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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung von Treffmomentfaktoren
eines Golfschlägers.
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Allgemein
bekannt ist der Satz: „So
wie der Ball getroffen wird, so fliegt (oder rollt) er". Im „PGA Teaching
Manual, Lehr- und Lernunterlagen für Auszubildende zum Diplom-Golfprofessional", herausgegeben 2001
von der Professional Golfers Association of Germany e.V. PGA Aus-
und Fortbildungsgesellschaft mbH, beschreibt der PGA-Professional
Oliver Heuler in seinem Artikel „Golftechnik", dass während des
Treffmoments acht Faktoren bestimmen, wie der Ball fliegen wird.
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Dabei
ist es egal, wie diese Treffmomentfaktoren zustande gekommen sind.
Bei den Treffmomentfaktoren handelt es sich um
- 1.
Schlagflächenstellung
- 2. Dynamischer Lie
- 3. Dynamischer Loft
- 4. Horizontaler Eintreffwinkel (Schwungbahn)
- 5. Vertikaler Eintreffwinkel
- 6. Sweetspot treffen (horizontal)
- 7. Sweetspot treffen (vertikal)
- 8. Schlägerkopfgeschwindigkeit.
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Um
diese Treffmomentfaktoren zu ermitteln und für Lehrzwecke zu nutzen, wurden
bereits viele Anstrengungen unternommen. So ist aus der
US 4,304,406 bekannt, die
Treffmomentfaktoren
- • Schlagflächenstellung Winkel offen/geschlossen (Wog),
- • Horizontaler
Eintreffwinkel in/out (Wio),
- • Sweet-Spot-Position
(SSP) und
- • Schlägerkopfgeschwindigkeit
(V)
mit Photo- oder Infrarotdetektoren zu messen. Eine Vielzahl
solcher Detektoren sind nach einem bestimmten Muster in einer Abschlag-Matte
angebracht und werden von einer intensiven (Infrarot-)Lichtquelle
oberhalb des Tees angestrahlt.
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Die
Detektoren messen mit hoher Zeitauflösung die relativen Zeitpunkte
der Beschattung während
der Schlägerkopf-Passage.
Aus der bekannten Geometrie des Detektoren-Musters, dem Ort der Lichtquelle
und den Beschattungs-Zeitpunkten lassen sich Wog,
Wio, SSP und die Schlägerkopfgeschwindigkeit V berechnen.
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Das
prinzipiell robuste Messverfahren hat jedoch den Nachteil, dass
die (Infrarot-) Lichtquelle eine Störung im Blickfeld des Spielers
darstellt. Außerdem
können
die Detektoren in der Abschlag-Matte verschmutzen und/oder vom Schlägerkopf
beschädigt
werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass für die Messungen
eine ganz spezielle Abschlag-Matte erforderlich ist.
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Eine
weitere Methode zur Bestimmung der Treffmomentfaktoren W
og, W
io, SSP und
V ist aus der
US 4,254,956 bekannt.
Hierbei kommen ebenfalls speziell angeordnete optische Sensoren
in einer Abschlag-Matte zur Anwendung. Die Methode nutzt jedoch
nicht nur klar definierte Strahlunterbrechungs-Zeitpunkte, sondern
das natürliche
Umgebungs-Licht und analoge Signale, die den Grad der Beschattung
spezieller Diffusor-Scheiben bei der Passage des Schlägerkopfes
repräsentieren.
Das macht eine Auswertung jedoch schwierig und ist besonders dort
problematisch, wo die Umgebungshelligkeit schnell variiert. Dies
ist beispielsweise – entgegen
dem Augenschein – immer
der Fall, wo im Licht von Leuchtstoffröhren mit klassischen Vorschaltgeräten trainiert
wird.
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In
der
US 4,306,722 wird
eine Methode beschrieben, bei der mit hoher Genauigkeit der Treffmomentfaktor
W
og gemessen werden kann. Dabei wird eine
Art Reflex-Lichtschranke
eingesetzt. Ein Spiegel am Schlägerkopf
bestimmt in Abhängigkeit
vom W
og den Punkt, wo der Lichtschranken-Strahl
auf einen flächig
ausgedehnten Detektor trifft. Dieser Punkt wird mit einer analog
arbeitenden Elektronik bestimmt und in eine W
og-Anzeige
umgerechnet. Diese Methode kann zwar prinzipiell sehr genaue Ergebnisse
liefern, hat aber in der Praxis gravierende Nachteile:
- 1. Zwischen Spieler und Tee muss ein Spiegel angebracht und
dabei exakt ausgerichtet werden.
- 2. Auch am Schlägerkopf
selbst muss ein genau ausgerichteter Spiegel angebracht werden,
der bei nicht exakter Ballberührung
beschädigt
werden kann.
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Den
oben aufgeführten
Patenten ist gemeinsam, dass ihre Realisierung auf eine große Zahl
von Detektoren oder auf eine genaue, in der Praxis relativ schwer
zu realisierende Strahlführung
angewiesen ist. Diese und ähnliche
Messanordnungen, insbesondere mit speziell angeordneten optischen
Sensoren in Abschlagmatten, die mit Umgebungslicht oder als Reflextaster
arbeiten, sind heute am Markt erhältlich.
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Eine
weitere Methode zur Messung der Treffmomentfaktoren W
og,
W
io, SSP, und V sowie zusätzlich der
Ball-Abflug-Geschwindigkeit und der Rotation des Balls (Sidespin
und Backspin) wird in der
CA 2
367 797 beschrieben. Bei dieser Methode wird der Golfschläger mit
Punkten aus besonders gut reflektierender Folie beklebt. Zwei elektronische
Kameras und ein Blitzlicht nehmen die kritische Phase des Golfschlags
auf. Eine Lichtschranke sorgt für
das Timing von Belichtung und der Auslösung des Blitzlichts. Der eingesetzte
Golfball trägt
besondere Farbringe. Während
des Golfschlags werden die Blitze mehrfach ausgelöst, so dass
die Kameras mehrfach belichtete (Stereo-)Bilder liefern, in denen
ein Computer die reflektierenden Punkte sucht und daraus die Schläger-Position
im Belichtungsmoment berechnet. Derselbe Rechner bestimmt die Golfball-Bahn
und -Drehung aus den Bildern des Golfballs und der darauf befindlichen
Farbringe.
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Diese
Methode liefert zahlreiche Informationen über die Kinetik des Schlägers, hat
aber auch gravierende Nachteile. Der Aufbau ist so sperrig, dass
das Üben
nur in festen Kabinen möglich
sein dürfte.
Dazu kommt die Anordnung eines Astes der triggernden Lichtschranke
zwischen Spieler und Tee. Auch dürfte
der Anschaffungspreis der Komponenten einer weiten Verbreitung im
Wege stehen.
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In
der
US 6,106,407 wird
im Wesentlichen eine Vorrichtung beschrieben, mit der Golfbälle am Abschlag
platziert werden. Diese Vorrichtung wird ergänzt durch Lichtschranken zur
Messung der Schlaggeschwindigkeit. Es werden keine weiteren Treffmomentfaktoren
bestimmt.
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Aus
der
US 6,095,928 ist
eine dreidimensionale Schwungbahnanalyse bekannt. Das Objekt, z.B. ein
Golfschläger,
bewegt sich durch einen durch ein 3D-Koordinatensystem definierten Raum.
Gemessen werden die Winkel, mit denen das Objekt bzw. der Schlägerkopf
den Raum durchschlägt.
In einem dem Golfspieler gegenüberliegenden
Messgerät
sind drei Winkeldetektoren, z.B. IAD's (incident angle detector) oder PSD's (position sensitive
detector), in Form eines Dreiecks in der Außenwand des Messgeräts definiert
angeordnet. In ihrer Mitte befindet sich eine Leuchtdiode, z.B.
eine IR-LED oder eine Laserquelle. Die Lichtquelle sendet ein divergierendes
Licht in Form eines auseinandergehenden Lichtkegels, der einen definierten
Raum gleichmäßig ausleuchtet.
An der Spitze des Schlägerkopfes
ist ein diffuser Reflektor in Form einer Halbkugel angebracht. Das
Licht der Leuchtdiode wird an drei räumlich unterschiedlichen Stellen
an jede IAD und/oder PSD reflektiert. Jede IAD hat zwei Photodioden-Elemente.
Aufgrund des Anteils des Lichtes vom jeweiligen Lichtstrahl, der
auf die beiden Photodiodenelemente mit unterschiedlicher Intensität fällt, wird
der Winkel zur momentanen Position des Reflektors berechnet. Aus
der Folge der Positionsinformationen von mehreren IAD's und/oder PSD's lässt sich
damit indirekt die Flugbahn berechnen.
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PSD's haben durchgehende
Streifen einer lichtempfindlichen Oberfläche, wobei auch hier aus der
unterschiedlichen Lichtintensität
die Winkel für die
Schwungbahn berechnet werden. Die vom Gerät gespeicherte ideale Schwungbahn
wird vergleichsweise über
die tatsächliche
Schwungbahn gelegt.
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Der
diffuse halbkreisförmige
Reflektor kann auch am Schlägerschaft
des Golfschlägers
befestigt werden. Auch kann darüber
ein weiterer flächenförmiger diffuser
Reflektor angeordnet sein. In dem Falle wird eine zusätzliche
Photodiode benötigt,
die von der Leuchtdiode ebenfalls reflektiertes Licht erhält. Die
Intensität
der Reflexion ist am flächenförmigen Reflektor
am größten, wenn
die Schlagfläche
rechtwinklig zur idealen Schwungbahn ausgerichtet ist. Die Lichtmenge
in der bekannten optimalen Position wird durch Kalibrierung ermittelt.
Aus der Lichtmengendifferenz wird nunmehr der Neigungswinkel des Schlägerblattes
im Treffmoment berechnet. Weitere Treffmomentfaktoren können nicht
bestimmt werden. Nachteilig bei einem solchen Messverfahren ist
auch, dass der Einsatz von Spezialfiltern erforderlich ist. Eine
Befestigung des halbkugelförmigen
Reflektors am Schlägerkopf
hat wiederum den Nachteil, dass der Reflektor unlösbar mit
dem Schlägerkopf
verbunden werden muss.
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Aus
der WO 98/18010 ist ein Golfschwunganalysegerät bekannt, das die Vor-Impact- und Nach-Impact-Position
und/oder die Bewegung eines Golfschlägerkopfes und/oder eines Golfballs (Spin-Komponenten)
während
eines Golfschlages misst. Das Messgerät besteht aus einer oder mehreren
Lichtquellen zur Bereitstellung von Licht oder für die Reflexion durch einen
bewegten Gegenstand und ein oder mehrere auf Licht reagierende Mittel
(schlitzförmige Öffnungen
und/oder zylindrische Linsen in einer definierten Ebene angeordnet),
die ein Signal liefern wenn der bewegte Gegenstand eine definierte Erkennungsebene
unterbricht. Der bewegte Gegenstand ist beispielsweise ein Golfschläger, an
dessen Schlägerkopf
eine kreis- oder streifenförmige
Reflektorzone oder LED's
angebracht sind. Zur Ermittlung der Treffmomentfaktoren ist dieses
Gerät nicht
geeignet.
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Bei
der US 2005/0130755 A1 wird der Schlägerkopf- und Ballflug mit „Lichterkennungsebenen" gemessen. Potentiell
bestimmt das System alle Treffmomentfaktoren. In der Nähe des Impacts
werden entweder durch Bündelung
der Lichtquellen oder durch die Apertur der Sensor-Arrays im Raum
angeordnete „Ebenen" geschaffen, deren
Passage durch den Ball oder Schlägerkopf
festgestellt wird. Die räumliche
Auflösung
wird durch eine hohe Anzahl von Sensoren erreicht. Die Sensoren
und (Infrarot-)Lichtquellen müssen
im Boden angeordnet werden. Der Schläger(-Kopf) wird durch Aufmalen
oder Aufkleben mehrerer optischer Muster modifiziert. Die Erfinder
schlagen sogar eine Auswertung der Antwortsignal-Amplituden und -Dauer vor (Seite 8,
Abs. [0087], was in einer Umgebung mit eigenen Lichtquellen fast
unmöglich
ist. Weiter kann das für
die Spitze des Schlägerkopfes vorgeschlagene
Muster bei einem Eisen nur mit einer eigens angebrachten Fahne realisiert
werden. Noch schwieriger ist die vorgeschlagene Anbringung von aktiv
leuchtenden LEDs am Schlägerkopf.
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Die
DE 101 03 449 A1 offenbart
eine mobile Vorrichtung zum Erfassen der Geschwindigkeit und/oder
des Geschwindigkeitsprofils eines Golfschlägerkopfes, wobei die Messung
mit oder ohne Golfball durchgeführt
werden kann. Hierzu ist am Golfschlägerkopf eine Messeinrichtung
und am Schlägerschaft
eine Anzeigeeinrichtung angeordnet und dazwischen eine flexible
Verbindungsleitung und/oder eine drahtlose Verbindung zum Übertragen von
Daten zwischen der Messeinrichtung und der Anzeigeeinrichtung vorgesehen.
Die Messung erfolgt auf Basis der relativen Luftströmungsgeschwindigkeit
mittels eines Pitotrohrs oder eines Prandtlschen Staurohrs oder
auf Basis des Unterdrucks oder Sogs mittels eines Venturirohrs oder
auf elektronischem Wege (Messung der Bewegung des Golfschlägerkopfes
gegenüber
dem umgebenden Medium bzw. gegenüber
der Umgebungsmaterie mittels einer kleinen und leichten, am Golfschlägerkopf
anbringbaren Messeinrichtung ohne extern angeordnete Sende- und
Empfangseinheit, oder mittels Radartechnik (Dopplersche Frequenzverschiebung)
oder auch im Wege der Drosselmessung. Beim Messen mit Radar wird
auf dem Schlägerkopf
an der dem Schlägerschaft
zugewandten Seite eine Reflektoreinheit befestigt. Alternativ oder
in Ergänzung
zur Reflektoreinheit ist auch das dem Golfball zuwendbare Schlägerblatt
des Schlägerkopfes
als Reflektorfläche
einsetzbar.
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Da
das Radargerät
hinter dem Golfball in Ballflugrichtung angeordnet ist, besteht
immer die Gefahr, dass der abfliegende, schlecht getroffene Golfball
auf das Radargerät
trifft und dieses beschädigt.
Mit einer solchen einfachen Messvorrichtung können keine Treffmomentfaktoren
gemessen werden. Die Anzeige der Höchstgeschwindigkeit sagt noch
nichts darüber
aus, wie hoch die Geschwindigkeit exakt im Treffmoment war, denn
die höchste
Geschwindigkeit des Schlägerkopfes
kann sowohl kurz vor als auch beim Training ohne Golfball hinter
dem tatsächlichen
Golfball-Treffpunkt erreicht worden sein.
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Ein
Trainingsgerät
für das
Putten ist aus der
DE
101 19 740 A1 bekannt. Zur Kontrolle der Richtung der Schlagfläche des
Putters (W
og) wird von einem Sendegerät ein gebündelter
Lichtstrahl zu einem Reflektor am Putter geleitet und zu einem Empfangsgerät reflektiert.
Das Empfangsgerät
ist mit einer horizontalen Reihe von besonders eng angeordneten
Sensoren (Fototransistoren) versehen, die beidseitig neben einem
zentralen Sensor angeordnet sind. Der Reflektor ist ein planer Spiegel,
der mit seiner Rückfläche auf
der Schlagfläche
aufliegt. Das Sendegerät
enthält
einen Laser, dessen vom Spiegel reflektierter gebündelter
Lichtstrahl von den nebeneinander im Empfangsgerät angeordneten Sensoren erfasst
wird. Ein Schaltorgan (Lichtschranke/Phototransistor), das beim
Puttschwung über
die Golfballposition ein Signal abgibt, schaltet das Trainingsgerät für nur einen
kurzen Moment ein. Dem Golfspieler werden ganz geringe Abweichungen
des von ihm geschwungenen Putters von der Idealrichtung zur Zielposition
und darüber
hinaus weitere Abweichungsschritte im Treffpunkt über die
jedem Sensor zugeordneten Leuchtdioden im Empfangsgerät angezeigt. Das
bedeutet, dass angezeigt wird, ob der „Sweetspot" (SSP) getroffen oder verfehlt wurde.
Zentraler Sensor und Zielposition liegen dabei vertikal genau übereinander.
Das Putten mit einem Golfball ist bei diesem Trainingsvorgang jedoch
ausgeschlossen, ansonsten würde
der Spiegel beschädigt.
Es ist zwar eine Ausführungsform
erwähnt,
bei der der Spiegel seitlich versetzt wird damit ein Golfball geschlagen werden
kann, für
einen vollen Schwung ist eine solche Vorrichtung jedoch weder beim
Schlagen mit noch ohne Golfball geeignet.
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Aus
der US 2003/0054898 A1 ist ein Golfschlag-Analyse-System bekannt.
In der Oberfläche eines
Schwung-Analyse-Gehäuses
aus einem nichtmetallischen Material sind ein Tee und optische Sensoren,
vorzugsweise Infrarot-Reflex-Lichtschranken in drei senkrecht zur
Schwungbahn verlaufenden Reihen, rechts und links vom Tee montiert.
Mittig zum Tee können
in einem Turm an den Stirnseiten des Schwung-Analyse-Gehäuses weitere optische Sensoren
angeordnet sein, die eine Höhenmessung
ermöglichen.
Die Sensoren senden einen schmalen Infrarotstrahl aus. Auf der Unterseite
des Schlägerkopfes
ist ein reflektierender Streifen angebracht. Die Infrarotstrahlen
werden von diesem reflektiert beim Durchschwung des Schlägerkopfes.
Anzeigeelemente generieren ein elektrisches Signal, das über herkömmliche
Kabel zu einer Messdatenerfassungseinrichtung (Controller) geleitet
und in ein digitales Signal konvertiert wird. Von dort werden die
Signale an eine Auswerte-Informationsausgabe- und Speichereinheit
(Computer) weitergeleitet, die die Treffmomentfaktoren Wog, Wio, SSP, Wdl und V aus dem Abstand der einzelnen Signale
errechnen. Ausgegeben werden sowohl die aktuellen Daten als auch
vergleichende historische Schwunginformationen.
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Dieses
Golfschlag-Analyse-System arbeitet mit zahlreichen Infrarot-Reflex-Lichtschranken (37 Paare
aus QED123/QS-D123) mit jeweils geringer Winkelauflösung. Der Öffnungswinkel
der Sender beträgt ±9°, der Empfänger ±12°. Die hohe
Zahl von Infrarot-Reflex-Lichtschranken macht die vorgeschlagene
Anordnung teuer. Außerdem
hat sie allein für die
Infrarot-Emitter einen Stromverbrauch von deutlich über 3 A,
was einen Batterie-Betrieb erschwert. Allerdings dienen einige der
Sensoren allein dazu, das System zu triggern und die Bestromung
der nachfolgenden Sensoren einzuschalten. Die wesentlichen Komponenten
sind in eine spezielle Abschlag-Matte aus elastischem Material integriert. Solch
ein Aufbau ist empfindlich gegen zu tief geführte Schläge, zumal für die beschriebene Funktionsweise
Position und Ausrichtung aller Lichtschranken essentiell ist. Zu
tief geführte
Schläge
machen auch den unter dem Schlägerkopf
angeklebten reflektierenden Streifen rasch unbrauchbar, so dass
dieser als Verbrauchsmaterial betrachtet werden muss. Eine gute
Zeitauflösung
der vorgeschlagenen Anordnung ist nur dann zu erwarten, wenn der
Schlägerkopf
die Abschlag-Matte in geringem Abstand überstreicht. Andernfalls dürften die Öffnungswinkel
der Sensoren zu einem stark störenden
Zeit-Jitter der Ausgangssignale führen, was die Messung ungenau bis
unbrauchbar macht. (Schon in 5 cm Abstand hat der Erfassungs-Kegel
einen Durchmesser von 1,5 cm.) Der notwendigerweise kurze Arbeitsabstand führt zu einem
weiteren Problem: Golfschlägerköpfe haben,
vom Typ abhängige,
sehr unterschiedlich geformte äußere Konturen,
häufig
mit reflektierenden, fast spiegelnden Oberflächen. Daher ist zu erwarten, dass
die Infrarot-Reflex-Lichtschranken nicht nur auf Reflexionen vom
reflektierenden Streifen, sondern auch auf Reflexionen von anderen
Punkten der Schlägerkopf-Oberfläche ansprechen.
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Eine
Weiterführung
von US 2003/0054898 A1 wird in der US 2005/0202907 A1 beschrieben.
Es werden auch technische Details offenbart, welche eine Abschätzung der
erreichbaren Genauigkeit erlauben. Die Patentschrift erwähnt an mehreren Stellen
eine Zeitauflösung
der Sensoren von 10 μs (1/100000
s). In dieser Zeit legt der Golfschlägerkopf bei 100 km/h (was einem
Drive-Schlag mit mäßiger Geschwindigkeit
entspricht) ca. 0,278 mm zurück. Der
Offen/Geschlossen-Winkel wird dabei von zwei Sensoren bestimmt,
die auf einer Linie senkrecht zur Bewegungsrichtung des Schlägerkopfes
maximal 5 cm Abstand haben können,
damit sie sicher als Paar überflogen
werden. Dann beträgt
die Winkelauflösung
maximal
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Die
Höhenmessung
erfolgt bei der US 2005/0202907 A1 mit bis zu 4 Triangulations-Abstands-Sensoren.
Diese Sensoren müssen
im Vergleich zu anderen Industrie-Applikationen relativ schnell ansprechen
(bei lediglich 100 km/h und einer bei Eisen durchaus üblichen
Tiefe von 15 mm verweilt die Unterkante 0,54 ms über dem Sensor). Damit sind
teure Sonderanfertigungen nötig,
die zudem der Gefahr der Zerstörung
durch den Schlägerkopf ausgesetzt
sind.
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Aus
der WO 99/49944 ist eine Messvorrichtung bekannt, bei welcher die
Schlag-Parameter
mit vier am Schläger
angebrachten Laser-Sensoren gemessen werden. Die Sensoren passieren
einen oder mehrere Laser-Fächer,
die von einer oder mehreren zwischen den Füßen des Spielers angebrachten
Laserquellen ausgehen. Die Antworten der Laser-Sensoren werden über eine
Kurzstrecken-Funkverbindung zur Auswerte-Elektronik übertragen.
Für den Offen/Geschlossen-Winkel
wird eine Auflösung
von 0,3° angegeben,
für den
dynamischen Loft 0,1°,
für den
dynamischen Lie 0,1°.
Die Sweetspot-Auflösung des
Prototyps wird mit 5 mm angegeben. Nachteilig bei dieser Messvorrichtung
ist, dass die Laserquelle zu Füßen des
Spielers einen gefährlichen
potentiellen Stolperstein darstellt. Außerdem sind die verwendeten
vertikal orientierten Laserfächer
entweder in ihrer Leistungsdichte stark begrenzt oder können in
der Nähe
des Austritts zu Augen-Irritationen oder gar Schädigungen führen.
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In
der WO 2004/067099 A2 wird eine Golfschwung-Analyse mittels einer
preisgünstigen
Video-Kamera beschrieben. Am Schlägerschaft sind direkt unterhalb der
Griffzone Kugeln mit ca. 10 cm 0 und markanten, kontrastreichen
Zeichnungen angebracht. Alternativ enthalten die Kugeln aktive Lichtquellen
zum Üben
bei schlechten Lichtverhältnissen. So
können
per Software die Bahn des Schlägers
in der Schlagebene und insbesondere die Körperhaltung während verschiedener
Phasen der Schlagbewegung rekonstruiert werden, um den Spieler zu
korrigieren. Angaben zur erreichbaren Genauigkeit in Bezug auf Treffmomentfaktoren
wie Sweetspot oder Offen/Geschlossen-Winkel werden nicht gemacht. Als
Sensor dient eine USB-Kamera. USB-Kameras sind zwar preiswert, haben
aber eine schlechte Framerate (im Konsumer-Bereich heute max. 80
Fps) und sind nicht mit den Schlagphasen synchronisierbar.
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Bekannt
ist weiterhin aus der US 2005/0215335 A1 ein Bewegungsanalyseverfahren für das Putten.
An einem Putterschlägerschaft
wird ein Positionsgeber mit mindestens drei Ultraschallsendern in
Form eines Dreiecks lösbar
montiert, um die räumliche
Position durch Triangulation und anschließende Koordinatentransformation
des Golfschlägers
exakt zu ermitteln. Hierzu senden die Ultraschallsender Positionssignale
(Ultraschallsignale) an einen ortsfest auf einem Stativ angeordneten
handelsüblichen
Messaufnehmer aus drei Ultraschallempfängern. Zusätzlich können am Positionsgeber Beschleunigungssensoren
angeordnet sein, welche die Bewegung des Golfschlägers erfassen.
Der große
Abstrahlwinkel der einzelnen Sender (bis 180°) erfordert nur eine grobe Ausrichtung
der zugehörigen Empfänger. Eine
ortsfest angeordnete Steuereinheit ist mit den Sendern und Empfängern verbunden
und unterzieht die gewonnenen Rohdaten noch einer kinematischen
Analyse. Neben vielen Schwungparametern werden auch die für das Putten
wichtigen Treffmomentfaktoren ermittelt. Zusätzlich kann am Körper des
Golfspielers ein Positionsgeber befestigt werden, der die Bewegungen
von Kopf, Schultern, Rücken
und Hüften
an einen zweiten Messaufnehmer leitet, der wiederum an eine zweite
Steuereinheit angeschlossen ist. Ein gemeinsamer PC synchronisiert
die Daten. Der PC berechnet mittels Triangulation aus der Laufzeit
der Ultraschallimpulse die Position der einzelnen Ultraschallsender
im dreidimensionalen Raum. Darüber
hinaus ist eine Kalibrierung des Systems in vertikaler und horizontaler
Richtung erforderlich. Nachteilig bei einem solchen Messverfahren ist
vor allem das elektrische Kabel, das vom Positonsgeber am Schlägerschaft
mit der Steuereinheit verbunden ist und den Schwung behindert. Ein
voller Schwung wäre
damit nicht ausführbar,
da das Messverfahren nur für
niedrige Geschwindigkeiten geeignet ist.
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Dem
erfindungsgemäßen Verfahren
liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Messung der Treffmomentfaktoren
zu schaffen, das auch bei Schlägerkopfgeschwindigkeiten
eines professionellen Golfspielers von bis zu 220 km/h hochpräzise arbeitet
und zuverlässige
Messwerte liefert, das einfach in der Handhabung, in freier Natur
als auch in geschlossenen Räumen
mit und ohne Golfball anwendbar, für Rechts- und Linkshänder gleich
gut geeignet und dennoch kostengünstig
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 sowie in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale
gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren,
für das
in den Patentansprüchen
Schutz begehrt wird, ist in der Lage, die Treffmomentfaktoren
- 1. Schlägerkopfgeschwindigkeit
V
- 2. Schlagflächenstellung
als Winkel offen/geschlossen Wog
- 3. Sweetspot Vertikal
mit dem Strahl einer horizontal
ausgerichteten ersten Reflexionslichtschranke und einer am Golfschläger befestigten
Reflektorgruppe dadurch zu messen, dass der Strahl der ersten Reflexionslichtschranke bei
einem Idealschwung in etwa mittig auf retroreflektierende Flächen streifenförmiger Reflektoren
der Reflektorgruppe trifft und dass die an den. Empfänger der
Reflexionslichtschranke zurückgesendeten Strahlen
als Messdaten ein zeitliches Muster von Impulsen in Abhängigkeit
von der festgelegten Geometrie der Reflektoren der Reflektorgruppe
erzeugen. Die Messdaten werden von einer Messdatenerfassungseinrichtung
ausgelesen und in einer Auswerte-, Informationsausgabe- und Speichereinheit
verarbeitet.
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Für die Messung
der Schlägerkopfgeschwindigkeit
V ist dabei eine Reflektorgruppe mit mindestens zwei Reflektoren,
die in einer Ebene und in einem genau definierten Abstand parallel
zueinander angeordnet sind, erforderlich. Aus der Zeit zwischen den
an den beiden Reflektoren erzeugten Impulsen und dem Abstand der
beiden Reflektoren voneinander, wird der Treffmomentfaktor Schlägerkopfgeschwindigkeit als
mittlere Geschwindigkeit bei der Passage des Strahls der ersten
Reflexionslichtschranke ermittelt.
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Für die Messung
der Treffmomentfaktoren
- – Schlagflächenstellung als Winkel offen/geschlossen
Wog und/oder
- – Sweetspot
Vertikal
ist hingegen jeweils eine Reflektorgruppe mit
mindestens drei Reflektoren erforderlich.
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Alle
drei Treffmomentfaktoren können
gleichzeitig mit einer Reflektorgruppe, bestehend aus fünf Reflektoren
in einer festgelegten Geometrie durch den Strahl der ersten Reflexionslichtschranke
ermittelt werden. Der Strahl der ersten Reflexionslichtschranke überstreicht
dabei nacheinander einen ersten Reflektor, einen zweiten Reflektor,
einen dritten Reflektor, einen vierten Reflektor und einen fünften Reflektor
und liefert bei der Passage eines jeden Reflektors mindestens einen
Impuls. Beim Auftreffen des Schlägerkopfes
auf einen Golfball sollte der Strahl der ersten Reflexionslichtschranke
den fünften Reflektor
der Reflektorgruppe bereits passiert haben. Beim Spiel ohne Golfball
ist das nicht erforderlich.
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Der
erste Reflektor, der dritte Reflektor und der fünfte Reflektor sind in einer
Ebene und in einem genau definierten Abstand parallel zueinander
angeordnet. Der erste und der dritte Reflektor sind über einen
diagonal angeordneten zweiten Reflektor so miteinander verbunden,
dass sie ein „N" oder ein spiegelbildliches „N" bilden. Der Treffmomentfaktor
Vertikaler Sweetspot wird aus dem relativen Zeitabstand der Impulse
zwischen dem ersten Reflektor und dem zweiten Reflektor sowie dem
zweiten Reflektor und dem dritten Reflektor durch den Strahl der
ersten Reflexionslichtschranke bestimmt.
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Der
zwischen dem dritten und dem fünften Reflektor
angeordnete vierte Reflektor ist aus der Ebene definiert versetzt
angeordnet, so dass die miteinander verbundenen Endbereiche des
dritten, des vierten und des fünften
Reflektors in der Draufsicht ein Dreieck bilden. Der Treffmomentfaktor
Schlagflächenstellung
wird als Winkel offen/geschlossen, Wog, aus
dem Zeitmuster der Reflexion des dritten Reflektors, des vierten
Reflektors und des fünften
Reflektors an der ersten Reflexionslichtschranke ermittelt wird,
wobei der Zeitabstand der Impulse des vierten Reflektors vom Impuls
des fünften
Reflektors bei einer offenen Schlagflächenstellung des Schlägerkopfes
größer ist
als bei der idealen Schlagflächenstellung
und bei einer geschlossenen Schlagflächenstellung des Schlägerkopfes
kleiner ist als bei der idealen Schlagflächenstellung.
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Zur
Messung der Treffmomentfaktoren
- 4. Sweetspot
Horizontal und
- 5. Horizontaler Eintreffwinkel Wio
ist
der Strahl einer zweiten horizontal ausgerichteten Reflexionslichtschranke
in einem definierten spitzen Winkel zum Strahl der ersten Reflexionslichtschranke
gemäß Patentanspruch
8 erforderlich. Die Strahlen können
zeitlich versetzt oder zeitgleich auf die retroreflektierenden Flächen einer
Reflektorgruppe mit mindestens zwei Reflektoren treffen. Alle fünf Treffmomentfaktoren
können
ebenfalls mit der Reflektorgruppe, bestehend aus fünf erfindungsgemäßen Reflektoren
in einer festgelegten Geometrie durch die Strahlen der ersten und
der zweiten Reflexionslichtschranke gemessen werden. Die besten
Messergebnisse wurden mit hochfrequent amplitudenmodulierten Laserstrahlen
mit einer Modulationsperiodendauer < 10μs
erzielt.
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Eine
Zusatzeinrichtung mit einer weiteren Reflexionslichtschranke gemäß Patentanspruch
13 ermöglicht
dann sogar die Messung des Treffmomentfaktors:
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Mit
der zusätzlichen
Anbringung eines Radar-Transceivers gemäß den Patentansprüchen 16 bis
18 können
per Dopplerfrequenz-Messung zusätzlich
- 7. die Bestimmung der Entwinkelungskennzahl, die
erheblichen Einfluss auf die Schlägerkopfgeschwindigkeit hat
und
- 8. der Verlauf der Schlägerkopfgeschwindigkeit
im Abschwung vom Eintritt in den Radarstrahl, im Treffmoment selbst
und bis zum Austritt aus dem Radarstrahl
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gemessen
werden. Die zweite Messung der Schlägerkopfgeschwindigkeit im Treffmoment
mittels Dopplerfrequenz-Messung wird gleichzeitig als unabhängige Kontrollmessung
genutzt. Treten Messwertdifferenzen auf, wird der Schüler aufgefordert,
seinen Golfschläger
mit der daran angebrachten Reflektorgruppe erneut zu kalibrieren.
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Der
Gegenstand der Erfindung ist insbesondere anwendbar in Golftrainingszentren.
Der Golflehrer kann dem Schüler
aufgrund der erzielten Messdaten wesentlich konkretere Trainingshinweise
zur Verbesserung der Spielleistung des Schülers geben. Aber auch technisch
interessierte Golfschüler,
die sich mit dem „Warum" ihres nicht so gelungenen Schwungs
auseinandersetzen, können
die erfindungsgemäße Messvorrichtung
als Trainingsgerät erwerben
und auf der Driving Range Bälle
abschlagen oder zu Hause den optimalen Golfschwung auch ohne Golfball üben. Der
besondere Vorteil besteht in der hohen Lerneffizienz, denn die Messergebnisse liegen
sofort nach Ausführung
des Schwungs ohne Zeitverzögerung
vor, in einem Moment, in dem der Schüler noch ein Feedback über seine
Muskulatur erhält,
wie sein Körpereinsatz
abgelaufen ist.
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Das
Messgerät
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist auch ohne zusätzliche
Hilfe leicht bedienbar. Spezielle Schalter, die auf den Schlägerkopf
ansprechen, ermöglichen
dem Schüler
die Bedienung des Gerätes,
ohne dass er sich zum PC oder Notebook begeben muss.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der 1 bis 12 erläutert und
im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen
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1 Eine
Prinzipskizze der Messvorrichtung in einer ersten Ausführungsform
für die
Ermittlung der Treffmomentfaktoren Schlägerkopfgeschwindigkeit, Winkel
offen/geschlossen Wog und Sweetspot Vertikal
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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2 Einen
Golfschläger
mit einer Ausführungsform
der Reflektorgruppe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Vorderansicht,
wobei die Reflektorgruppe senkrecht zum Abschlagboden am Golfschläger befestigt
wurde.
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3 Einen
Golfschläger
mit der am Golfschläger
parallel zum Schlägerschaft befestigten
Reflektorgruppe gemäß 2 in
Seitenansicht.
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4 Eine
Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Ermittlung des Winkels offen/geschlossen Wog.
-
5 Eine
Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Ermittlung der Sweetspot-Vertikal-Abweichung.
-
6 Eine
Prinzipskizze der Messvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform
für die
Ermittlung der Treffmomentfaktoren Sweetspot Horizontal und Horizontaler
Eintreffwinkel Wio nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
-
7 Eine
Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Ermittlung der Sweetspot-Horizontal-Abweichung.
-
8 Eine
Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Ermittlung des Horizontalen Eintreffwinkels Wio.
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9 Eine
Prinzipskizze der Messvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform
für die
zusätzliche
Ermittlung des Verlaufs der Schlägerkopfgeschwindigkeit
im Abschwung, der Entwinkelungskennzahl und der Schlägerkopfgeschwindigkeit
im Treffmoment.
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10 Eine
Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Ermittlung des Treffmomentfaktors Dynamischer Loft Wdl.
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11 Ein
Golfschläger
in einer weiteren Ausführungsform
zur Messung des Treffmomentfaktors Dynamischer Loft Wdl ohne
Reflektorgruppe.
-
12 Eine
Prinzipskizze der Messvorrichtung in einer weiteren Ausführungsform
für die
exakte Ausrichtung des Golfballs.
-
Die
Messvorrichtung nach 1 zur Messung von Treffmomentfaktoren
eines Golfschlägers 1 nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren
besteht aus einem Messgerät 3 sowie
einer am Golfschläger 1 befestigten
Reflektorgruppe 7. Das Messgerät 3 ist dem Golfspieler 9 gegenüberliegend
angeordnet und ist mindestens mit einer horizontal ausgerichteten ersten
Reflexionslichtschranke 4 und einer vorzugsweise in das
Messgerät 3 integrierten
Messdatenerfassungseinrichtung 6 ausgestattet. Die erste
Reflexionslichtschranke 4 sendet einen Strahl 10 senkrecht
zur Idealbahn 11 des Schlägerkopfes 12 im Bereich
des Tees 13 bzw. Golfballs 14, wobei die Messdaten
beim Durchschlagen des Strahls 10 mit der am Golfschläger 1 befestigten
Reflektorgruppe 7 in Form von Impulsen an die erste Reflexionslichtschranke 4 zurückgesendet,
von der Messdatenerfassungseinrichtung 6 erfasst und an
eine Auswerte-, Informationsausgabe- und Speichereinheit 17 weitergeleitet werden.
Die Reflektorgruppe 7, ist in einer Ausführungsform
gemäß 2 am
Golfschläger 1 oberhalb des
Schlägerkopfes 12 so
angebracht ist, dass die Reflektorgruppe 7 bei der Haltung
des Golfschlägers in
Ansprechposition (Stellung des Körpers
des Golfspielers 9 direkt vor dem Schlag) vertikal zum
Abschlagboden 18 steht. In einer Ausführungsform nach 3 ist
die Reflektorgruppe 7 parallel zum Schlägerschaft 25 des Golfschlägers ausgerichtet. Wegen
der einfacheren Befestigung am Golfschläger wurde die Ausführungsform
nach 3 den weiteren Ausführungen zugrunde gelegt.
-
Der
Strahl 10 der ersten Reflexionslichtschranke 4 überstreicht
während
des Durchschwungs des Golfschlägers 1 nacheinander
einen ersten Reflektor 19, einen zweiten Reflektor 20,
einen dritten Reflektor 21, einen vierten Reflektor 22 und
einen fünften
Reflektor 23 der Reflektorgruppe 7.
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Die
fünf Reflektoren 19, 20, 21, 22, 23 der Reflektorgruppe 7 weisen
retroreflektierende Flächen 8 auf,
in einer festgelegten Geometrie, die den Strahl 10 der
ersten Reflexionslichtschranke 4 an den Empfänger der
ersten Reflexionslichtschranke 4 zurücksenden. Dabei sind vier Reflektoren 19, 20, 21, 23 der
Reflektorgruppe 7, nämlich
der erste Reflektor 19, der zweite Reflektor 20,
der dritte Reflektor 21 und der fünfte Reflektor 23 in
einer Ebene und in einem genau definierten Abstand zueinander angeordnet.
Drei Reflektoren, nämlich
der erste Reflektor 19, der dritte Reflektor 21 und
der fünfte
Reflektor 23, sind parallel zueinander ausgerichtet. Zwei
Reflektoren, in dieser Ausführungsform
der erste Reflektor 19 und der dritte Reflektor 21,
sind durch den diagonal angeordneten zweiten Reflektor 20 so
miteinander verbunden, dass sie ein parallel verlaufendes „N" oder ein spiegelbildliches „N" bilden. Ein vierter
Reflektor 22 ist parallel zu dem dritten Reflektor 21 und dem
fünften
Reflektor 23 angeordnet, jedoch außerhalb der Ebene des ersten,
zweiten, dritten und fünften
Reflektors 19, 20, 21, 23. Der
vierte Reflektor 22 befindet sich aber ebenfalls in einem
genau definierten Abstand von dem dritten Reflektor 21 und
dem fünften
Reflektor 23. Verbindet man die oberen Endbereiche des
vierten Reflektors 22 mit denen des dritten Reflektors 21 und
des fünften
Reflektors 23, so ist in der Draufsicht ein Dreieck erkennbar,
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein gleichschenkliges Dreieck.
-
Die
Reflektoren 19, 20, 21, 22, 23 bestehen aus
retroreflektierenden Flächen 8,
die streifenförmig ausgebildet
sind und weisen mindestens die gleiche Breite auf wie der Durchmesser
des Strahls 10. Allen von der ersten Reflexionslichtschranke 4 gemessenen
Zeiten wird die Mitte des jeweiligen Reflex-Impulses zugrunde gelegt.
Die einzelnen Reflektoren 19, 20, 21, 22, 23 werden
durch einen stabilen, nicht reflektierenden Rahmen in der jeweiligen
Position gehalten und/oder auf den Rahmen aufgeklebt.
-
Die
erste Reflexionslichtschranke 4, vorzugsweise eine hochfrequente
Laser-Reflexionslichtschranke,
ist mit einem Empfänger
ausgestattet. Bei einem Idealschwung trifft der Strahl 10 der
ersten Reflexionslichtschranke 4 vorzugsweise mittig auf
die durchschwingende Reflektorgruppe und passiert den fünften Reflektor 23 unmittelbar
vor dem Treffpunkt 2. Jeder Reflektor 19, 20, 21, 22, 23 sendet
beim Durchschlagen des Strahls 10 der ersten Reflexionslichtschranke 4 einen
Impuls an die erste Reflexionslichtschranke 4 zurück. Diese
Impulse werden als zeitliches Muster ausgelesen und an die Messdatenerfassungseinheit,
die eine Soundkarte oder eine Mehrkanalerfassungs- und Verarbeitungseinheit
sein kann, weitergeleitet. Von dort werden die Messdaten an eine
Auswerte-, Informationsausgabe- und Speichereinheit 17 weitergeleitet,
gespeichert und dem Golfspieler 9 in Sekundenschnelle als
Messergebnis angezeigt.
-
Der
Golfball 14 muss in einer solchen Entfernung vom Strahl 10 angeordnet
sein, dass sein Treffpunkt 2 erst erreicht wird, wenn alle
fünf Reflektoren den
Strahl 10 passiert haben, denn im Treffmoment selbst käme es sonst
zu einer Geschwindigkeitsreduzierung und evtl. zu einem Verkanten
des Schlägerkopfes
und damit auch des Reflektors. Auch muss der Golfball 14 gegenüber dem
Messgerät
eine ganz exakt definierte Position einnehmen, die im ersten Ausführungsbeispiel
vorzugsweise mit einer Schablone (nicht dargestellt) festgelegt
wird hinsichtlich des Abstandes vom Messgerät, des Abstandes vom Strahl 10 sowie
Höhe des
Tees 13 vom Abschlagboden 18.
-
Mit
der Messvorrichtung nach 1 können die Treffmomentfaktoren
- a) Schlägerkopfgeschwindigkeit
V,
- b) Schlagflächenstellung
als Winkel offen/geschlossen Wog und
- c) Sweetspot Vertikal
gemessen werden. Die Messvorrichtung
nutzt dabei die Tatsache, dass der Schlägerkopf 12 kurz vor
dem Treffpunkt 2 nur noch eine geringe Beschleunigung tangential
zu seiner Schwungbahn erfährt.
Somit kann die Reflektorgruppe 7 als räumliches optisches Muster,
das sich parallel zum Schlägerkopf 12 bewegt,
mit Lichtschranken als zeitliches Muster ausgelesen werden.
-
Der
Treffmomentfaktor Schlägerkopfgeschwindigkeit
V wird durch die erste Reflexionslichtschranke 4 aus der
Zeit bzw. der Zeitdifferenz zwischen den Impulsen des ersten Reflektors 19 und des
fünften
Reflektors 23 sowie dem Abstand dieser Reflektoren 19, 23 voneinander
als mittlere Geschwindigkeit bei der Passage des Strahls 10 ermittelt.
Die Winkel offen/geschlossen Wog sowie horizontaler
Eintreffwinkel In to Out/Out to In (Wio)
gehen mit dem Kosinus in die Berechnung ein und können gegebenenfalls
kompensiert werden.
-
In 4 ist
das Prinzip der Ermittlung der Schlagflächenstellung 36, 37, 38 als
Winkel offen/geschlossen Wog dargestellt.
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Der
Wog, der an der erste Reflexionslichtschranke 4 ermittelt
wird, gibt den Winkel an, um den das Schlägerblatt 69 nach links
oder rechts im Treffpunkt 2 verdreht ist. Bei idealer Schlagflächenstellung 37 fliegt
der Golfball 14 gerade zum Ziel. Das Zeitmuster 31 zeigt,
dass die Signale, die von den Reflektoren drei, vier und fünf 21, 22, 23 ausgehen, gleich
groß voneinander
beabstandet sind.
-
Beim
Verdrehen nach links trifft das Schlägerblatt 69 mit seiner
Schlagfläche
die rechte Außenseite
des Golfballs 14. Der Schlag geht Out to In, der Golfball 14 startet
nach links und dreht im Verlauf des Fluges weiter nach links ab. 4 zeigt
in einer Draufsicht auf die Reflektorgruppe 7, dass die
Ebene der Reflektorgruppe 7 ebenfalls nach links verdreht ist,
es liegt eine geschlossene Schlagflächenstellung 36 vor.
Die Vorderansicht auf die Reflektorgruppe 7 und das darunter
befindliche Zeitmuster 30 zeigen, dass der auf die Zeit
bezogene Abstand 33 zwischen dem Impuls des vierten Reflektors 22 und
dem Impuls des fünften
Reflektors 23 kleiner ist als beim Zeitmuster 31.
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Bei
offener Schlagflächenstellung 38 ist
aus der Vorderansicht der Reflektorgruppe 7 und dem dazugehörigen Zeitmuster 32 ersichtlich,
dass der Zeitabstand 35 zwischen dem vierten und dem fünften Reflektor 22, 23 größer ist
als bei der idealen Schlagflächenstellung 37.
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Die
Ermittlung des Sweetspot SSP ist insofern problematisch, als der
tatsächliche
Sweetspot von Schläger
zu Schläger
unterschiedlich sein kann. Bei dem angewendeten Messverfahren wurde
davon ausgegangen, dass sich der Sweetspot, wie allgemein üblich, im
Kreuzungspunkt der Diagonalen durch das Schlägerblatt 69 befindet.
Im Zweifelsfalle muss der tatsächliche
Sweetspot jedoch beim Hersteller erfragt und bei der Ausrichtung
des Golfballs 14 berücksichtigt
werden.
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Durch
das erfindungsgemäße Messverfahren
wird der exakte Auftreffpunkt des Golfballs 14 auf dem
Schlägerblatt 69 bestimmt.
Das bedeutet, dass nicht der Sweetspot direkt sondern die Abweichung vom
theoretischen Sweetspot ermittelt und angezeigt wird. Die Ermittlung
der Sweetspot-Vertikal-Abweichung ist in 5 dargestellt.
Die Sweetspot-Vertikal-Abweichung wird hier aus dem relativen Zeitabstand
der Impulse zwischen dem ersten Reflektor 19 und dem zweiten
Reflektor 20 sowie dem zweiten Reflektor 20 und
dem dritten Reflektor 21 durch den Strahl 10 der
ersten Reflexionslichtschranke 4 bestimmt. Der Zeitabstand 41 der
Impulse bei Schlägen,
die den Vertikalen Sweetspot exakt treffen, ist völlig gleich.
Der Zeitabstand 40 der Impulse bei zu tief geführten Schlägen ist
dagegen zwischen dem zweiten Reflektor 20 und dem dritten
Reflektor 21 größer, bei
zu hoch geführten
Schlägen
ist der Zeitabstand 42 der Impulse geringer.
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Um
die Ausrichtung des Golfballes zu erleichtern, wurde in einem weiteren
Ausführungsbeispiel
gemäß 6 ein
zusätzlicher
optischer Linienlaser 26 links von der ersten Reflexionslichtschranke 4 angebracht,
der in einem Winkel von 90° auf
den Golfball 14 so ausgerichtet ist, dass dessen Strahl 27 auf
die der Ballflugrichtung 29 abgewandte Außenfläche 28 des
Golfballs 14 trifft, wobei die Außenfläche 28 gleichzeitig
den idealen Treffpunkt 2 für den Schlägerkopf 12 bildet.
Bei einem Linienlaser wird der eigentlich punktförmige Laserstrahl durch eine optische
Linse in einen linienförmigen
Strahl 27 umgewandelt.
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Um
auch die erfindungsgemäße Messvorrichtung
für die
Messung des Sweetspot Horizontal und den Horizontalen Eintreffwinkel
Wio zu nutzen, wurde das Messgerät 3 gemäß 6 mit
einer zweiten Reflexionslichtschranke 5 ausgestattet, wobei
die zweite Reflexionslichtschranke 5 mit ihrem ebenfalls horizontal
ausgerichteten Strahl 15 in einem definierten spitzen Winkel 16 den
Strahl 10 der ersten Reflexionslichtschranke 4 kreuzt,
wobei der Kreuzungspunkt der beiden Strahlen 10, 15 wenige
Zentimeter hinter der Idealbahn 11 liegt. Bei Verwendung
einer Soundkarte als Messdatenerfassungseinrichtung 6 muss
der Abstand des Strahls 15 der zweiten Reflexionslichtschranke 5 vom
Strahl 10 der ersten Reflexionslichtschranke 4 etwas
größer sein
als die Länge der
Reflektorgruppe 7, damit sich die Impulse nicht überlagern.
In diesem Falle treffen die Strahlen 10, 15 zeitlich
versetzt auf die retroreflektierenden Flächen 8. Bei Verwendung
einer Mehrkanalerfassungs- und Verarbeitungseinheit als Messdatenerfassungseinrichtung 6 können sich
Strahl 10 der ersten Reflexionslichtschranke 4 und
Strahl 15 der zweiten Reflexionslichtschranke 5 auf
der Idealbahn 11 kreuzen. Der spitze Winkel 16 zwischen
dem Kreuzungspunkt der Strahlen 10, 15 beträgt vorzugsweise
45°. In
diesem Falle treffen die Strahlen 10, 15 zeitgleich
auf die Reflektoren 19, 20, 21, 22, 23.
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In 7 ist
die Prinzipskizze des Messverfahrens zur Ermittlung der Sweetspot-Horizontal-Abweichung
dargestellt. Der exakte horizontale Auftreffpunkt des Golfballs 14 auf
dem Schlägerblatt 69 ergibt
sich aus dem Abstand 39 der Impulse zwischen den Reflexionsimpulsen
des Strahls 10 der ersten Reflexionslichtschranke 4 und
des Strahls 15 der zweiten Reflexionslichtschranke 5 jeweils
am ersten Reflektor 19 in Abhängigkeit von der Zeit.
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8 verdeutlicht
das Messverfahren zur Ermittlung des Treffmomentfaktors Horizontaler
Eintreffwinkel Wio. Zur Vereinfachung der
Darstellung wurde angenommen, dass der Winkel offen/geschlossen
Wog gleich 0° und der horizontale Winkel zwischen
der Bahn des Reflektors 7 auf der Schlaglinie Out to In 43 und
der Ideallinie 11 15° beträgt. Ebenso
verläuft
die Schlaglinie In to Out zur Ideallinie 11 in 8 in
einem Winkel von 15°.
Bestimmt wird der Horizontale Eintreffwinkel Wio aus
dem relativen Zeitabstand zwischen den Reflexionen am ersten Reflektor 19 und
fünften
Reflektor 23 jeweils an der ersten Reflexionslichtschranke 4 durch
den Strahl 10 sowie am ersten Reflektor 19 und
fünften
Reflektor 23 jeweils an der zweiten Reflexionslichtschranke 5 durch
den Strahl 15. Abhängig
vom Horizontalen Eintreffwinkel Wio verkürzt sich
die Impulsfolge am Strahl 15 der zweiten Reflexionslichtschranke 5 bei
Schlaglinie In to Out 44 im Vergleich zur Impulsfolge am Strahl 10 der
ersten Reflexionslichtschranke 4 oder verlängert sich
bei Schlaglinie Out to In 43. Dieser Effekt ist durch Einflüsse des
Wog überlagert,
die sich jedoch rechnerisch kompensieren lassen.
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Wenn
eine aufwändige
manuelle Justierung der Reflektorgruppe 7 am Golfschläger 1 in
Bezug auf den Abstand der Unterkante 71 der Reflektorgruppe 7 vom
Abschlagboden 18 vermieden werden soll, ist es ratsam,
stets den gleichen Bezugspunkt für
die lösbare
Befestigung der Reflektorgruppe 7 am Golfschläger 1 auszuwählen, nämlich den Übergangsbereich 70 des
Schlägerkopfes 12 zum
Schlägerschaft 25 für die Unterkante 71.
Diese kann jedoch bei Drivern, Hölzern
und Eisen und auch bei verschiedenen Herstellern sehr unterschiedlich
sein.
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Es
ist daher in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung gemäß 9 zusätzlich oberhalb der
ersten Reflexionslichtschranke 4 eine dritte Reflexionslichtschranke 45 und
oberhalb der zweiten Reflexionslichtschranke 5 eine vierte
Reflexionslichtschranke 55 angebracht, die in diesem Ausführungsbeispiel
exakt mittig zwischen Oberkante 75 und Unterkante 74 in
der Seitenwand 64 angeordnet sind. Die ersten beiden Reflexionslichtschranken 4, 5 können dann
vorzugsweise für
Eisen und Hölzer
mit kurzen Übergangsbereichen 70 Verwendung
finden. Auf die zusätzlichen
Reflexionslichtschranken 45, 55 wird umgeschaltet,
wenn insbesondere Driver mit großen Schlägerköpfen und entsprechend großen Übergangsbereichen
zum Einsatz kommen. Der Strahl 78 der dritten Reflexionslichtschranke 45 verläuft ebenfalls
horizontal und senkrecht zur Idealbahn 11 des Schlägerkopfes 12 wie
der Strahl 10 der ersten Reflexionslichtschranke 4,
und der Strahl 79 der vierten Reflexionslichtschranke verläuft ebenfalls im
gleichen spitzen Winkel 16 wie der Strahl 15 der zweiten
Reflexionslichtschranke 5.
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Es
ist vorteilhaft, die Reflektorgruppe 7 am Schlägerschaft 25 unmittelbar
oberhalb des Schlägerkopfes 12,
vorzugsweise mit einem Sprengring oder einer anderen lösbaren,
festsitzenden Klemmverbindung zu befestigen. Als vorteilhaft hinsichtlich Stabilität und Verletzungsgefahr
hat sich auch erwiesen, die Reflektorgruppe 7 vorzugsweise
mittig, also am dritten Reflektor 21 am Schlägerschaft 25 zu
befestigen.
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9 zeigt
weiterhin ein Ausführungsbeispiel,
bei dem das Messgerät 3 sowohl
für Rechts- als
auch Linkshänder
einsetzbar ist. Hierzu wurde eine fünfte Reflexionslichtschranke 56 spiegelbildlich zur
ersten Reflexionslichtschranke 4 oberhalb der dritten Reflexionslichtschranke 45 angeordnete,
welche die Funktion der ersten Reflexionslichtschranke 4 im
Linkshänderbetrieb übernimmt.
Eine weitere spiegelbildlich angeordnete sechste Reflexionslichtschranke 57 oberhalb
der vierten Reflexionslichtschranke 55 übernimmt die Funktion der zweiten
Reflexionslichtschranke 5. Der Abstand der Reflexionslichtschranken 4, 45, 56 bzw. 5, 55, 57 untereinander beträgt in diesem
Ausführungsbeispiel
jeweils 3 cm.
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Es
liegt im Bereich der Erfindung, weitere Reflexionslichtschranken
zur weiteren Erhöhung
der Präzision
der Messung anzubringen. Rechts- und Linkshänderbetrieb kann grundsätzlich aber
auch nur mit den Reflexionslichtschranken 4 und 5 betrieben werden,
wenn diese mittig zwischen der Oberkante 75 und der Unterkante 76 der
Seitenwand 64 des Messgeräts 3 angeordnet sind.
Auch ist Rechts- und Linkshänderbetrieb
mit vier Reflexionslichtschranken möglich, wenn der Abstand von
der Oberkante 75 und der Unterkante 76 bei allen
Reflexionslichtschranken 4, 5, 45, 55 gleich
groß ist.
Mit einer höheren
Anzahl Reflexionslichtschranken kann jedoch die Anpassbarkeit an
die Höhe
der Reflektorgruppe 7 weiter erhöht werden.
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Soll
mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung
auch der Dynamische Loft Wdl ermittelt werden,
der angibt, ob sich das Griffende 80 des Golfschlägers 1 im
Treffpunkt 2 vor oder hinter dem Schlägerblatt 69 befindet,
so ist eine weitere siebente Reflexionslichtschranke (nicht dargestellt)
mit einem Strahl 81 oberhalb der ersten, dritten und/oder
fünften
Reflexionslichtschranke 4, 45 bzw. 56 erforderlich.
Da der Strahl 81 vorzugsweise etwa 30 cm oberhalb des Strahls 78 der
dritten Reflexionslichtschranke 45 verlaufen sollte, ist
es erforderlich, wie in 10 dargestellt,
einen der Reflektoren 19, 21, 23 mit
einer Reflektorstabverlängerung 82 auszustatten. Gemessen
wird mit einer der Reflexionslichtschranken 4, 45 oder 56 sowie
der siebenten Reflexionslichtschranke 72. Liegt das Griffende 80 im
Treffpunkt 2 über
dem Schlägerblatt 69,
wurde der Treffpunkt 2 ideal getroffen. Der Impuls 50 der
ersten Reflexionslichtschranke 4 bzw. der dritten Reflexionslichtschranke 45 erfolgt
zu exakt dem selben Zeitpunk wie der Impuls 83 der durch
den Strahl 81 der siebenten Reflexionslichtschranke (nicht
dargestellt) augelöst
wurde.
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Ist
das Griffende 80 im Treffpunkt 2 vor dem Golfball 14,
so wird der Impuls 84 durch den Strahl 81 gegenüber dem
Impuls 50 um den Zeitabstand 48 früher gesendet.
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Ist
das Griffende 80 im Treffpunkt 2 hinter dem Golfball 14,
so wird der Impuls 85 durch den Strahl 81 gegenüber dem
Impuls 50 um den Zeitabstand 49 später gesendet.
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Der
Schlägerkopf 12 befindet
sich dem Treffpunkt 2 am nächsten, wenn die Reflektorstabverlängerung
am fünften
Reflektor 23 angebracht ist. Ist sie an einem der anderen
Reflektoren 19, 21 angebracht, muss ein Korrekturfaktor
in den angegebenen Wert eingerechnet werden.
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Alternativ
kann anstelle einer Reflektorstabverlängerung auch eine retroreflektierende
Fläche oberhalb
der Reflektorgruppe direkt auf dem Schlägerschaft angebracht werden.
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Soll
ausschließlich
der Dynamische Loft Wdl als einziger Treffmomentfaktor
gemessen werden, kann die Messung, wie in 11 dargestellt,
auch ganz ohne Reflektorgruppe 7 durchgeführt werden, indem
die retroreflektiernde Fläche 8 direkt
auf den Schlägerschaft 25 aufgebracht
wird.
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Die
siebente Reflexionslichtschranke (nicht dargestellt) kann über einen
Klappmechanismus zum Einsatz kommen, der in der Deckenwand 73 und/oder
der Unterseite 74 des Messgeräts 3 verborgen ist.
Alternativ kann die siebente Reflexionslichtschranke (nicht dargestellt)
auch als Zusatzteil über eine
Steckverbindung (nicht dargestellt) aufgesetzt werden.
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Alle
verwendeten Reflexionslichtschranken 4, 5, 45, 55, 56, 57 sind
vorzugsweise Laser-Reflexionslichtschranken und ihre Strahlen 10, 15, 78, 79, 65, 66, 81 hochfrequent
amplitudenmodulierte Lichtstrahlen, vorzugsweise Laserstrahlen.
Je hochfrequenter die Laserstrahlen sind, umso präziser ist
die Messgenauigkeit. Die derzeit verwendeten Strahlen 10, 15, 78, 79, 65, 66, 81 haben
eine Impulsfolge von < 10μs. Das ergibt
eine Messgenauigkeit von besser 20 μs.
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In
einer weiteren Ausführungsform
nach 9 ist das Messgerät 3 L-förmig gestaltet.
In der Vorderseite der Querseitenwand 54 ist ein Radar-Transceiver 51 horizontal
in Richtung Golfball 14 und/oder Tee 13 ausgerichtet,
der im Zusammenwirken mit der ersten Reflexionslichtschranke 4 und dem
fünften
Reflektor 23 und/oder dem dritten Reflektor 21 zusätzlich den
Treffmomentfaktor Schlägerkopfgeschwindigkeit
alternativ misst. Beide Messergebnisse werden miteinander verglichen.
Beim Auftreten geringer Differenzen werden Korrekturen vom Programm
durchgeführt,
und bei größeren Abweichungen
wird der Golfspieler 9 zur Kalibrierung des Golfschlägers 1 und
der dazugehörigen
Reflektorgruppe 7 aufgefordert, wobei eine einfach zu bedienende
Kalibrierungsvorrichtung (nicht dargestellt) direkt am Messgerät angebracht
ist.
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Der
Radar-Transceiver 51 ist vorzugsweise ein Radar-Hochgeschwindigkeits-Transceiver (24 GHz-Band),
der per Dopplerfrequenzmessung die Schlägerkopfgeschwindigkeit als
Funktion der Zeit erfasst, während
der Schlägerkopf 12 sich
im Bereich des Radarstrahls 53 bzw. der Radarkeule aufhält. Durch
Integration dieses Geschwindigkeitsverlaufs mit dem Zeitbezug zu
den Impulsen der ersten Reflexionslichtschrankengruppe 4, 45, 56 kann
der Verlauf der Schlägerkopfposition
als Funktion der Zeit berechnet werden.
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In
der Ausführung
nach 9 ist das Messgerät 3 mit Rädern 58, 59 an
seiner Querachse 86 und mit je einem Griff 60, 61 oberhalb
und unterhalb der Längsachse 63 im
Bereich des optischen Linienlasers 26 versehen. Die Griffe
dienen gleichzeitig als Standbeine für das Messgerät 3 in
Rechts- und Linkshänderfunktion,
wobei Griffhöhe
und Raddurchmesser für
eine waagerechte Lage des Messgeräts 3 sorgen.
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Durch
Hochheben am Griff 60, Drehen über die Räder 58, 59 und
Ablegen auf dem Griff 60 kann das Messgerät 3 zu
einem Gerät
für Linkshänder umgewandelt
werden, wobei vorzugsweise eine zusätzliche fünfte Reflexionslichtschranke 56 und
eine zusätzliche
sechste Reflexionslichtschranke 57 die Funktionen der ersten
Reflexionslichtschranke 4 und der zweiten Reflexionslichtschranke 5 übernehmen. Es
liegt im Bereich der Erfindung, dass die Auswerte-, Informationsausgabe-
und Speichereinheit 17, beispielsweise ein Notebook, oder
eine in die Querachse 54 integrierte Batterie das Messgerät mit Strom
versorgt, wenn kein externer Stromanschluss verfügbar ist.
-
Die
Ausführungsform
nach 9 enthält
zusätzlich
diverse mit dem Schlägerkopf
bedienbare, z.B. optisch oder kapazitiv ausgelöste Schalter 62 in der
Seitenwand 64 des Messgeräts 3, die beispielsweise
das Starten oder Zurücksetzen
eines Programms mit dem Schläger
ermöglichen,
ohne dass der Spieler 9 dazu den PC oder das Notebook 17 händisch bedienen
oder sich bücken
muss.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
nach 12 ist ausgeführt,
wie eine exakte Ausrichtung des Golfballes 14 bzw. des
Tees 13 in der Längen- und
Breitenausrichtung erfolgen kann. Hierzu wurde in die Querseitenwand 54 ein
zusätzlicher
zweiter optischer Linienlaser 68 eingebracht. Dieser sendet
einen linienförmigen
Strahl 87 in einem Winkel ≤ 45° zum Golfball 14. Sobald
sich der Strahl 27 des optischen Linienlasers 26 mit
dem Strahl 87 auf dem Golfball 14 kreuzt, ist
der Golfball 14 richtig ausgerichtet. Diese Art der Ausrichtung
ist exakter und schneller als eine Ausrichtung an der Außenfläche 28 des
Golfballs 14 mit nur einem optischen Linienlaser 26 und
einer metrischen Messvorrichtung. Muss der Golfball auch in der
Höhe ausgerichtet
werden, weil kein genormtes Tee, z. B. in einer Abschlagmatte auf der
Driving Range zur Verfügung
steht, ist es vorteilhaft, einen der beiden optischen Linienlaser
durch einen Mehrfachlinienlaser zu ersetzen.
-
Auch
liegt es im Bereich der Erfindung, dass auf dem Display der Auswerte-,
Informationsausgabe- und Speichereinheit 17 eine Kennzahl
für die
Entwinkelung angezeigt wird. Die Entwinkelungskennzahl charakterisiert
die ruckartige Verkürzung
der Linie Außenkante
kleiner Finger – Ellenbogen
bzw. die ruckartige Öffnung
des Winkels zwischen Schlägerschaft
und linkem Unterarm (bei Rechtshändern)
unmittelbar vor dem bzw. im Treffmoment. Eine hohe Entwinkelungskennzahl
trägt maßgeblich
zur Bescheunigung des Golfschwungs in seiner Endphase und zu einer
hohen Schlägerkopfgeschwindigkeit
im Treffpunkt 2 bei.
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Auch
liegt es im Rahmen der Erfindung, dass eine der Reflexionslichtschranken 4, 45, 56 einen
Impuls für
weitere extern angeschlossene Analysegeräte bei Erreichen des Treffpunktes 2 ausgibt.
Beispielsweise kann ein ausgesendeter Impuls eine Videokamera starten
und/oder synchronisieren, die als weiteren Treffmomentfaktor den
Vertikalen Eintreffwinkel bestimmt. Der Vorteil besteht darin, dass
parallel auch eine zeitsynchrone Körperanalyse durchführbar ist.
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Vor
Beginn der ersten Messung mit einem anderen Golfschläger und
wenn das Messgerät
dazu auffordert, müssen
Golfschläger
und Reflektorgruppe kalibriert werden. Bei der Kalibrierung wird
das Messverfahren ungekehrt. Der Schlägerkopf wird an einer Kalibrierungsvorrichtung
(nicht dargestellt) in eine definierte Position und Haltung gebracht
und die Position der Reflektorgruppe mit einem per Drehspiegel bewegten
amplitudenmodulierten Laserstrahl bestimmt, indem mit einer weiteren
Reflexionslichtschranke (nicht dargestellt) durch den Schlitz 67 ein definiert
bewegter Laserstrahl auf die Kalibrierungsvorrichtung gelenkt wird.
Das Antwortmuster der Reflektorgruppe 7 ermöglicht auch,
eine eventuelle Dekalibrierung zu erkennen und die Abweichung als Korrekturwert
an die Auswerte-, Informationsausgabe- und Speichereinheit 17 zu übertragen.