WO2022203455A1 - Method and apparatus for simulating trajectory of elastic body, and computer program - Google Patents

Method and apparatus for simulating trajectory of elastic body, and computer program Download PDF

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WO2022203455A1
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trajectory
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rolling
flight
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진상국
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Definitions

  • the present invention relates to a trajectory simulation method and apparatus for an elastic body, and a computer program, and more particularly, to a trajectory simulation method and apparatus for an elastic body, which simulates a flight trajectory and a rolling trajectory formed by inertia applied to an elastic body, and a computer program. it's about
  • simulation equipment applied to indoor screen golf is widely applied. It works by displaying the trajectory of the golf ball.
  • the golf simulation equipment as described above is expensive equipment that is commercially available and requires a large-scale facility, so there is a limit that an individual cannot use it in an actual field.
  • An object according to an aspect of the present invention is to simulate the trajectory of an elastic body formed when a striking force is applied to an elastic body such as a golf ball by a striking device such as a golf club, expensive equipment and large-scale facilities, etc.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for simulating the trajectory of an elastic body, and a computer program, which can simulate the trajectory of an elastic body more quickly, accurately and at low cost by eliminating dependence.
  • the present invention is a trajectory simulation method of an elastic body, which is performed by a computing device and simulates a movement trajectory of an elastic body, comprising the steps of obtaining an initial position of the elastic body and an initial velocity of the elastic body formed by an inertia force applied to the elastic body ;
  • the flight trajectory from when the elastic body starts flying by the applied inertia force to landing in the M-th plane mesh included in the mesh model is calculated in advance as the initial position and initial velocity of the elastic body as a flight trajectory calculation factor.
  • the mesh model is a field in which the movement space of the elastic body is emulated with a first to N-th plane mesh (N is a natural number of 2 or more, M is N the following natural numbers); and a rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th plane mesh after the flight of the elastic body is finished, and as a rolling trajectory calculation factor, the rolling start position of the elastic body in the K-th flat mesh, and rolling start speed and determining by applying an external force acting on the elastic body to a predefined cloud trajectory model (K is a natural number greater than or equal to M and less than or equal to N).
  • the mesh model is configured such that the field is emulated in a three-dimensional space defined by a three-axis coordinate system, and the elastic body
  • the flight trajectory and cloud trajectory of is determined as a three-dimensional trajectory in the mesh model.
  • the flight time until the elastic body starts to fly and then lands in the M-th plane mesh to determine the landing position of the elastic body in the M-th plane mesh from the determined flight time, the initial position of the elastic body, a flight segment determined by the flight trajectory model during the determined flight time, and the elastic body It is characterized in that the path connecting the landing positions of the flight trajectory is determined.
  • the landing position and the repulsion speed of the elastic body are applied as the flight trajectory calculation factors, and the step of determining the flight trajectory is repeatedly performed.
  • the external force acting on the elastic body as the rolling trajectory calculation factor includes gravity and frictional force acting on the elastic body on the K-th plane mesh, and in the step of determining the rolling trajectory, the K-th plane mesh It is characterized in that the cloud trajectory is determined using a flow line vector defined by a normal vector and a slope of
  • the elastic body counts the rolling time that has elapsed after starting the cloud, and reflects the cloud section determined by the cloud trajectory model during the counted cloud time. It is characterized in that the cloud trajectory is determined.
  • a continuous rolling trajectory determining operation is performed, wherein the continuous rolling trajectory determining operation comprises:
  • the time required from the rolling start position of the elastic body in the K-th flat mesh to reaching the boundary line to determine the rolling start position and the rolling start speed of the elastic body in the K+1th flat mesh using the determined required time, and the normal vector of the K+1th flat mesh, and the determined Kth Using the rolling start position and rolling start speed of the elastic body in the +1 flat mesh and the gravity and friction forces acting on the elastic body on the K+1 flat mesh as the rolling trajectory calculation factors, It is characterized in that the rolling trajectory of the elastic body is determined.
  • the continuous rolling trajectory determining operation is characterized in that it is repeatedly performed until the elastic body stops.
  • the frictional force of the flat mesh in which the stationary elastic body is located and the Calculating the displacement of the elastic body from the environmental external force, and reflecting the calculated displacement of the elastic body to the rolling trajectory; characterized in that it further comprises.
  • the present invention further comprises; displaying the determined flight trajectory and cloud trajectory.
  • the elastic body is a golf ball
  • the field is a golf course
  • the mesh model is a model emulated by the golf course
  • the flight trajectory and the rolling trajectory are the movement trajectories of the golf ball according to the swing of the elastic body.
  • the computing device is implemented as a portable device carried by the user, characterized in that it displays the movement trajectory of the golf ball to the user.
  • An elastic body trajectory simulation apparatus includes a processor; and a memory that is executed through the processor and stores at least one command for simulating a movement trajectory of the elastic body, wherein the at least one command executed through the processor includes an initial position of the elastic body, and the elastic body A command to obtain the initial velocity of the elastic body formed by the inertia applied to Trajectory) as a command to determine the initial position and initial velocity of the elastic body as a flight trajectory calculation factor by applying a pre-defined flight trajectory model, wherein the mesh model includes the first to second fields as the movement space of the elastic body.
  • a command (N is a natural number greater than or equal to 2, M is a natural number less than or equal to N), which is emulated with an N plane mesh, and a rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th plane mesh after the flight of the elastic body is finished, Command to determine the rolling start position, rolling start speed, and external force acting on the elastic body in the K-th plane mesh as a trajectory calculation factor by applying an external force acting on the elastic body to a predefined rolling trajectory model (K is M or more and N or less) natural number).
  • a computer program is combined with hardware, comprising: obtaining an initial position of the elastic body, and an initial velocity of the elastic body formed by the inertia force applied to the elastic body; The flight trajectory from when the elastic body starts flying by the applied inertia force to landing in the M-th plane mesh included in the mesh model is calculated in advance as the initial position and initial velocity of the elastic body as a flight trajectory calculation factor.
  • the mesh model is a field in which the movement space of the elastic body is emulated with a first to N-th plane mesh (N is a natural number of 2 or more, M is N the following natural numbers); and the rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th planar mesh after the flight of the elastic body is finished, as a rolling trajectory calculation factor, the rolling start position of the elastic body in the K-th flat mesh, the rolling start speed and the elastic body. It is characterized in that it is stored in a computer-readable recording medium to execute; determining an external force acting by applying it to a predefined cloud trajectory model (K is a natural number greater than or equal to M and less than or equal to N).
  • the present invention determines a flight trajectory formed by an external force applied to the elastic body by applying the initial position and initial velocity of the elastic body to a flight trajectory model defined by a predetermined mathematical model, and after landing of the elastic body
  • simulating the trajectory of an elastic body by applying a method of determining the rolling trajectory of an elastic body by applying the cloud starting position and rolling speed to the cloud trajectory model defined by a predetermined mathematical model, it is faster and more accurate without expensive equipment and large-scale facilities
  • the trajectory of the elastic body can be simulated at a low cost, and the trajectory simulation method of the elastic body is mounted on a portable device such as a smartphone possessed by the golfer, so that before hitting the golf ball from the golfer's point of view, It is also advantageous in that the predicted trajectory can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a trajectory simulation apparatus of an elastic body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a trajectory simulation method of an elastic body according to an embodiment of the present invention.
  • 3 and 4 are exemplary views showing an example of the trajectory of the elastic body moving in the 3D mesh model in the trajectory simulation method of the elastic body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram illustrating a state in which a trajectory of an elastic body is displayed on a portable device in a trajectory simulation method of an elastic body according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a trajectory simulation apparatus of an elastic body according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a trajectory simulation method of an elastic body according to an embodiment of the present invention
  • FIGS. 3 and FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating an example of a trajectory of an elastic body moving within a three-dimensional mesh model in a trajectory simulation method of an elastic body according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a trajectory simulation method of an elastic body according to an embodiment of the present invention. It is an exemplary view showing a state in which the trajectory of the elastic body is displayed on the portable device.
  • the trajectory simulation apparatus 10 of the elastic body is a processor 100, a memory 200, a positioning unit 300, a communication unit 400 and It may include a display unit 500 .
  • the apparatus 10 including each of the above components 100 to 500 may be implemented as a computing device possessed by a user, and the computing device may be implemented as a portable device such as a smartphone or tablet.
  • the processor 100 is a subject that simulates the trajectory of the elastic body in this embodiment, and may be implemented as a central processing unit (CPU) or a system on chip (SoC), and operates an operating system or application to drive the processor ( 100) can control a plurality of hardware or software components connected to each other, and perform various data processing and operations.
  • the processor 100 may be configured to execute at least one command stored in the memory 200 , and store the execution result data in the memory 200 .
  • the positioning unit 300 may correspond to a Global Positioning System (GPS) positioning module that acquires the current location of the device 10 and transmits it to the processor 100
  • the communication unit 400 is the wireless device of the device 10 . It may function as a communication module (eg, an LTE or WiFi communication module) to support wireless communication between the device 10 and an external system.
  • the display unit 500 may be implemented as a display panel of the device 10, for example, a touch screen panel, and the trajectory of the elastic body simulated by the processor 100 is displayed through the display unit 500 and provided to the user. can
  • the memory 200 may store at least one command executed by a process for simulating the movement trajectory of the elastic body.
  • the memory 200 for storing a command for simulating the movement trajectory of the elastic body may be implemented as a volatile storage medium and/or a non-volatile storage medium, for example, a read-only memory (ROM) and/or random It may be implemented as a random access memory (RAM).
  • ROM read-only memory
  • RAM random access memory
  • At least one command stored in the memory 200 and executed by the processor 100 may include the following commands.
  • a command to obtain the initial position of the elastic body and the initial velocity of the elastic body formed by the inertia force applied to the elastic body means that a predetermined force is applied to the elastic body).
  • the landing position and repulsion speed of the elastic body are applied as flight trajectory calculation factors so that the process of determining the flight trajectory is repeatedly performed.
  • the rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th plane mesh is used as a rolling trajectory calculation factor, and the rolling start position of the elastic body in the K-th plane mesh, the rolling start speed and A command to determine the external force acting on the elastic body by applying it to a predefined cloud trajectory model.
  • the displacement of the elastic body is calculated from the frictional force and environmental external force of the flat mesh in which the stationary elastic body is located, and the calculated displacement of the elastic body command to be reflected in the cloud trajectory.
  • the elastic body corresponds to a golf ball, a field to a golf course, and a flight trajectory and a rolling trajectory correspond to the movement trajectory of the golf ball according to the user's swing.
  • the mesh model is defined as a model in which a field (ie, a golf course (golf course terrain)) that is a movement space of an elastic body is emulated with a first to N-th plane mesh (N is a natural number of 2 or more, FIG. 3 shows an example in which the mesh model is composed of first to fourth planar meshes MS1 - MS4 as N is assumed to be 4).
  • Each planar mesh consists of a triangular planar structure, and metadata for each planar mesh (physical property data such as the inclination and restitution coefficient of the planar mesh, and vertex coordinate data of each planar mesh (P m ....P k) ), mathematical attribute data such as normal vector (n) and flow vector (p), and regulation data such as fairway, green, hazard, and OB (Out of Bound) according to the corresponding golf course rule) are added to the mesh model.
  • physical property data such as the inclination and restitution coefficient of the planar mesh, and vertex coordinate data of each planar mesh (P m ....P k)
  • mathematical attribute data such as normal vector (n) and flow vector (p)
  • regulation data such as fairway, green, hazard, and OB (Out of Bound) according to the corresponding golf course rule
  • the plurality of planar meshes (that is, the first to Nth planar meshes) are sequentially arranged with a gradient defined according to the above-described metadata, and accordingly, the mesh model has a field with a three-axis coordinate system (x-axis, y-axis).
  • axis, z-axis is configured to be emulated in a three-dimensional space defined by 3 shows that the elastic body is struck at the initial position B i and lands on the B k point of the first planar mesh MS1, repels by the repulsive force at the B k point and B k+1 point to perform a subsequent flight, and the second The cloud movement starts from the point B k+2 of the planar mesh (MS2), and the passing point B k+3 on the boundary line 'P m+1 - P m+2 ' and the boundary line 'P m+2 - P m+4 ' An example of stopping at B s after entering the fourth planar mesh MS4 through the passing point B k+4 is shown.
  • the mesh model configured as described above is a basis for mathematically defining a flight trajectory model and a cloud trajectory model used to calculate a flight trajectory and a cloud trajectory of an elastic body, as will be described later.
  • the process described below assumes that the processor 100 receives the mesh model defined as above from the external system through the communication unit 400 and stores it in the memory 200 .
  • the processor 100 obtains an initial position of the elastic body and an initial velocity of the elastic body formed by the inertia applied to the elastic body from the memory 200 ( S100 ).
  • the initial position of the elastic body means the initial position of the elastic body placed in the field before an inertial force is applied to the elastic body, and is stored in advance in the memory 200 as three-dimensional position coordinates based on the three-axis coordinate system of the aforementioned mesh model.
  • the initial velocity of the elastic body refers to the initial velocity of the elastic body formed immediately after an inertia force is applied to the elastic body, and the initial velocity of the elastic body has a three-axis component based on a three-axis coordinate system.
  • the memory 200 may store in advance a range of an initial speed that can be formed in the elastic body, and when a specific value within the range of the initial speed is selected by the user, the processor 100 sets the selected specific value to the initial speed of the elastic body. It can be obtained as speed.
  • the processor 100 calculates the flight trajectory from when the elastic body starts flying by inertia to landing in the M-th plane mesh included in the mesh model, the flight trajectory It is determined by applying the initial position and initial velocity of the elastic body as calculation factors to a predefined flight trajectory model (S200).
  • a flat mesh on which the elastic body first lands is denoted as an M-th planar mesh (M is a natural number less than or equal to N), and FIGS. 3 and 4 show an example in which the M-th planar mesh is the first planar mesh MS1.
  • Equation 1 a x , a y , and a z are accelerations in the x-axis, y-axis, and z-axis directions, respectively, and g is the gravitational acceleration.
  • the flight trajectory model applied in step S200 is defined as Equation 2 below by the constant acceleration motion equation.
  • Equation 2 v(t) is the velocity of the elastic body after t time from the start of flight, V i is the initial velocity of the elastic body, a is the acceleration acting on the elastic body, B(t) is the position of the elastic body after t time, B i is the initial position of the elastic body.
  • v(t), V i , a, B(t), B i have three-axis components according to the three-axis coordinate system.
  • Equation 3 the equation of the plane as a mathematical model is expressed by Equation 3 below.
  • Equation 3 the variables x, y, and z are coordinates of points on the M-th plane mesh.
  • the processor 100 from the mathematical model (Equation 3) and the flight trajectory model (Equation 2) defining the M-th plane mesh, the elastic body from the start of flight to the flight until landing in the M-th plane mesh The time and landing location may be determined (S210).
  • Equation 4 the landing position of the elastic body is expressed as in Equation 4 below.
  • V ix , V iy , and V iz are the x-axis, y-axis, and z-axis components of the initial velocity of the elastic body.
  • Equation 5 Since the landing position of the elastic body is on the M-th plane mesh according to Equation 3, Equation 5 below is derived.
  • the landing speed and landing position of the elastic body according to Equation 4 may also be determined, and the landing speed V L and the landing position B L are derived as shown in Equation 7 below.
  • the process may determine the path connecting the initial position of the elastic body, the flight section determined by the flight trajectory model during flight time, and the landing position of the elastic body as the flight trajectory (S220).
  • the processor 100 calculates the repulsion speed of the elastic body from the landing speed of the elastic body with respect to the M-th flat mesh and the coefficient of restitution predefined for the M-th flat mesh (S300).
  • the coefficient of restitution of the M-th planar mesh is defined as e (eg, 0.6)
  • Equation 8 is derived according to the velocity relation before and after the collision.
  • Equation 8 R(T L ) is the repulsion rate.
  • the processor 100 compares the repulsion speed of the elastic body calculated by Equation 8 with a preset threshold value (R c ) (S400).
  • the threshold value is a reference value for determining whether the elastic body will fly again due to the repulsion after landing, or roll, and may be stored in advance in the memory 200 as a specific value based on the designer's intention and experimental results. Yes (eg 1.0 mm/s).
  • step S400 If it is determined in step S400 that the rebound speed of the elastic body is equal to or greater than the threshold value, the processor 100 applies the landing position and the rebound speed of the elastic body as a flight trajectory calculation factor, and then repeats step S200 of determining the flight trajectory. That is, in the first performed step S200, the initial position and initial speed of the elastic body are used as flight trajectory calculation factors, and when the elastic body starts flying again because the repulsion speed after landing of the elastic body is equal to or greater than the threshold value, the processor 100 performs flight After updating the flight trajectory calculation factor for determining the trajectory to the landing position and repulsion velocity of the elastic body derived according to Equation 7, step S200 of determining the flight trajectory is repeatedly performed. The above process is repeated until the rebound velocity of the elastic body becomes less than the threshold value.
  • the processor 100 determines that the elastic body is a K-th plane
  • the rolling trajectory that rotates on the mesh is determined by applying the rolling start position, rolling start speed, and external force acting on the elastic body in the K-th plane mesh as a rolling trajectory calculation factor to a predefined rolling trajectory model (S500) .
  • K is a natural number greater than or equal to M and less than or equal to N, that is, when the elastic body landing on the M-th flat mesh starts rolling, the K-th flat mesh is the same as the M-th flat mesh, and the elastic body repeats the flight several times to form an adjacent flat mesh.
  • the Kth planar mesh may correspond to any one of the K+1th to Nth planar meshes.
  • the step S500 will be described assuming that the K-th planar mesh and the M-th planar mesh are the same.
  • step S500 the processor 100 determines the cloud trajectory using the flow line vector defined by the normal vector and the slope of the K-th plane mesh as a mediator.
  • a flow line is a line on which an object on a plane moves by gravity in the vertical direction and a plane inclination.
  • the external force acting on the elastic body as the rolling trajectory calculation factor may include gravity and frictional force acting on the elastic body on the K-th plane mesh. Since the elastic body rolls on the K-th plane mesh having a predetermined inclination, the gravitational acceleration acting on the elastic body must be corrected by the flow line vector described above. Considering the frictional deceleration acting on , the acceleration acting on the elastic body in rolling motion is expressed according to Equation 9 below.
  • Equation 9 g p is the corrected gravitational acceleration (g ⁇ sin ⁇ ), ⁇ is the frictional deceleration of the K-th plane mesh (m/s 2 ), and u is the unit vector of the rolling start speed.
  • the cloud trajectory model applied in step S500 is defined as Equation 10 below by the constant acceleration motion equation.
  • Equation 10 v(t) is the velocity of the elastic body after t time from the start of rolling, V i is the rolling start speed, a is the acceleration acting on the elastic body, B(t) is the position of the elastic body after t time, B i is the cloud start position.
  • v(t), V i , a, B(t), and B i have triaxial components according to the triaxial coordinate system (for convenience, they are expressed with the same notation as Equations 1 to 7 for calculating the flight trajectory of the elastic body, Each factor of Equations 1 to 7 according to step S200 and each factor of Equation 9 to 17 according to step S500 and S600 are clearly distinguished).
  • step S500 the processor 100 counts the rolling time that has elapsed since the elastic body starts rolling (S510), and during the counted cloud time, the cloud section determined by the cloud trajectory model (that is, B in Equation 10) t))), the cloud trajectory is determined (S520, S530).
  • the processor 100 may perform a continuous rolling trajectory determination operation.
  • the continuous cloud trajectory determination operation is defined as the following process.
  • the coordinates of both ends of the boundary line of the Kth plane mesh and the K+1th plane mesh are defined as P 2 (X2,Y2,Z2) and P 3 (X3,Y3,Z3), respectively.
  • the boundary line is defined by the following Equation 11 (see FIG. 4 ).
  • Equation 11 x c , y c are the x-coordinates and y-coordinates of a point at which the elastic body passes through the boundary line (hereinafter, the passing point).
  • Equation 13 the transit time T c from the rolling start position of the elastic body to the passing point is derived as shown in Equation 13 below.
  • the processor 100 determines the passing time in the K+1th planar mesh using the determined transit time and the normal vector of the K+1th planar mesh. Determine the rolling start position and rolling start speed of the elastic body. Since the cloud start position corresponds to the passing point, the processor 100 determines the rolling start speed, but in this case, when moving from the Kth plane mesh to the K+1th plane mesh, the inclination is changed, and accordingly, each plane mesh Since the normal vector of is also changed, the processor 100 determines the rolling start speed of the elastic body using the normal vector of the K+1th planar mesh (that is, of the elastic body at T c calculated based on the Kth planar mesh). The rolling start speed of the elastic body in the K+1th planar mesh is determined by correcting the speed using the normal vector of the K+1th planar mesh).
  • n x ', n y ', and n z ' are normal vector components of the K+1th plane mesh.
  • the processor 100 uses the rolling start position and the rolling start speed of the elastic body in the K+1th planar mesh determined as described above and the gravity and friction forces acting on the elastic body on the K+1th planar mesh as rolling trajectory calculation factors. +1 Determine the rolling trajectory of the elastic body on the planar mesh. The continuous rolling trajectory determination operation according to Equations 11 to 14 is repeatedly performed until the elastic body stops.
  • Equation 15 is derived according to Equations 9 and 10.
  • Equation 15 When Equation 15 is divided and organized by each axis component, the following Equation 16 is obtained.
  • the processor 100 determines a maximum value among T sx , T sy , and T sz determined through Equation 16 as a final stop time T s , and applies the determined T s to B(t) of Equation 10 to final Determine the static stopping position B s .
  • the elastic body does not move any more when it is stopped.
  • the processor 100 after step S500, when an external external force (wind force or movement of the ground) emulated by an environmental factor of the field in a state where the elastic body is stopped is applied to the elastic body, the stationary elastic body is located in the flat mesh It is also possible to calculate the displacement of the elastic body from the friction force and environmental external force, and reflect the calculated displacement of the elastic body to the rolling trajectory (S600).
  • Equation 17 When the static friction force defined according to the static friction coefficient is F L , and the external force defined according to the acceleration according to Equation 9 is F, the velocity and position of the elastic body formed by the environmental external force can be expressed by Equation 17 below. (The mass of the elastic body is constant, so it is assumed to have a value of 1).
  • the process of reflecting the displacement according to the environmental external force to the cloud trajectory may be repeatedly performed until the elastic body finally stops (eg, when the stationary state of the elastic body is maintained for a predetermined period of time).
  • the processor 100 displays the flight trajectory and the rolling trajectory of the elastic body through the display unit 500 ( S700 ).
  • the processor 100 performs the elastic body on a geometric model (eg, a contour model) in which the topography of the golf course is modeled, not a mesh model, so that the user can more intuitively check the trajectory of the elastic body. can display the trajectory of a geometric model (eg, a contour model) in which the topography of the golf course is modeled, not a mesh model, so that the user can more intuitively check the trajectory of the elastic body. can display the trajectory of
  • the trajectory simulation method of the elastic body according to the present embodiment may be written as a computer program for executing steps S100 to S700 described above in combination with hardware, and is stored in a computer-readable recording medium to operate the computer program.
  • the computer-readable recording medium includes magnetic media such as ROM, RAM, hard disk, floppy disk, and magnetic tape, optical media such as CD-ROM and DVD, and floppy disk.
  • a hardware device specially configured to store and execute program instructions, such as a magneto-optical media, such as a flash memory, may correspond.
  • the initial position and initial velocity of the elastic body are applied to the flight trajectory model defined by a predetermined mathematical model to determine the flight trajectory formed by the external force applied to the elastic body, and the rolling start position and cloud after landing of the elastic body
  • the trajectory of the elastic body is simulated.
  • the trajectory can be simulated, and by mounting the trajectory simulation method of the elastic body in a portable device such as a smartphone possessed by the golfer, the golfer can be provided with the expected trajectory according to the hitting in a simpler way before hitting the golf ball.
  • Implementations described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), implementations of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, as an apparatus or program).
  • the apparatus may be implemented in suitable hardware, software and firmware, and the like.
  • a method may be implemented in an apparatus such as, for example, a processor, which generally refers to a computer, a microprocessor, a processing device, including an integrated circuit or programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants ("PDA”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.
  • PDA portable/personal digital assistants

Abstract

The present invention is characterized by comprising the steps of: acquiring an initial position of an elastic body, and an initial velocity of the elastic body formed by inertia applied to the elastic body; determining a flight trajectory from the start of flight of the elastic body due to inertia applied to the elastic body to landing on the M-th plane mesh included in a mesh model by applying, to a predefined flight trajectory model, the initial position and the initial velocity of the elastic body as flight trajectory calculation factors, wherein the mesh model is formed by emulating, with the first to N-th plane mesh, a field that becomes a movement space of the elastic body; and determining a rolling trajectory, in which the elastic body rotates and moves on the K-th plane mesh after the flight of the elastic body is complete, by applying, to a predetermined rolling trajectory model, the elastic body's rolling start position and rolling start speed, and external force acting on the elastic body on the K-th plane mesh as rolling trajectory calculation factors.

Description

탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램Elastomer trajectory simulation method and apparatus, computer program
본 발명은 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탄성체에 가해지는 타력에 의해 형성되는 비행 궤적 및 구름 궤적을 시뮬레이션하는, 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a trajectory simulation method and apparatus for an elastic body, and a computer program, and more particularly, to a trajectory simulation method and apparatus for an elastic body, which simulates a flight trajectory and a rolling trajectory formed by inertia applied to an elastic body, and a computer program. it's about
골프는 코스의 티박스에서 골프공을 타격하여 최종적으로 그린의 홀컵에 넣는 경기이다. 골프 플레이어들은 최소의 타수로 주어진 홀에 골프공을 넣기 위하여 코스의 지형를 연구하고 골프공을 타격할 때마다 골프공의 속도와 방향에 따라 골프공이 비행하고 구르는 궤적을 머리속으로 상상하면서 샷을 하게 된다. 일단 대중들은 각 개인의 경험에 의존하여 궤적을 상상하기 때문에, 실제 골프공의 이동 궤적과 최종적인 착지 위치는 골퍼가 예상한 궤적 및 위치와 상당한 차이가 존재하는 경우가 빈번한다.Golf is a game of hitting a golf ball from the tee box on the course and finally putting it into the hole cup on the green. Golf players study the topography of the course in order to put the golf ball into a given hole with the minimum number of strokes, and whenever the golf ball is hit, they shoot while imagining the trajectory of the golf ball flying and rolling according to the speed and direction of the golf ball in their head. do. Once the public imagines the trajectory depending on the experience of each individual, the actual movement trajectory and the final landing position of the golf ball often have a significant difference from the trajectory and position predicted by the golfer.
종래 골프공의 궤적을 시뮬레이션하여 제공하는 장비로서, 실내 스크린 골프에 적용되는 시뮬레이션 장비가 널리 적용되고 있으며, 해당 장비는 골퍼가 스크린을 향해 골프공을 타격하면 속도 및 방향 등을 감지하여 스크린 상에 골프공의 궤적을 표시해주는 방식으로 동작한다. 그러나, 상기와 같은 골프 시뮬레이션 장비는 상업용으로 보급된 고가의 장비로서 대규모 시설이 필요하여 개인이 실제 필드에서 사용할 수 없는 한계가 있다.As equipment for simulating and providing the trajectory of a conventional golf ball, simulation equipment applied to indoor screen golf is widely applied. It works by displaying the trajectory of the golf ball. However, the golf simulation equipment as described above is expensive equipment that is commercially available and requires a large-scale facility, so there is a limit that an individual cannot use it in an actual field.
따라서, 개인이 자신이 소지한 휴대폰과 같은 휴대용 기기를 사용하여 필드에서 골프공의 궤적을 쉽게 파악할 수 있는 효율적인 방법과 시스템이 요구된다.Accordingly, there is a need for an efficient method and system in which an individual can easily grasp the trajectory of a golf ball on the field using a portable device such as a mobile phone possessed by the individual.
본 발명의 일 측면에 따른 목적은 골프공 등의 탄성체에 골프 클럽과 같은 타격 장치에 의해 타력이 가해지는 경우 형성되는 탄성체의 궤적을 시뮬레이션할 때, 종래에 요구되었던 고가의 장비 및 대규모 시설 등에 대한 의존성을 제거하여 보다 신속하고 정확하며 저비용으로 탄성체의 궤적을 시뮬레이션할 수 있는, 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.An object according to an aspect of the present invention is to simulate the trajectory of an elastic body formed when a striking force is applied to an elastic body such as a golf ball by a striking device such as a golf club, expensive equipment and large-scale facilities, etc. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for simulating the trajectory of an elastic body, and a computer program, which can simulate the trajectory of an elastic body more quickly, accurately and at low cost by eliminating dependence.
본 발명은 컴퓨팅 디바이스에 의해 수행되며 탄성체의 이동 궤적을 시뮬레이션하는, 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법으로서, 상기 탄성체의 초기 위치, 및 상기 탄성체에 가해지는 타력에 의해 형성되는 상기 탄성체의 초기 속도를 획득하는 단계; 상기 탄성체가 상기 가해진 타력에 의해 비행을 개시한 이후 메쉬 모델에 포함된 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 궤적(Flight Trajectory)을, 비행 궤적 계산 인자로서 상기 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도를 미리 정의된 비행 궤적 모델에 적용하여 결정하는 단계로서, 상기 메쉬 모델은 상기 탄성체의 이동 공간이 되는 필드가 제1 내지 제N 평면 메쉬로 에뮬레이션된 것인, 단계(N은 2 이상의 자연수, M은 N 이하의 자연수); 및 상기 탄성체의 비행이 종료된 후 상기 탄성체가 제K 평면 메쉬 상에서 회전 이동하는 구름 궤적(Rolling Trajectory)을, 구름 궤적 계산 인자로서 상기 제K 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치, 구름 개시 속도 및 상기 탄성체에 작용하는 외력을 미리 정의된 구름 궤적 모델에 적용하여 결정하는 단계(K는 M 이상 N 이하의 자연수);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a trajectory simulation method of an elastic body, which is performed by a computing device and simulates a movement trajectory of an elastic body, comprising the steps of obtaining an initial position of the elastic body and an initial velocity of the elastic body formed by an inertia force applied to the elastic body ; The flight trajectory from when the elastic body starts flying by the applied inertia force to landing in the M-th plane mesh included in the mesh model is calculated in advance as the initial position and initial velocity of the elastic body as a flight trajectory calculation factor. As a step of determining by applying the defined flight trajectory model, the mesh model is a field in which the movement space of the elastic body is emulated with a first to N-th plane mesh (N is a natural number of 2 or more, M is N the following natural numbers); and a rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th plane mesh after the flight of the elastic body is finished, and as a rolling trajectory calculation factor, the rolling start position of the elastic body in the K-th flat mesh, and rolling start speed and determining by applying an external force acting on the elastic body to a predefined cloud trajectory model (K is a natural number greater than or equal to M and less than or equal to N).
본 발명에 있어 상기 제1 내지 제N 평면 메쉬는 각각 미리 정의된 기울기를 갖고 연속적으로 배열됨에 따라 상기 메쉬 모델은 상기 필드가 3축 좌표계에 의해 정의되는 3차원 공간으로 에뮬레이션되도록 구성되고, 상기 탄성체의 비행 궤적 및 구름 궤적은 상기 메쉬 모델 내에서의 3차원 궤적으로서 결정되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, as the first to N-th plane meshes are sequentially arranged with a predefined inclination, respectively, the mesh model is configured such that the field is emulated in a three-dimensional space defined by a three-axis coordinate system, and the elastic body The flight trajectory and cloud trajectory of is determined as a three-dimensional trajectory in the mesh model.
본 발명에 있어 상기 비행 궤적을 결정하는 단계에서, 상기 제M 평면 메쉬를 정의하는 수학 모델과 상기 비행 궤적 모델로부터, 상기 탄성체가 비행을 개시한 이후 상기 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 시간을 결정하고, 상기 결정된 비행 시간으로부터 상기 제M 평면 메쉬 내에서 상기 탄성체의 착지 위치를 결정하며, 상기 탄성체의 초기 위치, 상기 결정된 비행 시간 동안 상기 비행 궤적 모델에 의해 결정되는 비행 구간, 및 상기 탄성체의 착지 위치를 연결하는 경로를 상기 비행 궤적으로 결정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of determining the flight trajectory, from the mathematical model defining the M-th plane mesh and the flight trajectory model, the flight time until the elastic body starts to fly and then lands in the M-th plane mesh to determine the landing position of the elastic body in the M-th plane mesh from the determined flight time, the initial position of the elastic body, a flight segment determined by the flight trajectory model during the determined flight time, and the elastic body It is characterized in that the path connecting the landing positions of the flight trajectory is determined.
본 발명은 상기 제M 평면 메쉬에 대한 상기 탄성체의 착지 속도 및 상기 제M 평면 메쉬에 대하여 미리 정의된 반발 계수로부터 상기 탄성체의 반발 속도를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 탄성체의 반발 속도를 미리 설정된 임계값과 비교하는 단계;를 더 포함하고, 상기 구름 궤적을 결정하는 단계는 상기 탄성체의 반발 속도가 상기 임계값 미만인 경우 수행되는 것을 특징으로 한다.Calculating the repulsion speed of the elastic body from the landing speed of the elastic body with respect to the M-th flat mesh and a predefined coefficient of restitution with respect to the M-th flat mesh; and comparing the calculated repulsion speed of the elastic body with a preset threshold value; further comprising, wherein the determining of the rolling trajectory is performed when the repulsion speed of the elastic body is less than the threshold value.
본 발명에 있어 상기 탄성체의 반발 속도가 상기 임계값 이상인 경우, 상기 탄성체의 착지 위치 및 반발 속도가 상기 비행 궤적 계산 인자로 적용되어 상기 비행 궤적을 결정하는 단계가 반복 수행되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the rebound speed of the elastic body is equal to or greater than the threshold value, the landing position and the repulsion speed of the elastic body are applied as the flight trajectory calculation factors, and the step of determining the flight trajectory is repeatedly performed.
본 발명에 있어 상기 구름 궤적 계산 인자로서 상기 탄성체에 작용하는 외력은, 상기 제K 평면 메쉬 상의 상기 탄성체에 작용하는 중력 및 마찰력을 포함하고, 상기 구름 궤적을 결정하는 단계에서, 상기 제K 평면 메쉬의 법선 벡터 및 기울기에 의해 정의되는 류선(Flow Line) 벡터를 매개 인자로 하여 상기 구름 궤적을 결정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the external force acting on the elastic body as the rolling trajectory calculation factor includes gravity and frictional force acting on the elastic body on the K-th plane mesh, and in the step of determining the rolling trajectory, the K-th plane mesh It is characterized in that the cloud trajectory is determined using a flow line vector defined by a normal vector and a slope of
본 발명에 있어 상기 구름 궤적을 결정하는 단계에서, 상기 탄성체가 구름을 개시한 이후 경과되는 구름 시간을 카운트하고, 상기 카운트되는 구름 시간 동안 상기 구름 궤적 모델에 의해 결정되는 구름 구간을 반영하는 방식으로 상기 구름 궤적을 결정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of determining the cloud trajectory, the elastic body counts the rolling time that has elapsed after starting the cloud, and reflects the cloud section determined by the cloud trajectory model during the counted cloud time. It is characterized in that the cloud trajectory is determined.
본 발명에 있어 상기 구름 궤적을 결정하는 단계에서,In the step of determining the cloud trajectory in the present invention,
상기 탄성체가 상기 제K 평면 메쉬로부터 제K+1 평면 메쉬로 이동하는 경우, 연속 구름 궤적 결정 동작을 수행하되, 상기 연속 구름 궤적 결정 동작은,When the elastic body moves from the Kth planar mesh to the K+1th planar mesh, a continuous rolling trajectory determining operation is performed, wherein the continuous rolling trajectory determining operation comprises:
상기 제K 평면 메쉬 및 상기 제K+1 평면 메쉬의 경계선를 정의하는 수학 모델과 상기 구름 궤적 모델로부터, 상기 제K 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치로부터 상기 경계선에 도달할 때까지의 소요 시간을 결정하고, 상기 결정된 소요 시간, 및 상기 제K+1 평면 메쉬의 법선 벡터를 이용하여 상기 제K+1 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치 및 구름 개시 속도를 결정하며, 상기 결정된 제K+1 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치 및 구름 개시 속도와 상기 제K+1 평면 메쉬 상의 상기 탄성체에 작용하는 중력 및 마찰력을 상기 구름 궤적 계산 인자로 하여 상기 제K+1 평면 메쉬 상에서 상기 탄성체의 구름 궤적을 결정하는 것을 특징으로 한다. From the mathematical model defining the boundary line of the K-th flat mesh and the K+1-th flat mesh and the rolling trajectory model, the time required from the rolling start position of the elastic body in the K-th flat mesh to reaching the boundary line to determine the rolling start position and the rolling start speed of the elastic body in the K+1th flat mesh using the determined required time, and the normal vector of the K+1th flat mesh, and the determined Kth Using the rolling start position and rolling start speed of the elastic body in the +1 flat mesh and the gravity and friction forces acting on the elastic body on the K+1 flat mesh as the rolling trajectory calculation factors, It is characterized in that the rolling trajectory of the elastic body is determined.
본 발명에 있어 상기 연속 구름 궤적 결정 동작은 상기 탄성체가 정지할 때까지 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the continuous rolling trajectory determining operation is characterized in that it is repeatedly performed until the elastic body stops.
본 발명은 상기 구름 궤적을 결정하는 단계 이후, 상기 탄성체가 정지된 상태에서 상기 필드의 환경적 요인에 의해 에뮬레이션된 환경 외력이 상기 탄성체에 가해지는 경우, 정지된 탄성체가 위치한 평면 메쉬의 마찰력 및 상기 환경 외력으로부터 상기 탄성체의 변위를 계산하고, 상기 계산된 탄성체의 변위를 상기 구름 궤적에 반영하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, after the step of determining the rolling trajectory, when an environmental external force emulated by an environmental factor of the field is applied to the elastic body in a state in which the elastic body is stopped, the frictional force of the flat mesh in which the stationary elastic body is located and the Calculating the displacement of the elastic body from the environmental external force, and reflecting the calculated displacement of the elastic body to the rolling trajectory; characterized in that it further comprises.
본 발명은 상기 결정된 비행 궤적 및 구름 궤적을 디스플레이하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention further comprises; displaying the determined flight trajectory and cloud trajectory.
본 발명에 있어 상기 탄성체는 골프공이고, 상기 필드는 골프 코스이며, 상기 메쉬 모델은 상기 골프 코스가 에뮬레이션된 모델이고, 상기 비행 궤적 및 구름 궤적은 상기 탄성체의 스윙에 따른 골프공의 이동 궤적이며, 상기 컴퓨팅 디바이스는 사용자가 소지한 포터블 디바이스로 구현되어, 상기 골프공의 이동 궤적을 상기 사용자에게 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the elastic body is a golf ball, the field is a golf course, the mesh model is a model emulated by the golf course, and the flight trajectory and the rolling trajectory are the movement trajectories of the golf ball according to the swing of the elastic body. , The computing device is implemented as a portable device carried by the user, characterized in that it displays the movement trajectory of the golf ball to the user.
본 발명의 일 측면에 따른 탄성체 궤적 시뮬레이션 장치는 프로세서(processor); 및 상기 프로세서를 통해 실행되며, 탄성체의 이동 궤적을 시뮬레이션하기 위한 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리;를 포함하고, 상기 프로세서를 통해 실행되는 상기 적어도 하나의 명령은, 상기 탄성체의 초기 위치, 및 상기 탄성체에 가해지는 타력에 의해 형성되는 상기 탄성체의 초기 속도를 획득하도록 하는 명령, 상기 탄성체가 상기 가해진 타력에 의해 비행을 개시한 이후 메쉬 모델에 포함된 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 궤적(Flight Trajectory)을, 비행 궤적 계산 인자로서 상기 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도를 미리 정의된 비행 궤적 모델에 적용하여 결정하도록 하는 명령으로서, 상기 메쉬 모델은 상기 탄성체의 이동 공간이 되는 필드가 제1 내지 제N 평면 메쉬로 에뮬레이션된 것인, 명령(N은 2 이상의 자연수, M은 N 이하의 자연수), 및 상기 탄성체의 비행이 종료된 후 상기 탄성체가 제K 평면 메쉬 상에서 회전 이동하는 구름 궤적을, 구름 궤적 계산 인자로서 상기 제K 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치, 구름 개시 속도 및 상기 탄성체에 작용하는 외력을 미리 정의된 구름 궤적 모델에 적용하여 결정하도록 하는 명령(K는 M 이상 N 이하의 자연수)을 포함하는 것을 특징으로 한다.An elastic body trajectory simulation apparatus according to an aspect of the present invention includes a processor; and a memory that is executed through the processor and stores at least one command for simulating a movement trajectory of the elastic body, wherein the at least one command executed through the processor includes an initial position of the elastic body, and the elastic body A command to obtain the initial velocity of the elastic body formed by the inertia applied to Trajectory) as a command to determine the initial position and initial velocity of the elastic body as a flight trajectory calculation factor by applying a pre-defined flight trajectory model, wherein the mesh model includes the first to second fields as the movement space of the elastic body. A command (N is a natural number greater than or equal to 2, M is a natural number less than or equal to N), which is emulated with an N plane mesh, and a rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th plane mesh after the flight of the elastic body is finished, Command to determine the rolling start position, rolling start speed, and external force acting on the elastic body in the K-th plane mesh as a trajectory calculation factor by applying an external force acting on the elastic body to a predefined rolling trajectory model (K is M or more and N or less) natural number).
본 발명의 일 측면에 따른 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어와 결합되어, 탄성체의 초기 위치, 및 상기 탄성체에 가해지는 타력에 의해 형성되는 상기 탄성체의 초기 속도를 획득하는 단계; 상기 탄성체가 상기 가해진 타력에 의해 비행을 개시한 이후 메쉬 모델에 포함된 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 궤적(Flight Trajectory)을, 비행 궤적 계산 인자로서 상기 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도를 미리 정의된 비행 궤적 모델에 적용하여 결정하는 단계로서, 상기 메쉬 모델은 상기 탄성체의 이동 공간이 되는 필드가 제1 내지 제N 평면 메쉬로 에뮬레이션된 것인, 단계(N은 2 이상의 자연수, M은 N 이하의 자연수); 및 상기 탄성체의 비행이 종료된 후 상기 탄성체가 제K 평면 메쉬 상에서 회전 이동하는 구름 궤적을, 구름 궤적 계산 인자로서 상기 제K 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치, 구름 개시 속도 및 상기 탄성체에 작용하는 외력을 미리 정의된 구름 궤적 모델에 적용하여 결정하는 단계(K는 M 이상 N 이하의 자연수);를 실행시키기 위해 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장된 것을 특징으로 한다.A computer program according to an aspect of the present invention is combined with hardware, comprising: obtaining an initial position of the elastic body, and an initial velocity of the elastic body formed by the inertia force applied to the elastic body; The flight trajectory from when the elastic body starts flying by the applied inertia force to landing in the M-th plane mesh included in the mesh model is calculated in advance as the initial position and initial velocity of the elastic body as a flight trajectory calculation factor. As a step of determining by applying the defined flight trajectory model, the mesh model is a field in which the movement space of the elastic body is emulated with a first to N-th plane mesh (N is a natural number of 2 or more, M is N the following natural numbers); and the rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th planar mesh after the flight of the elastic body is finished, as a rolling trajectory calculation factor, the rolling start position of the elastic body in the K-th flat mesh, the rolling start speed and the elastic body. It is characterized in that it is stored in a computer-readable recording medium to execute; determining an external force acting by applying it to a predefined cloud trajectory model (K is a natural number greater than or equal to M and less than or equal to N).
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도를 소정의 수학적 모델로 정의된 비행 궤적 모델에 적용하여 탄성체에 가해진 외력에 의해 형성되는 비행 궤적을 결정하고, 탄성체의 착지 후 구름 개시 위치 및 구름 개시 속도를 소정의 수학적 모델로 정의된 구름 궤적 모델에 적용하여 탄성체의 구름 궤적을 결정하는 방식을 채용하여 탄성체의 궤적을 시뮬레이션함으로써, 고가의 장비 및 대규모 시설 없이 보다 신속하고 정확하며 저비용으로 탄성체의 궤적을 시뮬레이션할 수 있으며, 이러한 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방식을 골퍼가 소지한 스마트폰과 같은 포터블 디바이스에 탑재함으로써 골퍼의 입장에서 골프공을 타격하기 전에 보다 간소한 방식으로 타격에 따른 예상 궤적을 제공받을 있는 점에서도 이점을 갖는다.According to one aspect of the present invention, the present invention determines a flight trajectory formed by an external force applied to the elastic body by applying the initial position and initial velocity of the elastic body to a flight trajectory model defined by a predetermined mathematical model, and after landing of the elastic body By simulating the trajectory of an elastic body by applying a method of determining the rolling trajectory of an elastic body by applying the cloud starting position and rolling speed to the cloud trajectory model defined by a predetermined mathematical model, it is faster and more accurate without expensive equipment and large-scale facilities The trajectory of the elastic body can be simulated at a low cost, and the trajectory simulation method of the elastic body is mounted on a portable device such as a smartphone possessed by the golfer, so that before hitting the golf ball from the golfer's point of view, It is also advantageous in that the predicted trajectory can be provided.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 장치를 보인 블록구성도이다.1 is a block diagram showing a trajectory simulation apparatus of an elastic body according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a trajectory simulation method of an elastic body according to an embodiment of the present invention.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법에서 3차원 메쉬 모델 내에서 탄성체가 이동하는 궤적 예시를 보인 예시도이다.3 and 4 are exemplary views showing an example of the trajectory of the elastic body moving in the 3D mesh model in the trajectory simulation method of the elastic body according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법에서 탄성체의 궤적이 포터블 디바이스에 디스플레이된 상태를 보인 예시도이다.5 is an exemplary diagram illustrating a state in which a trajectory of an elastic body is displayed on a portable device in a trajectory simulation method of an elastic body according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법 및 장치, 컴퓨터 프로그램의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, an embodiment of a method and apparatus for simulating the trajectory of an elastic body and a computer program according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 장치를 보인 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법에서 3차원 메쉬 모델 내에서 탄성체가 이동하는 궤적 예시를 보인 예시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법에서 탄성체의 궤적이 포터블 디바이스에 디스플레이된 상태를 보인 예시도이다.1 is a block diagram showing a trajectory simulation apparatus of an elastic body according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart illustrating a trajectory simulation method of an elastic body according to an embodiment of the present invention, FIGS. 3 and FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating an example of a trajectory of an elastic body moving within a three-dimensional mesh model in a trajectory simulation method of an elastic body according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a trajectory simulation method of an elastic body according to an embodiment of the present invention. It is an exemplary view showing a state in which the trajectory of the elastic body is displayed on the portable device.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 장치(10)(이하, 본 장치)는 프로세서(100), 메모리(200), 측위부(300), 통신부(400) 및 디스플레이부(500)를 포함할 수 있다. 상기의 각 구성(100-500)을 포함하는 본 장치(10)는 사용자가 소지한 컴퓨팅 디바이스로 구현될 수 있으며, 상기한 컴퓨팅 디바이스는 스마트폰 또는 태블릿과 같은 포터블 디바이스로 구현될 수 있다.Referring to Figure 1, the trajectory simulation apparatus 10 of the elastic body according to an embodiment of the present invention (hereinafter, the present device) is a processor 100, a memory 200, a positioning unit 300, a communication unit 400 and It may include a display unit 500 . The apparatus 10 including each of the above components 100 to 500 may be implemented as a computing device possessed by a user, and the computing device may be implemented as a portable device such as a smartphone or tablet.
프로세서(100)는 본 실시예에서 탄성체의 궤적을 시뮬레이션하는 주체로서, 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit) 또는 SoC(System on Chip)로 구현될 수 있으며, 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 프로세서(100)에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(100)는 메모리(200)에 저장된 적어도 하나의 명령을 실행시키고, 그 실행 결과 데이터를 메모리(200)에 저장하도록 구성될 수 있다.The processor 100 is a subject that simulates the trajectory of the elastic body in this embodiment, and may be implemented as a central processing unit (CPU) or a system on chip (SoC), and operates an operating system or application to drive the processor ( 100) can control a plurality of hardware or software components connected to each other, and perform various data processing and operations. The processor 100 may be configured to execute at least one command stored in the memory 200 , and store the execution result data in the memory 200 .
측위부(300)는 본 장치(10)의 현재 위치를 획득하여 프로세서(100)로 전달하는 GPS(Global Positioning System) 측위 모듈에 해당할 수 있으며, 통신부(400)는 본 장치(10)의 무선 통신 모듈(예: LTE 또는 WiFi 통신 모듈)로 기능하여 본 장치(10) 및 외부 시스템 간의 무선 통신을 지원할 수 있다. 디스플레이부(500)는 본 장치(10)의 디스플레이 패널, 이를테면 터치 스크린 패널로 구현될 수 있으며, 프로세서(100)에 의해 시뮬레이션된 탄성체의 궤적은 디스플레이부(500)를 통해 디스플레이되어 사용자에게 제공될 수 있다.The positioning unit 300 may correspond to a Global Positioning System (GPS) positioning module that acquires the current location of the device 10 and transmits it to the processor 100 , and the communication unit 400 is the wireless device of the device 10 . It may function as a communication module (eg, an LTE or WiFi communication module) to support wireless communication between the device 10 and an external system. The display unit 500 may be implemented as a display panel of the device 10, for example, a touch screen panel, and the trajectory of the elastic body simulated by the processor 100 is displayed through the display unit 500 and provided to the user. can
메모리(200)에는 프로세스에 의해 실행되며 탄성체의 이동 궤적을 시뮬레이션하기 위한 적어도 하나의 명령이 저장될 수 있다. 탄성체의 이동 궤적을 시뮬레이션을 위한 명령을 저장하는 메모리(200)는 휘발성 저장 매체 및/또는 비휘발성 저장 매체로 구현될 수 있으며, 예를 들어 읽기 전용 메모리(ROM: Read Only Memory) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(RAM: Random Access Memory)로 구현될 수 있다.The memory 200 may store at least one command executed by a process for simulating the movement trajectory of the elastic body. The memory 200 for storing a command for simulating the movement trajectory of the elastic body may be implemented as a volatile storage medium and/or a non-volatile storage medium, for example, a read-only memory (ROM) and/or random It may be implemented as a random access memory (RAM).
메모리(200)에 저장되어 프로세서(100)에 의해 실행되는 적어도 하나의 명령은 하기의 명령들을 포함할 수 있다.At least one command stored in the memory 200 and executed by the processor 100 may include the following commands.
- 탄성체의 초기 위치, 및 탄성체에 가해지는 타력에 의해 형성되는 탄성체의 초기 속도를 획득하도록 하는 명령(탄성체에 타력이 가해진다 함은, 탄성체에 물리적/실제적으로 타력이 가해짐이 아닌, 시뮬레이션 상에서 소정의 힘이 탄성체에 가해짐을 의미한다).- A command to obtain the initial position of the elastic body and the initial velocity of the elastic body formed by the inertia force applied to the elastic body means that a predetermined force is applied to the elastic body).
- 탄성체가 상기 가해진 타력에 의해 비행을 개시한 이후 메쉬 모델에 포함된 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 궤적(Flight Trajectory)을, 비행 궤적 계산 인자로서 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도를 미리 정의된 비행 궤적 모델에 적용하여 결정하도록 하는 명령.- A flight trajectory from when the elastic body starts flying due to the applied inertia force to landing in the M-th plane mesh included in the mesh model, and the initial position and initial velocity of the elastic body are predefined as flight trajectory calculation factors A command to be determined by applying it to the flight trajectory model.
- 제M 평면 메쉬에 대한 탄성체의 착지 속도 및 제M 평면 메쉬에 대하여 미리 정의된 반발 계수로부터 탄성체의 반발 속도를 산출하도록 하는 명령.- A command to calculate the rebound speed of the elastic body from the landing speed of the elastic body with respect to the M-th planar mesh and a predefined coefficient of restitution for the M-th planar mesh.
- 산출된 탄성체의 반발 속도를 미리 설정된 임계값과 비교하도록 하는 명령.- A command to compare the calculated rebound velocity of the elastic body with a preset threshold value.
- 탄성체의 반발 속도가 임계값 이상인 경우, 탄성체의 착지 위치 및 반발 속도가 비행 궤적 계산 인자로 적용되어 비행 궤적을 결정하는 과정이 반복 수행되도록 하는 명령.- When the repulsion speed of the elastic body is greater than or equal to the threshold, the landing position and repulsion speed of the elastic body are applied as flight trajectory calculation factors so that the process of determining the flight trajectory is repeatedly performed.
- 탄성체의 반발 속도가 임계값 미만인 경우, 탄성체가 제K 평면 메쉬 상에서 회전 이동하는 구름 궤적(Rolling Trajectory)을, 구름 궤적 계산 인자로서 제K 평면 메쉬에서의 탄성체의 구름 개시 위치, 구름 개시 속도 및 탄성체에 작용하는 외력을 미리 정의된 구름 궤적 모델에 적용하여 결정하도록 하는 명령.- When the repulsion velocity of the elastic body is less than the threshold value, the rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th plane mesh is used as a rolling trajectory calculation factor, and the rolling start position of the elastic body in the K-th plane mesh, the rolling start speed and A command to determine the external force acting on the elastic body by applying it to a predefined cloud trajectory model.
- 탄성체가 정지된 상태에서 필드의 환경적 요인에 의해 에뮬레이션된 환경 외력이 탄성체에 가해지는 경우, 정지된 탄성체가 위치한 평면 메쉬의 마찰력 및 환경 외력으로부터 탄성체의 변위를 계산하고, 계산된 탄성체의 변위를 구름 궤적에 반영하도록 하는 명령.- When an environmental external force emulated by an environmental factor in the field is applied to the elastic body in a state where the elastic body is stationary, the displacement of the elastic body is calculated from the frictional force and environmental external force of the flat mesh in which the stationary elastic body is located, and the calculated displacement of the elastic body command to be reflected in the cloud trajectory.
- 상기 과정을 통해 결정된 비행 궤적 및 구름 궤적을 디스플레이하도록 하는 명령.- A command to display the flight trajectory and the cloud trajectory determined through the above process.
탄성체의 궤적을 시뮬레이션하는 과정에 대한 구체적인 설명에 앞서, 먼저, 본 실시예의 기반이 되는 메쉬 모델을 설명한다. 본 실시예에서는 탄성체를 골프공으로, 필드를 골프 코스로, 그리고 비행 궤적 및 구름 궤적를 사용자의 스윙에 따른 골프공의 이동 궤적에 해당하는 것으로 설명한다.Prior to a detailed description of the process of simulating the trajectory of the elastic body, first, a mesh model on which the present embodiment is based will be described. In this embodiment, it will be described that the elastic body corresponds to a golf ball, a field to a golf course, and a flight trajectory and a rolling trajectory correspond to the movement trajectory of the golf ball according to the user's swing.
도 3에 도시된 것과 같이 메쉬 모델은 탄성체의 이동 공간이 되는 필드(즉, 골프 코스(골프장 지형))가 제1 내지 제N 평면 메쉬로 에뮬레이션된 모델로 정의된다(N은 2 이상의 자연수, 도 3은 N이 4로 상정됨에 따라 메쉬 모델이 제1 내지 제4 평면 메쉬(MS1 - MS4)로 구성되는 예시를 보이고 있다).As shown in FIG. 3 , the mesh model is defined as a model in which a field (ie, a golf course (golf course terrain)) that is a movement space of an elastic body is emulated with a first to N-th plane mesh (N is a natural number of 2 or more, FIG. 3 shows an example in which the mesh model is composed of first to fourth planar meshes MS1 - MS4 as N is assumed to be 4).
각 평면 메쉬는 삼각형의 평면 구조로 구성되며, 평면 메쉬 각각에 대한 메타 데이터(평면 메쉬의 기울기 및 반발 계수와 같은 물리적 속성 데이터와, 각 평면 메쉬의 꼭지점 좌표 데이터(Pm....Pk), 법선 벡터(n) 및 류선 벡터(p)와 같은 수학적 속성 데이터와, 해당 골프 코스 룰에 따른 페어웨이, 그린, 헤저드, OB(Out of Bound)와 같은 규정 데이터를 포함한다)가 메쉬 모델에 정의되어 있을 수 있다. 이에 따라, 복수의 평면 메쉬(즉, 제1 내지 제N 평면 메쉬)는 상기한 메타 데이터에 따라 정의된 기울기를 갖고 연속적으로 배열되며, 그에 따라 메쉬 모델은 필드가 3축 좌표계(x축, y축, z축)에 의해 정의되는 3차원 공간으로 에뮬레이션되도록 구성된다. 도 3은 탄성체가 초기 위치 Bi에서 타격되어 제1 평면 메쉬(MS1)의 Bk 지점에 착지하고, Bk 지점과 Bk+1 지점에서 반발력에 의해 반발하여 후속 비행을 수행하며, 제2 평면 메쉬(MS2)의 Bk+2 지점부터 구름 이동을 개시하여 경계선 'Pm+1 - Pm+2' 상의 통과 지점 Bk+3과 경계선 'Pm+2 - Pm+4' 상의 통과 지점 Bk+4을 거쳐 제4 평면 메쉬(MS4)로 진입한 후 Bs 지점에서 정지하는 예시를 보이고 있다.Each planar mesh consists of a triangular planar structure, and metadata for each planar mesh (physical property data such as the inclination and restitution coefficient of the planar mesh, and vertex coordinate data of each planar mesh (P m ....P k) ), mathematical attribute data such as normal vector (n) and flow vector (p), and regulation data such as fairway, green, hazard, and OB (Out of Bound) according to the corresponding golf course rule) are added to the mesh model. may be defined. Accordingly, the plurality of planar meshes (that is, the first to Nth planar meshes) are sequentially arranged with a gradient defined according to the above-described metadata, and accordingly, the mesh model has a field with a three-axis coordinate system (x-axis, y-axis). axis, z-axis) is configured to be emulated in a three-dimensional space defined by 3 shows that the elastic body is struck at the initial position B i and lands on the B k point of the first planar mesh MS1, repels by the repulsive force at the B k point and B k+1 point to perform a subsequent flight, and the second The cloud movement starts from the point B k+2 of the planar mesh (MS2), and the passing point B k+3 on the boundary line 'P m+1 - P m+2 ' and the boundary line 'P m+2 - P m+4 ' An example of stopping at B s after entering the fourth planar mesh MS4 through the passing point B k+4 is shown.
상기와 같이 구성되는 메쉬 모델은 후술하는 것과 같이 탄성체의 비행 궤적 및 구름 궤적을 산출하는데 이용되는 비행 궤적 모델 및 구름 궤적 모델을 수학적으로 정의하기 위한 기반이 된다. 이하에서 설명하는 과정은, 프로세서(100)가 상기와 같이 정의된 메쉬 모델을 외부 시스템으로부터 통신부(400)를 통해 전송받아 메모리(200)에 저장해 둔 상태를 전제한다.The mesh model configured as described above is a basis for mathematically defining a flight trajectory model and a cloud trajectory model used to calculate a flight trajectory and a cloud trajectory of an elastic body, as will be described later. The process described below assumes that the processor 100 receives the mesh model defined as above from the external system through the communication unit 400 and stores it in the memory 200 .
이상에서 설명한 내용을 바탕으로, 이하에서는 탄성체의 궤적을 시뮬레이션하는 과정에 대하여 도 2 내지 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.Based on the above description, a process of simulating the trajectory of the elastic body will be described in detail below with reference to FIGS. 2 to 5 .
도 2를 참조하면, 먼저 프로세서(100)는 탄성체의 초기 위치, 및 탄성체에 가해지는 타력에 의해 형성되는 탄성체의 초기 속도를 메모리(200)로부터 획득한다(S100).Referring to FIG. 2 , first, the processor 100 obtains an initial position of the elastic body and an initial velocity of the elastic body formed by the inertia applied to the elastic body from the memory 200 ( S100 ).
탄성체의 초기 위치는 탄성체에 타력이 가해지기 이전에 필드에 놓여진 탄성체의 최초 위치를 의미하며, 전술한 메쉬 모델의 3축 좌표계를 기준으로 하는 3차원 위치 좌표로서 메모리(200)에 미리 저장되어 있을 수 있다. 탄성체의 초기 속도는 탄성체에 타력이 가해진 직후 형성되는 탄성체의 최초 속도를 의미하며, 탄성체의 초기 속도는 3축 좌표계를 기준으로 하는 3축 성분을 갖는다. 메모리(200)에는 탄성체에 형성될 수 있는 초기 속도의 범위가 미리 저장되어 있을 수 있으며, 해당 초기 속도의 범위 내의 특정값이 사용자에 의해 선택되면, 프로세서(100)는 선택된 특정값을 탄성체의 초기 속도로서 획득할 수 있다.The initial position of the elastic body means the initial position of the elastic body placed in the field before an inertial force is applied to the elastic body, and is stored in advance in the memory 200 as three-dimensional position coordinates based on the three-axis coordinate system of the aforementioned mesh model. can The initial velocity of the elastic body refers to the initial velocity of the elastic body formed immediately after an inertia force is applied to the elastic body, and the initial velocity of the elastic body has a three-axis component based on a three-axis coordinate system. The memory 200 may store in advance a range of an initial speed that can be formed in the elastic body, and when a specific value within the range of the initial speed is selected by the user, the processor 100 sets the selected specific value to the initial speed of the elastic body. It can be obtained as speed.
S100 단계를 통해 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도가 획득되면, 프로세서(100)는 탄성체가 타력에 의해 비행을 개시한 이후 메쉬 모델에 포함된 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 궤적을, 비행 궤적 계산 인자로서 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도를 미리 정의된 비행 궤적 모델에 적용하여 결정한다(S200). 탄성체가 최초 착지하는 평면 메쉬를 제M 평면 메쉬로 표기하였으며(M은 N 이하의 자연수), 도 3 및 도 4는 제M 평면 메쉬가 제1 평면 메쉬(MS1)인 예시를 보이고 있다.When the initial position and initial velocity of the elastic body are obtained through step S100, the processor 100 calculates the flight trajectory from when the elastic body starts flying by inertia to landing in the M-th plane mesh included in the mesh model, the flight trajectory It is determined by applying the initial position and initial velocity of the elastic body as calculation factors to a predefined flight trajectory model (S200). A flat mesh on which the elastic body first lands is denoted as an M-th planar mesh (M is a natural number less than or equal to N), and FIGS. 3 and 4 show an example in which the M-th planar mesh is the first planar mesh MS1.
비행중인 탄성체에는 중력, 공기 마찰력 및 풍력과 같은 외력과 탄성체의 자체 스핀에 의한 내력이 작용하며, 본 실시예에서는 연산 로드를 저감시키기 위해 비행중인 탄성체에 작용하는 힘으로서 중력만을 고려한다. 따라서, 비행중인 탄성체에 작용하는 가속도는 하기 수학식 1에 따라 표현된다.External forces such as gravity, air friction force, and wind force and internal force due to the self-spin of the elastic body act on the elastic body in flight. In this embodiment, only gravity is considered as a force acting on the elastic body in flight to reduce the computational load. Accordingly, the acceleration acting on the elastic body in flight is expressed according to Equation 1 below.
[수학식 1] [ Equation 1 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000001
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수학식 1에서 ax, ay, az는 각각 x축, y축, z축 방향의 가속도, g는 중력가속도이다.In Equation 1, a x , a y , and a z are accelerations in the x-axis, y-axis, and z-axis directions, respectively, and g is the gravitational acceleration.
S200 단계에서 적용되는 비행 궤적 모델은 등가속도 운동 방정식에 의해 하기 수학식 2와 같이 정의된다.The flight trajectory model applied in step S200 is defined as Equation 2 below by the constant acceleration motion equation.
[수학식 2] [ Equation 2 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000002
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수학식 2에서 v(t)는 비행을 개시한 시점으로부터 t 시간 후의 탄성체의 속도, Vi는 탄성체의 초기 속도, a는 탄성체에 작용하는 가속도, B(t)는 t 시간 후의 탄성체의 위치, Bi는 탄성체의 초기 위치이다. v(t), Vi, a, B(t), Bi는 3축 좌표계에 따른 3축 성분을 갖는다.In Equation 2, v(t) is the velocity of the elastic body after t time from the start of flight, V i is the initial velocity of the elastic body, a is the acceleration acting on the elastic body, B(t) is the position of the elastic body after t time, B i is the initial position of the elastic body. v(t), V i , a, B(t), B i have three-axis components according to the three-axis coordinate system.
한편, 탄성체가 최초 착지하는 제M 평면 메쉬의 법선 벡터가 n(nx, ny, nz) = n(cosα, cosβ, cosθ)(여기서, α, β, θ는 법선 벡터가 각각 x축, y축, z축과 이루는 각, n은 vector notation)이고, 제M 평면 메쉬의 일 꼭지점의 좌표가 (Xm, Ym, Zm)으로 정의되어 있을 때, 제M 평면 메쉬를 정의하는 수학 모델로서 평면의 방정식은 하기 수학식 3으로 표현된다.On the other hand, the normal vector of the M-th plane mesh on which the elastic body first lands is n(n x , n y , n z ) = n(cosα, cosβ, cosθ) (here, α, β, θ are the normal vectors on the x-axis, respectively. , y-axis, angle formed with the z-axis, n is vector notation), and when the coordinates of one vertex of the M-th plane mesh are defined as (X m , Y m , Z m ), defining the M-th plane mesh The equation of the plane as a mathematical model is expressed by Equation 3 below.
[수학식 3] [ Equation 3 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000003
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000003
수학식 3에서 변수 x, y, z는 제M 평면 메쉬 상의 점의 좌표이다.In Equation 3, the variables x, y, and z are coordinates of points on the M-th plane mesh.
이에 따라, 프로세서(100)는 제M 평면 메쉬를 정의하는 수학 모델(수학식 3)과 비행 궤적 모델(수학식 2)로부터, 탄성체가 비행을 개시한 이후 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 시간과 착지 위치를 결정할 수 있다(S210).Accordingly, the processor 100, from the mathematical model (Equation 3) and the flight trajectory model (Equation 2) defining the M-th plane mesh, the elastic body from the start of flight to the flight until landing in the M-th plane mesh The time and landing location may be determined (S210).
구체적으로, 탄성체의 초기 위치 Bi = (xi, yi, zi), 비행 시간을 TL, 탄성체의 착지 위치 BL = (xL, yL, zL)이라 하면, 수학식 1 및 2에 따라 탄성체의 착지 위치는 하기 수학식 4와 같이 표현된다.Specifically, if the initial position of the elastic body B i = (x i , y i , z i ), the flight time T L , and the landing position of the elastic body B L = (x L , y L , z L ), Equation 1 And 2, the landing position of the elastic body is expressed as in Equation 4 below.
[수학식 4] [ Equation 4 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000004
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000004
수학식 4에서 Vix, Viy, Viz는 탄성체의 초기 속도의 x축, y축, z축 성분이다.In Equation 4, V ix , V iy , and V iz are the x-axis, y-axis, and z-axis components of the initial velocity of the elastic body.
탄성체의 착지 위치는 수학식 3에 따른 제M 평면 메쉬 상에 있으므로 하기 수학식 5가 도출된다.Since the landing position of the elastic body is on the M-th plane mesh according to Equation 3, Equation 5 below is derived.
[수학식 5] [ Equation 5 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000005
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000005
수학식 4와 수학식 5를 연립하면 탄성체의 비행 시간 TL이 하기 수학식 6과 같이 도출된다.When Equations 4 and 5 are combined, the flight time T L of the elastic body is derived as shown in Equation 6 below.
[수학식 6] [ Equation 6 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000006
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000006
비행 시간 TL이 결정됨에 따라, 수학식 4에 따른 탄성체의 착지 속도 및 착지 위치 또한 결정될 수 있으며, 착지 속도 VL 및 착지 위치 BL은 하기 수학식 7과 같이 도출된다.As the flight time T L is determined, the landing speed and landing position of the elastic body according to Equation 4 may also be determined, and the landing speed V L and the landing position B L are derived as shown in Equation 7 below.
[수학식 7] [ Equation 7 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000007
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000007
위 과정을 통해, 프로세스는 탄성체의 초기 위치, 비행 시간 동안 비행 궤적 모델에 의해 결정되는 비행 구간, 및 탄성체의 착지 위치를 연결하는 경로를 비행 궤적으로 결정할 수 있다(S220).Through the above process, the process may determine the path connecting the initial position of the elastic body, the flight section determined by the flight trajectory model during flight time, and the landing position of the elastic body as the flight trajectory (S220).
S200 단계 이후, 프로세서(100)는 제M 평면 메쉬에 대한 탄성체의 착지 속도 및 제M 평면 메쉬에 대하여 미리 정의된 반발 계수로부터 탄성체의 반발 속도를 산출한다(S300). 제M 평면 메쉬의 반발 계수가 e(예: 0.6)로 정의되어 있을 때, 충돌 전 후 속도 관계식에 따라 하기 수학식 8이 도출된다.After step S200, the processor 100 calculates the repulsion speed of the elastic body from the landing speed of the elastic body with respect to the M-th flat mesh and the coefficient of restitution predefined for the M-th flat mesh (S300). When the coefficient of restitution of the M-th planar mesh is defined as e (eg, 0.6), the following Equation 8 is derived according to the velocity relation before and after the collision.
[수학식 8] [ Equation 8 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000008
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000008
수학식 8에서 R(TL)은 반발 속도이다.In Equation 8, R(T L ) is the repulsion rate.
이어서, 프로세서(100)는 수학식 8에 의해 산출된 탄성체의 반발 속도를 미리 설정된 임계값(Rc)과 비교한다(S400). 임계값은 탄성체가 착지 후 그 반발로 인해 다시 비행을 하게 되는지, 또는 구르게 되는지 여부를 판정하기 위한 기준값으로서 설계자의 의도 및 실험적 결과에 기초하여 특정값으로 메모리(200)에 미리 저장되어 있을 수 있다(예: 1.0mm/s).Next, the processor 100 compares the repulsion speed of the elastic body calculated by Equation 8 with a preset threshold value (R c ) (S400). The threshold value is a reference value for determining whether the elastic body will fly again due to the repulsion after landing, or roll, and may be stored in advance in the memory 200 as a specific value based on the designer's intention and experimental results. Yes (eg 1.0 mm/s).
S400 단계에서 탄성체의 반발 속도가 임계값 이상인 것으로 판단된 경우, 프로세서(100)는 탄성체의 착지 위치 및 반발 속도를 비행 궤적 계산 인자로 적용한 후, 비행 궤적을 결정하는 S200 단계를 반복 수행한다. 즉, 최초 수행되는 S200 단계에서는 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도가 비행 궤적 계산 인자로 활용되며, 탄성체의 착지 후 반발 속도가 임계값 이상이어서 탄성체가 다시 비행을 개시하게 되면, 프로세서(100)는 비행 궤적을 결정하기 위한 비행 궤적 계산 인자를 수학식 7에 따라 도출된 탄성체의 착지 위치 및 반발 속도로 갱신한 후 비행 궤적을 결정하는 S200 단계를 반복 수행한다. 상기 과정은 탄성체의 반발 속도가 임계값 미만이 될 때까지 반복적으로 이루어진다.If it is determined in step S400 that the rebound speed of the elastic body is equal to or greater than the threshold value, the processor 100 applies the landing position and the rebound speed of the elastic body as a flight trajectory calculation factor, and then repeats step S200 of determining the flight trajectory. That is, in the first performed step S200, the initial position and initial speed of the elastic body are used as flight trajectory calculation factors, and when the elastic body starts flying again because the repulsion speed after landing of the elastic body is equal to or greater than the threshold value, the processor 100 performs flight After updating the flight trajectory calculation factor for determining the trajectory to the landing position and repulsion velocity of the elastic body derived according to Equation 7, step S200 of determining the flight trajectory is repeatedly performed. The above process is repeated until the rebound velocity of the elastic body becomes less than the threshold value.
S400 단계에서 탄성체의 반발 속도가 임계값 미만인 것으로 판단된 경우(S200 단계가 반복 수행된 이후 탄성체의 반발 속도가 임계값 미만인 것으로 판단된 경우를 포함한다), 프로세서(100)는 탄성체가 제K 평면 메쉬 상에서 회전 이동하는 구름 궤적을, 구름 궤적 계산 인자로서 제K 평면 메쉬에서의 탄성체의 구름 개시 위치, 구름 개시 속도 및 탄성체에 작용하는 외력을 미리 정의된 구름 궤적 모델에 적용하여 결정한다(S500). K는 M 이상 N 이하의 자연수로서, 즉 제M 평면 메쉬에 착지한 탄성체가 구름을 개시할 경우 제K 평면 메쉬는 제M 평면 메쉬와 동일하고, 탄성체가 복수 회의 비행을 반복하여 인접 평면 메쉬로 이동한 경우 제K 평면 메쉬는 제K+1 내지 제N 평면 메쉬 중 어느 하나의 평면 메쉬에 해당할 수 있다. 아래에서는 제K 평면 메쉬와 제M 평면 메쉬가 동일한 경우를 상정하여 S500 단계를 설명한다.When it is determined that the repulsion speed of the elastic body is less than the threshold value in step S400 (including the case where it is determined that the rebound speed of the elastic body is less than the threshold value after step S200 is repeatedly performed), the processor 100 determines that the elastic body is a K-th plane The rolling trajectory that rotates on the mesh is determined by applying the rolling start position, rolling start speed, and external force acting on the elastic body in the K-th plane mesh as a rolling trajectory calculation factor to a predefined rolling trajectory model (S500) . K is a natural number greater than or equal to M and less than or equal to N, that is, when the elastic body landing on the M-th flat mesh starts rolling, the K-th flat mesh is the same as the M-th flat mesh, and the elastic body repeats the flight several times to form an adjacent flat mesh. When moved, the Kth planar mesh may correspond to any one of the K+1th to Nth planar meshes. Hereinafter, the step S500 will be described assuming that the K-th planar mesh and the M-th planar mesh are the same.
S500 단계에서 프로세서(100)는 제K 평면 메쉬의 법선 벡터 및 기울기에 의해 정의되는 류선 벡터를 매개 인자로 하여 구름 궤적을 결정한다. 주지된 것과 같이 류선(Flow Line)은 평면 상의 물체가 수직방향의 중력 및 평면의 경사에 의해 이동하는 라인으로서, 제K 평면의 류선 벡터는 제K 평면 메쉬의 법선 벡터 및 기울기에 의해 p(px, py, pz) = p(nx·nz/sinθ, ny·nz/sinθ, -sinθ)로 정의된다.In step S500 , the processor 100 determines the cloud trajectory using the flow line vector defined by the normal vector and the slope of the K-th plane mesh as a mediator. As is well known, a flow line is a line on which an object on a plane moves by gravity in the vertical direction and a plane inclination. x , p y , p z ) = p(n x n z /sinθ, n y n z /sinθ, -sinθ).
구름 궤적 계산 인자로서 탄성체에 작용하는 외력은 제K 평면 메쉬 상의 탄성체에 작용하는 중력 및 마찰력을 포함할 수 있다. 탄성체는 소정의 기울기를 갖는 제K 평면 메쉬 상에서 구름 이동하기 때문에, 탄성체에 작용하는 중력 가속도는 전술한 류선 벡터에 의해 보정되어야 하며, 따라서 보정된 중력 가속도와 제K 평면 메쉬의 마찰 계수에 의해 탄성체에 작용하는 마찰 감속도를 고려하면 구름 이동중인 탄성체에 작용하는 가속도는 하기 수학식 9에 따라 표현된다.The external force acting on the elastic body as the rolling trajectory calculation factor may include gravity and frictional force acting on the elastic body on the K-th plane mesh. Since the elastic body rolls on the K-th plane mesh having a predetermined inclination, the gravitational acceleration acting on the elastic body must be corrected by the flow line vector described above. Considering the frictional deceleration acting on , the acceleration acting on the elastic body in rolling motion is expressed according to Equation 9 below.
[수학식 9] [ Equation 9 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000009
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수학식 9에서 gp는 보정된 중력 가속도(g·sinθ), μ는 제K 평면 메쉬의 마찰 감속도(m/s2), u는 구름 개시 속도의 단위 벡터이다.In Equation 9, g p is the corrected gravitational acceleration (g·sinθ), μ is the frictional deceleration of the K-th plane mesh (m/s 2 ), and u is the unit vector of the rolling start speed.
S500 단계에서 적용되는 구름 궤적 모델은 등가속도 운동 방정식에 의해 하기 수학식 10과 같이 정의된다.The cloud trajectory model applied in step S500 is defined as Equation 10 below by the constant acceleration motion equation.
[수학식 10] [ Equation 10 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000010
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수학식 10에서 v(t)는 구름을 개시한 시점으로부터 t 시간 후의 탄성체의 속도, Vi는 구름 개시 속도, a는 탄성체에 작용하는 가속도, B(t)는 t 시간 후의 탄성체의 위치, Bi는 구름 개시 위치이다. v(t), Vi, a, B(t), Bi는 3축 좌표계에 따른 3축 성분을 갖는다(편의상 탄성체의 비행 궤적을 계산하기 위한 수학식 1 내지 7과 동일한 notation으로 표기하였으나, S200 단계에 따른 수학식 1 내지 7의 각 인자와, S500 단계 및 S600 단계에 따른 수학식 9 내지 17의 각 인자는 명확히 구분됨을 밝혀둔다).In Equation 10, v(t) is the velocity of the elastic body after t time from the start of rolling, V i is the rolling start speed, a is the acceleration acting on the elastic body, B(t) is the position of the elastic body after t time, B i is the cloud start position. v(t), V i , a, B(t), and B i have triaxial components according to the triaxial coordinate system (for convenience, they are expressed with the same notation as Equations 1 to 7 for calculating the flight trajectory of the elastic body, Each factor of Equations 1 to 7 according to step S200 and each factor of Equation 9 to 17 according to step S500 and S600 are clearly distinguished).
S500 단계에서, 프로세서(100)는 탄성체가 구름을 개시한 이후 경과되는 구름 시간을 카운트하고(S510), 카운트되는 구름 시간 동안 구름 궤적 모델에 의해 결정되는 구름 구간(즉, 수학식 10의 B(t))을 반영하는 방식으로 구름 궤적을 결정한다(S520, S530).In step S500, the processor 100 counts the rolling time that has elapsed since the elastic body starts rolling (S510), and during the counted cloud time, the cloud section determined by the cloud trajectory model (that is, B in Equation 10) t))), the cloud trajectory is determined (S520, S530).
한편, 탄성체가 구름 이동을 통해 제K 평면 메쉬로부터 제K+1 평면 메쉬로 이동하는 경우가 발생할 수 있으며, 이 경우 프로세서(100)는 연속 구름 궤적 결정 동작을 수행할 수 있다. 연속 구름 궤적 결정 동작은 하기의 과정으로 정의된다.On the other hand, there may occur a case in which the elastic body moves from the Kth flat mesh to the K+1th planar mesh through rolling movement, and in this case, the processor 100 may perform a continuous rolling trajectory determination operation. The continuous cloud trajectory determination operation is defined as the following process.
- 제K 평면 메쉬 및 제K+1 평면 메쉬의 경계선를 정의하는 수학 모델과 구름 궤적 모델로부터, 제K 평면 메쉬에서의 탄성체의 구름 개시 위치로부터 경계선에 도달할 때까지의 소요 시간(통과 시간으로 표기한다)을 결정하는 과정.- From the mathematical model and the cloud trajectory model defining the boundary of the K-th flat mesh and the K+1 mesh, the elapsed time from the rolling start position of the elastic body in the K-th flat mesh to the boundary line (expressed as transit time) to decide).
- 통과 시간, 및 제K+1 평면 메쉬의 법선 벡터를 이용하여 제K+1 평면 메쉬에서의 탄성체의 구름 개시 위치 및 구름 개시 속도를 결정하는 과정.- The process of determining the rolling start position and the rolling start speed of the elastic body in the K+1th planar mesh using the transit time and the normal vector of the K+1th planar mesh.
- 결정된 제K+1 평면 메쉬에서의 탄성체의 구름 개시 위치 및 구름 개시 속도와 제K+1 평면 메쉬 상의 탄성체에 작용하는 중력 및 마찰력을 구름 궤적 계산 인자로 하여 제K+1 평면 메쉬 상에서 탄성체의 구름 궤적을 결정하는 과정.- Using the determined rolling starting position and rolling speed of the elastic body in the K+1th planar mesh and the gravity and frictional forces acting on the elastic body on the K+1th planar mesh as rolling trajectory calculation factors, The process of determining cloud trajectories.
각 과정에 대하여 구체적으로 설명하면, 제K 평면 메쉬 및 제K+1 평면 메쉬의 경계선의 양 단 좌표를 각각 P2(X2,Y2,Z2) 및 P3(X3,Y3,Z3)로 정의할 때, 경계선은 하기 수학식 11로 정의된다(도 4 참조).Specifically for each process, the coordinates of both ends of the boundary line of the Kth plane mesh and the K+1th plane mesh are defined as P 2 (X2,Y2,Z2) and P 3 (X3,Y3,Z3), respectively. When, the boundary line is defined by the following Equation 11 (see FIG. 4 ).
[수학식 11] [ Equation 11 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000011
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수학식 11에서 xc, yc는 탄성체가 경계선을 통과하는 지점(이하, 통과 지점)의 x 좌표 및 y 좌표이다.In Equation 11, x c , y c are the x-coordinates and y-coordinates of a point at which the elastic body passes through the boundary line (hereinafter, the passing point).
탄성체의 구름 개시 위치로부터 통과 지점에 도달할 때까지의 통과 시간을 Tc라 하면, 수학식 10에 의해 통과 지점은 하기 수학식 12로 표현된다.If the transit time from the rolling start position of the elastic body until reaching the passing point is T c , the passing point is expressed by the following Equation 12 by Equation 10.
[수학식 12] [ Equation 12 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000012
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수학식 11과 수학식 12를 연립하면 탄성체의 구름 개시 위치로부터 통과 지점에 도달할 때까지의 통과 시간 Tc가 하기 수학식 13과 같이 도출된다.When Equations 11 and 12 are combined, the transit time T c from the rolling start position of the elastic body to the passing point is derived as shown in Equation 13 below.
[수학식 13] [ Equation 13 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000013
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위 과정을 통해 통과 지점에 도달할 때까지의 통과 시간 Tc가 결정되면, 프로세서(100)는 결정된 통과 시간, 및 제K+1 평면 메쉬의 법선 벡터를 이용하여 제K+1 평면 메쉬에서의 탄성체의 구름 개시 위치 및 구름 개시 속도를 결정한다. 구름 개시 위치는 통과 지점에 해당하므로, 프로세서(100)는 구름 개시 속도를 결정하게 되며, 다만 이 경우 제K 평면 메쉬로부터 제K+1 평면 메쉬로 이동 시 그 기울기가 변경되고 그에 따라 각 평면 메쉬의 법선 벡터도 변경되므로, 프로세서(100)는 제K+1 평면 메쉬의 법선 벡터를 이용하여 탄성체의 구름 개시 속도를 결정한다(즉, 제K 평면 메쉬를 기준으로 계산된 Tc에서의 탄성체의 속도를, 제K+1 평면 메쉬의 법선 벡터를 이용하여 보정하는 방식으로 제K+1 평면 메쉬에서의 탄성체의 구름 개시 속도를 결정한다).When the transit time T c until reaching the passing point is determined through the above process, the processor 100 determines the passing time in the K+1th planar mesh using the determined transit time and the normal vector of the K+1th planar mesh. Determine the rolling start position and rolling start speed of the elastic body. Since the cloud start position corresponds to the passing point, the processor 100 determines the rolling start speed, but in this case, when moving from the Kth plane mesh to the K+1th plane mesh, the inclination is changed, and accordingly, each plane mesh Since the normal vector of is also changed, the processor 100 determines the rolling start speed of the elastic body using the normal vector of the K+1th planar mesh (that is, of the elastic body at T c calculated based on the Kth planar mesh). The rolling start speed of the elastic body in the K+1th planar mesh is determined by correcting the speed using the normal vector of the K+1th planar mesh).
제K 평면 메쉬를 기준으로 계산된 Tc에서의 탄성체의 속도를 Vi(Vcx, Vcy, Vcz)라 할 때(Tc를 수학식 10의 v(t)에 적용하여 도출될 수 있다), 제K+1 평면 메쉬에서의 구름 개시 속도는 하기 수학식 14와 같이 표현될 수 있다.When the velocity of the elastic body at T c calculated based on the K-th plane mesh is V i (V cx , V cy , V cz ), it can be derived by applying T c to v(t) in Equation 10. Yes), the rolling start speed in the K+1th planar mesh can be expressed as Equation 14 below.
[수학식 14] [ Equation 14 ]
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수학식 14에서 nx', ny', nz'는 제K+1 평면 메쉬의 법선 벡터 성분이다.In Equation 14, n x ', n y ', and n z ' are normal vector components of the K+1th plane mesh.
프로세서(100)는 상기와 같이 결정된 제K+1 평면 메쉬에서의 탄성체의 구름 개시 위치 및 구름 개시 속도와 제K+1 평면 메쉬 상의 탄성체에 작용하는 중력 및 마찰력을 구름 궤적 계산 인자로 하여 제K+1 평면 메쉬 상에서 탄성체의 구름 궤적을 결정한다. 수학식 11 내지 14에 따른 연속 구름 궤적 결정 동작은 탄성체가 정지할 때까지 반복적으로 수행된다.The processor 100 uses the rolling start position and the rolling start speed of the elastic body in the K+1th planar mesh determined as described above and the gravity and friction forces acting on the elastic body on the K+1th planar mesh as rolling trajectory calculation factors. +1 Determine the rolling trajectory of the elastic body on the planar mesh. The continuous rolling trajectory determination operation according to Equations 11 to 14 is repeatedly performed until the elastic body stops.
다음으로, 탄성체의 정지 위치를 산출하는 과정을 설명하면(탄성체가 제K 평면 메쉬 상에서 정지하는 경우를 상정한다), 탄성체의 구름 개시 후 정지되는데 소요되는 시간(정지 시간으로 표기한다)을 Ts라 할 때, 수학식 9 및 10에 따라 하기 수학식 15가 도출된다.Next, when explaining the process of calculating the stop position of the elastic body (assuming that the elastic body stops on the K-th plane mesh), the time required for the elastic body to stop after starting rolling (expressed as a stop time) is T s , the following Equation 15 is derived according to Equations 9 and 10.
[수학식 15] [ Equation 15 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000015
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수학식 15를 각 축 성분별로 구분하여 정리하면 하기 수학식 16과 같다.When Equation 15 is divided and organized by each axis component, the following Equation 16 is obtained.
[수학식 16] [ Equation 16 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000016
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프로세서(100)는 수학식 16을 통해 결정되는 Tsx, Tsy, Tsz 중 최대값을 최종적인 정지 시간 Ts로 결정하고, 결정된 Ts를 수학식 10의 B(t)에 적용하여 최종적인 정지 위치 Bs를 결정한다.The processor 100 determines a maximum value among T sx , T sy , and T sz determined through Equation 16 as a final stop time T s , and applies the determined T s to B(t) of Equation 10 to final Determine the static stopping position B s .
한편, 탄성체가 일단 정지할 경우 더 이상 움직이지 않는 것이 정상적이나, 바람이 불거나 지면의 움직임에 의하여 탄성체에 가해지는 힘이 정지 마찰력보다 커지면 탄성체가 움직일 수 있다. 이에 따라, 프로세서(100)는 S500 단계 이후, 탄성체가 정지된 상태에서 필드의 환경적 요인에 의해 에뮬레이션된 환경 외력(풍력 또는 지면의 움직임)이 탄성체에 가해지는 경우, 정지된 탄성체가 위치한 평면 메쉬의 마찰력 및 환경 외력으로부터 탄성체의 변위를 계산하고, 계산된 탄성체의 변위를 구름 궤적에 반영할 수도 있다(S600).On the other hand, it is normal that the elastic body does not move any more when it is stopped. However, when the force applied to the elastic body by the wind or the movement of the ground becomes greater than the static friction force, the elastic body can move. Accordingly, the processor 100 after step S500, when an external external force (wind force or movement of the ground) emulated by an environmental factor of the field in a state where the elastic body is stopped is applied to the elastic body, the stationary elastic body is located in the flat mesh It is also possible to calculate the displacement of the elastic body from the friction force and environmental external force, and reflect the calculated displacement of the elastic body to the rolling trajectory (S600).
정지 마찰 계수에 따라 정의되는 정지 마찰력을 FL, 수학식 9에 따른 가속도에 따라 정의되는 외력을 F라 할 때, 환경 외력에 의해 형성되는 탄성체의 속도 및 위치는 하기 수학식 17로 표현될 수 있다(탄성체의 질량은 상수이므로 1의 값을 갖는 것으로 가정).When the static friction force defined according to the static friction coefficient is F L , and the external force defined according to the acceleration according to Equation 9 is F, the velocity and position of the elastic body formed by the environmental external force can be expressed by Equation 17 below. (The mass of the elastic body is constant, so it is assumed to have a value of 1).
[수학식 17] [ Equation 17 ]
Figure PCTKR2022004234-appb-img-000017
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환경 외력에 따른 변위를 구름 궤적에 반영하는 과정은 탄성체가 최종적으로 정지할 때까지(예를 들어, 소정 시구간 동안 탄성체의 정지 상태가 유지되는 경우) 반복 수행될 수 있다.The process of reflecting the displacement according to the environmental external force to the cloud trajectory may be repeatedly performed until the elastic body finally stops (eg, when the stationary state of the elastic body is maintained for a predetermined period of time).
S100 단계 내지 S600 단계를 통해 탄성체의 비행 궤적 및 구름 궤적이 최종 결정되면, 프로세서(100)는 디스플레이부(500)를 통해 탄성체의 비행 궤적 및 구름 궤적을 디스플레이한다(S700). 이 경우, 도 5에 도시된 것과 같이 프로세서(100)는 사용자가 탄성체의 궤적을 보다 직관적으로 확인할 수 있도록, 메쉬 모델이 아닌 해당 골프 코스의 지형이 모델링된 기하 모델(예: 등고선 모델) 상에서 탄성체의 궤적을 디스플레이할 수 있다.When the flight trajectory and the rolling trajectory of the elastic body are finally determined through steps S100 to S600 , the processor 100 displays the flight trajectory and the rolling trajectory of the elastic body through the display unit 500 ( S700 ). In this case, as shown in FIG. 5 , the processor 100 performs the elastic body on a geometric model (eg, a contour model) in which the topography of the golf course is modeled, not a mesh model, so that the user can more intuitively check the trajectory of the elastic body. can display the trajectory of
한편, 본 실시예에 따른 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법은 하드웨어와 결합되어 전술한 S100 단계 내지 S700 단계를 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램으로 작성될 수 있으며, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장되어 상기 컴퓨터 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 ROM, RAM, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 플래시 메모리(flash memory)와 같은 프로그램 명령어들을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 해당될 수 있다.On the other hand, the trajectory simulation method of the elastic body according to the present embodiment may be written as a computer program for executing steps S100 to S700 described above in combination with hardware, and is stored in a computer-readable recording medium to operate the computer program. can be implemented in a general-purpose digital computer. The computer-readable recording medium includes magnetic media such as ROM, RAM, hard disk, floppy disk, and magnetic tape, optical media such as CD-ROM and DVD, and floppy disk. A hardware device specially configured to store and execute program instructions, such as a magneto-optical media, such as a flash memory, may correspond.
이와 같이 본 실시예는 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도를 소정의 수학적 모델로 정의된 비행 궤적 모델에 적용하여 탄성체에 가해진 외력에 의해 형성되는 비행 궤적을 결정하고, 탄성체의 착지 후 구름 개시 위치 및 구름 개시 속도를 소정의 수학적 모델로 정의된 구름 궤적 모델에 적용하여 탄성체의 구름 궤적을 결정하는 방식을 채용하여 탄성체의 궤적을 시뮬레이션함으로써, 고가의 장비 및 대규모 시설 없이 보다 신속하고 정확하며 저비용으로 탄성체의 궤적을 시뮬레이션할 수 있으며, 이러한 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방식을 골퍼가 소지한 스마트폰과 같은 포터블 디바이스에 탑재함으로써 골퍼의 입장에서 골프공을 타격하기 전에 보다 간소한 방식으로 타격에 따른 예상 궤적을 제공받을 있는 점에서도 이점을 갖는다.As such, in this embodiment, the initial position and initial velocity of the elastic body are applied to the flight trajectory model defined by a predetermined mathematical model to determine the flight trajectory formed by the external force applied to the elastic body, and the rolling start position and cloud after landing of the elastic body By applying the starting velocity to the rolling trajectory model defined by a predetermined mathematical model to determine the rolling trajectory of the elastic body, the trajectory of the elastic body is simulated. The trajectory can be simulated, and by mounting the trajectory simulation method of the elastic body in a portable device such as a smartphone possessed by the golfer, the golfer can be provided with the expected trajectory according to the hitting in a simpler way before hitting the golf ball. There are also advantages to being
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.Implementations described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream, or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, discussed only as a method), implementations of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, as an apparatus or program). The apparatus may be implemented in suitable hardware, software and firmware, and the like. A method may be implemented in an apparatus such as, for example, a processor, which generally refers to a computer, a microprocessor, a processing device, including an integrated circuit or programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants ("PDA") and other devices that facilitate communication of information between end-users.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it is understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible by those of ordinary skill in the art. will understand Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

Claims (14)

  1. 컴퓨팅 디바이스에 의해 수행되며 탄성체의 이동 궤적을 시뮬레이션하는, 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법으로서,A trajectory simulation method of an elastic body, which is performed by a computing device and simulates a movement trajectory of the elastic body, the method comprising:
    상기 탄성체의 초기 위치, 및 상기 탄성체에 가해지는 타력에 의해 형성되는 상기 탄성체의 초기 속도를 획득하는 단계;obtaining an initial position of the elastic body and an initial velocity of the elastic body formed by inertia applied to the elastic body;
    상기 탄성체가 상기 가해진 타력에 의해 비행을 개시한 이후 메쉬 모델에 포함된 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 궤적(Flight Trajectory)을, 비행 궤적 계산 인자로서 상기 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도를 미리 정의된 비행 궤적 모델에 적용하여 결정하는 단계로서, 상기 메쉬 모델은 상기 탄성체의 이동 공간이 되는 필드가 제1 내지 제N 평면 메쉬로 에뮬레이션된 것인, 단계(N은 2 이상의 자연수, M은 N 이하의 자연수); 및The flight trajectory from when the elastic body starts flying by the applied inertia force to landing in the M-th plane mesh included in the mesh model is calculated in advance as the initial position and initial velocity of the elastic body as a flight trajectory calculation factor. As a step of determining by applying the defined flight trajectory model, the mesh model is a field in which the movement space of the elastic body is emulated with a first to N-th plane mesh (N is a natural number of 2 or more, M is N the following natural numbers); and
    상기 탄성체의 비행이 종료된 후 상기 탄성체가 제K 평면 메쉬 상에서 회전 이동하는 구름 궤적(Rolling Trajectory)을, 구름 궤적 계산 인자로서 상기 제K 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치, 구름 개시 속도 및 상기 탄성체에 작용하는 외력을 미리 정의된 구름 궤적 모델에 적용하여 결정하는 단계(K는 M 이상 N 이하의 자연수);A rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th plane mesh after the flight of the elastic body is finished, as a rolling trajectory calculation factor, the rolling start position of the elastic body in the K-th plane mesh, rolling start speed, and determining an external force acting on the elastic body by applying a predefined cloud trajectory model (K is a natural number greater than or equal to M and less than or equal to N);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.A trajectory simulation method of the elastic body, characterized in that it comprises a.
  2. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 제1 내지 제N 평면 메쉬는 각각 미리 정의된 기울기를 갖고 연속적으로 배열됨에 따라 상기 메쉬 모델은 상기 필드가 3축 좌표계에 의해 정의되는 3차원 공간으로 에뮬레이션되도록 구성되고,As the first to N-th plane meshes are sequentially arranged with a predefined inclination, respectively, the mesh model is configured to emulate a three-dimensional space in which the field is defined by a three-axis coordinate system,
    상기 탄성체의 비행 궤적 및 구름 궤적은 상기 메쉬 모델 내에서의 3차원 궤적으로서 결정되는 것을 특징으로 하는 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.The trajectory simulation method of the elastic body, characterized in that the flight trajectory and the rolling trajectory of the elastic body are determined as three-dimensional trajectories in the mesh model.
  3. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 비행 궤적을 결정하는 단계에서,In the step of determining the flight trajectory,
    상기 제M 평면 메쉬를 정의하는 수학 모델과 상기 비행 궤적 모델로부터, 상기 탄성체가 비행을 개시한 이후 상기 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 시간을 결정하고,From the mathematical model defining the M-th plane mesh and the flight trajectory model, determining the flight time from when the elastic body starts to fly to landing in the M-th plane mesh,
    상기 결정된 비행 시간으로부터 상기 제M 평면 메쉬 내에서 상기 탄성체의 착지 위치를 결정하며,Determine the landing position of the elastic body in the M-th plane mesh from the determined flight time,
    상기 탄성체의 초기 위치, 상기 결정된 비행 시간 동안 상기 비행 궤적 모델에 의해 결정되는 비행 구간, 및 상기 탄성체의 착지 위치를 연결하는 경로를 상기 비행 궤적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.A trajectory simulation method of an elastic body, characterized in that the flight trajectory determines a path connecting the initial position of the elastic body, the flight section determined by the flight trajectory model during the determined flight time, and the landing position of the elastic body.
  4. 제3항에 있어서,4. The method of claim 3,
    상기 제M 평면 메쉬에 대한 상기 탄성체의 착지 속도 및 상기 제M 평면 메쉬에 대하여 미리 정의된 반발 계수로부터 상기 탄성체의 반발 속도를 산출하는 단계; 및calculating the repulsion speed of the elastic body from the landing speed of the elastic body with respect to the M-th flat mesh and a predefined coefficient of restitution with respect to the M-th flat mesh; and
    상기 산출된 탄성체의 반발 속도를 미리 설정된 임계값과 비교하는 단계;를 더 포함하고,Comparing the calculated repulsion speed of the elastic body with a preset threshold value; further comprising,
    상기 구름 궤적을 결정하는 단계는 상기 탄성체의 반발 속도가 상기 임계값 미만인 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 탄성체의 이동 시뮬레이션 방법.The step of determining the rolling trajectory is a movement simulation method of the elastic body, characterized in that performed when the repulsion speed of the elastic body is less than the threshold value.
  5. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4,
    상기 탄성체의 반발 속도가 상기 임계값 이상인 경우, 상기 탄성체의 착지 위치 및 반발 속도가 상기 비행 궤적 계산 인자로 적용되어 상기 비행 궤적을 결정하는 단계가 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.When the repulsion speed of the elastic body is equal to or greater than the threshold value, the landing position and the repulsion speed of the elastic body are applied as the flight trajectory calculation factors and the step of determining the flight trajectory is repeatedly performed.
  6. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 구름 궤적 계산 인자로서 상기 탄성체에 작용하는 외력은, 상기 제K 평면 메쉬 상의 상기 탄성체에 작용하는 중력 및 마찰력을 포함하고,The external force acting on the elastic body as the rolling trajectory calculation factor includes gravity and frictional force acting on the elastic body on the K-th plane mesh,
    상기 구름 궤적을 결정하는 단계에서, 상기 제K 평면 메쉬의 법선 벡터 및 기울기에 의해 정의되는 류선(Flow Line) 벡터를 매개 인자로 하여 상기 구름 궤적을 결정하는 것을 특징으로 하는 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.In the determining of the rolling trajectory, the trajectory simulation method of an elastic body, characterized in that the rolling trajectory is determined using a flow line vector defined by a normal vector and a slope of the K-th plane mesh as a mediator.
  7. 제6항에 있어서,7. The method of claim 6,
    상기 구름 궤적을 결정하는 단계에서,In the step of determining the cloud trajectory,
    상기 탄성체가 구름을 개시한 이후 경과되는 구름 시간을 카운트하고, 상기 카운트되는 구름 시간 동안 상기 구름 궤적 모델에 의해 결정되는 구름 구간을 반영하는 방식으로 상기 구름 궤적을 결정하는 것을 특징으로 하는 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.The trajectory of the elastic body, characterized in that the elapsed rolling time is counted after the elastic body starts rolling, and the rolling trajectory is determined in a way that reflects the cloud section determined by the cloud trajectory model during the counted rolling time simulation method.
  8. 제7항에 있어서,8. The method of claim 7,
    상기 구름 궤적을 결정하는 단계에서,In the step of determining the cloud trajectory,
    상기 탄성체가 상기 제K 평면 메쉬로부터 제K+1 평면 메쉬로 이동하는 경우, 연속 구름 궤적 결정 동작을 수행하되, 상기 연속 구름 궤적 결정 동작은,When the elastic body moves from the Kth planar mesh to the K+1th planar mesh, a continuous rolling trajectory determining operation is performed, wherein the continuous rolling trajectory determining operation comprises:
    상기 제K 평면 메쉬 및 상기 제K+1 평면 메쉬의 경계선를 정의하는 수학 모델과 상기 구름 궤적 모델로부터, 상기 제K 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치로부터 상기 경계선에 도달할 때까지의 소요 시간을 결정하고, From the mathematical model defining the boundary line of the K-th flat mesh and the K+1-th flat mesh and the rolling trajectory model, the time required from the rolling start position of the elastic body in the K-th flat mesh to reaching the boundary line to decide,
    상기 결정된 소요 시간, 및 상기 제K+1 평면 메쉬의 법선 벡터를 이용하여 상기 제K+1 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치 및 구름 개시 속도를 결정하며,Determine the rolling start position and the rolling start speed of the elastic body in the K+1th flat mesh using the determined required time and the normal vector of the K+1th flat mesh,
    상기 결정된 제K+1 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치 및 구름 개시 속도와 상기 제K+1 평면 메쉬 상의 상기 탄성체에 작용하는 중력 및 마찰력을 상기 구름 궤적 계산 인자로 하여 상기 제K+1 평면 메쉬 상에서 상기 탄성체의 구름 궤적을 결정하는 것을 특징으로 하는 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.Using the determined rolling start position and rolling start speed of the elastic body in the K+1th flat mesh and the gravity and friction forces acting on the elastic body on the K+1th flat mesh as the rolling trajectory calculation factors, the K+1th A trajectory simulation method of an elastic body, characterized in that the rolling trajectory of the elastic body is determined on a planar mesh.
  9. 제8항에 있어서,9. The method of claim 8,
    상기 연속 구름 궤적 결정 동작은 상기 탄성체가 정지할 때까지 반복적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.The trajectory simulation method of an elastic body, characterized in that the operation of determining the continuous rolling trajectory is repeatedly performed until the elastic body stops.
  10. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9,
    상기 구름 궤적을 결정하는 단계 이후,After determining the cloud trajectory,
    상기 탄성체가 정지된 상태에서 상기 필드의 환경적 요인에 의해 에뮬레이션된 환경 외력이 상기 탄성체에 가해지는 경우, 정지된 탄성체가 위치한 평면 메쉬의 마찰력 및 상기 환경 외력으로부터 상기 탄성체의 변위를 계산하고, 상기 계산된 탄성체의 변위를 상기 구름 궤적에 반영하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.When an environmental external force emulated by an environmental factor of the field is applied to the elastic body in a state in which the elastic body is stationary, the displacement of the elastic body is calculated from the frictional force of the flat mesh in which the stationary elastic body is located and the environmental external force; Reflecting the calculated displacement of the elastic body to the rolling trajectory; trajectory simulation method of the elastic body, characterized in that it further comprises.
  11. 제1항에 있어서,According to claim 1,
    상기 결정된 비행 궤적 및 구름 궤적을 디스플레이하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.Displaying the determined flight trajectory and the cloud trajectory; trajectory simulation method of the elastic body characterized in that it further comprises.
  12. 제11항에 있어서,12. The method of claim 11,
    상기 탄성체는 골프공이고, 상기 필드는 골프 코스이며, 상기 메쉬 모델은 상기 골프 코스가 에뮬레이션된 모델이고, 상기 비행 궤적 및 구름 궤적은 상기 탄성체의 스윙에 따른 골프공의 이동 궤적이며,The elastic body is a golf ball, the field is a golf course, the mesh model is a model emulated by the golf course, and the flight trajectory and the rolling trajectory are the movement trajectories of the golf ball according to the swing of the elastic body,
    상기 컴퓨팅 디바이스는 사용자가 소지한 포터블 디바이스로 구현되어, 상기 골프공의 이동 궤적을 상기 사용자에게 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 탄성체의 궤적 시뮬레이션 방법.The computing device is implemented as a portable device possessed by a user, and the trajectory simulation method of an elastic body, characterized in that it displays the movement trajectory of the golf ball to the user.
  13. 프로세서(processor); 및processor; and
    상기 프로세서를 통해 실행되며, 탄성체의 이동 궤적을 시뮬레이션하기 위한 적어도 하나의 명령이 저장된 메모리;를 포함하고,It is executed through the processor, and at least one instruction for simulating the movement trajectory of the elastic body is stored in a memory;
    상기 프로세서를 통해 실행되는 상기 적어도 하나의 명령은,The at least one instruction executed through the processor includes:
    상기 탄성체의 초기 위치, 및 상기 탄성체에 가해지는 타력에 의해 형성되는 상기 탄성체의 초기 속도를 획득하도록 하는 명령,a command to obtain an initial position of the elastic body and an initial velocity of the elastic body formed by the inertia force applied to the elastic body;
    상기 탄성체가 상기 가해진 타력에 의해 비행을 개시한 이후 메쉬 모델에 포함된 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 궤적(Flight Trajectory)을, 비행 궤적 계산 인자로서 상기 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도를 미리 정의된 비행 궤적 모델에 적용하여 결정하도록 하는 명령으로서, 상기 메쉬 모델은 상기 탄성체의 이동 공간이 되는 필드가 제1 내지 제N 평면 메쉬로 에뮬레이션된 것인, 명령(N은 2 이상의 자연수, M은 N 이하의 자연수), 및The flight trajectory from when the elastic body starts flying by the applied inertia force to landing in the M-th plane mesh included in the mesh model is calculated in advance as the initial position and initial velocity of the elastic body as a flight trajectory calculation factor. As a command to be determined by applying to the defined flight trajectory model, the mesh model is a command (N is a natural number of 2 or more, M is a natural number less than or equal to N), and
    상기 탄성체의 비행이 종료된 후 상기 탄성체가 제K 평면 메쉬 상에서 회전 이동하는 구름 궤적을, 구름 궤적 계산 인자로서 상기 제K 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치, 구름 개시 속도 및 상기 탄성체에 작용하는 외력을 미리 정의된 구름 궤적 모델에 적용하여 결정하도록 하는 명령(K는 M 이상 N 이하의 자연수)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 탄성체의 궤적 시뮬레이션 장치.After the flight of the elastic body ends, the rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th planar mesh is calculated as a rolling trajectory calculation factor, and the rolling start position of the elastic body in the K-th flat mesh, the rolling start speed, and the elastic body act on the elastic body. A trajectory simulation apparatus of an elastic body, characterized in that it includes a command (K is a natural number greater than or equal to M and less than or equal to N) for determining by applying an external force to a predefined cloud trajectory model.
  14. 하드웨어와 결합되어,combined with hardware,
    탄성체의 초기 위치, 및 상기 탄성체에 가해지는 타력에 의해 형성되는 상기 탄성체의 초기 속도를 획득하는 단계;obtaining an initial position of the elastic body and an initial velocity of the elastic body formed by inertia applied to the elastic body;
    상기 탄성체가 상기 가해진 타력에 의해 비행을 개시한 이후 메쉬 모델에 포함된 제M 평면 메쉬 내로 착지하기까지의 비행 궤적(Flight Trajectory)을, 비행 궤적 계산 인자로서 상기 탄성체의 초기 위치 및 초기 속도를 미리 정의된 비행 궤적 모델에 적용하여 결정하는 단계로서, 상기 메쉬 모델은 상기 탄성체의 이동 공간이 되는 필드가 제1 내지 제N 평면 메쉬로 에뮬레이션된 것인, 단계(N은 2 이상의 자연수, M은 N 이하의 자연수); 및The flight trajectory from when the elastic body starts flying by the applied inertia force to landing in the M-th plane mesh included in the mesh model is calculated in advance as the initial position and initial velocity of the elastic body as a flight trajectory calculation factor. As a step of determining by applying the defined flight trajectory model, the mesh model is a field in which the movement space of the elastic body is emulated with a first to N-th plane mesh (N is a natural number of 2 or more, M is N the following natural numbers); and
    상기 탄성체의 비행이 종료된 후 상기 탄성체가 제K 평면 메쉬 상에서 회전 이동하는 구름 궤적을, 구름 궤적 계산 인자로서 상기 제K 평면 메쉬에서의 상기 탄성체의 구름 개시 위치, 구름 개시 속도 및 상기 탄성체에 작용하는 외력을 미리 정의된 구름 궤적 모델에 적용하여 결정하는 단계(K는 M 이상 N 이하의 자연수);After the flight of the elastic body ends, the rolling trajectory in which the elastic body rotates on the K-th planar mesh is calculated as a rolling trajectory calculation factor, and the rolling start position of the elastic body in the K-th flat mesh, the rolling start speed, and the elastic body act on the elastic body. determining by applying an external force to a predefined cloud trajectory model (K is a natural number greater than or equal to M and less than or equal to N);
    를 실행시키기 위해 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.A computer program stored in a computer-readable recording medium to execute the
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