KR20180035078A - Apparatus and method for measuring torque - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 토크 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 골프 스윙 시의 지면 반력과 골퍼의 무게중심을 이용하여 골퍼의 토크를 계산하는 토크 측정장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
골프 연습을 위해 골프연습장치를 사용하는 골퍼에게 타구의 방향 및 비거리는 중요한 요소 중 하나이다. 타구의 방향 및 비거리는 골퍼가 골프공에 가하는 토크에 기초하는데, 타구의 방향 및 비거리를 측정하는 두 가지 방법이 존재한다. 첫 번째 방법은 골퍼의 관성모멘트를 미리 계산한 다음, 골퍼의 회전시 골퍼의 각가속도를 측정하여 관성모멘트와 곱하는 방법이고, 두 번째 방법은 골퍼의 무게중심으로부터 공까지의 거리와 골퍼의 스윙시 골프공에 가해지는 힘을 벡터곱하는 방법이다.The direction and distance of the ball to the golfer who uses the golf practice device for golf practice is one of the important factors. The direction and distance of the ball is based on the torque applied by the golfer to the golf ball. There are two methods of measuring the direction and distance of the ball. The first method is to calculate the moment of inertia of the golfer in advance, then measure the angular acceleration of the golfer when the golfer rotates, and multiply the moment of inertia by the moment of inertia. The second method is the distance from the center of gravity of the golfer to the ball, It is a method of vector multiplying force applied to the ball.
그런데, 첫 번째 방법의 경우 골퍼의 관성모멘트를 계산하거나 각가속도를 측정하는 것이 용이하지 않기 때문에 사실상 실시가 불가하고, 두 번째 방법의 경우 골프공에 가해지는 힘의 방향을 측정하기 어렵다는 문제점이 있다.However, in the case of the first method, it is not easy to calculate the moment of inertia of the golfer or to measure the angular acceleration. Therefore, it is difficult to measure the direction of the force applied to the golf ball in the second method.
이에, 최근에는 골프채에 부착된 센서 등을 이용하여 스윙 속도, 타구 속도 등을 측정하고 이를 통해 비거리를 측정하는 골프 스윙 측정장치가 공개되었는바, 선행기술문헌 한국특허출원번호 제10-2009-0028317호에서 이를 기재하고 있다.Recently, a golf swing measuring device for measuring a swing speed, a hit speed, and the like using a sensor attached to a golf club and measuring the distance therefrom has been disclosed. As a result, the prior art document Korean Patent Application No. 10-2009-0028317 This is described in
하지만 선행기술문헌을 이용하더라도 골프공에 가해지는 토크를 정확히 구할 수는 없고, 따라서 타구의 방향 및 비거리를 정확히 측정할 수 없다는 문제점이 있다.However, even when the prior art document is used, the torque applied to the golf ball can not be obtained accurately, and thus the direction and distance of the ball can not be accurately measured.
이에 상술된 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요하게 되었다.Therefore, there is a need for a technique for solving the above-mentioned problem.
한편, 전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.On the other hand, the background art described above is technical information acquired by the inventor for the derivation of the present invention or obtained in the derivation process of the present invention, and can not necessarily be a known technology disclosed to the general public before the application of the present invention .
본 발명의 일실시예는 영상정보 및 깊이정보에 기초하여 지면 반력의 방향을 측정할 수 있는 토크 측정장치 및 측정방법을 제시하는 데에 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a torque measuring apparatus and a measuring method capable of measuring a direction of a ground reaction force based on image information and depth information.
본 발명의 일실시예는 지면 반력 벡터를 산출할 수 있는 토크 측정장치 및 측정방법을 제시하는 데에 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a torque measuring device and a measuring method capable of calculating a ground reaction force vector.
본 발명의 일실시예는 공 또는 골프채에 직접 센서를 붙이지 않고도 공과 골퍼의 무게중심 간의 거리 및 지면 반력 벡터를 이용하여 토크를 측정할 수 있는 토크 측정장치 및 측정방법을 제시하는 데에 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a torque measuring device and a measuring method capable of measuring a torque using a distance between a center of gravity of a ball and a golfer and a ground reaction force vector without attaching a sensor directly to a ball or a golf club .
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제1측면에 따른 토크 측정장치는, 깊이 카메라로부터 입력된 골퍼의 형상정보 및 깊이정보로부터 골퍼의 관절의 위치를 나타낸 정보인 관절위치정보를 추출하는 특징추출부와, 골퍼의 발이 지면에 닿는 영역의 하중분포를 측정하는 압력측정부 및 골퍼의 관절위치정보 및 하중분포에 기초하여 지면 반력 벡터를 계산하는 지면반력계산부를 포함할 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a torque measuring apparatus for measuring a torque of a golfer, the apparatus comprising: A pressure measuring unit for measuring a load distribution of a region of the golfer's foot touching the ground, and a ground reaction force calculator for calculating a ground reaction force vector based on joint position information and a load distribution of the golfer .
그리고 본 발명의 제2측면에 따른 토크 측정방법은, 토크 측정장치에 의해 수행되고 깊이 카메라로부터 입력된 골퍼의 형상정보 및 깊이정보로부터 골퍼의 관절의 위치를 나타낸 정보인 관절위치정보를 추출하는 단계, 골퍼의 발이 지면에 닿는 영역의 하중분포를 측정하는 단계 및 골퍼의 관절위치정보 및 하중분포에 기초하여 지면 반력 벡터를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. The torque measuring method according to the second aspect of the present invention comprises the steps of extracting joint position information, which is information indicating the position of the golfer's joint from the shape information of the golfer input from the depth camera and depth information, Measuring a load distribution of a region of the golfer's foot contacting the ground, and calculating a ground reaction force vector based on the golfer's joint position information and the load distribution.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 일실시예는 영상정보 및 깊이정보에 기초하여 지면 반력의 방향을 측정할 수 있다.According to any of the above-mentioned objects of the present invention, an embodiment of the present invention can measure the direction of the ground reaction force based on the image information and the depth information.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 일실시예는 지면 반력 벡터를 산출할 수 있다.According to any one of the above objects of the present invention, an embodiment of the present invention can calculate the ground reaction force vector.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 일실시예는 공 또는 골프채에 직접 센서를 붙이지 않고도 공과 골퍼의 무게중심 간의 거리 및 지면 반력 벡터를 이용하여 토크를 측정할 수 있다.According to one of the above-mentioned objects of the present invention, an embodiment of the present invention can measure a torque using a distance between a center of gravity of a ball and a golfer and a ground reaction force vector without attaching a sensor directly to a ball or a golf club .
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description will be.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 측정장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 측정장치가 지면 반력의 방향을 산출하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 측정장치가 지면 반력의 크기를 산출하는 원리를 나타낸 도면이다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 측정장치가 지면 반력 벡터 및 토크를 산출하는 원리를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 측정장치가 골프공에 가해지는 토크를 측정하는 방법에 대한 순서도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a torque measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a principle in which a torque measuring apparatus according to an embodiment of the present invention calculates a direction of a ground reaction force. FIG.
3 is a view showing a principle of calculating a magnitude of a ground reaction force according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a principle of calculating a torque reaction force vector and a torque according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of measuring a torque applied to a golf ball according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected". Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.
도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.In the drawings, like reference numerals refer to like elements throughout. The same reference numerals are used to denote like elements in different drawings, and elements of different drawings can be cited when necessary in describing the drawings. Leave.
본 발명의 설명에 앞서 본 발명에서 나오는 용어에 대해서 설명한다.Before describing the present invention, the terms derived from the present invention will be described.
본 발명에서 ‘깊이정보’란, 깊이카메라에서 피사체에 조사된 레이저 또는 적외선 등이 피사체에 반사되어 깊이카메라 내부의 이미지센서에 도달하는 경우, 각각의 화소에 입사한 레이저 또는 적외선이 반사된 지점과 깊이카메라 사이의 거리를 표시하는 지표를 나타낸다. 예를 들어 3차원 영상의 깊이정보가 1에서 10의 값으로 표현되는 경우 화면의 초점 깊이가 1이면 상대적으로 뒤쪽으로 입체감이 형성되고, 초점깊이가 10인 경우 화면을 기준으로 앞쪽으로 입체감이 형성되게 된다.In the present invention, 'depth information' refers to a point where a laser or an infrared ray incident on each pixel is reflected when a laser or an infrared ray irradiated to a subject from a depth camera reaches the image sensor inside the depth camera, Depth Indicates an indicator that indicates the distance between cameras. For example, when the depth information of a 3D image is represented by a value of 1 to 10, a 3D depth is formed relatively backward if the depth of focus of the screen is 1, and a 3D effect is formed when the depth of focus is 10 .
본 발명에서 ‘형상정보’는 깊이카메라를 향하는 골퍼의 일면을 깊이카메라가 촬영하여 획득한 영상정보이다.In the present invention, 'shape information' is image information obtained by photographing one surface of a golfer facing a depth camera by a depth camera.
본 발명에서 ‘지면 반력’이란, 골퍼가 지면에 가하는 힘에 대한 반작용으로 지면으로부터 골퍼에게 가하지는 힘이다.In the present invention, the 'ground reaction force' refers to a force applied from the ground to a golfer in reaction to a force applied by the golfer to the ground.
이하에서는, 도1내지 도4에 기초하여 토크 측정장치(1)의 구성 및 토크(M) 측정원리에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, the configuration of the torque measuring
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 측정장치(1)의 구성을 나타낸 블록도이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 측정장치(1)가 지면 반력의 방향을 산출하는 원리를 나타낸 도면이며, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 토크 측정장치(1)가 지면 반력의 크기를 산출하는 원리를 나타낸 도면이고, 도4는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 측정장치(1)가 지면 반력 벡터(F) 및 토크(M)를 산출하는 원리를 나타낸 도면이다.Fig. 1 is a block diagram showing a configuration of a
우선, 골프연습장 등에서 스윙 연습을 하는 골퍼는 골프공(B)을 소정의 위치에 두고, 골프채를 이용하여 골프공(B)에 토크(M)를 가하게 된다. 골프공(B)이 이동하는 거리는 토크(M)의 크기에 의해 결정되고, 골프공(B)이 이동하는 방향은 토크(M)의 방향에 의해 결정되는데, 본 발명의 일실시예인 토크 측정장치(1)는 골퍼가 골프공(B)에 토크(M)를 가하는 경우 토크(M)의 크기 및 각도를 측정하는 구성 및 장치이다. First, a golfer practicing a swing at a golf driving range or the like places a golf ball B at a predetermined position and applies a torque M to the golf ball B using a golf club. The distance traveled by the golf ball B is determined by the magnitude of the torque M and the direction in which the golf ball B moves is determined by the direction of the torque M, (1) is a configuration and apparatus for measuring the magnitude and angle of a torque (M) when a golfer applies a torque (M) to the golf ball (B).
본 발명의 일실시예인 토크 측정장치(1)는 토크(M)를 계산하기 위한 전제로써, 지면 반력의 크기 및 각도에 기초하여 지면 반력 벡터(F)를 계산할 수 있다. 지면 반력 벡터(F)를 계산하기 위해서 도1에 도시된 바와 같이 토크 측정장치(1)는 특징추출부(11), 압력측정부(12) 및 지면반력계산부(13)를 포함할 수 있다.The
본 발명의 일실시예인 토크 측정장치(1)에 포함된 특징추출부(11)는 각각의 다리와 지면 사이에 발생하는 지면 반력의 방향, 골퍼와 공 사이의 거리 및 방향을 측정하는 구성요소이다.The
특징추출부(11)는 깊이카메라로부터 입력된 골퍼의 관절별 위치정보인 관절위치정보를 추출할 수 있다. The
구체적으로 깊이카메라는 피사체를 향해 레이저 또는 적외선을 조사하여 피사체의 형상 및 깊이정보를 획득할 수 있는데, 깊이카메라가 획득한 피사체의 형상 및 깊이정보에는 골퍼의 관절위치를 나타내는 3차원 정보인 관절위치정보가 포함된다. 특징추출부(11)는 깊이카메라가 획득한 피사체의 형상정보 및 깊이정보로부터 관절위치정보를 추출하게 된다.Specifically, the depth camera can acquire the shape and depth information of the subject by irradiating a laser or an infrared ray toward the subject. The shape and depth information of the subject acquired by the depth camera include three-dimensional information indicating the golfer's joint position Information. The
이때 토크 측정장치(1)는 토크(M)의 방향을 획득하기 위해서 관절위치정보를 추출한다. 다시 말해, 토크 측정장치(1)는 토크(M)의 방향을 획득하기 위해서, 관절위치정보에 기초하여 지면 반력의 방향을 추정할 필요가 있다. At this time, the
구체적으로 특징추출부(11)는 골퍼의 형상정보 및 깊이정보에 기초하여 3차원 좌표값으로서 관절위치정보를 추출할 수 있다. 특징추출부(11)는 도 4에서 골퍼의 양 발(F1, F2)에 해당하는 각각의 좌표로부터 양 무릎(K1, K2)에 해당하는 좌표를 향하는 벡터를 구하고, 해당 벡터의 방향을 해당 다리의 발(F1, F2)로부터 무릎(K1, K2)을 향하는 방향으로 산출할 수 있다. 그리고 이와 같이 산출된 각각의 방향을 골퍼의 양 발 각각이 지면에 가한 힘에 대한 반작용으로 지면으로부터 골퍼에게 가해지는 각각의 지면 반력 벡터(이하 제1지면 반력 벡터(G1) 및 제2지면 반력 벡터(G2)이라 함)의 방향으로 결정할 수 있다. Specifically, the
도 2를 예를 들면, 특징추출부(11)는 골퍼의 왼쪽 다리에 의해 발생하는 제1지면 반력 벡터(G1)의 방향을 왼쪽 다리의 3차원 관절위치정보로부터 추출할 수 있다. 왼쪽 발(F1)의 위치에 해당하는 3차원 좌표로부터 왼쪽 무릎(K1)의 위치에 해당하는 3차원 좌표를 향하는 벡터의 방향을 구하고, 해당 방향을 왼쪽 다리로 인해 발생하는 제1지면 반력 벡터(G1)의 방향으로 결정할 수 있다. 또한, 특징추출부(11)는 오른쪽 다리에 의해 발생하는 제2지면 반력 벡터(G2)의 방향은 오른쪽 다리의 3차원 관절위치정보로부터 추출할 수 있는데, 오른쪽 발(F2)의 위치에 해당하는 3차원 좌표로부터 오른쪽 무릎(K2)의 위치에 해당하는 3차원 좌표를 향하는 벡터의 방향을 구하고, 해당 방향을 오른쪽 다리로 인해 발생하는 제2지면 반력 벡터(G2)의 방향으로 결정할 수 있다.2, for example, the
또한, 토크 측정장치(1)는 토크(M)를 측정하기 위해서 골퍼의 무게중심(CM)으로부터 골프공(B)까지의 거리를 측정할 필요가 있다. 이에, 후술할 토크계산부(14)가 토크를 계산하기 위해 필요한 값으로서, 특징추출부(11)는 골퍼의 무게중심(CM)으로부터 골프공(B)까지의 거리를 측정할 수 있다.Further, the
구체적으로 특징추출부(11)는 깊이카메라에서 입력된 골퍼의 형상정보 및 깊이정보로부터 골퍼의 무게중심(CM)을 측정할 수 있다. 깊이카메라가 특징추출부(11)를 향해 단순히 형상정보만을 입력하는 것이 아닌 깊이정보까지 입력하기 때문에 골퍼의 무게중심(CM)과 골프공(B)의 위치는 3차원 위치정보 즉, 3차원 좌표값으로 결정된다. 특징추출부(11)는 무게중심(CM)의 3차원 위치정보와 골프공(B)의 3차원 위치정보에 기초하여 골프공(B)과 골퍼의 무게중심(CM) 간의 거리 및 방향을 측정할 수 있다.Specifically, the
한편, 압력측정부(12)는 골퍼의 발(F1, F2)이 지면에 가하는 하중분포를 측정할 수 있다.On the other hand, the
구체적으로 압력측정부(12)에는 골퍼의 발(F1, F2)의 하중분포를, 하중을 측정할 수 있는 최소단위인 픽셀단위로 측정하여 획득할 수 있다. 즉 압력측정부(12)는 각 픽셀에서 측정된 하중을 측정함으로써 발의 면적 전체에 걸친 하중분포를 획득할 수 있다. 압력측정부(12)는 각 픽셀 별로 스윙 전의 정상상태에서 골퍼의 양 발(F1, F2)이 지면에 가하는 하준분포를 측정하고, 측정된 하중분포를 기준으로 스윙 시 얼마나 많은 하중이 추가로 각 픽셀에 가해지는지를 측정할 수 있다.Specifically, the
예를 들어, 도3에 도시된 바에 따르면, 압력측정부(12)는 골퍼의 양 발(F1, F2) 의 하중분포를 측정할 수 있다. 그리고 압력측정부(12)는 하중분포를 각각의 발(F1, F2)의 면적 별로 적분하고, 결과값을 각각의 발(F1, F2)로 인해 발생하는 지면 반력의 크기로 결정할 수 있다.For example, as shown in FIG. 3, the
이를 위해 압력측정부(12)는 골퍼의 양 발(F1, F2)이 놓이는 플레이트 상에 설치되는 압력센서, 예를 들어 FSR(Force Sensing Resistor) 센서로부터 골퍼의 발(F1, F2)이 플레이트에 닿는 면적 전체에 걸쳐 픽셀 단위로 측정된 압력값을 획득할 수 있다. 그리고 압력측정부(12)는 이를 이용하여 상술한 바와 같이 각 발(F1, F2)에 대한 하중의 크기를 각 발(F1, F2)에 의해 발생한 지면 반력 벡터(G1, G2)의 크기로 결정할 수 있다. To this end, the
이때 압력측정부(12)는 골프공(B)의 타격 시점에 각 발(F1, F2)의 하중분포를 이용하여 지면 반력 벡터(G1, G2)의 크기를 결정하거나 또는 스윙 전부터의 하중분포 변화에 기초하여 지면 반력 벡터(G1, G2)의 크기를 측정할 수도 있다. At this time, the
한편, 전술한 바와 같이 지면 반력의 방향 및 크기가 산출되면 본 발명의 일실시예인 토크 측정장치(1)에 포함된 지면반력계산부(13)는 지면 반력 벡터(F)를 계산할 수 있다.Meanwhile, if the direction and magnitude of the ground reaction force are calculated as described above, the ground reaction
우선, 지면반력계산부(13)는 상술한 특징추출부(11)가 산출한 지면 반력의 방향과, 압력측정부(12)가 산출한 지면 반력의 크기를 이용하여 지면 반력 벡터(F)를 계산할 수 있다. 지면 반력 벡터(F)는 제1지면 반력 벡터(G1)와 제2지면 반력 벡터(G2)의 합으로 구할 수 있다. 이를 위하여 지면반력계산부(13)는 먼저 제1지면 반력 벡터(G1) 및 제2지면 반력 벡터(G2)를 산출할 수 있다. 즉, 지면반력계산부(13)는 압력측정부(12)에 의해 산출된 왼쪽 발(F1)의 하중분포의 총합의 크기를 제1지면 반력 벡터(G1)의 벡터크기로 하고, 왼쪽 발(F1)로부터 왼쪽 무릎(K1)을 향하는 방향을 벡터방향으로 하는 제1지면 반력 벡터(G1)를 산출할 수 있다. 또한, 지면반력계산부(13)는 압력측정부(12)에 의해 산출된 오른쪽 발(F2)의 하중분포의 총합을 벡터크기로 하고, 골퍼의 오른쪽 발(F2)로부터 오른쪽 무릎(K2)을 향하는 방향을 벡터방향으로 하는 제2지면 반력 벡터(G2)를 산출할 수 있다.The ground reaction
그리고 지면반력계산부(13)는 제1지면 반력 벡터(G1)와 제2지면 반력 벡터(G2)를 합산하여 지면 반력 벡터(F)를 산출한다. Then, the ground reaction
예를 들어 도4 도시된 바에 따르면, 골퍼가 골프공(B)을 스윙하는 경우 지면 반력 벡터(F)는 제1지면 반력 벡터(G1) 및 제2지면 반력 벡터(G2)의 합을 통해 구할 수 있다. 이때 전술한 바와 같이 제1지면 반력 벡터(G1)는 왼쪽 발(F1)로부터 왼쪽 무릎(K1)을 향하는 방향을 벡터방향으로 하고, 왼쪽 발(F1)에 작용하는 지면 반력의 크기를 벡터의 크기로 한다. 또한, 제2지면 반력 벡터(G2)는 오른쪽 발(F2)로부터 오른쪽 무릎(K2)을 향하는 방향을 벡터방향으로 하고, 오른쪽 발(F2)에 작용하는 지면 반력의 크기를 벡터의 크기로 한다. 이렇게 형성된 제1지면 반력 벡터(G1) 및 제2지면 반력 벡터(G2)를 지면반력계산부(13)가 벡터합하면 지면 반력 벡터(F)를 산출할 수 있다.For example, according to FIG. 4, when the golfer swings the golf ball B, the ground reaction force vector F is obtained through the sum of the first ground reaction force vector G1 and the second ground reaction force vector G2 . As described above, the first ground reaction force vector G1 is a vector direction from the left foot F1 to the left knee K1, and the size of the ground reaction force acting on the left foot F1 is the vector magnitude . The second ground reaction force vector G2 has a vector direction from the right foot F2 to the right knee K2 and a size of the vector reaction force acting on the right foot F2. The ground
한편, 본 발명의 일실시예인 토크 측정장치(1)는 전술한 바와 같이 골퍼가 골프공(B)에 가하는 토크(M)의 크기 또한 측정할 수 있다. 다시 말해, 골퍼가 골프공(B)에 가하는 토크(M)를 측정하기 위해서 골프공(B)에 가해지는 토크(M)를 직접 측정하는 것이 좋으나, 골프공(B) 중 타격지점에 직접 센서를 부착하는 것이 어려우므로 본 발명의 일실시예인 토크 측정장치(1)는 전술한 지면 반력 벡터(F) 및 골퍼의 무게중심(CM)으로부터 골프공(B)까지의 거리(r)을 이용하여 토크(M)를 계산하는 토크계산부(14)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the
즉, 토크계산부(14)는 골퍼의 무게중심(CM)으로부터 골프공(B)의 위치까지 연장되는 거리벡터(r)를 계산하고, 거리벡터(r) 및 지면 반력 벡터(F)를 서로 벡터곱하여 토크(M)를 산출할 수 있다.That is, the
구체적으로 토크계산부(14)는 토크(M)를 산출하기에 앞서 무게중심(CM)으로부터 골프공(B)의 위치까지 연장되는 거리벡터(r)를 산출하게 되는데, 앞서 특징추출부(11)가 골프공(B)과 골퍼의 무게중심(CM) 간의 거리 및 방향을 측정할 수 있다고 기재한 바, 토크계산부(14)는 특징추출부(11)가 측정한 골프공(B)과 골퍼의 무게중심(CM) 간의 거리를 거리벡터(r)의 크기로, 골퍼의 무게중심(CM)으로부터 골프공(B)을 향하는 방향을 거리벡터(r)의 방향으로 산출할 수 있다. Specifically, the
그리고 토크계산부(14)는 지면반력계산부(13)가 산출한 지면 반력 벡터(F)와 상술한 거리벡터(r)를 벡터곱하여 토크(M)를 산출할 수 있게 된다.Then, the
이하에서는 도2 내지 도5에 기초하여 토크 측정장치(1)가 골프공(B)에 가해지는 토크(M)를 측정하는 방법에 대해서 설명한다. 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 토크 측정장치(1)가 골프공(B)에 가해지는 토크(M)를 측정하는 방법에 대한 순서도이다.Hereinafter, a method of measuring the torque M applied to the golf ball B by the
본 발명의 실시예에 의한 토크 측정 방법에 의하면, 토크 측정장치(1)는 지면 반력 벡터를 산출하는 단계(S10)와 거리벡터(r)를 산출하는 단계(S20)를 포함한다. 두 단계는 도 5에 도시된 바와 같이 서로 병렬적으로 수행될 수 있고, 각 단계의 수행 이전에 깊이 카메라를 이용한 골퍼의 형상정보 및 깊이정보를 촬영하는 단계가 수행되거나 각 단계의 수행 중에 골퍼의 형상정보 및 깊이정보를 촬영하는 단계가 수행될 수 있다. 이때 골퍼의 형상정보 및 깊이정보는 골퍼의 스윙 시, 예를 들어 골프공(B)을 골프 클럽이 타격하는 시점에 획득된 것일 수 있다. According to the torque measuring method according to the embodiment of the present invention, the
우선 지면 반력 벡터를 산출하는 단계(S10)를 먼저 설명하면, 지면 반력 벡터를 산출하는 단계(S10)는 깊이 카메라에 의해 촬영된 골퍼의 형상정보 및 깊이정보로부터 지면 반력 벡터의 방향을 산출하는 단계(S11)를 포함할 수 있다. First, a step S10 of calculating a ground reaction force vector is first described. Step S10 of calculating a ground reaction force vector calculates the direction of the ground reaction force vector from the shape information and the depth information of the golfer photographed by the depth camera (S11).
이때 S11단계는 최종적으로 산출하고자 하는 지면 반력 벡터(F)를 이루는 두 성분인, 제1지면 반력 벡터(G1)와 제2지면 반력 벡터 각각의 방향을 산출하는 단계(G2)를 포함할 수 있다.In this case, step S11 may include a step (G2) of calculating the direction of each of the first ground reaction force vector G1 and the second ground reaction force vector, which are two components constituting the ground reaction force vector F to be finally calculated .
구체적으로 제1지면 반력 벡터(G1)의 방향은 골퍼의 왼쪽 발(F1)로부터 왼쪽 무릎(K1)을 향하는 방향으로, 제2지면 반력 벡터(G2)의 방향은 골퍼의 오른쪽 발(F2)의 오른쪽 무릎(K2)을 향하는 방향으로 결정할 수 있다. Specifically, the direction of the first ground reaction force vector G1 is the direction from the left foot F1 of the golfer toward the left knee K1, and the direction of the second ground reaction force vector G2 is the direction of the right foot F2 of the golfer And can be determined in the direction toward the right knee K2.
또한 S11단계와 병렬적 또는 독립적으로, 골퍼 발(F1, F2)의 하중분포를 측정하여 지면 반력 벡터의 크기를 산출하는 단계(S12)가 수행될 수 있다. 이때 지면 반력 벡터의 크기는 상술한 바와 같이 골퍼의 양 발(F1, F2) 각각의 하중분포를 측정하여 산출될 수 있다. 이때 S12단계에서는 골프공(B) 타격 시점의 하중분포 또는 그 이전부터 측정된 하중분포의 변화에 기초하여 지면 반력 벡터의 크기를 산출할 수 있다. 이때 S12단계에서는 골퍼의 양 발(F1, F2)에서 각각 측정된 하중분포에 기초하여 제1지면 반력 벡터(G1)의 크기와 제2지면 반력 벡터(G2)의 크기가 각각 산출될 수 있다. In addition, step S12 of calculating the size of the ground reaction force vector by measuring the load distribution of the golfer's feet F1 and F2 in parallel or independently with the step S11 may be performed. At this time, the magnitude of the ground reaction force vector can be calculated by measuring the load distribution of each foot F1 and F2 of the golfer as described above. At this time, in step S12, the size of the ground reaction force vector can be calculated based on the load distribution at the hit time of the golf ball (B) or the change in the load distribution measured before the load distribution. At this time, the magnitude of the first ground reaction force vector G1 and the magnitude of the second ground reaction force vector G2 can be calculated based on the load distribution measured at the feet F1 and F2 of the golfer, respectively.
이어서 S10단계에는, S11단계 및 S12단계에서 산출된 지면 반력 벡터의 방향과 크기를 이용하여 지면 반력 벡터(F)를 산출하는 단계(S13)가 포함될 수 있다. 이때 S13단계에서 토크 측정장치(1)는 제1지면 반력 벡터(G1)와 제2지면 반력 벡터(G2)를 각각 구한 후, 이를 벡터합하여 지면 반력 벡터(F)를 산출할 수 있다. 이를 위해 S13단계는 각각 제1지면 반력 벡터(G1)를 산출하는 단계와 제2지면 반력 벡터(G2)를 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로 각각의 단계는 S11단계에서 산출된 제1지면 반력 벡터(G1)의 방향과 S12단계에서 산출된 제1지면 반력 벡터(G1)의 크기를 이용하여 제1지면 반력 벡터(G1)를 산출하는 단계와, S11단계에서 산출된 제2지면 반력 벡터(G2)의 방향과 S12단계에서 산출된 제2지면 반력 벡터(G2)의 크기를 이용하여 제2지면 반력 벡터(G2)를 산출하는 단계로서 수행될 수 있다. 그리고 이와 같이 산출된 제1지면 반력 벡터(G1)와 제2지면 반력 벡터(G2)를 벡터합하는 단계를 포함할 수 있다.Subsequently, at step S10, a step S13 of calculating a ground reaction force vector F using the direction and magnitude of the ground reaction force vector calculated at steps S11 and S12 may be included. At this time, in step S13, the
한편 S20단계는 토크 측정장치(1)는 깊이 카메라에 의해 촬영된 골퍼의 형상정보 및 깊이정보에 기초하여 골퍼의 무게중심(CM)의 위치 좌표를 획득하고, 또한 골프공(B)의 위치 좌표를 획득하는 단계(S21)를 포함할 수 있다. On the other hand, in step S20, the
그리고 이어서 토크 측정장치(1)는 골퍼의 무게중심(CM)과 골프공(B)의 위치 좌표를 이용하여 거리벡터(r)를 산출할 수 있다(S21). Then, the
그리고 토크 측정장치(1)는 S10단계에서 산출된 지면 반력 벡터(F)와 S20단계에서 산출된 거리벡터(r)를 벡터곱하여 토크(M)를 산출하는 S30단계를 수행할 수 있다. 골퍼가 골프공(B)에 가하는 토크(M)를 측정하기 위해서 골프공(B)에 가해지는 토크(M)를 직접 측정하는 것이 좋으나, 골프공(B) 중 타격지점에 직접 센서를 부착하는 것이 어려우므로 본 발명의 일실시예인 토크 측정장치(1)는 전술한 지면 반력 벡터(F) 및 골퍼의 무게중심(CM)으로부터 골프공(B)까지의 거리에 기초하여 토크(M)를 계산할 수 있다.The
즉, 토크 측정장치(1)는 골퍼의 무게중심(CM)으로부터 골프공(B)의 위치까지 연장되는 거리벡터(r)를 계산하고, 거리벡터(r) 및 지면 반력 벡터(F)를 서로 벡터곱하여 토크(M)를 산출할 수 있다.That is, the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
1: 토크 측정장치
11: 특징추출부
12: 압력측정부
13: 지면반력계산부
14: 토크계산부1: Torque measuring device
11: Feature extraction unit
12: Pressure measuring section
13: Ground reaction force calculation unit
14: torque calculation unit
Claims (8)
상기 골퍼의 발이 지면에 닿는 영역의 하중분포를 측정하는 압력측정부; 및
상기 골퍼의 관절위치정보 및 하중분포에 기초하여 지면 반력 벡터를 계산하는 지면반력계산부를 포함하는 토크 측정장치.A feature extraction unit for extracting joint position information, which is information indicating the position of the golfer's joint from the shape information and depth information of the golfer inputted from the depth camera;
A pressure measuring unit for measuring a load distribution of a region of the golfer's foot contacting the ground; And
And a ground reaction force calculation unit for calculating a ground reaction force vector based on the golfer's joint position information and the load distribution.
상기 지면반력계산부는,
상기 관절위치정보에 기초하여, 상기 골퍼가 골프공을 타격하는 경우, 골퍼의 왼쪽 발에 의해 발생하는 제1지면 반력 벡터 및 골퍼의 오른쪽 발에 의해 발생하는 제2지면 반력 벡터를 벡터합하여 상기 지면 반력 벡터를 산출하는, 토크 측정장치.The method according to claim 1,
The ground reaction force calculation unit may calculate,
A first ground reaction force vector generated by a left foot of a golfer and a second ground reaction force vector generated by a right foot of a golfer when a golfer hits a golf ball on the basis of the joint position information, And calculates a reaction force vector.
상기 제1지면 반력 벡터는,
상기 골퍼의 왼쪽 발의 하중분포의 총합을 벡터크기로 갖고, 골퍼의 왼쪽 발로부터 왼쪽 무릎을 향하는 방향을 벡터방향으로 가지며,
상기 제2지면 반력 벡터는,
상기 골퍼의 오른쪽 발의 하중분포의 총합을 벡터크기로 갖고, 골퍼의 오른쪽 발로부터 오른쪽 무릎을 향하는 방향을 벡터방향으로 갖는, 토크 측정장치.3. The method of claim 2,
Wherein the first ground reaction force vector
The sum of the load distribution of the left foot of the golfer is a vector size, the direction from the left foot of the golfer to the left knee is in the vector direction,
The second ground reaction force vector is calculated by:
Wherein the sum of the load distribution of the right foot of the golfer is a vector magnitude and has a vector direction from the right foot to the right knee of the golfer.
상기 특징추출부는,
상기 골퍼의 형상정보 및 깊이정보로부터 상기 골퍼의 무게중심과 골프공의 3차원 위치정보를 추출하고,
상기 토크 측정장치는,
상기 무게중심으로부터 상기 골프공의 위치까지 연장되는 거리벡터를 계산하고, 상기 거리벡터 및 상기 지면 반력 벡터를 벡터곱하여 토크를 산출하는 토크계산부를 더 포함하는, 토크 측정장치.The method of claim 3,
The feature extraction unit may extract,
Extracting three-dimensional position information of the golfer's center of gravity and the golf ball from the golfer's shape information and depth information,
The torque measuring device includes:
Further comprising a torque calculation section for calculating a distance vector extending from the center of gravity to the position of the golf ball and calculating a torque by multiplying the distance vector and the ground reaction force vector by a vector.
깊이 카메라로부터 입력된 골퍼의 형상정보 및 깊이정보로부터 골퍼의 관절의 위치를 나타낸 정보인 관절위치정보를 추출하는 단계;
상기 골퍼의 발이 지면에 닿는 영역의 하중분포를 측정하는 단계; 및
상기 골퍼의 관절위치정보 및 하중분포에 기초하여 지면 반력 벡터를 계산하는 단계를 포함하는 토크 측정방법.Performed by a torque measuring device;
Extracting joint position information which is information indicating a position of the golfer's joint from the shape information and depth information of the golfer inputted from the depth camera;
Measuring a load distribution of a region of the golfer's foot contacting the ground; And
And calculating a ground reaction force vector based on the golfer's joint position information and the load distribution.
상기 지면 반력 벡터를 계산하는 단계는,
상기 관절위치정보에 기초하여, 상기 골퍼가 골프공을 타격하는 경우, 골퍼의 왼쪽 발에 의해 발생하는 제1지면 반력 벡터 및 골퍼의 오른쪽 발에 의해 발생하는 제2지면 반력 벡터를 벡터합하여 상기 지면 반력 벡터를 산출하는 단계를 포함하는, 토크 측정방법.6. The method of claim 5,
The step of calculating the ground reaction force vector includes:
A first ground reaction force vector generated by a left foot of a golfer and a second ground reaction force vector generated by a right foot of a golfer when a golfer hits a golf ball on the basis of the joint position information, And calculating a reaction force vector.
상기 지면 반력 벡터를 계산하는 단계는,
상기 골퍼의 왼쪽 발의 하중분포의 총합을 벡터크기로 갖고, 골퍼의 왼쪽 발로부터 왼쪽 무릎을 향하는 방향을 벡터방향으로 갖는 상기 제1지면 반력 벡터를 계산하는 단계; 그리고
상기 골퍼의 오른쪽 발의 하중분포의 총합을 벡터크기로 갖고, 골퍼의 오른쪽 발로부터 오른쪽 무릎을 향하는 방향을 벡터방향으로 갖는 제2지면 반력 벡터를 계산하는 단계를 포함하는, 토크 측정방법.The method according to claim 6,
The step of calculating the ground reaction force vector includes:
Calculating the first ground reaction force vector having a sum of the load distribution of the left foot of the golfer as a vector size and having a vector direction from the left foot to the left knee of the golfer; And
Calculating a second ground reaction force vector having a sum of the load distribution of the right foot of the golfer as a vector size and having a vector direction from the right foot of the golfer toward the right knee.
상기 관절위치정보를 추출하는 단계는,
상기 골퍼의 형상정보 및 깊이정보로부터 상기 골퍼의 무게중심과 골프공의 3차원 위치정보를 추출하는 단계를 포함하고,
상기 토크 측정방법은,
상기 무게중심으로부터 상기 골프공의 위치까지 연장되는 거리벡터를 계산하고, 상기 거리벡터 및 상기 지면 반력 벡터를 벡터곱하여 토크를 산출하는 단계를 더 포함하는, 토크 측정방법.8. The method of claim 7,
Wherein the step of extracting the joint position information comprises:
And extracting three-dimensional position information of the golfer's center of gravity and the golf ball from the golfer's shape information and depth information,
The torque measuring method includes:
Calculating a distance vector extending from the center of gravity to a position of the golf ball, and calculating a torque by vector-multiplying the distance vector and the ground reaction force vector.
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