KR20120080553A - System and method of measuring the location of a moving object in the space - Google Patents
System and method of measuring the location of a moving object in the space Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120080553A KR20120080553A KR1020120046174A KR20120046174A KR20120080553A KR 20120080553 A KR20120080553 A KR 20120080553A KR 1020120046174 A KR1020120046174 A KR 1020120046174A KR 20120046174 A KR20120046174 A KR 20120046174A KR 20120080553 A KR20120080553 A KR 20120080553A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light source
- space
- unit
- line
- light
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 19
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/2441—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures using interferometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
- G01C3/02—Details
- G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
- G01C3/08—Use of electric radiation detectors
- G01C3/085—Use of electric radiation detectors with electronic parallax measurement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/36—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01P3/366—Devices characterised by the use of optical means, e.g. using infrared, visible, or ultraviolet light by using diffraction of light
Abstract
Description
본 발명은 공간 상을 이동하는 물체의 위치 측정 시스템 및 방법에 관한 발명으로서 보다 상세하게는 측정시스템을 보다 단순화하면서 공간상을 이동하는 물체의 궤적을 정밀하게 측정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for measuring the position of an object moving in space, and more particularly, to a system and method for precisely measuring the trajectory of an object moving in space while simplifying the measuring system.
공간상을 이동하는 물체의 궤적을 파악하기 위해서는 물체의 순간 비행속도 및 위치를 측정한 후 이를 분석하여 물체의 전체적인 궤도를 파악하게 된다. In order to understand the trajectory of an object moving in space, the instantaneous flight speed and position of the object are measured and analyzed to determine the overall trajectory of the object.
이를 위해서 광원에 의한 그림자를 검출하여 그림자의 위치와 광원의 위치를 연결하여 공간상의 위치를 찾게 되고 다양한 광원이 사용되게 된다. 종래에는 다양한 광원을 사용하였으나 빛의 산란이 잘 일어나지 않고 직진성이 보장되는 레이저를 많이 사용하고 있다. To this end, the shadow by the light source is detected to connect the position of the shadow and the position of the light source to find the position in space and various light sources are used. Conventionally, a variety of light sources have been used, but light scattering does not occur well and lasers are used to guarantee straightness.
도1은 종래기술인 2개의 수광센서라인을 갖는 스크린골프 시스템에서 골프공의 비행속도, 위치를 측정하기 위한 시스템 도면이다. 1 is a system diagram for measuring the flight speed, position of a golf ball in a screen golf system having two light receiving sensor lines of the prior art.
도1에 도시된 바와 같이 종래기술은 2개의 광원(11, 13)을 2개의 수광센서라인(21, 22) 각각에 조사하여 골프공이 이동하면서 생성하게 되는 물체의 그림자를 검출하고 그 교점을 물체의 공간상 위치로 산출하여 물체의 이동궤적을 계산한다. As shown in FIG. 1, the prior art detects a shadow of an object generated by moving a golf ball by illuminating two
그러나 상기와 같이 2개의 수광센서라인(21, 22)을 배치할 경우 구조가 복잡해져서 제한된 공간에서 다수개의 시스템을 설치하는데 문제가 있으며, 2개의 수광센서라인이 이격되어 배치되므로 교점을 생성하기 위해서 직선을 평행이동하는 단계를 거치게 되어 처리속도가 지연될 수 있다. 2개의 광원이 각각의 수광센서라인을 비추고 있어야 하나 수광센서라인간의 간격이 짧게 형성되어 있어 자칫 하나의 수광센서라인에 2개 광원이 비추는 빛이 모두 입사하게 되는 문제점이 있다.However, when the two light receiving
또한 1개의 수광센서라인을 배치하여 2개의 광원으로 조사하는 경우에는 2개의 광원이 겹치는 평면에서 간섭현상이 일어나게 되어 수광센서라인에 입력되는 광신호가 일정하지 않고 보강, 상쇄간섭을 반복한 광의 그림자가 형성되는 문제점이 있으며, 1개의 수광센서라인을 배치하여 2개의 광원으로 조사하는 경우에는 2개의 광원이 수광센서라인에 중복하여서 비추게 됨으로서 수광센서라인에 입력되는 광신호의 원점이 불분명하게 되는 문제점이 발생하게 된다. In addition, when one light receiving sensor line is arranged and irradiated with two light sources, interference occurs in a plane where the two light sources overlap, so that an optical signal inputted to the light receiving sensor line is not constant, and shadows of the light having repeated reinforcement and cancellation interference When one light receiving sensor line is disposed and irradiated with two light sources, two light sources are overlapped with the light receiving sensor line so that the origin of the optical signal input to the light receiving sensor line becomes unclear. This will occur.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 단순화된 시스템으로 물체의 위치를 측정하고, 설치가 용이하도록 구현된 물체의 위치 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a system and method for measuring the position of an object implemented in a simplified system and easy to install.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 공간상의 물체에 광을 조사하는 광원부, 상기 광원부로부터 공간상의 물체에 조사됨으로 인해 발생하는 그림자를 감지하는 센서부, 상기 센서부의 신호를 감지하여 공간상의 물체 위치 및 속도를 계산하는 계측부를 포함하고 상기 광원부는 라인레이저를 조사하는 제1광원, 상기 제1광원과 이격되어 형성되고 라인레이저를 조사하는 제2광원을 포함하며 상기 제1광원과 상기 제2광원은 라인레이저를 서로 교대하여 물체에 조사하며, 상기 센서부는 센서들이 일렬로 배열되어 있는 단일 수광 센서라인을 포함한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a light source unit for irradiating light to an object in space, a sensor unit for detecting a shadow generated by the irradiation of the object in space from the light source unit, the position of the object in space by sensing the signal of the sensor unit And a measurement unit for calculating a speed, wherein the light source unit includes a first light source for irradiating a line laser, a second light source spaced apart from the first light source, and irradiates a line laser. Alternately irradiates the line laser to the object, and the sensor unit includes a single light receiving sensor line in which the sensors are arranged in a line.
상기 광원부에 형성된 상기 제1광원과 상기 제2광원의 라인레이저 광선 폭은 상기 라인레이저 광선이 직접 조사하는 상기 센서부의 폭에 2 내지 5배이고 상기 광원부에 형성된 상기 제1광원과 상기 제2광원이 서로 교대하여 광을 조사하는 주파수는 4㎑ 내지 15㎑이다. 4㎑이상에서 주변의 전자회로 소자가 반응할 수 있는 속도까지 증가시켜서 사용할 수 있고, 반면에 주파수가 너무 크게 되면 감지소자 등에서 예측하지 못한 에러가 발생할 수도 있어 약 15㎑이내에서 사용할 수 있다.The line laser beam widths of the first light source and the second light source formed in the light source unit are 2 to 5 times the width of the sensor unit directly irradiated by the line laser beam, and the first light source and the second light source formed in the light source unit are The frequency of irradiating light alternately with each other is 4 kHz to 15 kHz. It can be used to increase the speed that the surrounding electronic circuit element can react at 4 kHz or more, while if the frequency is too large, an unexpected error may occur in the sensing element, and thus it can be used within about 15 kHz.
상기 광원부에는 상기 제1광원과 상기 제2광원의 라인레이저 광선 폭과 서로 교대하여 조사하는 광의 주파수를 조절할 수 있는 컨트롤러를 더 포함한다. The light source unit may further include a controller configured to adjust frequency of light irradiated alternately with line laser beam widths of the first light source and the second light source.
상기 센서부는 센싱 감도를 조절할 수 있는 가변저항을 포함하는 감도조절기를 더 포함하며, 상기 시스템은 상기 계측부와 연결되어 공간상을 이동하는 가상의 물체 이동경로를 제공하는 디스플레이부를 더 포함한다.The sensor unit further includes a sensitivity controller including a variable resistor for adjusting a sensing sensitivity, and the system further includes a display unit connected to the measurement unit to provide a virtual object movement path moving in space.
상기 계측부는 상기 센서부로부터 입력되는 신호를 통해 공간상의 물체의 위치를 산출하는 공간위치 산출모듈; 초기 물체의 시작점에서 상기 센서부를 지나는 물체의 시간을 계산하여 물체의 속도를 산출하는 속도산출모듈 및 공간위치와 속도, 설정된 외부환경에 기인한 물체의 가상진행경로 영상을 제어하는 중앙처리장치를 포함하며, 상기 계측부는 같은 공간상을 이동하는 물체에 영향을 미칠 수 있는 인자를 입력, 변경할 수 있도록 하는 인터페이스를 더 포함하고, 상기 공간상을 이동하는 물체에 영향을 미칠 수 있는 인자는 풍속, 풍향, 온도, 습도, 날씨를 포함한다. The measurement unit may include a space position calculation module for calculating a position of an object in space through a signal input from the sensor unit; It includes a speed calculation module for calculating the speed of the object by calculating the time of the object passing through the sensor unit from the initial point of the initial object, and a central processing unit for controlling the virtual progress path image of the object due to the spatial position and speed, the set external environment The measurement unit may further include an interface for inputting and changing a factor that may affect an object moving in the same space, and the factors that may affect the object moving in the space may include wind speed and wind direction. Includes temperature, humidity, weather.
본 발명은 물체의 이동경로 측정방법에 있어서, 초기 정지상태에 있는 물체의 위치를 검출하는 단계, 제1광원과 제2광원을 교대로 조사하여 공간상 물체의 위치를 검출하는 단계, 움직이는 물체의 속도를 산출하는 단계를 포함하며, 상기 계측부는 물체의 가상 이동경로를 계산하는 단계, 디스플레이부에 물체의 이동경로를 표시하는 단계를 더 포함한다. The present invention provides a method for measuring a moving path of an object, the method comprising: detecting a position of an object in an initial stationary state, alternately irradiating a first light source and a second light source, and detecting a position of the object in space; Comprising the step of calculating the speed, the measuring unit further comprises the step of calculating the virtual movement path of the object, the display unit further comprises the step of displaying the movement path of the object.
본 발명의 효과는 시스템을 단순화함으로 인해서 시스템을 설치하고, 복수개의 시스템을 구성하는데 있어서 보다 용이하게 구현할 수 있으며, 공간상의 물체의 위치를 보다 정밀하게 측정할 수 있도록 한다. 본 발명의 또 다른 효과는 광원의 폭이 넓게 형성되어 있고 조절이 가능하여 광원이 흔들리는 상황에서도 물체의 공간상의 위치를 검출할 수 있도록 한다. The effect of the present invention is that by simplifying the system can be more easily implemented in installing the system, configuring a plurality of systems, it is possible to more accurately measure the position of the object in space. Another effect of the present invention is that the width of the light source is wide and can be adjusted so that the position of the object in the space can be detected even when the light source shakes.
도1은 종래기술인 2개의 수광센서라인을 갖는 스크린골프 시스템에서 골프공의 비행속도, 위치를 측정하기 위한 시스템 도면이다.
도2a는 본 발명의 일실시예인 물체의 이동경로 측정 시스템에서 제1광원이 레이저를 조사하는 도면이다.
도2b는 본 발명의 일실시예인 물체의 이동경로 측정 시스템에서 제2광원이 레이저를 조사하는 도면이다.
도3a는 본 발명의 일실시예인 센서부의 정면도이다.
도3b는 본 발명의 일실시예인 광 다이오드의 상세도이다.
도4는 본 발명의 일실시예인 광원부와 센서부의 단면이다.
도5는 본 발명인 물체의 이동경로측정 시스템의 블록도이다.
도6은 공간을 지나가는 물체의 위치를 산출하는 원리를 나타낸 개략도이다.
도7은 공간상을 이동하는 물체의 단일 수광 센서라인이 형성된 평면을 통과하는 개략적인 모형도이다.
도8은 움직이는 물체의 일반적인 속도벡터를 표시한 도면이다.
도9는 물체의 이동경로를 측정하는 시스템이 복수개 배치되어 있는 경우를 나타내는 도면이다.
도10은 본 발명의 일실시예인 물체의 이동경로 측정방법의 순서도이다. 1 is a system diagram for measuring the flight speed, position of a golf ball in a screen golf system having two light receiving sensor lines of the prior art.
2A is a diagram in which a first light source irradiates a laser in a system for measuring a movement path of an object according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2B is a diagram in which a second light source irradiates a laser in a moving path measuring system of an object according to an embodiment of the present invention.
3A is a front view of a sensor unit which is an embodiment of the present invention.
Figure 3b is a detailed view of a photodiode which is an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of a light source unit and a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of a system for measuring a movement path of an object of the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating a principle for calculating the position of an object passing through a space.
7 is a schematic model diagram passing through a plane in which a single light receiving sensor line of an object moving in space is formed.
8 shows a general velocity vector of a moving object.
9 is a diagram illustrating a case where a plurality of systems for measuring a moving path of an object are arranged.
10 is a flowchart illustrating a method of measuring a movement path of an object according to an embodiment of the present invention.
실시예들은 여러 가지 다른 형태들로 구체화되어질 수 있고, 여기에서 설명되는 양태들로 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 오히려, 상기 양태들은 실시예들을 더욱 철저하고 완전하게 되도록 해주며, 당업자에게 실시예들의 영역을 충분히 전달할 수 있도록 해준다. 비록 제1, 제2 .. 등을 지칭하는 용어들이 여러 구성 요소들을 기술하기 위하여 여기에서 사용되어 질 수 있다면, 상기 구성 요소들은 이러한 용어들로 한정되지 않는 것으로 이해되어 질 것이다. 단지 이러한 용어들은 어떤 구성 요소로부터 다른 구성 요소를 구별하기 위해서 사용되어질 뿐이다.The embodiments may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the aspects set forth herein. Rather, the above aspects make the embodiments more thorough and complete, and fully convey the scope of the embodiments to those skilled in the art. Although terms referring to first, second, etc. may be used herein to describe various components, it will be understood that the components are not limited to these terms. These terms are only used to distinguish one component from another.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도2a는 본 발명의 일실시예인 물체의 이동경로 측정 시스템에서 제1광원이 레이저를 조사하는 도면이다.2A is a diagram in which a first light source irradiates a laser in a system for measuring a movement path of an object according to an embodiment of the present invention.
도2b는 본 발명의 일실시예인 물체의 이동경로 측정 시스템에서 제2광원이 레이저를 조사하는 도면이다. FIG. 2B is a diagram in which a second light source irradiates a laser in a moving path measuring system of an object according to an embodiment of the present invention.
도2a, 도2b에 도시된 바와 같이 본 발명인 물체의 이동경로 측정 시스템은 공간상의 물체에 광을 조사하는 광원부(100), 상기 광원부(100)로부터 공간상의 물체에 조사됨으로 인해 발생하는 그림자를 감지하는 센서부(200), 상기 센서부(200)의 신호를 감지하여 공간상의 물체 위치 및 속도를 계산하는 계측부(300)를 포함하고, 상기 광원부(100)는 라인레이저를 조사하는 제1광원(110), 상기 제1광원(110)과 이격되어 형성되고 라인레이저를 조사하는 제2광원(130)을 포함하며 상기 제1광원(110)과 상기 제2광원(130)의 광 조사는 서로 교대하여 소정의 주파수로 온/오프를 주기적으로 반복한다. As shown in FIGS. 2A and 2B, the movement path measuring system of the object of the present invention detects a shadow generated by irradiating an object in space from the
상기 광원부(100)는 공간상의 물체에 조사되어 그림자를 생성하기 위한 제1광원(110)과 제2광원(130)이 형성되어 있으며, 상기 광원부(100)는 레이저 광선이 횡으로 넓게 조사하도록 형성되어 있는 라인레이저이다. 레이저광선은 직진성이 우수하고 공기중에서도 산란이 잘 일어나지 않는 특성이 있다. 또한 볼록렌즈와 실린더 렌즈에 의해서 라인레이저가 형성된다. The
상기 광원부(100)에 형성되는 상기 제1광원(110)과 상기 제2광원(130)이 서로 교대하여 광을 조사하는 주파수는 4㎑ 내지 15㎑인 것을 특징으로 한다. The frequency at which the
본 발명인 물체의 이동경로 측정 시스템이 적용되는 스크린 골프 시스템에서 골프공의 순간속도는 200㎞/h ~ 250㎞/h이다. 골프공의 지름은 약 43㎜이므로 골프공의 순간속도 범위 중 최고속도 250㎞/h로 진행한다고 가정하면 43㎜의 거리를 진행하는데는 620㎲의 시간이 필요하지만 상기 광원1(110)과 상기 광원2(130)에 의해서 골프공이 지나가는 순간 조사가 가능하도록 하기 위해서는 안전마진(margin)을 고려하여 골프공의 진행시간을 500㎲라고 가정하고 여기에 다시 2배의 안전마진을 고려하면 진행시간이 약 250㎲가 됨으로 4㎑이상의 주파수로 상기 광원들이 온/오프를 반복할 경우에 센서부(200)에서 검출이 가능하게 된다. In the screen golf system to which the movement path measurement system of the present invention is applied, the instantaneous speed of the golf ball is 200 km / h to 250 km / h. Since the diameter of the golf ball is about 43 mm, assuming that the golf ball proceeds at a maximum speed of 250 km / h among the instantaneous speed ranges of the golf ball, a distance of 43 mm is required to travel a distance of 43 mm, but the light source 1 110 and the In order to be able to check the moment when the golf ball passes by the light source 2 130, it is assumed that the driving time of the golf ball is 500 ms in consideration of the safety margin, and then, considering the safety margin of 2 times again, the running time is When the light sources repeatedly turn on / off at a frequency of 4 kHz or more, the signal is about 250 kHz.
도3a는 본 발명의 일실시예인 센서부의 정면도이다. 3A is a front view of a sensor unit which is an embodiment of the present invention.
도3b는 본 발명의 일실시예인 광 다이오드의 상세도이다.Figure 3b is a detailed view of a photodiode which is an embodiment of the present invention.
상기 센서부(200)는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 광다이오드(230)가 다수 형성되어 있는 단일 수광 센서라인으로 형성되어있다. The
도3a와 도3b에 도시된 바와 같이 상기 광 다이오드(230)의 지름(R)은 6mm이고, 실질적인 센싱부분의 지름 r = 2 ~ 3㎜이며, 상기 광 다이오드 간(230)의 간격(l)은 6㎜를 넘지 않는 범위에서 형성될 수도 있다. 상기 센서부(200)에 형성되어 있는 광다이오드(230)는 상기 광원1과 상기 광원2가 교대로 조사함으로서 시간간격이 발생하게 되고 각 다이오드에서 검출하게 되는 신호 또한 광원1과 광원2에 의한 펄스파가 형성된다. 이러한 펄스파가 각 다이오드에서 일정하게 형성되고 있는 중에 물체가 접근하여 펄스파의 강도가 줄어들거나 펄스가 형성되지 않게 되는 경우에 물체가 지나가고 있다는 신호가 되며, 펄스파의 강도 변화가 있는 광다이오드(230)는 상기 광원1과 상기 광원2에 의해서 두지점에 발생하게 된다. As shown in FIGS. 3A and 3B, the diameter R of the
상기 센서부(200)는 센싱 감도를 조절할 수 있는 가변저항을 포함하고 있는 감도조절기(미도시)가 연결되어 있어 최적의 감도로 조절할 수 있도록 한다. The
도4는 본 발명의 일실시예인 광원부와 센서부의 단면이다. 4 is a cross-sectional view of a light source unit and a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
도4에 도시된 바와 같이 상기 광원(100)에서 조사된 빛이 상기 센서부(200)의 폭과 동일하거나 넓게 형성될 수 있다. 특히 상기 센서부(200)의 폭에 2배 내지는 5배의 라인레이저 광선 폭을 갖도록 할 수 있다. 또한 상기 센서부(200)의 폭은 일정하므로 광원(100)에서 조사되는 라인레이저의 광선폭이 변화가능하도록 형성된다. 라인레이저의 광선폭(두께)은 상기 광원부(100)와 연결된 컨트롤러(150)에 의해서 조절이 가능할 수 있다. As shown in FIG. 4, light emitted from the
상기 계측부(300)는 상기 센서부로부터 입력되는 신호를 통해 공간상의 물체의 위치를 산출하는 공간위치 산출모듈, 초기 물체의 시작점에서 상기 센서부를 지나는 물체의 시간을 계산하여 물체의 속도를 산출하는 속도산출모듈 및 공간위치와 속도, 설정된 외부환경에 기인한 물체의 가상진행경로 영상을 제어하는 중앙처리장치를 포함한다. 상기 계측부(300)는 같은 공간상을 이동하는 물체에 영향을 미칠 수 있는 인자를 입력, 변경할 수 있도록 하는 인터페이스를 더 포함한다. The
도5는 본 발명인 물체의 이동경로측정 시스템의 블록도이다. 5 is a block diagram of a system for measuring a movement path of an object of the present invention.
도5에 도시된 바와 같이 상기 계측부는 공간위치 산출모듈, 속도산출모듈, 중앙처리장치, 인터페이스를 포함하고 있다. As shown in FIG. 5, the measurement unit includes a space position calculation module, a speed calculation module, a central processing unit, and an interface.
상기 공간위치 산출모듈은 공간상을 이동하는 물체가 상기 센서부 위를 지나가면서 상기 광원1과 상기 광원2에 의해서 그림자를 형성하게 된 경우에 단일 수광 센서라인으로 이루어진 상기 센서부의 전기신호로부터 얻어진 광 다이오드의 위치정보를 상기 센서부로부터 전송받게 된다.The space position calculation module is a light obtained from the electrical signal of the sensor unit consisting of a single light-receiving sensor line when an object moving in space passes over the sensor unit to form a shadow by the light source 1 and the light source 2. The position information of the diode is received from the sensor unit.
도6은 공간을 지나가는 물체의 위치를 산출하는 원리를 나타낸 개략도이다.6 is a schematic diagram illustrating a principle for calculating the position of an object passing through a space.
도6에 도시된 바와 같이 제1광원(110)과 제2광원(130)에서 라인레이저가 교대로 조사하며 실제 물체가 지나간 위치의 좌표를 (Xp, Zp)라 하자 물체가 공간상을 지나갈때 상기 센서부의 X1, X2위치에 펄스의 변화가 수반되고 이 위치에 있는 광 다이오드는 상기 계측부에 상기 단일 수광 센서라인의 X1과 제1광원(110)을 연결시킨 제1직선을 산출하고 단일수광센서라인의 X2와 제2광원(130)을 연결시킨 제2직선을 산출한다. 두 직선의 교점을 구하면 그 교점이 공간상을 이동하는 물체가 지나간 지점인 (Xp, Zp)가 된다. As shown in FIG. 6, when the line laser is irradiated alternately from the first
본 발명을 스크린 골프 시스템에 적용한 예를 살펴보면 초기 골프공의 위치는 기 설정되어 있고 골프스윙을 통해서 골프공이 움직이기 시작하면 제1광원, 제2광원이 교대로 조사하고 바닥면에 단일 수광 센서라인이 형성되어 있는 평면공간을 통과하게 된다. 평면공간을 통과하면서 상기 단일 수광 센서라인에 촘촘히 배열되어 있는 광다이오드의 펄스세기를 변화시키는 점 X1, X2가 검출되고 상기 X1과 제1광원, 상기 X2와 제2광원을 연결한 제1직선, 제2직선의 교점을 산출함으로서 골프공의 공간상의 위치가 계산된다. Looking at the example of applying the present invention to the screen golf system, the position of the initial golf ball is set in advance and when the golf ball starts to move through the golf swing, the first light source and the second light source are alternately irradiated and a single light receiving sensor line is placed on the bottom surface. It passes through the formed planar space. Points X1 and X2 for varying the pulse intensity of the photodiodes densely arranged in the single light receiving sensor line while passing through the planar space are detected, and a first straight line connecting the X1 and the first light source and the X2 and the second light source; By calculating the intersection point of the second straight line, the position in space of the golf ball is calculated.
상기 공간위치 산출모듈은 상기와 같은 원리로 공간상의 위치를 계산하여 중앙처리장치에 전송한다. The space position calculation module calculates the position on the space and transmits it to the CPU based on the above principle.
상기 속도산출 모듈은 미리 설정되어 있는 물체의 초기위치와 단일 수광 센서라인이 있는 평면까지의 거리를 물체가 도달하는데 걸리는 시간으로 나누어 양 구간에서의 평균속도를 계산한다. The speed calculating module calculates the average speed in both sections by dividing the distance between the initial position of the object and the plane of the single light receiving sensor line by the time it takes to reach the object.
상기 중앙처리장치는 상기 공간위치 산출모듈과 상기 속도산출 모듈에 의해서 계산된 정보를 이용하여 물체가 단일 수광센서라인과 광원이 이루는 평면상을 지난 이후에 물체의 이동경로를 측정하게 된다. The CPU uses the information calculated by the space position calculating module and the speed calculating module to measure a moving path of the object after the object passes a plane formed by a single light receiving sensor line and a light source.
도7은 공간상을 이동하는 물체의 단일 수광 센서라인이 형성된 평면을 통과하는 개략적인 모형도이다. 7 is a schematic model diagram passing through a plane in which a single light receiving sensor line of an object moving in space is formed.
다만 도7은 물체의 X축방향의 이동은 고려하지 않았다. Y축방향으로 진행해 나가고 Z축방향으로 솟아 오르는 물체에 대한 움직임만을 고려하였다. 7 does not consider the movement of the object in the X axis direction. Only the movement of the moving object in the Y-axis and rising in the Z-axis is considered.
본 발명의 시스템이 적용될 스크린 골프 시스템을 고려하면 골프공의 초기 위치와 상기 공간위치 산출모듈에 의해서 나온 교점을 연결한 선의 기울기가 도7에 도시된 각 θ가 되며, 골프공의 초기 위치와 상기 교점을 연결한 선을 연장하여 골프공의 평균속도벡터 v를 계산하고 벡터 v의 크기는 상기 속도산출 모듈에 의해서 계산되었다. Considering the screen golf system to which the system of the present invention is applied, the inclination of the line connecting the initial position of the golf ball and the intersection point generated by the spatial position calculating module becomes the angle θ shown in FIG. 7, and the initial position of the golf ball and the The average speed vector v of the golf ball was calculated by extending the line connecting the intersections, and the size of the vector v was calculated by the speed calculating module.
도8은 움직이는 물체의 일반적인 속도벡터를 표시한 도면이다. 도8에 도시된 바와 같이 일반적인 속도벡터 V는 X, Y, Z축 성분으로 나누어지게 되고 
상기 공간상을 이동하는 물체에 영향을 줄 수 있는 인자는 풍속, 풍향, 온도, 습도, 날씨 등이 있다. 도8에서 X축 방향과 Z축방향이 이루는 평면이 상기 단일 수광 센서라인이 형성되어 있는 평면이라 가정하면 X축 방향의 속도성분에 영향을 미치는 인자로서 +X방향으로 부는 바람을 생각해 볼 수 있으며, Y축 방향의 속도성분에 영향을 미치는 인자는 물체에 작용한 초기 힘 뿐만 아니라 ±Y축 방향으로 부는 바람을 생각해 볼 수 있다. Z축 방향의 속도성분은 물체가 상승하도록 하는 물체에 작용한 힘 뿐만 아니라 물체가 땅에 닿을 때까지 계속 작용하는 중력가속도(g)를 고려해야 한다. 각 성분에 대해서 작용하는 인자들을 모두 고려하고 벡터의 크기가 결정되면 도8에 도시된 바와 같은 3차원 입체 벡터가 생성된다. 온도, 습도는 물체가 진행하는 방향에 반대방향으로 작용하는 공기저항값과 관계가 있다. 이처럼 공간상을 움직이는 물체에 영향을 미치는 모든 인자를 상기 계측부에 입력하여 다양한 환경에서 물체의 이동경로를 측정할 수 있도록 하는 인터페이스가 상기 계측부에 포함되어 있다. Factors that may affect the object moving in the space are wind speed, wind direction, temperature, humidity, weather, and the like. In FIG. 8, assuming that the plane formed between the X-axis direction and the Z-axis direction is a plane in which the single light receiving sensor line is formed, the wind blowing in the + X direction may be considered as a factor affecting the velocity component in the X-axis direction. For example, the factors affecting the velocity component in the Y-axis direction can be considered not only the initial force applied to the object but also the wind blowing in the ± Y-axis direction. The velocity component in the Z-axis should take into account the force acting on the object causing the object to rise as well as the gravitational acceleration (g) that continues to act until the object touches the ground. Considering all the factors that act on each component and determining the size of the vector, a three-dimensional stereoscopic vector is generated as shown in FIG. Temperature and humidity are related to air resistance values that act in a direction opposite to the direction in which an object travels. The measurement unit includes an interface for inputting all the factors affecting the moving object in space to the measurement unit to measure the movement path of the object in various environments.
상기와 같은 과정들을 통해서 계산된 물체의 비행속도와 위치정보를 통해서 상기 중앙처리장치는 물체의 3차원 비행궤도를 계산하게 된다. 상기 중앙처리장치에는 공력수식이 입력되어 있어 상기 공간위치 산출모듈, 상기 속도산출모듈, 초기 위치에 대한 정보, 각 성분에 영향을 미치는 인자만 입력하면 비행궤도를 계산하여 물체의 공간상의 움직임을 디스플레이 장치에 현출할 수 있게 된다.
The central processing unit calculates the three-dimensional flight trajectory of the object through the flight speed and position information of the object calculated through the above processes. The aerodynamic formula is input to the central processing unit, and the space position calculation module, the speed calculation module, information on the initial position, and only the factors affecting each component are input to calculate the flight trajectory to display the spatial movement of the object. It can be exposed to the device.
*도9는 물체의 이동경로를 측정하는 시스템이 복수개 배치되어 있는 경우를 나타내는 도면이다. 9 is a diagram showing a case where a plurality of systems for measuring a moving path of an object are arranged.
도9에 도시된 바와 같이 복수개의 광원부(100)와 복수개의 센서부(200)를 배치하는 경우 시간에 따른 복수개의 공간상의 위치를 계산할 수 있게 되어 보다 정확한 물체의 이동경로를 측정할 수 있게 된다. 각 시스템마다 영향을 미치는 인자의 설정을 달리할 수 있으며, 상기 계측부(300)는 각각의 센서부가 모두 연결될 수 있는 연결단자가 구비되어 있어 물체의 위치를 정확하게 추적, 측정할 수 있게 된다. As shown in FIG. 9, when the plurality of
이하 본 발명인 물체의 이동경로 측정 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, the moving path measuring method of the object of the present invention will be described.
도10은 본 발명의 일실시예인 물체의 이동경로 측정방법의 순서도이다. 10 is a flowchart illustrating a method of measuring a movement path of an object according to an embodiment of the present invention.
도10에 도시된 바와 같이 물체의 이동경로 측정 방법은 초기 정지상태에 있는 물체의 위치를 검출하는 단계(S1), 계측부는 교대로 온/오프를 반복하는 2개의 광원에 의해서 센서부에 형성된 2개의 그림자 위치(S2)와 광원부의 상기 각 광원을 연결하여 직선의 교점을 찾는 단계(S3), 움직이는 물체의 속도를 산출하는 단계(S4)를 포함한다. 또한 상기 계측부는 물체의 가상 이동경로를 계산하는 단계(S5), 디스플레이부에 물체의 이동경로를 표시하는 단계(S6)를 더 포함한다. As shown in FIG. 10, the method for measuring a moving path of an object includes detecting a position of an object in an initial stationary state (S1), and the measuring unit is formed by using two light sources alternately repeating on / off. Connecting the two shadow positions (S2) and the light sources of the light source unit to find the intersection of the straight line (S3), and calculating the speed of the moving object (S4). The measurement unit may further include calculating a virtual movement path of the object (S5), and displaying the movement path of the object on a display unit (S6).
물체의 이동경로 측정방법을 스크린 골프 시스템에 적용하면 골프공의 초기위치를 검출하는 단계를 거친다. 초기위치는 기존에 설정되어 있거나 압전센서 등에 의해서 위치를 파악할 수 있도록 한다. 골프공이 이동을 시작한 경우 교대로 온/오프를 반복하는 2개의 광원의 조사에 의해서 형성되는 그림자를 센서부에서 검출하고 그림자의 위치와 광원을 연결한 직선을 연결한 교점을 찾는 단계를 거치게 되며, 앞서 언급한 평균속도를 계산하는 방법에 의해서 물체의 속도를 산출한다. 이후 계측부에 포함되어 있는 중앙처리장치에서 공력수식에 의한 물체의 가상 이동경로를 계산하고 디스플레이부에서 배경화면과 동시에 물체의 이동경로에 대한 표시를 골프공 형태로 현출한다. When the method of measuring the moving path of the object is applied to the screen golf system, the initial position of the golf ball is detected. The initial position can be determined by the existing setting or the piezoelectric sensor. When the golf ball starts to move, the sensor unit detects the shadow formed by the irradiation of two light sources which alternately turn on / off alternately, and finds the intersection point connecting the position of the shadow and the straight line connecting the light source. The velocity of the object is calculated by the method of calculating the average velocity mentioned above. After that, the central processing unit included in the measurement unit calculates the virtual movement path of the object by aerodynamic formula, and displays the movement path of the object in the form of a golf ball on the display unit simultaneously with the background screen.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments but may be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described in the present invention to various extents which can be modified.
100 광원부 110 제1광원
130 제2광원 200 센서부
230 광다이오드 300 계측부100
130 2nd
230
Claims (11)
상기 센서부는 센서들이 일렬로 배열되어 있는 단일 수광 센서라인을 포함하고,
상기 광원부는 라인레이저를 조사하는 제1광원 및 상기 제1광원과 이격되어 형성되고 라인레이저를 조사하는 제2광원을 포함하며,
상기 제1광원과 상기 제2광원은 라인레이저를 상기 단일 수광 센서라인에 교대로 조사하는 것에 의해서 공간상을 이동하는 물체에 라인레이저를 서로 교대하여 조사하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동경로 측정 시스템.An object including a light source unit for irradiating light to an object in space, a sensor unit for detecting a shadow generated by the irradiation of the object in space from the light source unit, a measuring unit for detecting a signal of the sensor unit to calculate the position and velocity of the object in space In the path measurement system of,
The sensor unit includes a single light receiving sensor line in which the sensors are arranged in a line,
The light source unit includes a first light source that irradiates the line laser and a second light source that is formed spaced apart from the first light source and irradiates the line laser,
The first light source and the second light source alternately irradiate line lasers to objects moving in space by alternately irradiating a line laser onto the single light-receiving sensor line. .
상기 광원부에 형성된 상기 제1광원과 상기 제2광원의 라인레이저 광선 폭은 상기 라인레이저 광선이 직접 조사하는 상기 센서부의 폭에 2 내지 5배인 것을 특징으로 하는 물체의 이동경로 측정 시스템.The method of claim 1,
The line laser light beam width of the first light source and the second light source formed in the light source unit is 2 to 5 times the width of the sensor unit to which the line laser light is directly irradiated.
상기 광원부에 형성된 상기 제1광원과 상기 제2광원이 서로 교대하여 광을 조사하는 주파수는 4㎑ 내지 15㎑ 인 것을 특징으로 하는 물체의 이동경로 측정 시스템.The method of claim 1,
And a frequency at which the first light source and the second light source formed in the light source unit alternately irradiate light with each other, 4 kHz to 15 kHz.
상기 광원부에 연결되어 상기 제1광원과 상기 제2광원의 라인레이저 광선 폭과 서로 교대하여 조사하는 광의 주파수를 조절할 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동경로 측정 시스템.The method according to claim 2 or 3,
And a controller connected to the light source unit to adjust frequency of light irradiated alternately with the line laser beam widths of the first light source and the second light source.
상기 센서부는 센싱 감도를 조절할 수 있는 가변저항을 포함하는 감도조절기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동경로 측정 시스템.The method of claim 1,
The sensor unit further comprises a sensitivity controller including a variable resistor for adjusting the sensitivity of the sensing object movement path measurement system.
상기 시스템은 상기 계측부와 연결되어 공간상을 이동하는 가상의 물체 이동경로를 제공하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동경로 측정 시스템.The method of claim 1,
The system further comprises a display unit connected to the measurement unit for providing a virtual object movement path for moving in space.
상기 계측부는 상기 센서부로부터 입력되는 신호를 통해 공간상의 물체의 위치를 산출하는 공간위치 산출모듈; 초기 물체의 시작점에서 상기 센서부를 지나는 물체의 시간을 계산하여 물체의 속도를 산출하는 속도산출모듈 및 공간위치와 속도, 설정된 외부환경에 기인한 물체의 가상진행경로 영상을 제어하는 중앙처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동경로 측정 시스템.The method of claim 1,
The measurement unit may include a space position calculation module for calculating a position of an object in space through a signal input from the sensor unit; It includes a speed calculation module for calculating the speed of the object by calculating the time of the object passing through the sensor unit from the initial point of the initial object, and a central processing unit for controlling the virtual progress path image of the object due to the spatial position and speed, the set external environment Movement path measuring system of the object, characterized in that.
상기 계측부는 같은 공간상을 이동하는 물체에 영향을 미칠 수 있는 인자를 입력, 변경할 수 있도록 하는 인터페이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동경로 측정 시스템.The method of claim 7, wherein
The measuring unit further comprises an interface for inputting and changing a factor that may affect an object moving in the same space.
상기 공간상을 이동하는 물체에 영향을 미칠 수 있는 인자는 풍속, 풍향, 온도, 습도, 날씨를 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동경로 측정 시스템.The method of claim 8,
Factors that may affect the object moving in space include wind speed, wind direction, temperature, humidity, weather.
제1광원과 제2광원을 교대로 조사하여 공간상 물체의 위치를 검출하는 단계;
움직이는 물체의 속도를 산출하는 단계를 포함하되,
상기 제1광원과 제2광원을 교대로 조사하여 공간상의 물체의 위치를 검출하는 단계는:
라인레이저를 조사하는 상기 제1광원과 상기 제1광원과 이격되어 형성되고 라인레이저를 조사하는 상기 제2광원을 포함하는 광원부가, 센서들이 일렬로 배열되어 있는 단일 수광 센서라인에, 교대로 상기 제1 광원과 상기 제2 광원으로 라인레이저를 조사하는 것에 의해, 상기 공간상 물체에 라인레이저를 서로 교대하여 조사하는 것을 포함하는 물체의 이동경로 측정방법.Detecting a position of an object in an initial stationary state;
Irradiating the first light source and the second light source alternately and detecting a position of the object in space;
Calculating the speed of the moving object,
Irradiating the first light source and the second light source alternately to detect the position of the object in space:
The light source unit including the first light source irradiating the line laser and the second light source spaced apart from the first light source and irradiating the line laser is alternately arranged in a single light receiving sensor line in which sensors are arranged in a line. And irradiating a line laser to the object in space by irradiating a line laser with a first light source and said second light source.
물체의 가상 이동경로를 계산하는 단계;
디스플레이부에 물체의 이동경로를 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 물체의 이동경로 측정방법.The method of claim 10,
Calculating a virtual movement path of the object;
And displaying the moving path of the object on the display unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120046174A KR101200036B1 (en) | 2012-05-02 | 2012-05-02 | System and method of measuring the location of a moving object in the space |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120046174A KR101200036B1 (en) | 2012-05-02 | 2012-05-02 | System and method of measuring the location of a moving object in the space |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110001904 Division | 2011-01-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120080553A true KR20120080553A (en) | 2012-07-17 |
| KR101200036B1 KR101200036B1 (en) | 2012-11-12 |
Family
ID=46713118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120046174A KR101200036B1 (en) | 2012-05-02 | 2012-05-02 | System and method of measuring the location of a moving object in the space |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101200036B1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150130085A (en) * | 2014-05-13 | 2015-11-23 | (주)디엠비에이치 | Apparatus and method for measuring velocity of a moving object using stereo switching light sources |
| KR20190013642A (en) * | 2017-07-28 | 2019-02-11 | 하태호 | Smart distance sensor bar |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200326436Y1 (en) | 2003-06-11 | 2003-09-13 | 김성일 | Swing speed and locus measuring system using spreading beam |
| KR100664482B1 (en) | 2005-09-05 | 2007-01-04 | 박세정 | Apparatus for analyzing golf swing using sensor technology for capturing swing motion and method for sensing swing timing and replaying swing motion automatically |
-
2012
- 2012-05-02 KR KR1020120046174A patent/KR101200036B1/en active IP Right Grant
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150130085A (en) * | 2014-05-13 | 2015-11-23 | (주)디엠비에이치 | Apparatus and method for measuring velocity of a moving object using stereo switching light sources |
| KR20190013642A (en) * | 2017-07-28 | 2019-02-11 | 하태호 | Smart distance sensor bar |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101200036B1 (en) | 2012-11-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6812553B2 (en) | Optical particle sensor module | |
| KR100520305B1 (en) | Gap measurement device for measuring a gap between a mask and a substrate using a laser displacement sensor, and measuring method thereof | |
| CN107014296B (en) | Comprehensive inspection car OCS inspecting system high speed orientation triggering method and device | |
| TWI420081B (en) | Distance measuring system and distance measuring method | |
| CN104370175B (en) | Parameters of elevator run monitoring method and device | |
| CN108519103B (en) | Stable platform multi-attitude precision synchronous evaluation device and method using autocollimator | |
| CN105737852B (en) | The measurement of laser range finder position and correction system and method | |
| CN106382946B (en) | Parameter calibrating method and device | |
| CN104929024A (en) | Road surface evenness detector and road surface evenness measuring method | |
| DE602004023963D1 (en) | FIRE CONTROL SYSTEM WITH ONE LIDAR UNIT (LASER IDENTIFICATION, DETECTION AND DISTANCE MEASUREMENT) | |
| CN104050806A (en) | Method for detecting traffic infractions in a traffic light zone through rear end measurement by a radar device | |
| JP5092010B2 (en) | Bullet position measuring device | |
| US10564033B2 (en) | Procedure for comparing a reception beam impinging on a laser receiver with a rotating laser beam | |
| CN104792262A (en) | Photosensitive plane target | |
| KR101200036B1 (en) | System and method of measuring the location of a moving object in the space | |
| CN103471590A (en) | Motion inertia tracking system | |
| KR100483666B1 (en) | A System for Measuring Flying Position and Velocity of Globe-Shaped Object Using the Light Fan Screen | |
| Ishihara et al. | Evaluation of method of measuring distance between object and walls using ultrasonic sensors | |
| CN106802243A (en) | A kind of running out the way detection method, apparatus and system based on laser ranging | |
| KR101179952B1 (en) | 3-demensional measureing system using a noncontact type probe simultaneously | |
| KR101388400B1 (en) | putting device the compensation function, with starting point | |
| CN104697487B (en) | A kind of plane normal azimuth measuring method and its application | |
| US20110149269A1 (en) | Method and device for measuring the speed of a movable member relative a fixed member | |
| CN103913598A (en) | Calibration system for vehicle velometer | |
| CN103758016B (en) | A kind of three-dimensional pavement structure detecting device and detection method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151023 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161011 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171017 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191022 Year of fee payment: 8 |