KR200452691Y1 - 골프공의 비행정보 측정장치 - Google Patents

골프공의 비행정보 측정장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 골프공의 비행정보 측정장치에 관한 것으로서, 골프 타석(K) 앞에서 타석(K)을 향하여 바닥면과 40°~ 50°의 각도(θ)를 이루도록 설치된 세로 프레임(10)과, 상기 세로 프레임(10)의 하단에서 세로 프레임(10)과 90°의 각도를 이루도록 바닥면에 설치된 가로 프레임(20)과, 상기 세로 프레임(10)을 따라 일렬로 설치된 세로 수광소자 그룹(11)과, 상기 가로 프레임(20)을 따라 일렬로 설치된 가로 수광소자 그룹(21)과, 상기 세로 프레임(10)의 상단에서 상기 가로 수광소자 그룹(21)을 향하여 레이져빔을 발사하는 세로 광발사기(12)와, 상기 가로 프레임(20)의 끝단에서 세로 수광소자 그룹(11)을 향하여 레이져빔을 발사하는 가로 광발사기(22)와, 골프티(T) 위에 있는 골프공(B1)의 유무를 인식하는 제1 반사형 광센서(30)와, 상기 타석(K) 바닥의 일정 타격위치에 있는 골프공(B2)의 유무를 인식하는 제2 반사형 광센서(40)와, 상기 수광소자 그룹(11,21) 및 광센서(30,40)에 연결된 데이터 프로세서(50)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
스크린 골프, 골프공, 비행정보

Description

골프공의 비행정보 측정장치{Apparatus for measuring a flight information of golf ball}
본 고안은 골프공의 비행정보 측정장치에 관한 것으로서, 좀더 상세히 설명하면 주로 실내 골프장에 설치되는 스크린 골프 시설에 있어서 골프공의 타격위치를 인식하는 반사형 광센서와 골프 타석 앞에 40 ~ 50°의 각도로 비스듬히 배치된 광선면을 이용하여 상기 광센서와 광선면 사이에서 골프공과 골프클럽의 각도 및 속도를 정확하게 측정하여 그로부터 골프공의 예상 비거리와 낙하지점을 3차원 영상으로 구현할 수 있도록 제공해 주는 공프공의 비행정보 측정장치에 관한 것이다.
최근 실내 골프 연습장의 공간적인 한계를 극복하기 위한 골프 시뮬레이션 시스템이 개발되어 있다. 즉, 골프타석에 인접한 일정 공간에서 골프공의 속도 및 각도 등에 관한 비행정보(Flight information)를 측정하고, 이를 바탕으로 골프공의 비행궤적을 예상하여 타석 앞에 설치된 스크린에 3차원 영상으로 출력하는 것이다. 이때, 골프공의 예상 비행궤적을 출력하는 제어부에는 실제 골프장의 필드와 동일한 영상이 입력되어 있어서 플레이어는 마치 실제 필드에서 골프를 치는 것과 같은 시각적인 효과를 얻을 수 있다. 이러한 골프 시뮬레이션 시스템은 통상 '스크린 골프(Screen golf)'로 명명된다.
스크린 골프를 구현하는 시스템에서 가장 중요한 기술적 요소는 골프공의 비행궤도와 낙하지점을 정확하게 예상하는 것이며, 이를 위해서는 한정된 공간 내에서 골프공의 동적정보를 보다 다양하고 정확하게 측정해 내야 한다.
종래에도 골프공의 동적정보를 측정하는 여러가지 장치들이 제안되어 있다. 예컨대 도 1은 미국특허 제6,302,802호(등록일자; 2001.10.16.)에 소개된 광학센서네트(Optical sensor net)가 설치된 휴대용 골프연습 시스템(10)을 나타낸 것이다. 상기 휴대용 골프연습 시스템(10)은 가로바(12) 및 세로바(14)로 이루어진 L 자형 프레임과, 상기 가로바(12) 끝단에 설치된 제1 발광부(16)와, 상기 세로바(14) 끝단에 설치된 제2 발광부(18)와, 상기 가로바(12)를 따라 분포되어 제2 발광부(18)에서 발사되는 비평행 광선(Non-parallel light rays)을 수신하는 첫번째 수광부 세트와, 상기 세로바(14)를 따라 분포되어 제1 발광부(16)에서 발사되는 비평행 광선을 수신하는 두번째 수광부 세트와, 상기 수광부 세트(Detector set)에 연결되어 골프공과 골프클럽의 상대적인 운동정보를 검출하는 데이터 프로세서(22)로 이루어진다.
이때, 상기 제1 및 제2 발광부(16,18)는 각각 비평행 광선을 발사하여 실질적으로 하나의 평면으로 이루어지는 비대칭적인 광학센서네트(20)를 형성한다. 그래서 골프 플레이어가 타격지역에서 골프공을 타격하면, 골프공과 골프클럽이 상기 광학센서네트(20)를 통과하면서 일부 수광부 세트 중 일부 수광부로 전달되는 광선을 차단하게 된다. 이때, 데이터 프로세스(22)는 골프공과 골프클럽에 의해서 광선이 차단된 수광부의 위치와 차단시간을 측정하고, 이를 근거로 하여 골프공과 골프클럽의 상대적인 운동정보를 검출하여 골프공의 비행경로를 예상한다. 데이터 프로세스(22)가 예상하는 공프공의 비행궤적은 3차원 영상으로 가공되어 타격지역 앞에 설치된 스크린에 디스플레이 된다.
그런데 상기와 같은 종래의 골프공 동적정보 측정 시스템에서는 골프공과 골프클럽에 대한 운동정보가 광학센서네트라는 하나의 평면상에서 모두 측정되기 때문에 오차범위가 크고, 따라서 정확한 동적정보를 취득하는 데는 한계가 있었다.
이에 본 고안은 스크린 골프를 위한 시뮬레이션 시스템에 있어서, 골프공의 최초 위치를 인식하는 광센서를 설치하고, 골프 타석 앞에는 40 ~ 50°의 각도로 비스듬히 광선면을 배치한 다음, 골프공의 최초 타격위치와 상기 광선면 사이의 시간적, 공간적 변이를 이용하여 골프공의 비행경로를 보다 정확하게 예측할 수 있는 골프공의 비행정보 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 골프공의 비행정보 측정장치는 골프 타석 앞에서 타석을 향하여 바닥면과 40°~ 50°의 각도를 이루도록 설치된 세로 프레임과, 상기 세로 프레임의 하단에서 세로 프레임과 90°의 각도를 이루도록 바닥면에 설치된 가로 프레임과, 상기 세로 프레임을 따라 일렬로 설치된 세로 수광소자 그룹과, 상기 가로 프레임을 따라 일렬로 설치된 가로 수광소자 그룹과, 상기 세로 프레임의 상단에서 상기 가로 수광소자 그룹을 향하여 레이져빔을 발사하는 세로 광발사기와, 상기 가로 프레임의 끝단에서 세로 수광소자 그룹을 향하여 레이져빔을 발사하는 가로 광발사기와, 골프티(Golf tee) 위에 있는 골프공의 유무를 인식하는 제1 반사형 광센서와, 상기 타석 바닥의 일정한 타격위치에 있는 골프공의 유무를 인식하는 제2 반사형 광센서와, 상기 수광소자 그룹 및 광센서에 연결된 데이터 프로세서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 고안은 스크린 골프를 위한 시뮬레이션 시스템에 있어서, 골프공의 최초 위치와 골프 타석 앞에 설치된 광선면 사이의 시간적, 공간적 변이를 이용하여 골프공의 위치와 속도를 파악하기 때문에 측정치에 대한 오차 범위를 크게 줄일 수 있고, 따라서 골프공의 비행궤적과 낙하지점을 정확하게 스크린에 디스플레이할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 고안에 따른 골프공 동적정보 측정 시스템을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 고안의 일 실시예를 설명하는 도면이고, 도 4는 본 고안의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
본 고안에 따른 골프공 동적정보 측정장치는 첨부한 도 2에 나타낸 바와 같이, 세로 프레임(10)과 가로 프레임(20), 그리고 제1 및 제2 반사형 광센서(30,40) 와 데이터 프로세서(50)로 이루어진다.
먼저 세로 프레임(10)은 골프 타석(K) 앞에서 타석(K)을 향하여 바닥면과 40 °~ 50°의 각도(θ)를 이루도록 설치되고, 가로 프레임(20)은 상기 세로 프레임(10)의 하단에서 세로 프레임(10)과 90°의 각도를 이루도록 바닥면에 설치된다.상기 세로 프레임(10)에는 세로 프레임(10)이 바닥면과 40°~ 50°의 각도를 유지하도록 지지해 주는 접이식 거치대(13)가 설치될 수 있다. 상기 세로 프레임(10)과 가로 프레임(20)에는 각각 서로 마주보는 방향으로 세로 및 가로 수광소자 그룹(11,21)이 일렬로 설치되고, 양쪽 프레임(10,20)의 상단에는 상기 수광소자 그룹(11,21)을 향하여 각각 레이져빔을 발사하는 세로 및 가로 광발사기(12,22)가 설치된다.
또한, 상기 제1 반사형 광센서(30)와 제2 반사형 광센서(40)는 발광부와 수광부가 같은 위치에 나란히 설치된 것으로서, 제1 반사형 광센서(30)는 골프티(T) 위에 있는 골프공(B1)의 존재 유무를 인식하고, 제2 반사형 광센서(40)는 타석(K) 바닥의 일정한 타격위치(S)에 있는 골프공(B2)의 존재 유무를 인식한다. 그래서 상기 제1 반사형 광센서(30)는 주로 드라이버 샷(shot)을 할 때 골프공의 비행정보를 측정하고, 제2 반사형 광센서는 아이언 샷(shot)이나 피칭 또는 퍼팅을 할 때 골프공의 비행정보를 측정한다. 상기 제1 및 제2 반사형 광센서(30,40) 중 어느 하나는 상기 접이식 거치대(13)에 설치하는 것이 바람직하다.
본 고안에서 세로 광발사기(12)와 가로 광발사기(22)에서 발사되는 라인형 레이져빔은 골프 타석(K)을 향하여 바닥면과 40°~ 50°의 각도(θ)를 유지하면서 도 3와 같이 3 ~ 7 mm의 간격(R)을 두고 서로 평행하는 이중 광선면(N,N')을 형성할 수도 있고, 도 4와 같이 서로 교차하는 하나의 단일 광선면(N)을 형성할 수도 있다. 상기 도 3의 경우, 세로 광발사기(12)와 가로 수광소자 그룹(21) 사이에는 제1 광선면(N)이 형성되고, 가로 광발사기(22)과 세로 수광소자 그룹(11) 사이에는 제2 광선면(N')이 형성되며, 두 광선면(N,N')이 서로 간섭을 일으키기 않아서 오작동의 우려가 적은 장점이 있다.
상기 세로 프레임(10)과 바닥면 사이의 각도(θ)는 상기 광선면(N,N')과 바닥면 사이의 각도(θ)를 결정하는 요인이 된다. 상기 각도(θ)는 특별한 제한은 없으나, 40°~ 50°일 때 공프공의 동적정보를 가장 효과적으로 측정할 수 있다.
본 고안에서 가로 및 세로 수광소자 그룹(11,21)은 각각 세로 프레임(10) 및 가로 프레임(20) 상에 다수개의 수광소자가 약 1.5 ~ 2.5 Cm의 간격으로 일렬 비치된 것으로서, 각각 대응하는 광발사기(12,22)에서 발사되는 레이져빔을 수신한다. 이때, 상기 광발사기(12,22)에서 발사되는 레이져빔은 외부 산란광이나 노이즈의 영향을 받지 않도록 10 ~ 30 Kz의 펄스빔 형태로 발사되고, 수광소자 그룹(11,21)은 상기 펄스빔만 수신하도록 구성하는 것이 바람직하다.
마지막으로 상기 수광소자 그룹(11,21)과 광센서(30,40)에는 데이터 프로세서(50)가 연결된다. 상기 데이터 프로세스(50)는 상기 광센서(30,40)가 인식하는 공프공(B1,B2)의 최초 타격 위치 및 타격 시간과, 상기 수광소자 그룹(11,21)이 인식하는 골프공의 광선면(N) 통과 위치 및 시간의 변화를 이용하여 골프공의 예상 비행경로를 연산한다.
이하, 본 고안의 작용 및 효과를 설명한다. 먼저 도 3은 본 고안의 일실시예로서 세로 광발사기(12)와 가로 광발사기(22)에서 발사되는 라인형 레이져빔이 이중 광선면(N,N')을 형성하고, 플레이어가 타석(K)에 설치된 골프티(T)에서 골프공(B1)을 타격하는 경우를 설명하는 것이다. 플레이어가 골프 클럽헤드(D1)으로 골프공(B1)을 타격하면, 골프공(B1)은 골프티(T) 위치에서 직선(A)을 그리면서 두개의 광선면(N,N')을 차례로 통과한다. 이때, 데이터 프로세스(50)는 제2 반사형 광센서(40)를 통해서 골프공(B1)이 골프티(T)를 떠난 타격시간을 인식하고, 각 수광소자 그룹(11,21)에서는 레이져빔이 차단된 수광소자의 일련번호를 인식하여 골프공(B1)의 중심이 두 광선면(N,N') 사이를 지나는 한점(A1)을 파악한다.
다음으로 데이터 프로세스(50)는 골프공(B1)이 골프티(T)에서 상기 점 A1를 통과하는데 소요된 시간과 거리를 바탕으로 골프공(B1)의 속도를 연산한다. 즉, 골프티(T)에서 상기 점 A1를 연결하는 직선(A)을 벡터값으로 환산하여 골프공(B1)의 비행궤적에 대한 가로 각도와 세로 각도를 구한다. 이때, 가로 수광소자 그룹(21) 중에서 레이져빔이 차단된 수광소자의 위치 변화는 직선(A)의 가로 각도를 산출하는데 이용되고, 세로 수광소자 그룹(11) 중에서 레이져빔이 차단된 수광소자의 위치 변화는 직선(A)의 세로 각도를 연산하는데 사용된다.
한편, 클럽헤드(D1)는 곡선(B)를 그리면서 두 광선면(N,N')을 차례로 통과한다. 데이터 프로세스(50)는 클럽헤드(D1)에 대해서도 동일한 방법으로 클럽헤드(D1)의 중심이 두 광선면(N,N') 사이를 지나는 한점(B1)을 파악하고, 클럽헤드(D1)가 상기 점 B1을 통과하는 회전속도와 회전각도를 산출한다.
상기와 같은 과정을 통해서 골프공(B1)과 클럽헤드(D1)의 동적정보를 파악하 고, 이를 바탕으로 데이터 프로세스(50)는 골프공(B1)의 예상 비거리와 예상 낙하지점을 산출한 후, 예상되는 골프공(B1)의 비행궤적을 3차원 영상으로 가공하여 골프타석(K) 앞에 설치된 스크린(도시하지 않음)에 디스플레이한다.
한편, 도 4는 본 고안의 다른 실시예로서 세로 광발사기(12)와 가로 광발사기(22)에서 발사되는 라인형 레이져빔이 단일 광선면(N)을 형성하고, 플레이어가 타석(K) 바닥의 일정한 타격위치(S)에서 골프공(B2)을 타격하는 경우를 설명하는 것이다. 플레이어가 골프공(B2)을 타격하면, 골프공(B2)은 타격위치(S)에서 직선(A)을 그리면서 광선면(N)을 통과한다. 이때, 데이터 프로세스(50)는 제2 반사형 광센서(40)를 통해서 골프공(B2)이 타격위치(S)를 떠난 시간을 인식하고, 동시에 각 수광소자 그룹(11,21)에서 레이져빔이 차단된 수광소자의 일련번호를 인식하여 골프공(B2)의 중심이 광선면(N)을 지나는 한점(A1)을 파악한다.
기타 데이터 프로세스(50)가 골프공(B2)의 예상 비거리와 예상 낙하지점을 연산하는 방법은 상기 도 3의 경우와 동일하다. 다만, 도 4의 타격위치(S)는 항상 고정되어 있을 수도 있고 변할 수도 있다. 만일 골프공(B2)이 타격위치(S)가 변할 경우에는 필요에 따라 상기 제2 반사형 광센서(40)의 발광부와 수광부의 각도를 변경해야 한다.
도 1은 종래 골프공의 비행정보 측정 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 본 고안에 따른 골프공의 비행정보 측정장치를 나타낸 도면,
도 3은 본 고안의 일 실시예를 설명하는 도면,
도 4는 본 고안의 다른 실시예를 설명하는 도면이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 ; 세로 프레임 11 ; 세로 수광소자 그룹
12 ; 세로 광발사기 13 ; 거치대
20 ; 가로 프레임 21 ; 가로 수광소자 그룹
22 ; 가로 광발사기 30 ; 제1 반사형 광센서
40 ; 제2 반사형 광센서 50 ; 데이터 프로세서
B1,B2 ; 골프공 D1,D2 ; 골프클럽 헤드
K ; 타석 S ; 타격위치
T ; 골프티(Golf tee)

Claims (4)

  1. 골프 타석(K) 앞에서 타석(K)을 향하여 바닥면과 40°~ 50°의 각도(θ)를 이루도록 설치된 세로 프레임(10)과, 상기 세로 프레임(10)의 하단에서 세로 프레임(10)과 90°의 각도를 이루도록 바닥면에 설치된 가로 프레임(20)과, 상기 세로 프레임(10)을 따라 일렬로 설치된 세로 수광소자 그룹(11)과, 상기 가로 프레임(20)을 따라 일렬로 설치된 가로 수광소자 그룹(21)과, 상기 세로 프레임(10)의 상단에서 상기 가로 수광소자 그룹(21)을 향하여 레이져빔을 발사하는 세로 광발사기(12)와, 상기 가로 프레임(20)의 끝단에서 세로 수광소자 그룹(11)을 향하여 레이져빔을 발사하는 가로 광발사기(22)와, 골프티(T) 위에 있는 골프공(B1)의 유무를 인식하는 제1 반사형 광센서(30)와, 상기 타석(K) 바닥의 일정한 타격위치(S)에 있는 골프공(B2)의 유무를 인식하는 제2 반사형 광센서(40)와, 상기 수광소자 그룹(11,21) 및 광센서(30,40)에 연결된 데이터 프로세서(50)로 이루어지되, 상기 세로 광발사기(12)와 가로 광발사기(22)에서 발사되는 레이져빔은 3 ~ 7 mm의 간격(R)을 두고 서로 평행하는 2개의 광선면(N,N')을 형성하는 것을 특징으로 하는 골프공의 비행정보 측정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 광발사기(12,22)에서 발사되는 레이져빔은 10 ~ 30 Kz의 펄스빔으로 발사되고, 상기 수광소자 그룹(11,21)은 이들 펄스빔 만을 수신하는 것을 특징으로 하는 골프공의 비행정보 측정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 세로 프레임(10)에는 세로 프레임(10)이 바닥면과 40°~ 50°의 각도를 유지하도록 지지해 주는 접이식 거치대(13)가 설치되고, 상기 제1 및 제2 반사형 광센서(30,40) 중 어느 하나는 상기 접이식 거치대(13)에 설치된 것을 특징으로 하는 골프공의 비행정보 측정장치.
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Citations (4)

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