CN101890218A - 虚拟高尔夫模拟器、设置在其中的传感器及虚拟高尔夫模拟器的传感方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虚拟高尔夫模拟装置、设置在其中的传感装置以及虚拟高尔夫模拟装置的传感方法，该虚拟高尔夫模拟装置感应高尔夫球的位置、被击打后的高尔夫球的角度、速度、方向和旋转、击球后的高尔夫球杆的轨迹等，最大限度地正确再现高尔夫球的飞行距离和球性质。为此，根据本发明一实施例的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置包括：第一传感装置，设置在用于击打高尔夫球的挥杆练***方向角度和旋转中的至少一个；以及第二传感装置，设置在挥杆练习器的一侧上，用于感应放在挥杆练习器上的高尔夫球的位置，并测量被击打的高尔夫球的速度、竖直方向角度和旋转中的至少一个。

Description

虚拟高尔夫模拟器、设置在其中的传感器及虚拟高尔夫模拟器的传感方法

技术领域

本发明涉及虚拟高尔夫模拟器、设置在该模拟器中的传感器以及用于虚拟高尔夫模拟器的传感方法，更具体地说，提供这样一种虚拟高尔夫模拟装置、设置在其中的传感器装置以及虚拟高尔夫模拟装置的传感方法，该虚拟高尔夫模拟装置感应高尔夫球和高尔夫球杆的移动，体现高尔夫球的速度、角度、方向和旋转(spin)等，以使高尔夫球员能够感受到在实际球场进行比赛的临场感觉。

背景技术

最近，随着参与高尔夫运动的人的增加，出现了利用虚拟高尔夫模拟装置的高尔夫练习以及能够享受虚拟高尔夫比赛的所谓的屏幕高尔夫***。

这样的屏幕高尔夫***是在室内设置可显示虚拟高尔夫场地的屏幕，高尔夫球员朝上述屏幕击球，感应高尔夫球的速度、方向等，在上述屏幕上显示高尔夫球的行程。

在屏幕高尔夫***中，需要体现最大限度地接近实际情况的高尔夫球的速度、方向、角度和旋转，以使喜欢打高尔夫的人能够最大限度地感受现场感。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以在虚拟高尔夫模拟装置中感应高尔夫球的位置、被击打后的高尔夫球的角度、速度、方向和旋转、击球后的高尔夫球杆的轨迹等，尽可能正确地再现高尔夫球的飞行距离和球质等的虚拟高尔夫模拟装置、设置在其中的传感器装置以及虚拟高尔夫模拟装置的传感方法。

为了实现上述目的，根据本发明一实施例，高尔夫模拟装置的传感器装置包括：第一传感装置，设置在用于击打高尔夫球的挥杆练***方向角度和旋转中的至少一个；以及第二传感装置，设置在上述挥杆练习器的一侧面上，用于感应放在上述挥杆练习器上的高尔夫球的位置，并测量被击打的高尔夫球的速度、竖直方向的角度和旋转中的至少一个。

并且，优选地，上述第一传感装置包括：发光传感部，设置在上述挥杆练习器的前方，实际上朝竖直上方照射光；以及光接收传感部(或受光传感部)，靠近上述发光传感部并排设置，接收从上述发光传感部照射的光通过高尔夫球或球杆反射的光，从而感应高尔夫球或球杆。上述第二传感装置包括：发光单元，设置在上述挥杆练习器的一侧面上照射光，以使光横穿上述挥杆练习器；以及光接收单元，设置在上述挥杆练习器的另一侧面上，用于接收从上述发光单元照射的光，并感应高尔夫球。

并且，优选地，还包括控制部，其从上述光接收传感部和上述光接收单元接收感应信息，并处理与高尔夫球的位置和移动有关的信息。

并且，优选地，上述光接收单元包括：第一球感应光接收部，由排成一列的多个光接收元件构成，对在上述发球位置部被击打的高尔夫球进行首次感应；第二球感应光接收部，由与上述第一球感应光接收部相隔指定距离并排成一列的多个光接收元件构成，对在上述发球位置被击打的高尔夫球进行二次感应；第三球感应光接收部，由排成一列的多个光接收元件构成，对在上述高尔夫球钉被击打的高尔夫球进行首次感应；以及第四球感应光接收部，由与上述第三球感应光接收部相隔指定距离并排成一列的多个光接收元件构成，对在上述高尔夫球钉被击打的高尔夫球进行二次感应。

并且，优选在上述光接收单元沿高尔夫球的前进方向依次设置上述第一球感应光接收部、第二球感应光接收部、第三球感应光接收部以及第四球感应光接收部。

并且，优选地，上述光接收单元包括：第一球位置感应部，用于感应高尔夫球是否放在上述发球位置上；以及第二球位置感应部，用于感应高尔夫球是否放在上述高尔夫球钉上。

并且，优选地，还包括显示部，其设置在上述光接收单元上，用于显示上述发球位置上是否放着高尔夫球以及上述高尔夫球钉上是否放着高尔夫球。

并且，优选地，上述光接收单元包括：球脱离感应部，用于感应高尔夫球是否放在上述发球位置之外的指定区域中；以及球钉高度感应部，用于感应上述高尔夫球钉的高度。

另外，根据本发明一实施例，高尔夫模拟装置包括：旋转板(swing plate)，上述旋转板上设有用于击打高尔夫球的挥杆练习器；第一传感装置，设置在上述挥杆练习器的前方；第二传感装置，设置在上述挥杆练习器的一侧面上；图像输出装置，在屏幕上显示包括高尔夫球场的图像信息和高尔夫球的移动图像信息的高尔夫模拟图像信息；以及主处理装置，该主处理装置进行控制，以便接收根据上述第一传感装置和第二传感装置的感应结果计算的有关高尔夫球的速度、角度和自旋的信息，基于该信息构成上述高尔夫模拟装置图像信息，通过上述图像输出装置输出图像。

另外，根据本发明一实施例，高尔夫模拟装置的传感方法的特征在于包括：上述主处理装置判断是开球还是击球；根据是在上述高尔夫球钉击打还是在上述发球位置击打来选择感应高尔夫球的传感器；感应高尔夫球是否位于上述高尔夫球钉或发球位置上；以及基于对被击打的高尔夫球和击球的高尔夫球杆的感应结果，计算高尔夫球的速度、水平方向角度、竖直方向角度和旋转。

附图说明

图1是适用了根据本发明一实施例的虚拟高尔夫模拟装置的屏幕高尔夫***的示意图。

图2是概略示出图1所示虚拟高尔夫模拟装置的构成的框图。

图3是设置在图1所示虚拟高尔夫模拟装置的旋转板上的传感装置示意图。

图4是概略示出图3所示虚拟高尔夫模拟装置的传感装置的构成框图。

图5是图3所示虚拟高尔夫模拟装置的传感装置构成的详细立体图。

图6是图3所示虚拟高尔夫模拟装置的传感装置的详细平面图。

图7是用于说明在图6所示虚拟高尔夫模拟装置的传感装置中测量高尔夫球的水平方向角度等的原理示意图。

图8是用于说明在图6所示虚拟高尔夫模拟装置的传感装置中测量高尔夫球的速度等的原理示意图。

具体实施方式

参照附图对本发明涉及的虚拟高尔夫模拟装置和设置在其中的传感装置以及虚拟高尔夫模拟装置的传感方法进行更加详细的说明。

首先，参照图1和图2对本发明第一实施例涉及的虚拟高尔夫模拟装置进行说明。

如图1和图2所示，本发明第一实施例涉及的虚拟高尔夫模拟装置包括旋转板(swing plate)100、传感装置S、向设置在前面的显示器50输出指定图像的图像输出装置40、用户操作用操作部60以及用于存储和处理高尔夫模拟装置所需要的所有数据的主计算机1。

并且，优选包括照相机30，以便可以拍摄高尔夫球员摆动的动作。

上述主计算机1包括主处理器10和子处理器20。

上述主处理器10是控制传感装置S、旋转板100、操作部60以及图像输出装置40等，从而实现虚拟的高尔夫模拟装置的起总控作用的装置。

上述旋转板100是供高尔夫球员利用球杆击球的装置，上述传感装置S是对高尔夫球员在旋转板100上击打的高尔夫球的移动进行感应的装置。

上述子处理器20是分析从照相机30获得的图像，通过上述图像输出装置40显示成画面的装置。

优选地，上述主处理器10包括中央控制部11、图像输出控制部12、三维图像处理电机13以及三维图像DB14等。

上述三维图像DB14中存储着用于再现图像的图像数据，以在屏幕50上显示与实际高尔夫球场相同的环境。

上述三维图像处理电机13是用于对存储在上述三维图像DB 14中的图像数据进行加工，使其显示为立体状的装置。

此外，上述图像输出控制部12控制上述三维图像处理电机13，使其再现指定的图像，并且将其输送至图像输出装置40并控制其输出。

即，图像输出控制部12控制三维图像处理电机13和图像输出装置40等，以使在屏幕40上显示高尔夫模拟装置的图像信息(不仅包括高尔夫球场的图像信息和高尔夫球的移动图像信息，还包括与现阶段的比赛状况有关的信息等与高尔夫模拟比赛有关的所有图像信息)。

另外，中央控制部11负责整体控制，从上述传感装置S接收感应结果，以使图像输出控制部12基于该感应结果再现恰当的高尔夫模拟比赛的图像信息。

并且，优选将上述旋转板100设置为可将倾斜角度调整为符合实际高尔夫球场的状态，优选由上述中央控制部11控制上述旋转板100的动作。

另外，根据高尔夫球员击打的高尔夫球的速度、方向、角度和旋转等感应结果，判断出高尔夫球的飞行距离在指定距离以上时，由照相机30拍摄该高尔夫球员的摆动姿势，在屏幕50上显示规定时间。

管理上述的图像的再现和显示等的装置是子处理装置20。

即，每当高尔夫球员击打高尔夫球时照相机30均会拍摄摆动姿势，这时传感装置S对高尔夫球员击打的高尔夫球的速度、方向、角度和旋转等进行感应，并传递至主处理装置10，主处理装置10再传递给子处理装置20。

子处理装置20的击球分析部21基于从上述主处理装置10接收的数据来判断该高尔夫球员的记录是否达到一定水平，子处理装置20的图像分析部22根据上述击球分析部21的分析结果，当该高尔夫球员的记录达到一定水平以上时，从已经拍摄的图像中提取适当反应高尔夫球员摆动姿势的图像，将其传递给图像输出装置40，上述图像输出装置40将其显示在屏幕50上。

另外，子处理装置20的分析图像输出控制部23对击球分析部21、图像分析部22和图像输出装置40等进行控制，以便显示上述分析图像。

另一方面，参照图3和图4对本发明一实施例涉及的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置进行更加详细的说明。

图3是图1所示的旋转板100中安装传感装置的部分的详细示意图，旋转板100包括用于高尔夫球员采取摆动姿势的脚踩板101、放置高尔夫球的高尔夫球钉210以及具有发球位置部(ground position part)220的挥杆练习器200。

在这里，高尔夫球钉210是指用于放置高尔夫球，以使高尔夫球员开球(Tee Shot)的部分，发球位置220是放置高尔夫球以供高尔夫球员木杆击球(Driver Shot)、铁杆击球(Iron Shot)和推杆击球(Putting Shot)(下面称为“击球(ground shot)”)的部分。

如图3和图4所示，根据本发明一实施例，虚拟高尔夫模拟装置的传感装置包括设置在挥杆练习器200前方的第一传感装置510、520以及设置在挥杆练习器200的一侧面上的第二传感装置300、400。

上述第一传感装置510、520和第二传感装置300、400均采用通过发光及光接收方式感应高尔夫球或高尔夫球杆的方式。

即，由发光元件发射光，由光接收元件接收该光，某物体经过其之间，遮挡由发光元件发射的光，光接收元件无法接收光，从而感应物体。

如图3和图4所示，上述第一传感装置包括发光传感部510和光接收传感部520。

上述发光传感部510设置在挥杆练习器200的前方，实际上朝竖直上方照射光。这时，有时由上述发光传感部510产生的光传递至高尔夫球员，从而使球员感到不适，因此，优选设置成可自动调整发光的角度。

例如，轻击球时，高尔夫球员将身体靠近高尔夫球的同时低下头部，因此由发光传感部510朝竖直上方照射的光会影响到高尔夫球员。

这时，可以控制发光传感部510，自动调整照射的光的方向，以使其不会朝向高尔夫球员。

上述光接收传感部520被设置成接收从上述发光传感部510照射的光通过高尔夫球或高尔夫球杆反射的光，以感应高尔夫球或高尔夫球杆。

另一方面，如图3和图4所示，第二传感装置包括发光单元300和光接收单元400。

如图3所示，上述发光单元300设置在挥杆练习器200的一侧，上述光接收单元400设置在挥杆练习器200的另一侧，用于接收从上述发光单元300照射的光。

另外，如图4所示，上述第一传感装置的发光传感部510和第二传感装置的发光单元300通过调整部R控制来照射光。

另外，上述第一传感装置的光接收传感部520和第二传感装置的光接收单元400与控制部M连接。

由上述光接收传感部520和光接收单元400感应的结果被传递至上述控制部M，上述控制部M基于感应结果来计算有关高尔夫球的速度、方向、角度和旋转等数据。

另外，将计算得出的数据传递给主处理装置10。将在后面详细说明主处理装置10和传感装置S之间的机构。

另一方面，上述控制部M与挥杆练习器200的高尔夫球钉210连接并对其进行控制，从而按照高尔夫球员预先设定的高尔夫球钉210的高度来调整上述高尔夫球钉210的高度。

参照图5和图6更加详细地说明如上所述的传感装置的具体结构。

图5示出了设置在挥杆练习器200的前方和侧面的传感装置的立体图，图6是图5所示的传感装置的俯视图。

如图5和图6所示，挥杆练习器200上设置有高尔夫球钉210和发球位置部220。

并且，设置在挥杆练习器200前方的发光传感部510设置成多个发光元件沿横向整齐排成一列。此时，每个发光元件设置成实际上朝竖直上方照射光。

并且，光接收传感部520包括多个光接收元件，该多个光接收元件与上述发光传感部510相隔指定距离，并与其平行排成一列。

另一方面，设置在挥杆练习器200的一侧上的发光单元300包括第一发光部310和第二发光部320，分别朝不同方向照射光。

优选沿挥杆练习器200的侧面并排设置上述第一发光部310和第二发光部320。

另外，设置在挥杆练习器200的另一侧面上以接收从上述发光单元300照射的光的光接收单元400包括球位置感应部451、452、460、470和球感应部410、420、430、440。

上述光接收单元400包括单元壳体(unit case)401以及内置于内部的各种传感器，这时，优选地，各传感器设置在单元壳体401的与发光单元300相对的面上，以便可以接收从上述发光单元300发射的光。

上述光接收单元400分为两个区域，用于从上述发光单元300接收光。

即，从发光单元300照射至光接收单元400的光被分为接收从第一发光部310照射的光的区域(即第一光接收区域SR1)和接收从第二发光部320照射的光的区域(即第二光接收区域SR2)。

以挥杆练习器200为基准，将设置第一传感装置510、520的一侧为前方，相反的一侧为后方时，如图5所示，第一光接收区域SR1形成在后方，第二光接收区域SR2形成在前方。

并且，第一发光部310位于第二发光部320的前方，因此从第一发光部向第一光接收区域SR1照射的光的路径与从第二发光部320向第二光接收区域SR2照射的光的路径相互交叉。

从上述第一发光部310横穿挥杆练习器200朝上述第一光接收区域SR1照射光，这时，如图5所示，优选使从上述第一发光部310照射至第一光接收区域SR1的光经由发球位置部220的正前面。

此外，从上述第二发光部320横穿挥杆练习器200朝上述第二光接收区域SR2照射光，这时，如图5所示，优选使从上述第二发光部320照射至第二光接收区域SR2的光经由高尔夫球钉210。

另一方面，优选地，光接收单元400的球感应部包括设置在第一光接收区域SR1的第一球感应光接收部410、第二球感应光接收部420以及设置在第二光接收区域SR2的第三球感应光接收部430、第四球感应光接收部440。

优选地，从挥杆练习器200的后方向前方依次排列上述第一球感应光接收部410、第二球感应光接收部420、第三球感应光接收部430、第四球感应光接收部440。

即，沿高尔夫球被击打后高尔夫球前进的方向依次排列，从而高效率地感应高尔夫球。

上述第一球感应光接收部410和第二球感应光接收部420对在发球位置部220被击打的高尔夫球进行感应，当木杆击球或铁杆击球时，由第一球感应光接收部410对被击打的球进行首次感应，由第二球感应光接收部420对被击打的高尔夫球进行二次感应。

在发球位置部220推球时，由第一球感应光接收部410对被击打的高尔夫球进行首次感应，由第一传感装置的光接收传感部520对被击打的高尔夫球进行二次感应。

上述第三球感应光接收部430和第四球感应光接收部440用于感应在高尔夫球钉210击打的高尔夫球，当开高尔夫球钉上的高尔夫球时，由第三球感应光接收部430对被击打的高尔夫球进行首次感应，由第四球感应光接收部440对被击打的高尔夫球进行二次感应。

关于根据上述各球感应光接收部感应高尔夫球的结果来计算高尔夫球的速度、方向、角度以及旋转等过程，将在后面说明。

另一方面，优选地，光接收单元400的球位置感应部包括设置在第一光接收区域SR1的第一球位置感应部451、球脱离感应部460以及设置在第二光接收区域SR2的第二球位置感应部452、球钉高度感应部470。

第一球位置感应部451对发球位置部220上是否放置了高尔夫球进行感应。

在光接收单元400的单元壳体401上端设置显示部402，当发球位置部220上放着高尔夫球时，上述显示部402显示一定的标识。

球脱离感应部460用于当高尔夫球没有放在发球位置部220上，而是位于更前方时进行感应。

假如高尔夫球的放置位置脱离了发球位置部220时，上述球脱离感应部460感应该情况，通过上述显示部402显示球位脱离。

另一方面，第二球位置感应部452用于感应高尔夫球钉上是否放着高尔夫球。当高尔夫球钉210上放着高尔夫球时，在上述显示部402进行显示。

另外，球钉高度感应部470用于感应高尔夫球钉210的高度。即，高尔夫球员预先设定自己需要的高尔夫球钉210的高度，控制部M(参照图4)通过上述球钉高度感应部470感应现在的高尔夫球钉210的高度，并将其调整到预先设定的高尔夫球钉210的高度。

另一方面，优选地，上述第一球感应光接收部410、第二球感应光接收部420、第三球感应光接收部430以及第四球感应光接收部440的每一个均被设置成多个光接收元件相隔指定间隔排成一列。

如图5所示，优选第一球感应光接收部410和第二球感应光接收部420相隔指定距离设置，且以指定角度倾斜设置成一列。

优选第三球感应光接收部430和第四球感应光接收部440相隔指定距离设置，且实际上沿竖直方向排成一列。

另外，参照图4和图5，对根据本发明一实施例的虚拟高尔夫模拟装置的传感方法进行说明。

通过虚拟高尔夫模拟装置进行虚拟的高尔夫球赛，根据比赛情况，决定高尔夫球员是开球(tee shot)还是击球(ground shot)。

主处理装置10判断高尔夫球员在目前情况下是开球还是击球，并将其结果传递给控制部M。

此外，控制部M根据是在高尔夫球钉上击打还是发球位置部击打，选定用于感应高尔夫球的传感器。

例如，如果现在是高尔夫球员应该开球的情况，高尔夫球应该在高尔夫球钉上被击打，控制部M通过第二球位置感应部452感应高尔夫球是否放在高尔夫球钉上。

假如感应出高尔夫球钉上没有高尔夫球，则通过显示部402显示错误，如果高尔夫球钉上有高尔夫球，则进行相应的显示。

另外，控制部M使第三球感应光接收部430、第四球感应光接收部440以及光接收传感部520感应在高尔夫球钉上击打的高尔夫球。

并且，例如当高尔夫球员铁杆击球时，高尔夫球是在发球位置部被击打，控制部M通过第一球位置感应部451感应发球位置部上是否放着高尔夫球。

如果发球位置部上没有放好高尔夫球，则通过显示部402显示给高尔夫球员。

另外，控制部M使第一球感应光接收部410、第二球感应光接收部420以及光接收传感部520感应在发球位置部上击打的高尔夫球。

在这里，有时不仅通过第一球感应光接收部410和第二球感应光接收部420感应在发球位置部击打的高尔夫球，还通过第三球感应光接收部430感应在发球位置部击打的高尔夫球。

这时，优选地，一方面，利用通过第一球感应光接收部410和第二球感应光接收部420的感应结果来计算高尔夫球的速度等，并将通过第三球感应光接收部430的感应结果用作修改值，恰当计算高尔夫球的速度等。

如果高尔夫球员推(或轻击)球，由于推球是利用轻击棒击球，以使高尔夫球滚动，所以可以认为不会出现如铁杆击球那样，高尔夫球以一定角度漂浮的情况。

从而如果高尔夫球员推球，则控制部M可以使第一球感应光接收部410和光接收传感部520感应高尔夫球。

如上所述，控制部M基于感应结果计算高尔夫球的速度、角度以及旋转等值，并将计算结果传递给主处理装置10，主处理装置10基于该值再现高尔夫球的移动图像等，显示在显示器上。

另一方面，参照图6至图8说明计算根据本发明一实施例的虚拟高尔夫模拟装置的高尔夫球的速度、方向、角度以及旋转的方法示例。

首先，参照图6和图7，对通过发光单元300和光接收单元400感应高尔夫球并进行传感的方法进行说明。

如图6所示，第一发光部310朝光接收单元400的第一光接收区域SR1照射L1～L2范围内的光，这时，第一球位置感应部451、球脱离感应部460、第一球感应光接收部410以及第二球感应光接收部420均接收L1～L2范围内的光。

这时，如图6所示，高尔夫球B放在发球位置部220上，则遮挡L1部分，第一球位置感应部451无法接收光，从而第一球位置感应部451可以感应到发球位置部220上正确地放着高尔夫球B。

如果高尔夫球B从发球位置部220朝前方脱离一部分，则遮挡球脱离感应部460，球脱离感应部460无法接收光，从而可以感应高尔夫球脱离了发球位置部220。

另一方面，在由第一发光部310照射的光中，由第一球感应光接收部410接收S11～S12范围内的光，由第二球感应光接收部420接收S21～S22范围内的光。

高尔夫球B在发球位置部220被击打，则首先通过S11～S12范围的光，接着通过S21～S22范围的光。

这时，从侧面观察，如图7所示，假设高尔夫球沿G1路径飞行，由第一球感应光接收部410的a1光接收元件对高尔夫球进行首次感应，由第二球感应光接收部420的b1光接收元件对高尔夫球进行二次感应。

在这里，根据a1光接收元件和b1光接收元件之间的距离d1和a1光接收元件移动到b1光接收元件的时间t1，可通过下面公式1计算出沿G1路径飞行的高尔夫球的速度V_G1。

$V_{G1}=\frac{d1}{t1}$ ………………………………………………………(公式1)

另一方面，第二发光部320朝光接收单元400的第二光接收区域SR2照射L3～L4范围内的光，这时，第二球位置感应部452、球钉高度感应部470、第三球感应光接收部430以及第四球感应光接收部440均接收L3～L4范围内的光。

L3～L4范围内的光经由高尔夫球钉210时遮挡球钉高度感应部470的部分光接收元件，从而将相当于球钉高度感应部470的被遮挡的光接收元件的高度感应为现在的高尔夫球钉210的高度。

并且，在上述高尔夫球钉210上放置高尔夫球B，则第二球位置感应部452被高尔夫球遮挡，从而可以感应到高尔夫球钉210上放着高尔夫球。

在由第二发光部320照射的光中，由第三球感应光接收部430接收相当于S3的光，由第四球感应光接收部440接收相当于S4的光。

高尔夫球B从高尔夫球钉210被击，首先通过S3，接着通过S4。

这时从侧面观察，则如图7所示，假设高尔夫球沿G2的路径飞行，则由第三球感应光接收部430的c1光接收元件对高尔夫球进行首次感应，由第四球感应光接收部440的d1光接收元件对高尔夫球进行二次感应。

在这里，根据c1光接收元件与d1光接收元件之间的距离d2和从c1光接收元件移动到d1光接收元件的时间t2，可通过下面公式2计算出沿G2路径飞行的高尔夫球的速度V_G2。

$V_{G2}=\frac{d2}{t2}$ ...................................................(公式2)

另一方面，将利用经由最初感应高尔夫球的第一球感应光接收部410时产生的时间值计算的比率代入指定的函数计算式，从而计算图7中沿G1路径飞行的高尔夫球的竖直方向角度。

即，如图7所示，分别求出a1光接收元件的正上面的光接收元件(即a2光接收元件)和a1光接收元件的正下面的光接收元件(即)感应高尔夫球的时间，将其比率代入指定的函数计算式，其中，该a2光接收元件和a3光接收元件成为高尔夫球从发球位置被击打后经由第一球感应光接收部410时的基准。

在这里，将a2光接收元件感应高尔夫球的时间为R_a2，a3光接收元件感应高尔夫球的时间为R_a3，R_a2与R_a3的比率值为X₁时，通过将上述X₁值代入下面的对数函数，计算竖直方向角度θ_v1。

θ_v1＝150.09log(X₁)+32.125.........(公式3)

在这里， $X_1=\frac{R_{a2}}{R_{a3}}.$

另一方面，将利用经由最初感应高尔夫球的第三球感应光接收部430时产生的时间值计算的比率代入指定的函数计算公式，从而计算出图7中沿G2路径飞行的高尔夫球的竖直方向角度。

即，如图7所示，分别求出c1光接收元件的正上方的光接收元件、(即c2光接收元件)和c1光接收元件的正下方的光接收元件(即c3光接收元件)感应高尔夫球的时间，将该比率代入指定的函数计算式，其中，该c2光接收元件和c3光接收元件为高尔夫球从高尔夫球钉被击打后经由第三球感应光接收部430时的基准。

在这里，将c2光接收元件感应高尔夫球的时间为R_c2，c3光接收元件感应高尔夫球的时间为R_c3，R_c2与R_c3的比率值为X₂时，通过将上述X₂值代入下面的三维函数，计算竖直方向角度θ_v2。

${\mathrm{\θ}}_{v2}=-18.848X_2^3+39.42X_2^2+27.703X_2-48.421$

........................................................................(公式4)

在这里， $X_2=\frac{R_{c2}}{R_{c3}}.$

下面，参照图8，说明通过发光传感部510和光接收传感部520计算被击打的高尔夫球的竖直方向角度的方法。

如图8所示，构成发光传感部510的每个发光元件511均朝竖直上方照射光。并且，光接收元件521与每个发光元件相对应地排成一列，构成光接收传感部520。

这时，如图8所示，被击打的高尔夫球飞行的同时经由发光传感部510上方，则通过上述高尔夫球反射的光入射至构成光接收传感部520的光接收元件521b，从而可以感应高尔夫球。

在这里，B1是高尔夫球首次出发的位置，可以是高尔夫球钉，也可以是发球位置部。无论是在高尔夫球钉击打，还是在发球位置部击打，均适用于相同的原理，因此合并说明。

如图8所示，如果光接收元件521b感应到从B1位置出发的高尔夫球，则可以简单求出与B1在一线上的光接收元件521a与光接收元件521b之间的距离h1和B1位置到光接收元件521a的距离h2，从而可通过下面公式5计算出被击打的高尔夫球的竖直方向角度θ_h。

${\mathrm{\θ}}_h={\tan }^{-1}\left(\frac{h1}{h2}\right)$ .......................................(公式5)

另外，在击球时击打高尔夫球的球杆也通过上述发光传感部510照射的光，这时，由光接收传感部520接收通过高尔夫球杆反射的光，从而可以感应高尔夫球杆。

根据在上述公式1至公式5求得的与高尔夫球的速度、水平方向以及竖直方向的角度有关的值、感应高尔夫球杆获得的高尔夫球杆的打开或关闭程度、高尔夫球杆的轨迹数据等，通过下面的公式6，可计算高尔球的旋转。旋转的单位是RPM(每分钟旋转数)。

S_s＝(40(θ_cb+C_w)^1.3+C_f)(0.02V₀-0.4)......(公式6)

在这里，

Ss是球的侧旋球(side spin)值(表示击打高尔夫球时左旋(hook)程度或者右旋(slice)程度的值)。

θ_cb是高尔夫球杆的水平方向角度减去高尔夫球的水平方向角度的值，在这里，求所使用的高尔夫球杆的水平方向角度的数学式与求高尔夫球的水平方向角度的数学式相同。

C_w是高尔夫球杆的重量(根据球杆的长度和高击斜面而适用的常数)。

V_o是高尔夫球的初始速度(根据上述公式1或公式2计算出的值)。

此外，在这里，C_f＝-0.9C_rf，Crf是根据连续测量40次的图像数据获得的高尔夫球杆的速度(pace)角度。

如上所述，根据本发明的虚拟高尔夫模拟装置通过感应高尔夫球的位置、击球后的高尔夫球的角度、速度、方向和旋转、击球后的高尔夫球杆的轨迹等，最大限度地正确再现高尔夫球的飞行距离和球性质等，从而使高尔夫球员可以感受到在实际赛场中享受高尔夫比赛的现场感。

Claims (23)

1.一种虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，包括：

第一传感装置，设置在用于击打高尔夫球的挥杆练***方向角度和旋转中的至少一个；以及

第二传感装置，设置在所述挥杆练习器的一侧，用于感应放在所述挥杆练习器上的高尔夫球的位置，并测量被击打的高尔夫球的速度、竖直方向角度和旋转中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，

所述第一传感装置包括：

发光传感部，设置在所述挥杆练习器的前方，实际上朝竖直上方照射光；以及

光接收传感部，靠近所述发光传感器部并排设置，接收从所述发光传感部照射并通过高尔夫球或球杆而反射的光，从而感应高尔夫球或球杆，

所述第二传感装置包括：

发光单元，设置在所述挥杆练习器的一侧上并照射光，以使光横穿所述挥杆练习器；以及

光接收单元，设置在所述挥杆练习器的另一侧上，接收由所述发光单元照射的光，从而感应高尔夫球。

3.根据权利要求2所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，还包括：

调整部，通过控制所述发光传感部和所述发光单元来调整光的照射。

4.根据权利要求2所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，还包括：

控制部，从所述光接收传感部和所述光接收单元接收感应信息，处理与高尔夫球的位置和移动有关的信息。

5.根据权利要求2所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，

所述光接收单元包括：

球位置感应部，用于感应高尔夫球是否放在所述挥杆练习器的指定部分上；以及

球感应部，对被击打的高尔夫球进行感应。

6.根据权利要求5所述的高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，

所述挥杆练习器上设置用于开球的高尔夫球钉以及用于击球的发球位置部，

所述球感应部包括多个球感应光接收部，所述多个球感应光接收部分别对在所述高尔夫球钉被击打的高尔夫球和在所述发球位置部被击打的高尔夫球进行感应。

7.根据权利要求5所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，

所述挥杆练习器上设置用于开球的高尔夫球钉以及用于击球的发球位置部，

所述球感应部包括：

第一球感应光接收部，由排成一列的多个光接收元件构成，对在所述发球位置部被击打的高尔夫球进行首次感应；

第二球感应光接收部，由与所述第一球感应光接收部相隔指定距离且排成一列的多个光接收元件构成，对在所述发球位置部被击打的高尔夫球进行二次感应；

第三球感应光接收部，由排成一列的多个光接收元件构成，对在所述高尔夫球钉被击打的高尔夫球进行首次感应；以及

第四球感应光接收部，由与所述第三球感应光接收部相隔指定距离并排成一列的多个光接收元件构成，对在所述高尔夫球钉被击打的高尔夫球进行二次感应。

8.根据权利要求7所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，

在所述光接收单元沿高尔夫球的前进方向依次设置所述第一球感应光接收部、第二球感应光接收部、第三球感应光接收部以及第四球感应光接收部。

9.根据权利要求5所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，

所述挥杆练习器上设置有用于开球的高尔夫球钉以及用于击球的发球位置部，

所述球位置感应部包括：

第一球位置感应部，用于感应高尔夫球是否放在所述发球位置部上；以及

第二球位置感应部，用于感应高尔夫球是否放在所述高尔夫球钉上。

10.根据权利要求9所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，还包括：

显示部，设置在所述光接收单元，用于显示所述发球位置部上是否放着高尔夫球以及所述高尔夫球钉上是否放着高尔夫球；以及

控制部，根据所述第一球位置感应部或所述第二球位置感应部的感应结果控制所述显示部。

11.根据权利要求9所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，

所述球位置感应部还包括：

球脱离感应部，用于感应高尔夫球是否放在所述发球位置部之外的指定区域中。

12.根据权利要求9所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，

所述球位置感应部还包括：

球钉高度感应部，用于感应所述高尔夫球钉的高度。

13.根据权利要求12所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，还包括：

控制部，接收在所述球钉高度感应部感应的结果，根据高尔夫球员预先设定的所述高尔夫球钉的高度调整所述高尔夫球钉的高度。

14.根据权利要求2所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，

所述挥杆练习器上设置有用于开球的高尔夫球钉以及用于击球的发球位置部，

所述发光单元包括：

第一发光部，经由所述发球位置部的前方，朝所述光接收单元的第一光接收区域照射光；以及

第二发光部，通过所述高尔夫球钉，朝所述光接收单元的第二光接收区域照射光，

所述光接收单元包括：

第一光接收部，设置在所述第一光接收区域，接收由所述第一发光部照射的光，用于感应高尔夫球的位置和移动；以及

第二光接收部，设置在所述第二光接收区域，接收由所述第二发光部照射的光，用于感应高尔夫球的位置和移动。

15.根据权利要求14所述的虚拟高尔夫模拟装置的传感装置，其特征在于，

所述第一光接收部包括：

第一球位置感应部，用于感应高尔夫球是否放在所述发球位置部上；

第一球感应光接收部，由排成一列的多个光接收元件构成，对在所述发球位置部被击打的高尔夫球进行首次感应；以及

第二球感应光接收部，由与所述第一球感应光接收部相隔指定距离并排成一列的多个光接收元件构成，对在所述发球位置被击打的高尔夫球进行二次感应，

所述第二光接收部包括：

第二球位置感应部，用于感应高尔夫球是否放在所述高尔夫球钉上；

第三球感应光接收部，由排成一列的多个光接收元件构成，对在所述高尔夫球钉被击打的高尔夫球进行首次感应；以及

第四球感应光接收部，由与所述第三球感应光接收部相隔指定距离并排成一列的多个光接收元件构成，对在所述高尔夫球钉被击打的高尔夫球进行二次感应。

16.一种虚拟高尔夫模拟装置，其特征在于，包括：

旋转板，所述旋转板上设有用于击打高尔夫球的挥杆练习器；

第一传感装置，设置在所述挥杆练***方向角度和旋转中的至少一个；

第二传感装置，设置在所述挥杆练习器的一侧，用于感应放在所述挥杆练习器上的高尔夫球的位置，并测量被击打的高尔夫球的速度、竖直方向角度和旋转中的至少一个；

图像输出装置，在屏幕上显示包括高尔夫球场的图像信息和高尔夫球的移动图像信息的高尔夫模拟图像信息；以及

主处理装置，接收根据所述第一传感装置和第二传感装置的感应结果计算的有关高尔夫球的速度、角度和旋转信息，基于该信息生成所述高尔夫模拟装置图像信息，并通过所述图像输出装置输出图像。

17.根据权利要求16所述的虚拟高尔夫模拟装置，其特征在于，所述第一传感装置包括：

发光传感部，设置在所述挥杆练习器的前方，实际上朝竖直上方照射光；以及

光接收传感部，靠近所述发光传感部并排设置，接收从所述发光传感部照射的光通过高尔夫球或球杆而反射的光，从而感应高尔夫球或球杆，

所述第二传感装置包括：

发光单元，设置在所述挥杆练习器的一侧上并照射光，以使光横穿所述挥杆练习器；以及

光接收单元，设置在所述挥杆练习器的另一侧，接收从所述发光单元照射的光，用于感应高尔夫球，

所述虚拟高尔夫模拟装置还包括：

调整部，通过控制所述发光传感部和所述发光单元来调整光的照射；以及

控制部，从所述光接收传感部和所述光接收单元接收感应结果，处理有关高尔夫球的位置和移动信息，并将这些信息传递给所述主处理装置。

18.根据权利要求17所述的虚拟高尔夫模拟装置，其特征在于，

所述挥杆练习器上设置有用于开球的高尔夫球钉以及用于击球的发球位置部，

所述发光单元包括：

第一发光部，经由所述发球位置部的前面，朝所述光接收单元的第一光接收区域照射光；以及

第二发光部，通过所述高尔夫球钉，朝所述光接收单元的第二光接收区域照射光，

所述光接收单元包括：

第一球位置感应部，设置在所述第一光接收区域，并接收所述第一发光部照射的光，用于感应高尔夫球的位置；

第一球感应光接收部和第二球感应光接收部，用于感应被击打的高尔夫球的移动；

第二球位置感应部，设置在所述第二光接收区域，并接收由所述第二发光部照射的光，用于感应高尔夫球的位置；以及

第三球感应光接收部和第四球感应光接收部，用于感应被击打的高尔夫球的移动。

19.一种根据权利要求17的虚拟高尔夫模拟装置的传感方法，其特征在于，包括：

所述主处理装置判断是开球还是击球；

根据是在高尔夫球钉击打还是在发球位置部击打来选择对高尔夫球进行感应的传感器；

感应高尔夫球是否位于所述高尔夫球钉或所述发球位置部上；以及

基于对被击打的高尔夫球和击球的高尔夫球杆的感应结果，计算高尔夫球的速度、水平方向角度、竖直方向角度和旋转。

20.一种根据权利要求18的虚拟高尔夫模拟装置的传感方法，其特征在于，

当所述主处理装置判断击球时，所述传感方法包括：

通过所述第一球位置感应部来感应高尔夫球是否位于所述发球位置部上；

由所述第一球感应光接收部对被击打的高尔夫球进行首次感应，由所述第二球感应光接收部进行二次感应，由所述光接收传感部对被击打的高尔夫球和击球的高尔夫球杆进行感应；以及

根据所述第一球感应光接收部和第二球感应光接收部感应的结果计算被击打的高尔夫球的速度和竖直方向角度，根据所述光接收传感部感应的结果计算被击打的高尔夫球的水平方向角度，并基于所感应的所有结果计算高尔夫球的旋转。

21.一种根据权利要求18的虚拟高尔夫模拟装置的传感方法，其特征在于，

当所述主处理装置判断击球时，所述传感方法包括：

通过所述第一球位置感应部来感应高尔夫球是否位于所述发球位置部上；

所述第一球感应光接收部、第二球感应光接收部和第三球感应光接收部感应被击打的高尔夫球，所述光接收传感部对被击打的高尔夫球和击球的高尔夫球杆进行感应；以及

根据所述第一球感应光接收部、第二球感应光接收部和第三球感应光接收部感应的结果计算被击打的高尔夫球的速度和竖直方向角度，根据所述光接收传感部感应的结果计算被击打的高尔夫球的水平方向角度，并基于所感应的所有结果计算高尔夫球的旋转。

22.一种根据权利要求18的虚拟高尔夫模拟装置的传感方法，其特征在于，

当所述主处理装置判断击球时，包括：

通过所述第一球位置感应部来感应高尔夫球是否位于所述发球位置部上；

所述第一球感应光接收部和所述光接收传感部感应被击打的高尔夫球，所述光接收传感部感应击球的高尔夫球杆；以及

根据所述第一球感应光接收部和所述光接收传感部感应的结果计算被击打的高尔夫球的速度和水平方向角度。

23.一种根据权利要求18的虚拟高尔夫模拟装置的传感方法，其特征在于，

当所述主处理装置判断开球时，所述传感方法包括：

通过所述第二球位置感应部对高尔夫球是否位于所述高尔夫球钉上进行感应；

所述第三球感应光接收部对被击打的高尔夫球进行首次感应，所述第四球感应光接收部进行二次感应，所述光接收传感部感应被击打的高尔夫球和击球的高尔夫球杆；以及

根据所述第三球感应光接收部和第四球感应光接收部感应的结果计算被击打的高尔夫球的速度和竖直方向角度，根据所述光接收传感部感应的结果计算被击打的高尔夫球的水平方向角度，并基于所感应的所有结果计算高尔夫球的旋转。

Images