KR200261712Y1 - 골프연습시뮬레이팅 장치 - Google Patents

골프연습시뮬레이팅 장치 Download PDF

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KR200261712Y1
KR200261712Y1 KR2020010028235U KR20010028235U KR200261712Y1 KR 200261712 Y1 KR200261712 Y1 KR 200261712Y1 KR 2020010028235 U KR2020010028235 U KR 2020010028235U KR 20010028235 U KR20010028235 U KR 20010028235U KR 200261712 Y1 KR200261712 Y1 KR 200261712Y1
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Abstract

본 고안은 간단한 구성으로 골퍼들이 아이언, 우드, 드라이버 등의 골프연습시 공의 출발속력, 방향, 비거리 등을 실시간으로 알 수 있도록 하는 골프연습시뮬레이팅 장치를 제공한다.
그 골프연습시뮬레이팅 장치는, 골프 연습시, 공을 샷한 때에 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등을 표시할 수 있는 골프연습시뮬레이팅 장치에 있어서: 스윙시 클럽헤드가 미치지 아니하도록 샷지점으로부터 전방으로 떨어진 제1거리(L1)의 위치에 최대높이(Hm)를 지니는, 공의 출발을 감지하기 위한 제1센서수단(10,20)을 구비하고, 그 제1센서수단(10,20)으로부터 제2거리(L2)만큼 전방으로 떨어진 위치에서 제2센서수단(30,40)에 의해 공의 통과높이(h)를 감지하며, 상기 제1센서수단(10,20)으로부터 제3거리만큼 전방으로 떨어진 위치에서 제3센서수단(50,60)에 의해 비행중인 공의 좌우위치(w)를 감지하며, 상기 제1센서수단(10,20), 제2센서수단(30,40) 및 제3센서수단(50,60)에서 감지된 신호를 입력받는 콘트롤러(70)를 구비하고, 그 콘트롤러(70)에서 입력된 각 감지 신호로부터 출발수직각(θ), 출발속도(V), 출발수평각(ζ) 및 비거리를 계산하고, 그 출발수직각(θ), 출발속도(V), 출발수평각(ζ) 및 비거리의 출력을 위해 출력수단을 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

골프연습시뮬레이팅 장치{golf training simulation apparatus}
본 고안은, 골프연습시뮬레이팅 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 간단한 구성으로 골퍼들이 아이언, 우드, 드라이버 등의 골프연습시 공의 출발속력, 방향, 비거리 등을 실시간으로 알 수 있도록 하는 골프연습시뮬레이팅 장치에 관한 것이다.
종래, 다양한 골프연습장치와 컴퓨터 시뮬레이션장치가 개발되어 있는 바, 일예를 들면, 특허출원공개번호 제2001-16120호(공개일자: 2001년03월05일, 출원번호: 2000-66130호)에 개시된 골프 시뮬레이션 제어시스템 및 골프 경기방법은, 컴퓨터의 메모리에 저장된 사이버골퍼, 유명골퍼, 기존 경기자의 경기장면을 스크린에 투영하여 디스플레이하면서 실제 경기 진행을 하는 것으로 사이버골퍼, 유명골퍼, 기존 경기자중 하나를 선택하여 경기를 할 수 있도록 하며, 원거리의 실내 골프장에 설치된 골프 시뮬레이션 제어시스템을 인터넷으로 연결하여 원격지에 있는 상대방 경기자들간에 골프경기가 가능하도록 하는 것이다.
또한, 연습장치와 유사한 스윙분석기는 특허 제129095호(등록일자: 1997년11월07일)로 등록된 것으로서, 골프연습자의 골프공 타격시 변화하는 무게중심이동에 따른 타격자세를 표시함은 물론, 골프채의 타격속도, 스윙각도 및 페이스각도에 따라 골프공이 날아간 방향과 거리를 표시하기 위한 것으로서, 제어수단과, 골프공의 타격시 변화하는 골프연습자의 무게중심이동에 따른 체중데이타를 검출하는 체중이동검출수단과, 상기 골프공의 타격시 골프채의 헤드속도, 스윙각도 및 페이스각도를 검출하는 타격검출수단과, 상기 제어수단의 제어에 따라 상기 체중이동검출수단에 의해 검출된 골프연습자의 무게중심이동을 표시함과 동시에 상기 타격검출수단에 의해 검출된 골프채의 헤드속도, 스윙각도및 페이스각도를 표시하는 표시수단과, 상기 체중이동검출수단에 의해 검출된 골프연습자의 무게중심이동 및 상기 타격검출수단에 의해 검출된 골프채의 헤드속도, 스윙각도 및 페이스각도에 따라 골프공의 비거리 및 타구방향을 상기 표시수단을 통해 표시하도록 표시모드를 전환하는 표시모드전환수단과, 상기 체중이동검출수단 및 상기 타격 검출수단에 의해 검출된 데이타를 중앙에서 관리제어하도록 상기 검출데이타를 컴퓨터에 전송하는 RS-232C 인터페이스로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그러나, 상술한 컴퓨터 시뮬레이션장치는 실제 골프연습은 이루어질 수 없는 것이며, 스윙분석기는 그 구성이 복잡하고, 고가이어서, 실제 연습용으로 설치하여 사용하기에는 곤란하다는 문제가 있다.
따라서, 본 고안은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 간단한 구성으로 골퍼들이 아이언, 우드, 드라이버 등의 골프연습시 공의 출발속력, 방향, 비거리 등을 실시간으로 알 수 있도록 하는 골프연습시뮬레이팅 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 골프연습시뮬레이팅 장치와 방법을 설명하기 위한 센서수단배치도,
도 2는 도 1에 이용되는 송신센서의 구성의 일예를 도시한 구성도,
도 3은 도 1에 이용되는 수신센서의 구성의 일예를 도시한 구성도,
도 4는 본 고안의 일실시예에 따른 시뮬레이터 시스템의 블럭도,
도 5는 도 4의 콘트롤러의 구성의 일예를 도시한 블럭도,
도 6은 도 5의 입력인터페이스 및 임시저장장치의 블록도,
도 7은 콘트롤러의 입력인터페이스 및 임시저장장치의 구성을 위한 개략 순서도,
도 8은 본 고안을 실시하기 위한 콘트롤러의 중앙처리장치의 수행을 위한 개략 순서도,
도 9는 본 고안의 일예에 따른 출발속력 80m/sec, 최대 오차각 0.26도 이면, 출발수직각(θ)에 따른 비거리, 체공시간 및 최대상승높이를 나타내는 표,
도 10은 본 고안의 일예에 따른 오차출발수직각에 대한 비거리, 체공시간 및 최대상승높이와 오차거리를 나타내는 표,
도 11은 본 고안의 일예에 따른 비거리 300m, 최대오차각 0.5도일 때 출발수평각에 따른 이탈거리 및 오차각에 따른 최대이탈오차를 나타내는 표.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10,30,50: 송신센서 11: 광원
12: 광섬유 13: 렌즈
14, 24: 센서설치대 20,40,50: 수신센서
21: 포토센서 22: 입력케이블
70: 콘트롤러 80: 입력인터페이스 및 임시저장장치
81: 클럭발생기 82: 스캐닝 입력부
83: 램 84: 입력케이블
90: 중앙처리장치 및 메인보드 100: 디스플레이장치
이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안의 일실시예에 따른 골프연습시뮬레이팅 장치는, 골프 연습시, 공을 샷한 때에 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등을 표시할 수 있는 골프연습시뮬레이팅 장치에 있어서: 스윙시 클럽헤드가 미치지 아니하도록 샷지점으로부터 전방으로 떨어진 제1거리의 위치에 최대높이를 지니는, 공의 출발을 감지하기 위한 제1센서수단; 그 제1센서수단으로부터 제2거리만큼 전방으로 떨어진 위치에서 공의 통과높이를 감지하기 위한 제2센서수단; 상기 제1센서수단으로부터 제3거리만큼 전방으로 떨어진 위치에서 비행중인 공의 좌우위치를 감지하기 위한 제3센서수단; 상기 제1센서수단, 제2센서수단 및 제3센서수단에서 감지된 신호로부터 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등을 계산하고, 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등의 출력을 제어하기 위한 콘트롤러; 그리고, 그 콘트롤러의 제어하에 출발수직각, 출발수평각, 출발속도, 비거리등을 출력하기 위한 출력수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 본 고안의 일실시예에 따른 골프연습시뮬레이팅 장치를 설명하기 위한 센서수단의 배치도가 개략도로서 도시되고, 도 2에는 도 1에 이용되는 송신센서(10,30,50)의 구성의 일예가, 도 3에는 도 1에 이용되는 수신센서(20,40,50)의 구성의 일예가 도시된다. 또, 도 4에는 본 고안의 일실시예에 따른 시뮬레이터 시스템의 블록도가, 도 5에는 도 4의 콘트롤러(70)의 구성의 일예가, 그리고, 도 6에는 도 5의 입력인터페이스 및 임시저장장치(80)가 블록도로서 도시된다.
도 1 및 도 4에서, 본 고안의 일실시예에 따른 골프연습시뮬레이팅 장치는, 제1센서수단(10,20), 제2센서수단(30,40), 제3센서수단(50,60), 콘트롤러(70) 및 디스플레이장치(100)를 포함하여 구성된다.
그 제1센서수단(10,20)는, 도 1에 도시된 바와 같이 공의 출발을 감지하기 위한 것으로, 샷지점으로부터 전방으로 제1거리(L1)만큼 약간 떨어져서 배치되며, 제2센서수단(30,40)은, 공의 통과높이를 감지할 수 있도록 그 제1센서수단(10,20)으로부터 제2거리(L2)만큼 전방으로 떨어진 위치에 설치된다.
또한, 제3센서수단(50,60)은, 비행중인 공의 좌우위치를 감지하도록 상기 제1센서수단(10,20)으로부터 제3거리(설치를 간편하게 하기 위해서는 제2거리와 동일한 거리)만큼 전방으로 떨어진 위치에 설치된다.
상기 콘트롤러(70)는, 제1센서수단(10,20), 제2센서수단(30,40) 및 제3센서수단(50,60)에서 감지된 신호로부터 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등을 계산하고, 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등의 표시를 디스플레이장치(100)에 표시하도록 그 디스플레이장치(100)을 제어한다.
이와 같이 구성함으로서 다음과 같은 과정에 의해 그 콘트롤러(70)의 제어에 의해 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등이 디스플레이장치(100)에 표시되게 된다. 표시방법은, 수치, 그래프, 공의 운동, 공링장의 형태를 본 딴 점수제 등으로서, 공의 운동을 표시하기 위한 것과 같은 경우, 동영상으로 표시되는 것이 바람직하다.
도 2 및 도 3에서 상기 제1센서수단(10,20), 제2센서수단(30,40) 및 제3센서수단(50,60)은, 각각 송신센서(10,30,50)와 수신센서(20,40,50)로 구성되고, 각 송신센서(10,30,50)는, 도 2에 일예로서 도시된 바와 같이 광원(11)으로부터 다수의 광섬유(12)와 다수의 렌즈(13)를 통해 다수의 광줄기를, 공이 통과하는 부분으로 발생시키도록 센서설치대(14)에 설치된다. 또, 도 3에 일예로서 도시된 바와 같이 각 수신센서(20,40,50)는 그 다수의 광줄기상에 배치되어 감응되도록 센서설치대(24)에 는 다수의 포토센서(21)로 구성되고, 그 포토센서(21)의 각각으로부터의 전기적 신호를 입력케이블(22)을 개재하여 상기 콘트롤러(70)에 입력시키도록 구성된다.
상기 콘트롤러(70)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 다수의 포토센서(21)로부터 입력케이블(22)을 통해 각각의 전기적 신호를 입력,저장시키기 위한 입력인터페이스 및 임시저장장치(80)를 포함하며, 또한, 입력된 각각의 전기적 신호에 의해 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등을 계산하고, 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등의 표시를 제어하기 위한 중앙처리장치 및 메인보드(90)를 포함하여 구성된다. 또, 도시가 생략되지만, 프로그램 등의 공지된 저장수단, 공지된 입력수단, 출력장치의 종류에 따른 VGA어댑터 등의 공지된 구동부 등을 포함한다.
한편, 상기 다수의 포토센서(21)로부터의 입력을 스캐닝할 수 있도록 상기 입력인터페이스 및 임시저장장치(80)는, 도 6에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 즉, 소정의 스캐닝을 위한 주파수의 클럭을 발생시키는 클럭발생기(81)를 포함하여 구성되며, 또, 그 클럭발생기(81)로부터 발생되는 클럭에 따라 상기 다수의 포토센서(21)들을 스캐닝하여 각각의 전기적 신호를 입력시키도록 스캐닝 입력부(82)를 구비한다. 또한, 그 입력인터페이스 및 임시저장장치(80)는, 스캐닝 입력부(82)로부터 스캔되어 입력되는 전기적 신호를 임시저장하여 중앙처리장치 및 메인보드(90)로 전송하도록 램(83)과 그 램(83) 및 중앙처리장치 및 메인보드(90)의 입력포트에 연결시키는 RS232C이나 패럴렐 케이블과 같은 입력케이블(84)을 구비하여 구성된다. 그 중앙처리장치 및 메인보드(90)는 현재 폐기상태에 있는 기존의 386컴퓨터용을 이용함으로써 구성할 수 있으며, 이 경우, 더욱 저렴하게 되고, 폐자원을 활용할 수 있다는 환경적 의미가 있다.
이와 같이 구성되는 본 고안의 골프연습시뮬레이팅 장치에 의한 시뮬레이션 방법은, 다음과 같다.
골퍼가 지점(S)에 공을 놓고 샷한 때에, 먼저, 샷지점으로부터 전방으로 약간 떨어진 제1거리(L1)에서 제1센서수단(10,20)에 의해 공의 출발을 감지하게 된다.
그 뒤, 제1센서수단(10,20)으로부터 제2거리(L2)만큼 전방으로 떨어진 위치에서 제2센서수단(30,40)에 의해 공의 통과높이(h)를 감지하게 되며, 동시에 제3센서수단(50,60)에 의해 비행중인 공의 좌우위치(w)를 감지하게 된다.
상기 스캐닝 입력부(82)의 하드웨어적 구성을 위한 동작 흐름의 일예를 도시한 도 7에 있어서, 초기화한 다음, 준비상태로 있다가, 도 6에서 상기 제1센서수단(10,20)의 수신센서(20)에서 공의 출발감지신호가 입력인터페이스 및 임시저장장치(80)의 스캐닝 입력부(82)에 입력된 때에, 20msec 지체한 후(예로 든 것으로 반드시 이에 제한되지는 아니함), 제2센서수단(30,40) 및 제3센서수단(50,60)의 각 포토센서(21)를 순차로 스캐닝하여 공의 감지신호를 입력받는다.
이와 같이 하여 제1센서수단(10,20), 제2센서수단(30,40) 및 제3센서수단(50,60)에서 공의 감지신호가 스캐닝 입력부(82)를 개재하여 입력케이블(22)을 통해 스캐닝되면서 입력되면, 다시 순차로 램(83)에 공의 통과높이(h) 및 좌우위치(w)의 감지데이타로 저장하고, 그 뒤, 입력케이블(84)을 통해 중앙처리장치 및 메인보드(90)에 전송되게 된다.
상기 중앙처리장치 및 메인보드(90)에서는 후술하는 방법에 따라 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등을 계산하고, 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등을 디스플레이장치(100)을 통해 표시하도록 디스플레이장치(100)에출력하게 된다.
즉, 상기 콘트롤러(70)의 중앙처리장치에서는, 도 8의 개략적인 일예의 순서도에서와 같이, 초기화한 후, 준비상태에서 공의 감지데이타유무를 램(83)을 통해 입력케이블((84)을 통해 확인하여 감지데이타가 있는 때에는 이를 독취하고, 독취된 공의 좌우위치(w)와 통과높이(h)에 관한 공 감지데이터를 제1센서수단(10,20)의 감응후 제2센서수단(30,40)의 감응까지 걸린시간(t)과 함께 후술되는 계산방법에 따라 연산하여 출발수직각(θ), 출발속도(V), 출발수평각(ζ), 비거리 등을 출력하게 된다.
먼저, 예를 들어 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등의 계산방법을 설명하기 위해 변수를 가정하면, 다음과 같다.
가정1: 티샷, 아이언샷 또는 드라이버 샷의 지면으로부터 최대출발수직각을 θ1(30도 이하, 평균 출발수직각 10도 부근).
이하30㎝로 규정).
가정3: 포토센서 반응시간을 T1(1msec 이하(포토센서 실제 반응시간임)).
가정4: 제1센서수단(10,20)와 제2센서수단(30,40)의 송신센서(10, 30)와 수신센서(20,40)의 거리를 Wn(1.5m), 제3센서수단(50,60)의 송신센서(50)와 수신센서(60)사이의 높이를 H(2m 이상).
가정5: 공의 지름: 4.267㎝(라지사이즈), 4.115㎝(스몰사이즈).
가정6: 공의 출발최고속력: 90㎧ (참고 타이거우즈 출발최고속력 82㎧).
가정7: 제1센서수단(10,20)와 제2센서수단(30,40)간의 제2거리를 L2(2m)
가정8: 출발수평각을 ζ로 하고 좌우 각각 15도 이하로 가정함.
가정9: 샷지점으로부터 제3센서수단(50,60)까지의 수평거리는 제3거리(위 수치에서 2.3m).
가정10: 공의 출발 최저속력을 Vn으로 하고 30m/sec로 함(여자골퍼의 경우 65m/sec정도라고 하므로).
상술한 가정하에 먼저, 제1센서수단(10,20)의 개수 및 배치간격을 구하면, 다음과 같다.
1.제1센서수단(10,20)의 최고높이(Hm)=L1*tanθ1(즉, 0.3tan(30)=17.32㎝)(가정1과 가정2로부터)
2. 포토센서 간격 4㎝ (가정5로부터)
3. 제1센서수단(10,20)에 필요한 포토센서 개수=Hm/4(=17.32/4=4.33)
그러므로 제1센서수단(10,20)의 높이를 20㎝, 포토센서 간격을 4㎝로 5개 설치함으로써 어느 정도 여유를 가질 수 있게 된다.
또한, 제2센서수단(30,40)의 개수 및 배치간격은 다음과 같다.
제2센서수단(30,40)의 최소높이(Hn)=(L1+L2)tanθ1(=2.3tan(30)=1.33m(가정1, 가정2, 가정7로부터)
출발속력 80m/sec, 최대 오차각 0.26도 이면, 출발수직각(θ)에 따른 비거리, 체공시간 및 최대상승높이는 도 9의 표와 같으며, 오차출발수직각에 대한 비거리, 체공시간 및 최대상승높이와 오차거리는 도 10에 나타난 바와 같다.
여기서, 비거리, 체공시간 및 최대상승높이는, 다음과 같이 하여 구해진다.
비거리=V2* SIN(2θ)/g V : 출발속력, θ: 출발수직각, g: 중력가속도
체공시간=2*V*SIN(θ)g
최대상승높이=(V*SIN(θ))2/g
(※위에 사용된 식은 공기저항, 바람, 딤플, 스핀 등에 의한 영향을 무시한 것으로 실제 비거리 계산식은 추후 실험 측정하여 보정할 필요가 있음)
도 9 및 도 10의 표에 의하면 최대 오차각 0.26도 이하이면 비거리오차는 6m를 넘지 않는다(최대비거리 오차 6m이하, 평균비거리 오차 3m이하 단, 8도 이상에서).
최대오차각 0.26도를 만족시키기 위한 센서간격은 2.3 * tan(0.26)(=10.5㎜)이다. 편의를 위하여 10㎜, 즉 1㎝ 간격으로 포토센서를 배치(이 경우 최대비거리오차 약 5m정도임)한다.
그러므로 제2센서수단(30,40)에 필요한 포토센서 개수는 133/1(=133)이다.
센서의 개수를 늘리면 분해능이 높아져 정확도가 높아지지만 그만큼 비용이 들어가므로 적정 최대오차를 설정한것임. 최대오차의 크기에 따라 필요한 포토센서의 수는 달라질수 있다.
아래쪽 5도이하 포토센서 생략 및 위쪽 25도이상 포토센서 생략시 5도이하(20개), 25도이상 30도이하(26개) 총 46개 생략가능하다. 46개 생략시 필요한 제2센서수단(30,40) 총센서 개수는 (133-46)=87개(1㎝ 간격 배치)이다(등거리간격이 아닌 등각도 간격으로 배치시 조금 더 줄일 수 있음).
다음에 제3센서수단(50,60) 센서 개수 및 배치간격은 다음과 같다.
제3센서수단(50,60) 최소길이(Wn)=2 * 2.3tan(15)=1.232m(가정2, 가정7, 가정8로부터)
그러므로 제3센서수단(50,60) 센싱길이는 1.3m로 하되 제3센서수단(50,60)자체길이는 1.5m로 한다(여기서 가정4 도출).
좌우위치(w)에 의해 구해지는 출발수평각(ζ)에 의해 이탈거리는 R*tan(ζ) (R:비거리, ζ:출발수평각)로 구해지며, 비거리 300m, 최대오차각 0.5도 일 때 출발수평각에 따른 이탈거리 및 오차각에 따른 최대이탈오차는 도 11의 표와 같다(※위에 사용된 식은 공기저항, 바람, 딤플, 스핀에 의한 영향을 무시한 것으로 실제 계산식은 추후 실험 측정하여 보정하여야 함).
도 11의 표에 의하면 최대 오차각 0.5도 이하이면 이탈거리오차는 3m를 넘지 않는다(최대이탈거리 오차 3m 이하, 평균이탈거리 오차 1.5m이하 단, 15도 이하에서).
최대오차각 0.5도를 만족시키기 위한 센서간격은 2.3*tan(0.5)(=20㎜), 그러므로 제3센서수단(50,60)에 필요한 포토센서 개수는, 130/2(=65) (2㎝ 간격 배치)이 된다.
한편, 센서의 개수를 늘리면 분해능이 높아져 정확도가 높아지지만 그 만큼 비용이 들어가므로 적정 최대오차를 설정한 것이며, 최대오차의 크기에 따라 필요한 포토센서의 수는 달라질 수 있다.
다음에 스캐닝 클럭의 선택은 다음과 같다.
공의 지름을 4.267㎝(가정5 참조 요즘은 라지사이즈를 사용하는 추세이므로)으로 하면, 공이 한 단면을 위의 속력으로 지나가는데 걸리는 시간(4.267㎝)/(90m/sec)=474㎲이고, 제2센서수단(30,40)에서 센서는 1센티간격으로 배치되므로 지름 4.12㎝의 공이 통과하면서 최대 4개의 센서를 감응시키게 된다.
공이 통과하는 시간(약0.5msec)동안 10번 공의 위치를 검출하는데 필요한 주기=0.05msec 이므로, 위 주기에 대응하는 주파수=1/0.05=20kHz로 된다.
따라서, 제2센서수단(30,40)(87개) 및 제3센서수단(50,60)(65개) 센서를 스캐닝하기 위한 최소 클럭은, (87+65)*20KHz=3.04MHz으로 되며, 여유(센서의 확장등)를 생각하여 스캐닝 클럭은 4MHz를 사용한다(200개의 센서 스캐닝가능).
다음에 메모리의 선택에 관하여는 다음과 같다.
최소통과시간은, 공이 제1센서수단(10,20)를 지나 제2센서수단(30,40)에 도달하는데 걸리는 시간 2m/(90m/sec)=22.2msec(가정6, 가정7 참조)이므로, 제1센서수단(10,20) 통과후 제2센서수단(30,40) 통과시까지 걸리는 시간 22msec 이상이 된다.
최대통과시간은, 공이 제1센서수단(10,20)를 지나 제2센서수단(30,40)에 도달하는데 걸리는 시간 2m/(30m/sec)=66.6msec(가정7,가정10참조)이므로, 제1센서수단(10,20) 통과후 제2센서수단(30,40) 통과시까지 걸리는 시간 66msec 이하가 된다.
따라서, 제1센서수단(10,20) 감응후 20msec 딜레이시키고 그 후 제2센서수단(30,40) 스캐닝 시작(스캐닝주파수 20KHz,스캐닝시간 50msec)한다.
총스캐닝회수는 50msec/0.05msec=1000회가 되며, 이에 따라 제2센서수단(30,40)의 스캐닝에 필요한 최소 메모리량은, 87*1000=87kbit로 되고, 제3센서수단(50,60)의 스캐닝에 필요한 메모리량은, 65*1000=65kbit가 된다. 총 최소 152 Kbit의 메모리가 필요하므로, 250Kbit를 사용한다.
제2센서수단(30,40)에서의 통과높이(h) 및 출발수직각은 다음과 같이 계산된다.
즉, 20kHz의 주파수를 사용하여 공이 센서를 통과하는 동안 10번 검출이 이루어지므로 스캐닝된 메모리를 검사하여 이중 4개의 센서가 감응된 열을 찾아 평균하여 중심위치로 잡는다.
예)
제2센서수단(30,40)의 경우 87개의 센서(1㎝ 간격)가 있으며, 좌하측 센서의 각을 5도로 하였으므로, 5도에서의 센서의 높이가 2.3*tan(5)=20.12㎝ 이므로, 좌하측으로부터 Y1(17)번째부터 Y2(20)번째까지의 센서가 감응된 경우, 출발수직각은, arctan((((Y1+Y2)/2)*0.01+0.2012)/2.3)가 되며, 위의 예의 경우, 출발수직각은, arctan((((17+20)/2)*0.01+0.2012)/2.3)=9.532。로 된다.
참고로 18번째부터 21번째까지 검출된 경우, 출발수직각은, 9.774。 (위의 경우와 0.242도 차이, 비거리로는 약5m 차이)가 된다. 티위에 공을 놓고 치는 경우, 대략 티의 높이만큼 통과높이(h)에서 빼야 한다.
또한, 출발속력의 계산 및 포토다이오드(포토센서(21))의 선택과 그에 따른 오차범위는 다음과 같다.
보통 포토다이오드의 반응시간은0.1∼1msec 정도를 가진다. 고로 제1센서수단(10,20)의 통과시 실제보다 1msec 이후 출발감지를 하게 되고 두 번째 제2센서수단(30,40)의 통과시도 같은 제품을 쓸 경우 같은 딜레이타임을 가지게 된다.
또한, 속력계산은 제1센서수단(10,20)의 감지로부터 제2센서수단(30,40)의 감지까지의 시간을 측정하여 다음 식에 의해 계산된다
즉, 일반식이 s=v*t (s:이동거리, v:속력, t:이동시걸린시간)이므로, 수평출발속력은, Vx=2/t (Vx:수평출발속력, 2:제1센서수단(10,20)와 제2센서수단(30,40)간의 거리, t:제1센서수단(10,20)의 감응후 제2센서수단(30,40)의 감응까지 걸린 시간)으로 된다.
수직출발속력은, Vy=검출높이/t (Vy:수직출발속력, 검출높이는 출발수직각 계산시 검출되어 계산된 높이)로 된다. 한편, 도 1에서 측방향출발속력(Vz)은, Vz=이탈거리/t=R*tan(ζ)/t (R:비거리, ζ:출발수평각)으로부터 구해지나, 대부분 비행 초기에 측방향으로 크게 벗어나지는 아니할 것이기 때문에 이를 무시할 수 있을 것이다. 측방향출발속력(Vz)을 무시하면, 출발속력 V는 (Vx2+Vy2)1/2에 의해 구해진다. 여기서, 포토 다이오드의 반응딜레이시간에 의한 속력계산에서의 오차는 없으며, 다만, 제품별 특성에 의한 오차는 있을 수 있으나, 이 반응시간 1msec이하인 제품의 사용시 최대오차 0.5msec라고 가정하면,
t=2/90=22msec(제1센서수단(10,20)로부터 제2센서수단(30,40)의 통과시 걸리는 시간 (90m/sec로 통과시))
최대오차율은, 0.5/22 * 100=2.27%의 오차가 생길 수 있게 된다. 반응시간 0.1msec 제품을 사용하는 것이 이러한 오차를 줄이는데 있어서 유용할 것이다(참고로 반응시간 0.1msec인 제품을 사용하면 제품별 특성에 의한 시간차를 감안한다 하더라도 속력계산오차는 위의 10%인 0.227%이하가 될 것이다).
또한 이러한 제품특성에 의한 오차를 줄이는 방법으로, 회로는 조금 더 복잡해지겠으나, 제1센서수단(10,20)의 센서배치를 1센티간격으로 하여 4개의 센서감응시를 통과중심시간으로 설정하면, 반응시간 1msec 제품을 사용하여도 위의 문제를 해결할 수 있다(반응시간 1msec 제품과 0.1msec제품의 가격을 비교하고 추가되는 회로부분의 가격을 산정하여 두가지 안중 하나를 선택할 것).
이상에서 골프 연습시, 공을 샷한 때에 거의 실시간의 디스플레이장치(100)에 출발수직각, 출발속도, 출발수평각, 비거리 등을 표시할 수 있게 되고, 도시는 생략되지만, 여타의 출력수단에도 출력시킬 수 있게 된다.
한편, 제1센서수단(10,20)은, 수직으로 설치되는 것이 도시되고, 설명되지만, 그 제1센서수단(10,20)이 공의 출발을 감지하도록 공의 타격범위내에 경사지게 또는 수평으로 설치될 수도 있고, 그 제1센서수단(10,20)을 평면으로 구성하는 것도 가능하다.
또, 제1센서수단(10,20)의 후방으로 공의 좌우 전후의 타격위치의 이동을 감지하도록 타격위치감지를 위한 센서수단을 구비함으로써 일정한 감지범위내의 위치에서 타격을 할 수 있도록 구성하는 것도 가능하며, 그 타격위치감지 센서수단을 이용하여 출발을 감지하도록 구성되는 것도 가능할 것이다.
또한, 측방향 출발수평각의 계산으로부터 출발수평각이 큰 때에는 그 출발속력 및 비거리에 반영하는 것이 필요하며, 나아가, 공기저항, 바람, 딤플, 스핀 등에 의한 영향을 실험으로 측정하여 보정함과 동시에 온도에 따른 길이변화를 고려하여 온도에 따라 보정하는 것이 더욱 저렴한 재료로 구성하면서도 정밀한 결과를 얻을 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 고안의 실시예에 따른 골프연습시뮬레이팅 장치의 구성과 작용에 의하면, 제1센서수단(10,20) 내지 제3센서수단(50,60)과, 콘트롤러(70) 및 디스플레이장치(100)의 간단한 구성으로 골퍼들이 아이언, 우드, 드라이버 등의 골프연습시 공의 출발속력, 방향, 비거리 등을 연습시 실시간으로 알 수 있도록 하는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 골프 연습시, 공을 샷한 때에 출발수직각, 출발속도, 출발수평각 및 비거리를 표시할 수 있는 골프연습시뮬레이팅 장치에 있어서:
    스윙시 클럽헤드가 미치지 아니하도록 샷지점으로부터 전방으로 떨어진 제1거리(L1)의 위치에 최대높이(Hm)를 지니는, 공의 출발을 감지하기 위한 제1센서수단(10,20)을 구비하고, 그 제1센서수단(10,20)으로부터 제2거리(L2)만큼 전방으로 떨어진 위치에서 제2센서수단(30,40)에 의해 공의 통과높이(h)를 감지하며, 상기 제1센서수단(10,20)으로부터 제3거리만큼 전방으로 떨어진 위치에서 제3센서수단(50,60)에 의해 비행중인 공의 좌우위치(w)를 감지하며, 상기 제1센서수단(10,20), 제2센서수단(30,40) 및 제3센서수단(50,60)에서 감지된 신호를 입력받는 콘트롤러(70)를 구비하고, 그 콘트롤러(70)에서 입력된 각 감지 신호로부터 출발수직각(θ), 출발속도(V), 출발수평각(ζ) 및 비거리를 계산하고, 그 출발수직각(θ), 출발속도(V), 출발수평각(ζ) 및 비거리의 출력을 위해 출력수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 골프연습시뮬레이팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1센서수단(10,20), 제2센서수단(30,40) 및 제3센서수단(50,60)은, 각각 송신센서(10,30,50)와 수신센서(20,40,50)로 구성되고, 각 송신센서(10,30,50)는 광원(11)으로부터 다수의 광섬유(12)와 다수의 렌즈(13)를 통해 다수의 광줄기를, 공이 통과하는 부분으로 발생시키며, 각 수신센서(20,40,50)는 그 다수의 광줄기상에 배치되어 감응되는 다수의 포토센서(21)와, 그 포토센서(21)의 각각으로부터의 전기적 신호를 상기 콘트롤러(70)에 입력시키기 위한 시리얼 또는 패러렐 케이블과 같은 입력케이블(22)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 골프연습시뮬레이팅 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 콘트롤러(70)는, 상기 다수의 포토센서(21)로부터 입력케이블(22)을 통해 각각의 전기적 신호를 입력,저장시키기 위한 입력인터페이스 및 임시저장장치(80)와, 입력된 각각의 전기적 신호에 의해 출발수직각, 출발속도, 출발수평각 및 비거리를 계산하고, 출발수직각, 출발속도, 출발수평각 및 비거리의 출력을 제어하기 위한 중앙처리장치 및 메인보드(90)를 포함하여 구성되며;
    상기 입력인터페이스 및 임시저장장치(80)는, 상기 다수의 포토센서(21)들을 스캐닝하여 각각의 전기적 신호를 입력시키도록 클럭발생기(81)와 스캐닝 입력부(82)를 구비하며, 또, 스캐닝 입력부(82)로부터 스캔되어 입력되는 전기적 신호를 임시저장하여 중앙처리장치 및 메인보드(90)로 전송하도록 램(83)을 구비하고, 그 램(83)과 중앙처리장치 및 메인보드(90)의 입력포트를 연결시키는 입력케이블(84)을 구비하는 것을 특징으로 하는 골프연습시뮬레이팅 장치.
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