는 통신인터페이스를 구비하며, 상기 통신인터페이스는 단말기 또는 스마트공과 근거리무선통신을 통해 웹통신으로 통신을 수행하고, 상기 단말기는 분석한 데이터를 상기 서버로 전송하고, 상기 서버는 상기 단말기로부터 수신한 데이터를 인터넷 통신으로 타 단말기로 전송하여 표시하게 하는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 서버는,
스마트공의 속도 및 센서값의 변화량과 속도 및 구질을 측정하여 평가한 데이터와, 단말기의 앱요청시 제공할 수 있는 어플리케이션을 저장하는 DB; 및
저장된 데이터를 타단말기에서 수신할 수 있는 데이터로 가공하는 정보제공부;
를 더 포함하고,
상기 서버는 상기 단말기에서 인터넷통신을 통하여 전송받은 데이터를 이용하여 저장부에 저장된 데이터와 비교분석하고, 분석결과와 전송받은 데이터를 인터넷 통신을 통하여 타단말기로 전송하는 스마트공의 속도 및 구질 측정 장치.