PT1651317E - Method and apparatus to locate lost golf balls - Google Patents

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PT1651317E PT04710929T PT04710929T PT1651317E PT 1651317 E PT1651317 E PT 1651317E PT 04710929 T PT04710929 T PT 04710929T PT 04710929 T PT04710929 T PT 04710929T PT 1651317 E PT1651317 E PT 1651317E
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Abstract

A method is disclosed that assists a golf player in finding golf balls that have been lost. The method relies on the presence of materials in the golf ball that emit light at a second wavelength when illuminated by light at a first wavelength. Implementations of such a ball-finding device are disclosed that use blue or near-UV illumination light to create emission at somewhat longer wavelengths. Unlike prior art that uses UV illumination, the disclosed devices do not require proximity to the ball to enhance visual detection of the same.

Description

DESCRIÇÃO "MÉTODO E EQUIPAMENTO PARA LOCALIZAR BOLAS DE GOLFE PERDIDAS" A presente invenção refere-se à localização de objectos perdidos, em particular mas não exclusivamente, a bolas de golfe perdidas.DESCRIPTION " METHOD AND EQUIPMENT FOR LOCALIZING LOST GOLF BALLS " The present invention relates to the location of objects lost, in particular but not exclusively, to lost golf balls.

Durante um jogo de golfe, é normal que um jogador, particularmente um principiante, perca uma bola de golfe. Isto é indesejável, em primeiro lugar, devido aos custos associados com a substituição de um grande número de bolas perdidas e, em segundo lugar, se uma bola não for encontrada, o jogador perde uma pancada que, obviamente, pode dar origem a perder um jogo.During a game of golf, it is normal for a golfer, particularly a beginner, to miss a golf ball. This is undesirable, firstly, because of the costs associated with replacing a large number of lost balls, and secondly, if a ball is not found, the player loses a blow which obviously can result in losing a game.

Foram imaginados vários métodos e dispositivos para resolver este problema, de modo a que as bolas de golfe sejam mais fáceis de encontrar. De um modo geral, estes métodos implicam algum tipo de marcação das bolas, sendo a marcação mais fácil de detectar. Por exemplo, o documento US 6482108 de McLaughlin descreve a utilização de um holograma aplicado à bola de golfe e o documento US 6353386 de Castonguay descreve a utilização de compostos odoríferos. A desvantagem destes sistemas consiste no facto do jogador ter que, ou preparar a bola através da colocação da marcação, ou ter que utilizar bolas especialmente desenvolvidas.Several methods and devices have been devised to solve this problem, so golf balls are easier to find. In general, these methods imply some kind of marking of the balls, the marking being easier to detect. For example, US 6482108 to McLaughlin describes the use of a hologram applied to the golf ball and US 6353386 to Castonguay discloses the use of odoriferous compounds. The disadvantage of these systems is that the player has to either prepare the ball by placing the marking or have to use specially developed balls.

Outro método utiliza o facto de muitas bolas de golfe serem revestidas com agentes branqueadores que absorvem luz no ultravioleta próximo e exibem fluorescência a um maior 1 comprimento de onda, de um modo geral, na parte azul do espectro. Deste modo, ao projectar luz UV sobre as bolas de golfe estas podem exibir fluorescência e serem mais fáceis de detectar. Existem dispositivos comercialmente disponíveis que produzem a luz UV relevante. No entanto, estes dispositivos destinam-se, de um modo geral, a serem utilizados à noite de modo a discriminar a emissão fluorescente relativamente à luz ambiente envolvente presente durante o dia. Além disso, dado que a luz deve ser projectada directamente sobre a bola de golfe, o dispositivo deve ser utilizado numa vizinhança imediata da bola para se poder ver um qualquer efeito. 0 objectivo da presente invenção consiste em disponibilizar um método e equipamento melhorados para localizar objectos perdidos.Another method utilizes the fact that many golf balls are coated with whitening agents that absorb light in the near ultraviolet and exhibit fluorescence at a greater wavelength, generally in the blue part of the spectrum. In this way, when projecting UV light on the golf balls these can exhibit fluorescence and are easier to detect. There are commercially available devices that produce the relevant UV light. However, these devices are generally intended to be used at night in order to discriminate the fluorescent emission relative to the surrounding ambient light present during the day. In addition, since the light must be projected directly onto the golf ball, the device must be used in an immediate vicinity of the ball in order to see any effect. The object of the present invention is to provide an improved method and equipment for locating lost objects.

De acordo com a invenção, disponibiliza-se um equipamento para detectar um objecto, compreendendo o equipamento: • uma fonte luminosa preparada para emitir um feixe de luz com comprimentos de onda absorvidos pelo objecto ou um revestimento do mesmo; • um detector preparado para detectar luz com comprimentos de onda que exibem fluorescência emitida pelo objecto ou revestimento do mesmo; e • um processador preparado para determinar a presença de um objecto a partir da luz detectada pelo detector. 0 equipamento inclui ainda um oscilador para modular a fonte luminosa. 2 0 processador inclui um misturador que recebe o sinal de modulação do oscilador e um sinal proveniente do detector. Tipicamente, o processador inclui ainda um filtro passa-baixo que está preparado para deixar passar sinais com uma magnitude significativa se um sinal coerente com uma média calculada ao longo do tempo estiver presente.According to the invention, there is provided apparatus for detecting an object, the apparatus comprising: a light source arranged to emit a beam of light with wavelengths absorbed by the object or a coating thereof; A detector prepared to detect light having wavelengths which exhibit fluorescence emitted by the object or coating thereof; and • a processor prepared to determine the presence of an object from the light detected by the detector. The apparatus further includes an oscillator for modulating the light source. The processor includes a mixer that receives the modulation signal from the oscillator and a signal from the detector. Typically, the processor further includes a low pass filter that is arranged to pass signals of a significant magnitude if a signal consistent with a calculated mean over time is present.

De um modo vantajoso, o processador irá incluir ainda um detector de limiar, que compara o sinal proveniente do filtro passa-baixo com um limiar predeterminado e envia um sinal para um indicador se o sinal exceder o limiar, para indicar a presença de uma bola.Advantageously, the processor will further include a threshold detector which compares the signal from the low pass filter to a predetermined threshold and sends a signal to an indicator if the signal exceeds the threshold to indicate the presence of a ball .

De um modo geral, a modulação ir-se-á situar no intervalo de frequências de 10 Hz a 100 MHz.In general, the modulation will be in the frequency range of 10 Hz to 100 MHz.

Para ajudar a compreender a invenção, ir-se-á agora descrever uma forma de realização especifica da mesma a título de exemplo e fazendo-se referência aos desenhos em anexo, nos quais: A Figura 1 é uma vista em planta do equipamento de detecção de bolas de golfe perdidas de acordo com a invenção; e A Figura 2 é um diagrama de blocos dos componentes eléctricos da Figura 1.To assist in understanding the invention, a specific embodiment will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a plan view of the detection equipment of lost golf balls according to the invention; and Figure 2 is a block diagram of the electrical components of Figure 1.

No que se refere à Figura 1, o equipamento aí mostrado inclui um oscilador 101 que está preparado para gerar um sinal 102 que é utilizado para modular uma fonte 103 luminosa. Como mostrado, a fonte luminosa é um díodo emissor de luz (LED), embora se possam utilizar outras fontes. A modulação pode ser 3 sinusoidal ou de outro tipo, tal como uma onda quadrada, e pode ser uma modulação em amplitude ou fase. A fonte 103 luminosa gera um feixe 106 de luz com emissão na parte azul ou ultravioleta (UV) do espectro. O feixe de luz é dirigido, essencialmente, para a frente da fonte luminosa formando um ângulo amplo. Consoante a fonte luminosa, pode utilizar-se uma lente ou outro sistema 104 óptico para dirigir e alargar o feixe, e produzir um padrão de emissão desejável.Referring to Figure 1, the apparatus shown therein includes an oscillator 101 which is arranged to generate a signal 102 which is used to modulate a light source 103. As shown, the light source is a light emitting diode (LED), although other sources may be used. The modulation may be sinusoidal or otherwise, such as a square wave, and may be a modulation in amplitude or phase. The light source 103 generates a light beam 106 with emission in the blue or ultraviolet (UV) part of the spectrum. The light beam is directed essentially to the front of the light source at a wide angle. Depending on the light source, a lens or other optical system 104 may be used to direct and widen the beam, and produce a desirable emission pattern.

Devido ao revestimento aplicado às bolas de golfe, as bolas absorvem luz na gama UV e azul e tornam a emiti-la (exibição de fluorescência) com um maior comprimento de onda. O comprimento de onda exacto da fluorescência depende do revestimento particular aplicado à bola, mas, de um modo geral, verifica-se um desvio do comprimento de onda de várias dezenas de nanometros.Due to the coating applied to golf balls, the balls absorb light in the UV and blue range and make it emit (fluorescence display) with a longer wavelength. The exact wavelength of the fluorescence depends on the particular coating applied to the ball, but in general there is a wavelength deviation of several tens of nanometers.

Outro material, tal como a relva, onde se pode encontrar uma bola, também exibe fluorescência, mas com um rendimento significativamente inferior, pelo que, se se detectar uma fluorescência, é provável que esta emane de uma bola de golfe. 0 equipamento também inclui um detector 109. O detector 109 está dotado com uma lente 108 que possibilita que luz com um ângulo amplo seja recolhida pelo detector. Além disso, filtros 110 são posicionados em frente do detector de modo a suprimir luz com comprimentos de onda diferentes dos que exibem a fluorescência prevista para as bolas de golfe, e para permitir que o detector 109 receba tanta desta luz quanto possível. Além disso, dado que a fluorescência será inferior, por várias ordens de magnitude, à luz proveniente da fonte 103 luminosa, colocam- 4 se ecrãs 111, 112 de protecção em torno da fonte 103 luminosa e/ou do detector 109. O detector 109 envia a corrente 114 fotoeléctrica para um processador 116 para determinar se se encontra presente uma bola de golfe. Para auxiliar a processar os sinais, também se pode inserir uma cópia do sinal 113 de oscilador no processador. Se se detectar uma bola, um sinal 115 é enviado para um indicador 117 para alertar um utilizador quanto à presença da bola. O detector é sensivel a, e recebe apenas uma pequena fracção da luz que se propaga na direcção do detector. Quando os detectores não são especificamente concebidos para rejeitar a luz não desejada, a luz solar pode subjugar facilmente um detector, fazendo com que o detector seja praticamente inútil. Por este motivo, os detectores da técnica anterior eram utilizados, de um modo geral, à noite e só são eficientes em niveis de luz ambiente muito baixos. No entanto, mesmo com a utilização de filtros 110, a luz solar pode ser suficientemente forte nos comprimentos de onda relevantes, e subjugar um sinal fluorescente fraco.Other material, such as grass, where a ball can be found, also exhibits fluorescence, but with a significantly lower yield, so if a fluorescence is detected, it is likely to emanate from a golf ball. The apparatus also includes a detector 109. The detector 109 is provided with a lens 108 which enables light with a wide angle to be collected by the detector. In addition, filters 110 are positioned in front of the detector in order to suppress light with wavelengths different from those which exhibit the fluorescence provided for the golf balls, and to allow the detector 109 to receive as much of this light as possible. In addition, since the fluorescence will be several orders of magnitude lower than the light from the light source 103, protective screens 111, 112 are placed around the light source 103 and / or the detector 109. The detector 109 sends the photoelectric current 114 to a processor 116 to determine if a golf ball is present. To assist in processing the signals, a copy of the oscillator signal 113 may also be inserted into the processor. If a ball is detected, a signal 115 is sent to an indicator 117 to alert a user to the presence of the ball. The detector is sensitive to, and receives only a small fraction of the light that propagates in the direction of the detector. When detectors are not specifically designed to reject unwanted light, sunlight can easily subjugate a detector, making the detector virtually useless. For this reason, the detectors of the prior art were generally used at night and are only efficient at very low ambient light levels. However, even with the use of filters 110, sunlight can be strong enough at the relevant wavelengths, and subjugate a weak fluorescent signal.

Pode utilizar-se detecção síncrona para detectar os sinais fluorescentes fracos provenientes das bolas de golfe, relativamente à forte luz ambiente. Aplica-se modulação à fonte luminosa e ao circuito de detecção. Consequentemente, o sinal é integrado de modo coerente ao longo do período T de modulação. A luz de fundo, no entanto, não tem qualquer relacionamento de fase específico com a modulação. Consequentemente, a contribuição dessa luz, ou ruído, para a detecção de sinal não aumenta linearmente com o tempo, mas aumenta segundo a raiz quadrada do período T. Deste modo, para um tempo de integração 5 eventualmente, suficientemente longo, o sinal real irá, sobrepor-se à contribuição do ruido e proporcionar uma detecção sem ambiguidade. 0 dispositivo irá ser, de um modo geral, utilizado com um modo de varrimento lento. Como tal, é razoável assumir que um tempo de integração de sinal da ordem dos T = 0,1 s é razoável. Isto corresponde a só admitir ruido num intervalo de largura de banda B de, aproximadamente, B = 1/T = 10 Hz.Synchronous detection may be used to detect weak fluorescent signals from golf balls relative to strong ambient light. Modulation is applied to the light source and the detection circuit. Consequently, the signal is coherently integrated over the modulating period T. The backlight, however, does not have any phase-specific relationship with the modulation. Consequently, the contribution of that light, or noise, to signal detection does not increase linearly over time, but increases by the square root of the period T. Thus, for a sufficiently long integration time 5, the actual signal will , overlap with the contribution of noise and provide unambiguous detection. The device will generally be used in a slow scan mode. As such, it is reasonable to assume that a signal integration time of the order of T = 0.1 s is reasonable. This corresponds to only admitting noise in a range of bandwidth B of approximately B = 1 / T = 10 Hz.

Faz-se uma referência, agora, à Figura 2, que mostra a implementação de detecção síncrona. Um oscilador 201 aplica uma modulação 202 a um circuito 203 de excitação que, por sua vez, fornece um sinal de excitação ao LED 204 e, simultaneamente, envia o sinal 205 de modulação para um misturador 206. A frequência do sinal de modulação não é criticamente importante e pode situar-se no intervalo desde 10 Hz a 100 MHz. A luz 207 emitida é convertida em fluorescência 208 por uma bola de golfe, ou afim, que é recebida pelo detector 209, enviada (210) para o amplificador 211 e, daí, enviada 212 para a outra porta de entrada do misturador 206. A sarda 213 do misturador 206 é enviada para o filtro 214 passa-baixo (LPF). O filtro está concebido para cortar as frequências acima de uma largura de banda B designada e, por conseguinte, apenas deixa passar sinais com uma magnitude significativa se um sinal coerente com uma média calculada ao longo de um tempo T = 1/B estiver presente. A saída 215 do LPF é transferida para um detector 216 de limiar que compara o sinal do LPF com um limiar predeterminado. Se o sinal exceder o limiar predeterminado, então, um sinal 217 é enviado para um indicador 218 para indicar a presença de uma bola. 6 A invenção não se destina a ser limitada aos pormenores da forma de realização anteriormente descrita. Por exemplo, podem utilizar-se múltiplas fontes luminosas, ou, por exemplo, serem dispostas num padrão hexagonal, para aumentar a potência luminosa aplicada à bola de golfe. Além disso, a fonte luminosa pode ser modulada a altas frequências, tais como 10-100 MHz, para que a detecção da fase do sinal recebido relativamente à fase de modulação aplicada possa ser utilizada para também determinar a distância à bola. Por fim, o dispositivo pode ser construído utilizando lentes plásticas para as opções, incluindo lentes de Fresnel plásticas.Reference is now made to Figure 2 which shows the implementation of synchronous detection. An oscillator 201 applies a modulation 202 to an excitation circuit 203 which, in turn, provides an excitation signal to the LED 204 and simultaneously sends the modulation signal 205 to a mixer 206. The frequency of the modulation signal is not The emitted light 207 is converted into fluorescence 208 by a golf ball, or the like, which is received by the detector 209, sent to the amplifier 211 and sent to the amplifier 211, , then fed to the other input port of the mixer 206. The mackerel 213 of the mixer 206 is fed to the low pass filter (LPF) 214. The filter is designed to cut frequencies above a designated bandwidth B and therefore only allows signals of a significant magnitude to pass if a signal consistent with a calculated average over time T = 1 / B is present. The LPF output 215 is transferred to a threshold detector 216 which compares the LPF signal to a predetermined threshold. If the signal exceeds the predetermined threshold, then a signal 217 is sent to an indicator 218 to indicate the presence of a ball. The invention is not intended to be limited to the details of the previously described embodiment. For example, multiple light sources, or, for example, arranged in a hexagonal pattern, may be used to increase the light output applied to the golf ball. In addition, the light source may be modulated at high frequencies, such as 10-100 MHz, so that the detection of the received signal phase relative to the applied modulation phase can be used to also determine the distance to the ball. Lastly, the device can be constructed using plastic lenses for the options, including plastic Fresnel lenses.

Lisboa, 22 de Junho de 2007 7Lisbon, June 22, 2007 7

Claims (6)

REIVINDICAÇÕES 1. Equipamento para detectar um objecto, compreendendo o equipamento: • uma fonte luminosa preparada para emitir um feixe de luz com comprimentos de onda absorvidos pelo objecto ou um revestimento do mesmo; • um detector preparado para detectar luz com comprimentos de onda que exibem fluorescência emitida pelo objecto ou revestimento do mesmo, caracterizado por compreender ainda: • um processador preparado para determinar a presença de um objecto a partir da luz detectada pelo detector; e • um oscilador para modular a fonte luminosa; em que o processador inclui um misturador que recebe o sinal de modulação do oscilador e um sinal proveniente do detector.An apparatus for detecting an object, the apparatus comprising: a light source arranged to emit a beam of light having wavelengths absorbed by the object or a coating thereof; A detector designed to detect light having wavelengths which exhibit fluorescence emitted by the object or coating thereof, further comprising: a processor arranged to determine the presence of an object from the light detected by the detector; and • an oscillator to modulate the light source; wherein the processor includes a mixer that receives the modulation signal from the oscillator and a signal from the detector. 2. Equipamento como reivindicado na reivindicação 2, incluindo ainda um circuito de excitação.An apparatus as claimed in claim 2, further including an excitation circuit. 3. Equipamento como reivindicado na reivindicação 1 ou reivindicação 2, em que o processador inclui ainda um filtro passa-baixo que está preparado para deixar passar 1 sinais com uma magnitude significativa se um sinal coerente com uma média calculada ao longo do tempo estiver presente.The apparatus as claimed in claim 1 or claim 2, wherein the processor further includes a low pass filter which is arranged to pass 1 signals of a significant magnitude if a signal consistent with a calculated averaging over time is present. 4. Equipamento como reivindicado na reivindicação 3, em que o processador inclui ainda um detector de limiar, que compara o sinal proveniente do filtro passa-baixo com um limiar predeterminado e envia um sinal para um indicador se o sinal exceder o limiar, para indicar a presença de uma bola.The apparatus as claimed in claim 3, wherein the processor further includes a threshold detector, which compares the signal from the low pass filter to a predetermined threshold and sends a signal to an indicator if the signal exceeds the threshold, to indicate the presence of a ball. 5. Equipamento como reivindicado na reivindicação 1, em que a modulação ir-se-á situar no intervalo de frequências de 10 Hz a 100 MHz.The apparatus as claimed in claim 1, wherein the modulation will be in the frequency range of 10 Hz to 100 MHz. 6. Método utilizando o equipamento de qualquer das reivindicações anteriores para localizar objectos perdidos, tendo os objectos um revestimento que absorve luz com um comprimento de onda e exibe fluorescência com um segundo comprimento de onda; consistindo o método nas seguintes etapas: • disponibilizar um feixe de luz tendo um comprimento de onda absorvido pelo revestimento do objecto; • detectar luz com comprimentos de onda que exibem fluorescência do objecto a localizar; e • determinar, a partir da luz detectada, a presença ou não do objecto. Lisboa, 22 de Junho de 2007 2A method using the apparatus of any of the preceding claims for locating lost objects, the objects having a coating that absorbs light at a wavelength and exhibits fluorescence at a second wavelength; the method consisting of the following steps: providing a light beam having a wavelength absorbed by the object coating; • detect light with wavelengths that exhibit fluorescence of the object to be located; and • determining, from the light detected, the presence or not of the object. Lisbon, June 22, 2007 2
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