KR102600077B1

KR102600077B1 - 당구 스트로크 분석장치 및 분석방법

Info

Publication number: KR102600077B1
Application number: KR1020230019340A
Authority: KR
Inventors: 고재준; 김영권
Original assignee: 고재준; 김영권
Priority date: 2023-02-14
Filing date: 2023-02-14
Publication date: 2023-11-08

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 당구 스트로크 분석장치는, 당구 큐의 팁(tip) 반대쪽 끝단에 설치되는 케이싱(101); 상기 케이싱 내부에 구비되는 3축 가속도센서부(110); 상기 케이싱 내부에 구비되어 3축 가속도센서부에서 생성된 가속도 데이터를 스트로크 프로파일로 변환하는 데이터 처리부(120); 및 상기 케이싱 외부에 구비되어 데이터 처리부(120)와 실시간으로 통신하고, 상기 데이터 처리부에서 전송된 스트로크 프로파일을 그래프 형태로 시각적으로 표시하는 하나 이상의 외부 단말부(130);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

당구 스트로크 분석장치 및 분석방법 {Billiard stroke analyzer and analyzing method}

본 발명은 큐로 당구공을 타격할 때 큐의 스트로크 프로파일을 정밀하게 측정 및 분석하는 당구 스트로크 분석장치에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 큐로 당구공 타격 시 큐의 진행 거리에 따른 정밀한 스트로크 프로파일을 직관적인 그래프 형태로 제공할 수 있도록, 3축 가속도센서부; 데이터 처리부; 외부 단말부;를 포함하고, 상기 데이터 처리부는, 타격 감지부; 데이터 변환부; 메모리부; 통신부; 전원부;를 포함하되, 3축 가속도 센서와 같은 민감한 소형 MEMS 관성센서를 사용할 때 발생할 수 있는 통상적인 오류들을 효과적으로 제거하여 신뢰도 높은 정밀한 데이터를 제공할 수 있도록 고정밀 타격 감지기능, 양방향 적분법을 통한 오프셋 에러 방지기능, 레퍼런스 프로파일과 비교기능, 다중 중첩표시기능을 갖춘 당구 스트로크 분석장치에 관한 것이다.

일반적으로 당구는 많은 사람들이 쉽게 접하고 즐길 수 있는 대중적인 스포츠로, 특히 우리나라에는 2만개가 넘는 당구장과 3000개가 넘는 당구 동호회, 그리고 세계 최초 PBA 프로리그 창설 등으로 볼 때 매우 활성화되어있다고 할 수 있다.

한편, 현직에서 은퇴하는 실버 세대가 점점 늘어나고, 이들이 대부분이 청년시절 당구를 접하고 즐겼던 세대이므로, 당구 관련 사업은 매우 전망이 밝다고 할 수 있다. 그러나 실제로 현실을 들여다보면, 낙후된 시설, 시대에 뒤떨어진 매장 운영 방식, 첨단 기술과 동 떨어진 교습방식이 주를 이루는 등 여러 문제점 등을 내포하고 있기도 하다.

한편, 당구에는 4구, 3쿠션, 포켓볼 등 여러 종류의 게임 방식이 있는데, 각 게임의 룰(rule)은 달라도 당구 기술의 기본 중의 기본은 플레이어가 당구 큐를 이용하여 당구공을 원하는 방식으로 정확히 타격하는 스트로크 기술이라 할 수 있다.

이러한 당구 스트로크에는 롱팔로우샷, 숏팔로우샷, 미들팔로우샷, 잽스트로크, 관통샷 등 많은 종류가 있으나, 각 스트로크들의 정의 자체가 정성적이어서 그 경계가 모호하여 스트로크를 다루는 당구 교본마다 조금씩 다르므로 당구 숙련자들마다 자신만의 스트로크 방식과 종류에 따른 수많은 정의가 존재하는 형편이다.

예를 들어 당구 유투버 중에는 스트로크의 종류를 “툭”스트로크, “톡”스트로크, “슥”스트로크, “스윽”스트로크 등, 플레이어가 감각적으로 이해하기 쉽도록 보다 친절하게 직관적으로 설명하기도 하지만, 여전히 그 정의가 객관화, 정량화되지 못하므로, 이를 실제로 따라 할 때 자신이 시행한 스트로크가 제대로 수행되었는지 그 결과를 확인하기 쉽지 않다.

이와 같이 당구의 기본인 스트로크의 정의 자체가 정량화되지 못하고 정성적인 해석이 다양함으로 인해 초보 플레이어가 스트로크 자체를 이해하기도 힘들지만, 연습 시 누군가 옆에서 봐주지 않으면 스트로크 시행 과정이나 결과를 혼자서 확인하기 어렵고, 설사 숙련자에게 당구 강습을 받는다 하더라도 정성적인 설명과 지도가 대부분이어서 초보 플레이어가 스트로크 기량을 향상시키기에는 많은 어려운 점이 있다.

당구 스트로크를 명확히 정의하려면 큐의 움직임 정량화, 즉 큐의 운동을 측정하고 분석하는 프로파일링 작업이 우선시되어야 하는데, 종전의 기술을 살펴보면 큐 움직임을 정밀하게 측정할 수 있는 시스템으로 초당 1,000프레임 이상 촬영이 가능한 고가의 초고속 카메라로 바닥면에 줄자가 설치된 당구대에서 큐가 당구공을 타격할 때의 순간을 고속으로 연속 촬영하고, 각 촬영 프레임별로 큐의 움직임을 분석하여 시간에 따른 큐의 이동거리를 알아내어 큐의 속도와 가속도를 측정하고, 이를 바탕으로 큐의 진행 거리에 따른 운동 프로파일을 알아내는 고전적인 방식이 있었다. 이는 매우 정밀한 방법이긴 하나 고가의 초고속 카메라가 필요하고 당구대 바닥면에 미리 줄자를 붙여놔야 한다는 점에서 과학실험적인 성격이 크고, 또한 실시간으로 결과가 나오는 것이 아닌 추후 분석을 통해서 얻어진다는 점에서 문제가 있었다.

한편, 최근에는 정밀한 MEMS 기술의 발전으로 3축 내지 6축, 9축 등으로 구성된 저가의 소형 관성센서가 등장함에 따라 이를 이용하여 각종 게임기나 스마트폰에 장착하여 기기의 움직임을 측정하는 데에 사용하기도 하고, 각종 스포츠에서 플레이어의 신체나 테니스 라켓 등의 운동 기구에 이들 관성센서를 다수 부착하여 경기 중에 플레이어의 신체 또는 기구의 움직임을 정량화하고 분석할 수 있는 스포츠 프로파일링 기술이 시도되고 있다.

당구 분야에서도 당구 동호인들의 스트로크 기량 향상에 기여할 수 있도록 이러한 소형 MEMS 관성센서를 사용하여 큐의 움직임을 측정하고 이를 바탕으로 당구 스트로크 연습을 효과적으로 시행하게 해주는 것을 목적으로 하는 일부 선행특허들이 출원된 바 있으나, 아직 하기와 같이 해결되지 못한 몇 가지 문제점들이 남아 있는 상황이다.

첫째, MEMS 관성센서의 오프셋(offset) 에러 문제이다. 소형 MEMS 관성센서는 매우 민감하여 사용 시 주의를 요하는 센서이다. 일례로 소형 MEMS 타입의 3축 가속도센서를 당구 큐에 장착하여 큐로 당구공을 타격할 때, 대부분의 경우 센서의 관성력 측정 한계를 넘는 큰 충격을 받게 된다. 그 이유는, 당구공과 큐와의 접촉 시간이 1ms 이하로 매우 짧아서 임펄스(impulse) 형태로 충격이 센서에 가해지기 때문이다.

예를 들어 3구 경기에 주로 사용되는 일반적인 큐의 질량이 500g이고, 큐로 당구공을 타격하는 시점에서 큐 속력의 변화량, Δv는 기존 논문에서 확인해보면 통상적으로 ~1m/s이므로 큐가 받는 충격량은, Ft=mΔv=~0.5kg·m/s이다. 이때 t<1ms, F>500N 이상이므로 이것을 중력 가속도로 환산해보면, 당구공 타격 시 큐 및 큐대에 장착된 가속도 센서가 받는 충격은 약 50G(G:중력가속도 9.8m/s²)이상 이므로, 이는 3축 가속도 센서의 통상적인 측정 한계치인 8~16G를 뛰어넘는 수치이다.

따라서, 당구공 타격 시 순간적으로 관성센서가 오류(malfunction)를 일으키게 되어 측정 데이터에 오류가 발생하는데, 이를 그대로 사용하게 되면 타격 시점을 기준으로 오프셋(offset) 에러가 발생하게 된다. 종래에는 이 문제를 극복하고자 단순히 관성력 한계가 매우 큰 가속도 센서를 사용하는 경우도 있으나, 이 경우 큐의 부피가 커지는 반면 민감도가 떨어져 작은 충격을 감지하지 못하므로 궁극적인 해결책이 되지 못하였다.

둘째, 외부 충격과 실제 당구공 타격 이벤트와의 구별이 어려워서 오동작이 발생하기 쉽다는 점이다.

셋째, 플레이어가 스트로크 시 큐의 움직임을 가장 직관적으로 이해하기 쉽게 표시하는 방법은 큐의 진행 거리에 따른 운동 변화를 그래프로 표시하는 것인데, 이는 관성센서에서 얻어지는 시간에 따른 가속도 데이터에 포함되어있는 상기 오프셋(offset) 등의 오류를 제거하고 스트로크 프로파일로 변환하여야 하는 문제점이 있었다.

넷째, 스마트폰 앱(app) 프로그램 기능 관점에서 사용자가 실제 스트로크 훈련을 시행할 때 꼭 필요한 기능인 레퍼런스 프로파일과의 비교, 다수 프로파일의 중첩, 저장 기능 등이 제시되지 않고 있다는 문제점이 있었다.

한국 특허등록 제1845743호 (2018.03.30. 등록)

한국 특허등록 제2000028호 (2019.07.09. 등록)

한국 특허등록 제2315018호 (2021.10.14. 등록)

한국 특허공개 제2021-0108866호 (2021.09.03. 공개)

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 안출된 것으로, 3축 가속도 센서와 같은 민감한 소형 MEMS 타입의 가속도센서를 적용하여 당구 큐의 움직임을 분석하고자 할 때 발생할 수 있는 통상적인 오류들을 제거하여 큐의 움직임에 대한 신뢰도 높은 정밀한 정량적 데이터를 얻고, 플레이어가 직관적으로 확인이 가능한 그래프 형태로 큐의 스트로크 프로파일 분석 결과를 제공할 수 있으며, 또한 함께 제공되는 앱을 통하여 플레이어가 손쉽게 자신이 시행한 스트로크 결과를 레퍼런스 프로파일과 비교하면서 다중 중첩 및 데이터를 저장할 수 있는 기능을 갖춘 고정밀 당구 스트로크 분석장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 당구 스트로크 분석장치는 일 실시예에 따라, 당구 큐의 팁(tip) 반대쪽 끝단에 설치되는 케이싱(101); 상기 케이싱 내부에 구비되는 3축 가속도센서부(110); 상기 케이싱 내부에 구비되어 3축 가속도센서부에서 생성된 가속도 데이터를 스트로크 프로파일로 변환하는 데이터 처리부(120); 및 상기 케이싱 외부에 구비되어 데이터 처리부(120)와 실시간으로 통신하고, 상기 데이터 처리부에서 전송된 스트로크 프로파일을 그래프 형태로 시각적으로 표시하는 하나 이상의 외부 단말부(130);를 포함하여 구성된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 데이터 처리부는, 상기 3축 가속도센서부로부터 실시간으로 전달받는 가속도 데이터의 변화량을 계산하고, 상기 계산된 변화량을 실시간으로 모니터링하여 비정상적으로 보이는 불연속 데이터구간(220)이 감지 시 이를 당구공 타격(stroke) 이벤트가 발생된 것으로 판단하는 타격감지부; 상기 타격감지부에서 당구공 타격 이벤트 발생을 감지 시, 상기 3축 가속도센서부가 받는 과도한 충격으로 인한 오프셋(offset) 에러를 방지하기 위해 상기 타격 이벤트 발생 시점을 기준으로 가속도 데이터 프로파일을 양방향 적분(bidirectional integral)하여 스트로크 프로파일로 변환하는 데이터 변환부; 및 충전가능한 배터리를 포함하고, 상기 배터리를 사용하지 않을 시 소비전력을 최소화되는 슬립모드로 전환되는 자동 오프(OFF) 기능과 당구공 타격 이벤트 발생 시 자동 온(ON) 되는 기능을 구비하는 전원부;를 포함하여 구성된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 외부 단말부는, 데이터 변환부에서 양방향 적분된 자신의 스트로크 프로파일을 선형 그래프 형태로 표시함으로써 사용자가 자신의 스트로크 속도, 브릿지 거리 및 팔로우 거리를 포함한 정보를 시각적으로 용이하게 확인할 수 있도록 된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 외부 단말부는, 데이터 변환부에서 양방향 적분된 자신의 스트로크 프로파일과 함께 자신 또는 타인의 레퍼런스 스트로크 프로파일을 동일한 화면에서 선형 그래프 형태로 중첩시켜 표시함으로써 사용자가 자신의 스트로크 프로파일을 레퍼런스 스트로크 프로파일과 시각적으로 용이하게 비교할 수 있도록 된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 케이싱의 표면에는 사용자의 자세 축과 3축 가속도센서 축을 일치시키기 위한 3축 씽크 마크(101a)가 표시된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 타격감지부는, 비정상적으로 보이는 불연속 데이터구간(220)을 감지 시 상기 불연속 데이터구간(220)의 피크 파동이 상한선(301)과 하한선(302)으로 미리 설정된 트리거 레벨(trigger level)을 초과하는지를 판단하여 상기 트리거 레벨을 초과 시 당구공 타격(stroke) 이벤트가 발생된 것으로 판단한다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 데이터 변환부의 양방향 적분은, 큐가 당구공을 타격한 시점(230)을 중심으로 타격 시점(230) 이전의 가속도 데이터에 대해 좌에서 우로 순방향(240) 적분을 시행하고, 타격 시점(230) 이후의 데이터에 대해 우에서 좌로 역방향(250) 적분을 시행하여 두 개의 적분 결과를 이어 연결함에 의해 수행된다.

한편, 본 발명 당구 스트로크 분석방법은 일 실시예에 따라, 장치의 슬립모드가 자동 또는 수동으로 해제되어 장치가 활성화하는 단계(S100); 3축 가속도 센서부(110)에서 실시간으로 큐(Cue)의 가속도를 측정하고 이 가속도 데이터를 타격감지부(121)의 메모리 버퍼로 전달하는 단계(S200); 타격감지부(121)에서 가속도 데이터의 변화량을 실시간으로 계산하여 그 값이 기준 트리거 레벨을 초과했는지 판단하는 단계(S300); 기준 트리거 레벨을 초과했을 경우 큐 스트로크 이벤트가 발생했다고 판단하고, 가속도 데이터를 데이터 변환부(122)로 전달하는 단계(S400); 데이터 변환부(122)에서 가속도 데이터를 스트로크 프로파일로 변환하는 단계(S500); 변환된 스트로크 프로파일을 분석하여 스트로크 정보를 추출하는 단계(S600); 스트로크 프로파일을 포함하여 추출된 상기 스트로크 정보 및 분석 결과를 메모리부(123)에 저장하는 단계(S700); 무선 통신을 통하여 메모리부(123)에 저장된 상기 스트로크 정보 및 분석 결과를 외부 단말부(130)로 전송하는 단계(S800); 및 스마트폰이나 스마트패드를 포함한 외부 단말부(130)에서 상기 스트로크 정보 및 분석 결과를 표시하는 단계(S900);를 포함하여 구성된다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 큐 스트로크를 정량적으로 정밀하게 분석하여 신뢰도 높은 스트로크 프로파일을 직관적인 그래프 형태로 제공함으로써 당구 플레이어가 당구 경기 또는 당구 연습 시 자신이 행한 당구 큐의 움직임을 실시간으로 손쉽게 확인, 비교 및 저장할 수 있으므로 플레이어의 당구 경기력 향상에 크게 기여하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로크 분석장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로크 분석장치의 동작 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로크 분석장치의 3축 가속도 센서부에서 얻어지는 시간에 따른 큐의 가속도 데이터의 예시도이다. 센서의 관성 한계를 넘는 충격을 받았음을 노이즈(noise) 구간(220)으로 확인 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로크 분석장치의 3축 가속도 센서부에서 측정된 가속도 데이터의 변화량(delta)을 표시한 예시도이다. 두 개의 점선 301과 302는 일반충격(노이즈)와 실제 타격을 구분 짓는 트리거 레벨(trigger level)을 나타낸다.
도 5는 도4의 가속도 데이터를 별다른 처리 없이 일반적으로 적분하여 시간-속도, 시간-거리 그래프로 변환할 경우 발생 되는 오프셋 에러(offset error)에 대한 예시도이다.
도 6는 도4의 가속도 데이터를 시간-속도 데이터로 변환할 때 발생하는 오프셋 에러(offset error)를 제거하기 위하여 타격시점(230)을 기준으로 양방향(240, 250)으로 적분하는 방법에 대한 예시도이다.
도 7은 도 6의 양방향 적분 방식을 적용할 경우 오프셋 에러(offset error)가 제거되고 유의미한 시간-속도, 시간-거리, 및 거리-속도 프로파일이 얻어짐을 표시한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로크 분석장치에서 얻어진 스트로크 프로파일(512)을 기준 프로파일(511)과 비교한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로크 분석장치에서 얻어진 스트로크 프로파일을 중첩하여 플레이어가 자신의 스트로크의 반복 균일성을 직관적으로 확인하는 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로크 분석장치의 케이싱 표면에 사용자의 자세 축과 3축 가속도센서 축을 일치시키기 위한 3축 씽크 마크(101a)의 예시도이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 당구 스트로크 분석장치의 구성 및 작동 관계에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 당구 스트로크 분석장치의 개략적인 구성도이다.

본 발명의 당구 스트로크 분석장치(100)는 당구 큐(Cue) 후면에 쉽게 장착하도록 원통형으로 설계된 장치 케이싱(101)와, 상기 케이싱(101) 내부에 큐의 운동 가속도를 감지하는 3축 가속도 센서부(110)와, 상기 가속도 센서부(110)에서 얻어진 데이터를 처리하고 저장하며, 장치 외부와 무선통신하는 데이터 처리부(120)와, 분석 결과를 종합적으로 표시하는 외부 단말부(130)로 구성된다.

상기 데이터 처리부(120)는 타격 감지부(121), 데이터 변환부(122), 메모리부(123), 통신부(124), 및 전원부(125)로 구성된다.

상기 타격 감지부(121)는 상기 3축 가속도센서부(110)로부터 가속도 데이터를 실시간으로 전달받아 선입선출 방식(FIFO type)의 메모리 버퍼에 저장함과 동시에, 가속도의 변화량을 실시간으로 계산 및 모니터링하여 당구공 타격 이벤트, 즉 스트로크 이벤트 발생 여부를 정밀하게 판단하며, 이벤트 발생 시 내부 메모리 버퍼에 저장된 가속도 데이터를 상기 데이터 변환부(122)로 전달하는 기능을 갖는다.

상기 데이터 변환부(122)는 상기 타격 감지부(121)로부터 전달받은 가속도 데이터를 스트로크 프로파일 형태로 변환 및 분석하고 메모리부(123)에 전달하는 기능을 하며, 이때 상기 3축 가속도센서부(110)가 큐 스트로크 시 받는 과도한 충격으로 인한 오프셋(offset) 에러를 방지하기 위하여 타격 시점 기준 양방향 적분 방법을 적용한다.

상기 메모리부(123)는 측정, 변환 및 분석된 데이터들을 단기 저장하는 기능을 갖는다.

상기 통신부(124)는 블루투스 또는 WiFi 등의 근거리 통신 기능을 가지며, 외부 단말과 접속하여 상기 메모리부(123)에 저장되어있는 데이터 및 분석 결과 등을 송수신하는 기능을 한다.

상기 전원부(125)는 최소한 4시간 이상 사용이 가능한 배터리를 포함하며, 사용하지 않을 시 소비전력이 최소인 슬립모드로 전환되는 자동 off 기능과 수동 또는 자동 ON 되는 기능을 포함한다.

상기 외부 단말부(130)는 스마트패드나 스마트폰 등을 사용하고, 단말에 설치된 앱을 통해 상기 통신부(124)와 접속하여 사용자가 손쉽게 자신의 큐 스트로크 프로파일 분석결과를 그래프 형태로 확인할 수 있으며, 앱에서 제공되거나 사용자가 스스로 만든 레퍼런스 프로파일과 비교할 수도 있고, 또는 다수의 프로파일을 한 화면에서 중첩하거나 외부단말 또는 외부 서버에 저장할 수 있는 기능을 한다.

도 2는 본 발명의 당구 스트로크 분석장치가 동작되는 순서도이며, 동작 단계는 다음과 같다.

1단계(S100): 장치의 슬립모드가 자동 또는 수동으로 해제되어 장치가 활성화하는 단계,

2단계(S200): 3축 가속도 센서부(110)에서 실시간으로 큐의 가속도를 측정하고 이 가속도 데이터를 타격감지부(121)의 메모리 버퍼로 전달하는 단계,

3단계(S300): 타격감지부(121)에서 가속도 데이터의 변화량을 실시간으로 계산하여 그 값이 트리거 기준이 되는 레벨을 초과했는지 판단하는 단계,

4단계(S400): 기준 트리거 레벨을 초과했을 경우 큐 스트로크 이벤트가 발생했다고 판단하고, 가속도 데이터를 데이터 변환부(122)로 전달하는 단계,

5단계(S500): 데이터 변환부(122)에서 가속도 데이터를 스트로크 프로파일로 변환하는 단계,

6단계(S600): 변환된 스트로크 프로파일을 분석하여 스트로크 정보를 추출하는 단계,

7단계(S700): 스트로크 프로파일 데이터 및 분석된 결과를 메모리부(123)에 저장하는 단계,

8단계(S800): 블루투스나 와이파이 통신을 통하여 메모리부(123)에 저장된 스트로크 프로파일 데이터 및 분석된 결과를 외부 단말부(130)로 전송하는 단계,

9단계(S900): 스마트폰이나 스마트패드 같은 외부 단말부(130)에서 스트로크 프로파일과 분석 결과를 표시하는 단계로 동작된다.

각 단계에서 실행되는 상세 내용을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로크 분석장치의 3축 가속도 센서부(110)에서 실시간으로 측정되는 시간에 따른 큐의 가속도 데이터의 예시도이다.

가속도 데이터를 획득하는 샘플링 속도는, 통상적으로 2~5 m/s인 큐의 속도를 고려하여 초당 1,000회~2,000회 사이의 샘플링 속도로 측정하는 것이 좋다.

도 3에서 비정상적으로 보이는 불연속 데이터구간(220)은 스트로크 이벤트 시 발생하는 과도현상이며, 이것은 스트로크 이벤트 발생 시 3축 가속도 센서가 자신의 관성 한계를 넘는 충격을 받아서 발생한 것이다. 이 현상을 이용하여 스트로크 발생 여부를 타격 감지부(121)에서 판별할 수 있다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로크 분석장치의 타격감지부(121)가 3축 가속도 센서부(110)에서 측정된 가속도 데이터를 실시간으로 전달받아 선입선출 방식(FIFO type)의 내부 메모리 버퍼에 저장함과 동시에, 가속도의 변화량(delta)으로 변환하여 표시한 예시도이다.

이때, 타격감지부(121)의 메모리 버퍼는 실제 큐 스트로크에 걸리는 시간이 통상 1초 미만이므로 1~2초 동안의 가속도 데이터를 저장할 수 있는 용량이 적당하다. 또한, 가속도의 변화량(delta)으로 변환하는 방법은 인접한 두 개의 가속도 데이터의 차를 이용하는 것이 좋다.

도 4의 그래프를 보면, 약 170ms 시점부터 강한 피크 파동이 발생하는데 이것은 큐와 당구공이 충돌하는 순간에 발생하는 강한 충격에 의한 것이며, 이 피크 파동이 스트로크 이벤트 이전의 데이터와 크게 차이가 나므로 두 개의 점선, 즉 상한선(301)과 하한선(302)처럼 트리거 레벨(trigger level)을 설정하여, 가속도의 변화량(delta)이 미리 설정한 트리거 레벨을 초과할 때만 스트로크 이벤트 발생으로 인지하는 방식으로 일반충격(노이즈)과 실제 타격을 구분 짓는 것이 가능하다.

도 5는 데이터 변환부(122)에서 가속도 데이터를 스트로크 프로파일로 변환하는 과정을 아무런 보정없이 시행하는 경우 발생하는 오프셋(offset) 에러(411, 421)에 대한 예시이다.

상술한 바와 같이 큐와 당구공이 충돌하는 스트로크 이벤트 발생 시 3축 가속도 센서부(110)가 받는 충격이 센서의 관성 한계를 넘어가므로 센서의 오동작 구간(220)이 발생한다. 이 오동작 구간을 포함한 상태 그대로 적분을 하여 시간-속도 그래프(410) 및 시간-거리 그래프(420)로 변환하면, 큐가 스트로크를 끝내고 멈추었음에도 불구하고 계속 진행하는 듯한 형태로 오프셋 에러(411, 421)가 발생한다.

도 6은 상기 도 5에서 서술한 오프셋(offset) 에러를 방지하기 위한 방법으로 제시하는 양방향 적분법의 예시도이다.

큐가 당구공을 타격한 시점(230)을 중심으로 하여 타격 시점(230) 이전의 가속도 데이터에 대해선 좌에서 우로 순방향(240) 적분을 시행하고, 타격 시점(230) 이후의 데이터에 대해선 우에서 좌로 역방향(250) 적분을 시행하여 두 개의 적분 결과를 이어 연결하면, 도 7에 표시된 시간-속도 그래프(430)와 같이 오프셋(offset) 에러가 배제된 정상적인 결과를 얻을 수 있다.

또한, 이 정상적인 시간-속도 그래프(430)를 적분하면 역시 정상적인 시간-거리 그래프(440)를 얻을 수 있으며, 이 두 개의 결과를 조합하면 거리에 따른 큐의 스트로크 프로파일(500)과 최고속도(501), 브릿지 거리(502), 팔로우 거리(503) 등의 분석 정보를 얻을 수 있다.

도 8은 데이터처리부(120)에서 외부 단말부(130)로 전달된 스트로크 프로파일을 외부 단말부(130)에서 표시할 때, 스트로크 프로파일(512)과 사전에 설정된 기준 프로파일(511)을 서로 쉽게 비교할 수 있도록 동시에 표현한 예시도이다.

기준 프로파일은 사전에 특정 스트로크 조건, 예를 들어 길게 밀어치기, 짧게 끊어치기, 업샷, 다운샷 등의 조건으로 외부 단말부(130)에서 제공되거나 사용자가 스스로 특정 스트로크 프로파일을 기준 프로파일로 외부 단말부(130)에 저장하여 활용할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 이 두 개의 프로파일을 비교함으로써 속도가 부족했는지(510), 혹은 팔로우 길이가 짧았는지(520)를 직관적으로 쉽게 파악할 수 있다.

도 9는 외부 단말부(130)에서 사용자의 스트로크 프로파일을 보여줄 때, 하나의 프로파일만 보여주는 것이 아니라 사전에 설정된 횟수만큼 중첩하여 보여주는 예시도이다.

이 기능을 통해 사용자는 특정 스트로크를 반복하여 시행할 때 얼마나 균일하게 했는지를 직관적으로 쉽게 알 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스트로크 분석장치의 케이싱(101) 표면에 사용자의 자세 축과 3축 가속도센서 축을 일치시키기 위한 3축 씽크 마크(101a)의 예시도이다.

본 발명 당구 스트로크 분석장치의 한 요소인 3축 가속도 센서부(110)를 장치 케이싱(101) 내에 위치시킬 때, 3축 가속도 센서부(110)의 z축이 큐와 나란하게 평행하도록 장착할 경우, x축과 y축은 사용자가 큐를 회전시킴에 따라 그 방향이 계속 변하기 때문에 큐의 상하, 좌우 움직임에 대한 프로파일을 분석하기 어렵게 된다.

상술한 이유로 도 10의 예시와 같이 장치 케이싱(101) 표면에 3축 씽크 마크(101a)를 표시하여, 사용자가 스트로크 시 상기 3축 씽크 마크(101a)가 위로 가도록 큐를 잡고 스트로크하면, 큐의 좌우 방향과 상하 방향의 움직임에 따른 프로파일도 상기 기술한 큐의 진행 거리에 따른 프로파일 측정과 동일한 방법으로 얻을 수 있으므로 스트로크 시 큐가 수평으로 진행했는지, 큐가 좌 또는 우로 비틀리진 않았는지를 쉽게 판별할 수 있게 된다.

아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.

100 : (본 발명의) 당구 스트로크 분석장치
101 : 케이싱
101a: 3축 씽크 마크
110 : 3축 가속도센서부
120 : 데이터 처리부
121 : 타격 감지부
122 : 데이터 변환부
123 : 메모리부
124 : 통신부
125 : 전원부
130 : 외부단말부
200 : 시간-가속도 그래프
210 : 정상적인 가속도 데이터 형태
220 : 과도한 충격에 의한 비정상 데이터 발생 부분
230 : 큐가 당구공을 타격한 시점
240 : 순방향 적분
250 : 역방향 적분
300 : 시간-가속도변화량(delta) 그래프
301 : + 트리거 레벨
302 : - 트리거 레벨
410 : 오프셋 에러가 발생한 시간-속도 그래프
411 : 오프셋 에러
420 : 오프셋 에러가 발생한 시간-거리 그래프
421 : 오프셋 에러
430 : 오프셋 에러가 제거된 정상적인 시간-속도 그래프
440 : 오프셋 에러가 제거된 정상적인 시간-거리 그래프
500 : 오프셋 에러가 제거된 정상적인 스트로크 프로파일
501 : 스트로크 최고속도
502 : 브릿지 길이
503 : 팔로우 길이
510 : 프로파일 비교1
511 : 기준 프로파일
512 : 플레이어 프로파일
520 : 프로파일 비교2
530 : 반복 중첩된 프로파일

Claims

당구 큐의 팁(tip) 반대쪽 끝단에 설치되는 케이싱(101);
상기 케이싱 내부에 구비되는 3축 가속도센서부(110);
상기 케이싱 내부에 구비되어 3축 가속도센서부에서 생성된 가속도 데이터를 스트로크 프로파일로 변환하는 데이터 처리부(120); 및
상기 케이싱 외부에 구비되어 데이터 처리부(120)와 실시간으로 통신하고, 상기 데이터 처리부에서 전송된 스트로크 프로파일을 그래프 형태로 시각적으로 표시하는 하나 이상의 외부 단말부(130);를 포함하고,
상기 데이터 처리부는,
상기 3축 가속도센서부로부터 실시간으로 전달받는 가속도 데이터의 변화량을 계산하고, 상기 계산된 변화량을 실시간으로 모니터링하여 비정상적으로 보이는 불연속 데이터구간(220)이 감지 시 이를 당구공 타격(stroke) 이벤트가 발생된 것으로 판단하는 타격감지부;
상기 타격감지부에서 당구공 타격 이벤트 발생을 감지 시, 상기 3축 가속도센서부가 받는 과도한 충격으로 인한 오프셋(offset) 에러를 방지하기 위해 상기 타격 이벤트 발생 시점을 기준으로 가속도 데이터 프로파일을 양방향 적분(bidirectional integral)하여 스트로크 프로파일로 변환하는 데이터 변환부; 및
충전가능한 배터리를 포함하고, 상기 배터리를 사용하지 않을 시 소비전력을 최소화되는 슬립모드로 전환되는 자동 오프(OFF) 기능과 당구공 타격 이벤트 발생 시 자동 온(ON) 되는 기능을 구비하는 전원부;를 포함하는,
당구 스트로크 분석장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 외부 단말부는,
데이터 변환부에서 양방향 적분된 자신의 스트로크 프로파일을 선형 그래프 형태로 표시함으로써 사용자가 자신의 스트로크 속도, 브릿지 거리 및 팔로우 거리를 포함한 정보를 시각적으로 용이하게 확인할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는,
당구 스트로크 분석장치.
제 1 항에 있어서,
상기 외부 단말부는,
데이터 변환부에서 양방향 적분된 자신의 스트로크 프로파일과 함께 자신 또는 타인의 레퍼런스 스트로크 프로파일을 동일한 화면에서 선형 그래프 형태로 중첩시켜 표시함으로써 사용자가 자신의 스트로크 프로파일을 레퍼런스 스트로크 프로파일과 시각적으로 용이하게 비교할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는,
당구 스트로크 분석장치.
제 1 항에 있어서,
상기 케이싱의 표면에는 사용자의 자세 축과 3축 가속도센서 축을 일치시키기 위한 3축 씽크 마크(101a)가 표시되는,
당구 스트로크 분석장치.
제 1 항에 있어서,
상기 타격감지부는,
비정상적으로 보이는 불연속 데이터구간(220)을 감지 시 상기 불연속 데이터구간(220)의 피크 파동이 상한선(301)과 하한선(302)으로 미리 설정된 트리거 레벨(trigger level)을 초과하는지를 판단하여 상기 트리거 레벨을 초과 시 당구공 타격(stroke) 이벤트가 발생된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는,
당구 스트로크 분석장치.
제 1 항에 있어서,
상기 데이터 변환부의 양방향 적분은,
큐가 당구공을 타격한 시점(230)을 중심으로 타격 시점(230) 이전의 가속도 데이터에 대해 좌에서 우로 순방향(240) 적분을 시행하고, 타격 시점(230) 이후의 데이터에 대해 우에서 좌로 역방향(250) 적분을 시행하여 두 개의 적분 결과를 이어 연결함에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는,
당구 스트로크 분석장치.
장치의 슬립모드가 자동 또는 수동으로 해제되어 장치가 활성화하는 단계(S100);
3축 가속도 센서부(110)에서 실시간으로 큐(Cue)의 가속도를 측정하고 이 가속도 데이터를 타격감지부(121)의 메모리 버퍼로 전달하는 단계(S200);
타격감지부(121)에서 가속도 데이터의 변화량을 실시간으로 계산하여 그 값이 기준 트리거 레벨을 초과했는지 판단하는 단계(S300);
기준 트리거 레벨을 초과했을 경우 큐 스트로크 이벤트가 발생했다고 판단하고, 가속도 데이터를 데이터 변환부(122)로 전달하는 단계(S400);
데이터 변환부(122)에서 가속도 데이터를 스트로크 프로파일로 변환하는 단계(S500);
변환된 스트로크 프로파일을 분석하여 스트로크 정보를 추출하는 단계(S600);
스트로크 프로파일을 포함하여 추출된 상기 스트로크 정보 및 분석 결과를 메모리부(123)에 저장하는 단계(S700);
무선 통신을 통하여 메모리부(123)에 저장된 상기 스트로크 정보 및 분석 결과를 외부 단말부(130)로 전송하는 단계(S800); 및
스마트폰이나 스마트패드를 포함한 외부 단말부(130)에서 상기 스트로크 정보 및 분석 결과를 표시하는 단계(S900);를 포함하고,
상기 외부 단말부는,
데이터 변환부에서 가속도 데이터를 양방향 적분하여 얻어진 자신의 스트로크 프로파일을 선형 그래프 형태로 표시함으로써 사용자가 자신의 스트로크 속도, 브릿지 거리 및 팔로우 거리를 포함한 정보를 시각적으로 용이하게 확인할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는,
당구 스트로크 분석방법.