WO2014097265A1 - Messvorrichtung zum erfassen einer schlagbewegung eines schlägers, trainingsvorrichtung und verfahren zum training einer schagbewegung - Google Patents

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dimensional
sensor
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Ann Koo
Uwe Richter
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Applejack 199 L.P.
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Definitions

  • the invention relates to a measuring device for detecting a striking movement of a racket according to the preamble of claim 1, a training device for training a beat motion of a racket according to the preamble of claim 20 and a method for training a striking movement of a racket on an excellent swing track according to the preamble of claim 27.
  • a measuring device of the aforementioned type for determining a sliding movement comprises at least one two-dimensional acceleration sensor for detecting a two-dimensional acceleration vector, at least one one-dimensional acceleration sensor for detecting a one-dimensional acceleration vector, wherein the at least one one-dimensional acceleration vector is at least one arranged two-dimensional Beschieunistssensor that the detected one-dimensional acceleration vector substantially orthogonal to that by the at least a first rotation angle sensor for detecting a rotational angle of the two-dimensional acceleration vector about a z-axis, the first rotation angle sensor being arranged to the at least one two-dimensional acceleration sensor so that the z-axis is substantially orthogonal to the z-axis two-dimensional acceleration vector extends.
  • the invention is based on the problem of specifying a measuring device with increased precision.
  • the measuring device comprises a second rotation angle sensor for detecting a second rotation angle of the one-dimensional acceleration vector about a y-axis, wherein the second rotation angle sensor is arranged to the at least one one-dimensional Beschieun tossensor that extends the y-axis substantially perpendicular to the one-dimensional acceleration vector.
  • This measuring device can detect, for example, when used for the game of golf, turns with higher speed and also putting movements.
  • the rotary angle sensors may generally be means for detecting the angular velocity.
  • Such means are for example gyroscope sensors.
  • the gyroscope sensors are designed as microelectromechanical systems, so-called MEMS.
  • MEMS microelectromechanical systems
  • mechanical gyroscope sensors can be used.
  • the two rotation angle sensors can be identical.
  • the two Drehwinkeisensoren can be integrated in one component. Since they are intended to rotate two by two in the Essentially orthogonal zueirjander extending axes to measure, the two rotation angle sensors are arranged substantially orthogonal to each other.
  • the rotation angle sensors are capable of resolving movements of a duration of a few milliseconds. If gyroscope sensors are used as rotation-angle sensors, those with a measuring range of 50 to 2000 s, in particular from 4 o to 800 to 7 s, particularly preferably from 550 to 650 g, are to be selected.
  • the measuring device comprises at least one two-dimensional Beschieun onlyssensor and two one-dimensional Beschieun onlyssensoren.
  • the measuring device comprises two two-dimensional inclination sensors and two one-dimensional inclination sensors.
  • the two two-dimensional Beschieun onlyssensoren and the two one-dimensional Beschieun modifies the measuring device are preferably sensitive in each case different ranges.
  • the one-dimensional acceleration sensor and the one-dimensional acceleration sensor may be designed and provided for slow-impact measurements in a range of 6 to 15 g, in particular 0 to 10 g.
  • the other two-dimensional inclination sensor and the other one-dimensional inclination sensor may be designed and provided for rapid impact measurements in a measurement range of 5 to 250 g, more preferably 15 to 100 g.
  • the measurement device comprises two two-dimensional inclination sensors for detecting a two-dimensional acceleration vector, two one-dimensional inclination sensors for detecting a one-dimensional acceleration vector, wherein the one-dimensional inclination sensors are arranged to the two-dimensional inclination sensors such that the detected one-dimensional acceleration vector is substantially orthogonal to that through the two-dimensional inclination sensors detected two-dimensional acceleration vector, a first rotation angle sensor for detecting a first rotation angle of the two-dimensional acceleration vector about a z-axis, wherein the first rotation angle sensor is arranged to the two-dimensional Beschieun onlyssensoren such that the z-axis extends substantially orthogonal to the two-dimensional Beschieun 2004,svekfor, and a second rotation angle sensor for detecting a second one n rotation angle of the one-dimensional Beschieun disturbsvektors about a y-axis, wherein the second rotation angle sensor is arranged to the one-dimensional Beschieunisten such that the y ⁇
  • the two-dimensional acceleration sensors are sensitive in respective different eating areas.
  • the one-dimensional acceleration sensors are sensitive in different measuring ranges.
  • the two-dimensional acceleration sensors and / or the one-dimensional acceleration sensors are designed to measure each at the same time.
  • the measuring device may also comprise only one two-dimensional acceleration sensor and one-dimensional acceleration sensor. Nevertheless, in order to be able to detect both fast beats and slow beats with a measuring device, an amplifier can be provided for each sensor. Suitable amplifiers include stepless amplifiers, which amplify by a factor of 1 to 16.
  • the sensors for measuring the acceleration and the angle of rotation of the racket can be designed as micro-electro-mechanical systems, so-called MEMS.
  • E S have the advantage that they can be produced on the one hand cost-effective and on the other hand have low energy consumption. In addition, they usually have a higher reliability than conventional systems.
  • each point of the Beschieun Trents- and Drehwinkeisensoren a time can be assigned and analyzed the beat time-resolved.
  • the measuring device comprises computing means which are provided to process the raw data determined by the acceleration sensors and rotational angle sensors and to provide prepared data.
  • the edited data is data that the user can directly use to judge the quality of his flapping motion.
  • Such processed data are, for example, the orientation of the racket, the maximum acceleration, the duration of the individual phases of the impact, as well as the distribution of forces or accelerations during the individual phases and the swing path. From this processed data, further data, such as the time of the highest club speed and therefrom the location or the angle at the time of the highest speed can be derived.
  • the computing means may also have an interface to transmit the raw data and / or the processed data to external Dafen kaussysteme.
  • the sensors may also have such an interface. In this case, it is possible to dispense with a computer as part of the measuring device and to process the data directly on external data processing systems.
  • an operating element can be provided with which a user can select which edited data generates the computing means.
  • computing time can be saved, so that the processed data are available faster.
  • the desired edited data is easier for the user to see.
  • the Messvorriehtung should serve to train the movement of a racket on an excellent swing track. Deviations from this swing can cause the ball to miss its target. Therefore, it is particularly interesting, if the striking movement deviates from the excellent swinging track and if so when and to what extent. For this purpose, it is necessary that the measurement data in real time from the Rechenmitte! edited and evaluated.
  • the computing center! be provided to compare the raw data determined by the Beschieunistssensoren and rotation angle sensors and / or the processed data with corresponding reference data corresponding to the excellent swing path.
  • the measuring device may comprise a signal generator.
  • this provides the user with a signal as soon as a deviation is measured.
  • a signal can only be generated by the signal generator if the difference (deviation) between the raw data and / or the processed data exceeds a specified limit value.
  • the intensity of the signal can correlate with the magnitude of the deviation.
  • the signal may be acoustic, optical and / or mechanical.
  • a fastening means is provided on the housing for releasably securing the measuring device to a racket. This allows easy handling of the measuring device.
  • the measuring device may also be non-releasably attached to the racket.
  • the measuring device may be arranged in a cavity of the racket.
  • the fastening means may be designed such that there is an attachment of the measuring device allows directly or indirectly on a body of a user of the measuring device.
  • the fastening means may be provided for attaching the measuring device to a hand or in the vicinity of a wrist, so that over the movement of the hand holding the racket, the sliding movement of the racket can be detected.
  • the attachment means may be a glove or a bracelet.
  • a training device for training a striking movement of a racket is specified in claim 20.
  • the training device comprises a slide, with which a user exercises the sliding movement, and at least one measuring device for detecting the sliding movement of the racket.
  • the racket defines a club axis.
  • the measuring device is detachably attached to the skier.
  • the measuring device comprises at least one two-dimensional acceleration sensor for detecting a two-dimensional acceleration vector.
  • the measuring device comprises at least one one-dimensional acceleration sensor for detecting a one-dimensional Beschieun modsvektors, wherein the at least one one-dimensional Beschieun modssensor is arranged to the at least one two-dimensional Beschieun modssensor that the detected one-dimensional Beschieun onlysvektor substantially orthogonal to the detected by the at least one two-dimensional Beschieun modssensor two-dimensional Beschieun modsvektor , Furthermore, the measuring device comprises a first rotational angle sensor for detecting a first rotational angle of the two-dimensional acceleration vector about a z-axis, the first rotational angle sensor being arranged relative to the at least one two-dimensional acceleration sensor such that the z-axis extends substantially orthogonal to the two-dimensional acceleration vector ,
  • the training device is characterized in that the measuring device comprises a second rotation angle sensor for detecting a second rotation angle of the one-dimensional Beschieun onlysvektors about a y-axis, wherein the second rotation angle sensor is
  • the measuring device can be oriented with respect to the club axis such that the two-dimensional Beschieun Trentssensor a two-dimensional Beschieun modsvektor the racket, orthogonal to the Shale bearing eyes, detects that the one-dimensional acceleration sensor detects a one-dimensional acceleration vector of the racket, which is parallel to the racket axis, that the first rotation angle sensor detects a first rotation angle of the racket around the racket axis, and that the second rotation angle sensor detects a second angle of rotation of the racket around the y -Axis, which extends substantially perpendicular to Sehlägeraehse detected.
  • the training device comprises at least one body sensor in addition to the measuring device attached to the racket.
  • the at least one body sensor is a sensor which is provided for measuring the movement of a body or a body part of a user of the exercise device.
  • the at least one body sensor can be fastened directly or indirectly to at least one part of the user's body.
  • the body sensor may include at least one acceleration sensor, at least one rotation angle sensor or a combination of at least one acceleration sensor and at least one rotation angle sensor.
  • the measurement of the at least one body sensor is advantageously carried out simultaneously with the measurement of the measuring device. This embodiment makes it possible to detect during a stroke simultaneously the movement of the racket (by means of the measuring device) and the movement of the body or a body part (middle of the at least one body sensor).
  • the training device can advantageously have computing means which are provided to compare a measurement signal of the at least one body sensor with a corresponding reference signal.
  • This calculating means may be the above-described calculating means of the measuring device or an additional computing means.
  • the computing means of the measuring device can be suitable for comparing the raw data and / or reference data of the acceleration sensors and rotational angle sensors of the measuring device with corresponding reference signals, the calculating means can calculate a deviation of the measured movement both for the racket and for the body or a body part. Position) of a reference movement (reference position), which corresponds for example to the ideal movement (position) determine.
  • a deviation of the movement of the racket from a reference signal, the body (teii) attitude or the body (partial) movement or its deviation from a corresponding reference signal at the time of deviation of the movement of the racket be assigned.
  • a signal generator may be provided.
  • the signal generator may be the previously described signal transmitter of the measuring device or an additional signal generator.
  • a user can advantageously be indicated that, on the one hand, the swing path of the racket deviates from the excellent swing path and, where appropriate, soft deviation of the body (partial) posture or the body ⁇ part) movement was present at the time of the deviation of the movement of the racket.
  • the user can thus recognize and correct the body (teii) posture or body ⁇ movement) cause of the deviation of the club from the excellent swing track, to improve the striking motion of the club.
  • the signal generator can output an acoustic, optical or mechanical signal.
  • the acoustic signal may be a spoken announcement describing the deviant (erroneous) posture or movement of the body or of a body part and of the racquet.
  • the optical signal may be a graphical depiction of the deviant posture of the body or a body part and the bat as compared with the posture or movement of the body or body part and the racket corresponding to the reference signal.
  • the body can be represented as an avatar, for example.
  • the graphical representation can map the event without a time delay, so that a user can recognize a deviation in the moment in which it occurs.
  • the optical signal may be output after performing a beat in a sequence of images that together map the course of the entire flapping motion.
  • the mechanical signal may in particular be a vibration signal.
  • the measuring device of the training device is a measuring device according to one or more embodiments of the invention.
  • a method for training a striking movement of a racket on an excellent swing track by means of a training device is specified in claim 27.
  • Advantageous developments of the method emerge from the dependent claims.
  • the training device used for the method a racket and at least one attached to the racket measuring device for detecting the
  • the training device is a training device according to one of the embodiments of the invention.
  • the second rotation angle sensor detects a second rotation angle of the club about the y axis, which extends substantially perpendicular to the excellent swing path.
  • the method may be used to compare a measured flywheel to an ideal reference flywheel.
  • the sensors of the measuring device determine raw data, which converts the computing means of the measuring device into prepared data.
  • prepared data is meant the processed data exemplified above. This may be the orientation of the club, the maximum acceleration, the duration of the individual phases of the stroke, the distribution of forces or accelerations during the individual phases and the swing path. Furthermore, the maximum speed of the club head and the position of the club head at the time of the highest speed relative to the time of Beautyschlags can be determined.
  • the processed data is then compared to reference data and the difference is determined.
  • a signal generator generates a signal when the difference between the processed data and the reference data exceeds a predetermined limit.
  • the signal is generated at the moment in which the deviation from the reference port exists.
  • the strength of the signal can correlate with the size of the difference.
  • the user is thus notified of the deviation at the moment the deviation occurs. That is, he knows from the situation at which points the flapping motion is not ideal. Therefore, he does not need to identify the corresponding moment based on the processed data, and even more difficult to find the calculated time in the basic movement sequence.
  • the data can also be evaluated after a beat in a temporal context to determine additional or more accurate parameters. Examples of this are an exact reading of the position of the beginning of the swing from a smoothed measuring dock or the determination of the swing rhythm from the total amount of data between the beginning of the swing and the impact of the ball.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a Essvorrichlung according to a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a training device with the
  • FIG. 4 shows a schematic representation of measurement signals in the x-direction of two-dimensional acceleration sensors of the measuring device from FIG. 1 as a function of time;
  • FIG. 5 shows a schematic representation of measurement signals in the y direction of the two-dimensional acceleration sensors from FIG. 4 as a function of time
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of measurement signals in the direction of the z-direction of one-dimensional acceleration sensors of the measuring device of FIG. 1 as a function of time
  • FIG. Fig. 7 is a schematic representation of a measurement signal of a first
  • Body sensor as part of a training device comprising the measuring device of Figure 1 and at least one body sensor; and 10 shows a schematic representation of the measuring signal of the measuring device from FIG. 1 in combination with the measuring signal of the body sensor from FIG. 9 in comparison with a respective reference signal.
  • the Messsignaie shown in Figures 4 to 8 were measured by the different sensors simultaneously.
  • FIG. 1 schematically shows a measuring device 2 according to an embodiment of the invention.
  • the measuring device 2 is provided to measure movements of a racket 4 which strikes a ball, hereinafter referred to as striking movements.
  • a flapping motion is divided into the sections start of swing (a), backswing (b), forward swing (c) and ballschiag (d).
  • the measuring device 2 measures the Sehlagschulen temporally resolved, so that the relevant period between the beginning of the swing (a) and Ballschiag (d) can be evaluated.
  • the measuring device 2 is suitable, for example, for measuring striking movements in golf, baseball, tennis and ice hockey.
  • the measuring device 2 is used to measure striking movements with a golf club 4.
  • the measuring device 2 in the exemplary embodiment comprises two two-dimensional Beschieun onlyssensoren 6a, 6b for detecting a two-dimensional Beschieun onlysvektors li xy and two one-dimensional Beschieun onlyssensoren 8a, 8b for detecting a one-dimensional Beschieun onlysvektors z .
  • the one-dimensional Beschieun onlyssensoren 8a, 8b arranged to the two-dimensional Beschieun only sensoren 6a, 6b such that the one-dimensional Beschieun onlysvektor h z is substantially orthogonal to the two-dimensional
  • the measuring device 2 comprises a first rotation angle sensor 10 for detecting a first rotation angle ⁇ .
  • the first rotation angle sensor 10 is disposed to the two-dimensional vibration sensors 6a, 6b so that the first rotation angle ⁇ corresponds to the rotation angle of the two-dimensional vibration vector $ around an axis z extending substantially orthogonal to the two-dimensional vibration vector.
  • the measuring device 2 comprises a second rotation angle sensor 12 for detecting a second Drehwinkeis ⁇ .
  • the second rotation angle sensor 12 is one of the one-dimensional Beschieun onlyssensoren 8a, 8b, the second rotation angle ⁇ corresponds to the rotation angle of the one-dimensional vibration vector h z about a y-axis extending substantially perpendicular to the one-dimensional vibration vector.
  • the second Drehwinkei ⁇ is therefore the angle of rotation in the swing plane.
  • the two-dimensional Beschieun onlyssensoren 6a, 6b operate in two different, partially overlapping measuring ranges, the measuring range of a two-dimensional acceleration sensor 6a ranges from 5 to 250 g and is particularly suitable for rapid impact.
  • the measuring range of the other two-dimensional Beschieun onlyssensors 6b typically ranges from ö to 15 g and is particularly suitable for slow beats.
  • the two-dimensional Beschieun tossensoren 6a, 6b may be constructed from two one-dimensional Beschieun onlyssensoren. These one-dimensional Beschieun onlyssensoren a two-dimensional Beschieun onlyssensors 6a, 6b can identical bzgi. be the measuring range. For certain applications, it may also be advantageous to choose different measuring ranges for these one-dimensional Beschieun onlyssensoren. Further, the one-dimensional inclination sensors of the two-dimensional inclination sensor 6a may be identical to the one-dimensional acceleration sensor 8a and the one-dimensional inclination sensors of the two-dimensional one
  • Beschieun onlyssensors 6b with the one-dimensional acceleration sensor 8b can also be designed differently.
  • the two-dimensional Beschieun onlyssensoren 6a, 6b are advantageously housed in a component.
  • the rotation angle sensors 10, 12 are means for detecting the angular velocity.
  • the rotation angle sensors 10, 12 are gyroscopic sensors.
  • the rotation angle sensors 10, 12 are arranged orthogonal to each other to measure the rotation angles ⁇ and ⁇ .
  • the rotation angle sensors 10, 12 operate in a measuring range of 50 to 2000 s.
  • the Beschieun onlyssensoren 6a, 6b, 8a, 8b and the rotation angle sensors 10, 12 are in Aus dichfungbeispiei micro-electro-mechanical systems, commonly known as MEMS.
  • the measuring device 2 further comprises a means 14 for timing.
  • the time measuring means 14 measures in parallel to the Beschieun onlyssensoren 6a, 6b, 8a, 8b and the Angle of rotation sensors 10, 12, the time to each Essweri, which is detected by the Beschieun onlyssensoren 6 a, 6 b, 8 a, 8 b and the Drehwinkeisenensoren 10, 12, a time to assign.
  • An arithmetic means 16 is provided to receive and evaluate the raw data provided by the acceleration sensors 6a, 6b, 8a, 8b, the rotation-angle sensors 10, 12, and the timing means 14.
  • the computing means 16 calculates, on the basis of the determined raw data and on the basis of physical models, time-dependent the position of the racket in space, as well as its orientation and speed in the course of the strike. The calculated values can be compared with reference data. A detailed description of the operation of the Rechenmitteis 16 is below in connection with the description of a method for training a striking movement, in which the measuring device 2 is used.
  • the computing means 16 comprises a memory and a processor.
  • the memory stores programs serving to eject the raw data provided by the inclination sensors 6a, 6b, 8a, 8b, the rotation-angle sensors 10, 12, and the timing means 14.
  • the store stores a variety of reference ports, which correspond to ideal swing sequences and are used for comparison with measured striking movements.
  • the Rechenmittei 16 is accessible via an interface 18 from the outside.
  • the raw data that the Beschieun onlyssensoren 6a, 6b, 8a, 8b, the Drehwinkeisensoren 10, 12 and the means 14 provide for timing, or the evaluated by the computing means 16 data from the computing means 16 will be transferred to external data processing systems.
  • the interface also makes it possible to update or replace the programs and / or reference data.
  • the Thomasfeiie 18 is for example a USB Anschiuss, a Bluetooth interface, an infrared interface or other common wireless or wired interface.
  • the interface is a Bluetooth interface to connect to smartphones as external data processing systems.
  • the measuring device 2 further has an operating element 20 with which a user can select which program (s) is / are to be executed by the computing means 16.
  • a user can select by means of the operating element 20 a reference bank record, with which the subsequently measured striking movements are to be compared.
  • the Beschieun Whilessensoren 6 a, 6 b, 8 a, 8 b, the Drehwinkeisensoren 10, 12, the means 14 for timing and the computing means 16 are arranged in a compact housing 22.
  • the housing 22 has a Befest Trent onlytei 24 over which the essvoroplasty 2 can be releasably attached to the racket 4.
  • the measuring device 2 also has a signal generator 26.
  • the signal generator 26 is mounted externally on the housing 22, for example. Alternatively, the signal generator 26 may also be accommodated in the housing 22.
  • the signal generator 26 emits acoustic and / or optical signals. For special applications, the signal may also be a vibration signal. Signals are emitted by the signal generator 26 when the difference between the signals through the computing center! 16 calculated values and the reference data exceeds a limit. The limit value can be specified by the user.
  • FIGS. 2 and 3 show a training device 30 according to an embodiment of the invention from two different perspectives.
  • the training device 30 is suitable for training a sliding movement of a racket 4.
  • Figures 2 and 3 show the exercise device 30 together with a user. In Figure 2, the swing path extends perpendicular to the plane and in Figure 3 parallel to the plane.
  • the training device 30 comprises the previously described measuring device 2 and a racket 4 with which a sliding movement is to be trained.
  • the racket extends along a club axis A.
  • the measuring apparatus 2 is attached to the racket 4.
  • the measuring device 2 is attached to the racket 4 via the Befest Trentsmittei 24.
  • the racket 4 is a golf club.
  • the racquet as described above, also be a racket used for other ball sports.
  • the measuring device 2 is attached to the racket 4 such that the two-dimensional Beschieunsgungsvektor a, by the two-dimensional
  • Beschieun onlyssensoren 6a, 6b is detected, orthogonal to the club axis A extends. From the above-described relative arrangement of the two-dimensional inclination sensors 6a, 6b, the one-dimensional acceleration sensors 8a, 8b, the first rotation angle sensor 10 and the second rotation angle sensor 12 to each other and the relative arrangement of the racket 4 and the two-dimensional Beschieun onlyssensoren 6a, 6b, the following relationships arise: Of the One-dimensional firing vector a z , which is generated by the one-dimensional firing sensors 8a, 8b, is parallel to the skier axis A. The first turning angle ⁇ , which is established by the first rotational angle sensor 10, corresponds to the rotational angle!
  • the second Wheelwinkei ⁇ which is detected by the second rotation angle sensor 12 corresponds to the Drehwinkei of the racket 4 about a y ⁇ axis, which extends substantially perpendicular to the racket axis A.
  • the measuring device 2 is to be arranged in such a way to the ski axis A that, when the training device 30 is used as intended, the y-axis about which the second rotational angle ⁇ rotates substantially orthogonal to the excellent swing track.
  • the method for training a striking motion with the racket 4 on an excellent swing track based on the acceleration sensors 6a, 6b, 8a, 8b, the rotation angle sensors 10, 12 and the means for timing 14 Ronstein determine that transmitted to the computing means 16 and through the computing device 16 is processed, which converts the raw data into prepared data such as the orientation, maximum acceleration, duration of individual phases of the flapping motion, force distributions and accelerations during the individual phases and swing path. These steps are done in real time so that the edited data is immediately available to the user during the blow. Since a user who exercises a certain movement can not necessarily read errors merely from the processed data of his flapping motion, the method provides to compare the processed data with reference data and to determine the difference between the processed data and the reference data.
  • the user has a large number of reference data available from which he can select by means of the control element 20, the reference data that correspond to the impact movement that he wants to train.
  • the signal generator 26 When a difference between the measured slide movement and the selected reference data is detected, the signal generator 26 generates a signal. The strength of the signal varies with the size of the difference. In the exemplary embodiment, the signal is an acoustic signal, which becomes louder with increasing difference. Professionals who do not necessarily rely on comparing the measured data with reference data can also access the edited data directly. A comparison with reference data does not take place in this case.
  • the processed data, as well as their difference to the reference data are determined in real time, that is during the beat.
  • all data can be transmitted via the interface 18 to an external data processing system.
  • This allows further analysis of the strokes after the strokes have been carried out. For example, it can be determined how the quality of the impact has improved with repeated repetition of a certain type of beating or over a long period of training days.
  • FIGS. 4 to 8 schematically show the measurement signals of the individual sensors 6a, 6b, 8a, 8b, 10, 12 as a function of time for a beat with a golf club 4.
  • the relevant phases of the beginning of the swing (a), backward swing (b), forward swing (c) and ball impact (d) are marked in each signal.
  • Backswing (b) is the phase between the beginning of the swing (a) and the moment of the highest club position.
  • the forward swing (c) is accordingly the phase between the moment of the highest club position and the ball strike (d).
  • the duration of a blow is typically between 600 and 1000 ms, depending on the type.
  • the impact shown in Figures 4 through 8 is approximately 1 öO ms in length.
  • the relative duration of the backward swing and the forward swing is not true in FIGS. 4 to 8, but only shown schematically. In general, the duration of the backward swing is about three times as long as the duration of the forward swing.
  • Figure 4 shows how the magnitude of the Beschieun onlysvektors ⁇ ⁇ changes as the one component of the two-dimensional acceleration vector iz in the course of the impact.
  • the acceleration vector x is perpendicular to
  • Schiägerachse A directed and runs substantially parallel to the excellent swing path in Figure 4 are two graphs dargesieiit.
  • the graph shown by a solid line corresponds to a measurement of the one two-dimensional vibration sensor 6a measuring in a range of 10 to 100 g.
  • the value of the acceleration ⁇ measured by the acceleration sensor 6a is read on the left ordinate axis in FIG.
  • the measurement takes place through the other take place in two-dimensional acceleration sensor 6b (dashed line), which measures in a range of 0 to 10 g.
  • the value of the acceleration x measured by the acceleration sensor 6b is read from the right ordinate axis in FIG. While the backward swing (b) is measured by the sensor 6b with good resolution, the signal of this forward swing sensor (c) is saturated.
  • the backward swing (b) is not sufficiently resolved by the sensor 6a, but the forward swing (c) is imaged very well.
  • the sensor 6b is to be used for the evaluation of the backward swing (b) and the sensor 6a for the evaluation of the forward swing (c).
  • the acceleration vector i ' x of the backswing (b) is negative and has a parabolic shape.
  • the firing vector x of the forward sweep (c) is positive and also has a parabola shape, which has a peak at the moment of the bailjag (d).
  • Figure 5 shows how the magnitude of the acceleration vector v changes as the other component of the two-dimensional acceleration vector ⁇ in the course of the impact. As can be seen from FIG. 3, the acceleration vector is perpendicular to
  • Stick axis A directed and runs substantially perpendicular to the excellent swing path.
  • the course of the acceleration vector ii in FIG. 5 is due solely to the rotation of the slide about the club axis A.
  • two graphs are shown analogously to FIG.
  • the amplitudes of the backward swing (b) and the forward swing (c) are substantially equal and differ only in sign. Since the amplitudes are generally rather small, the sensor 6b is preferably used to evaluate the total impact.
  • a training goal is to guide the racket as possible in one plane, that is to minimize the deflection of the skier from the plane. This goal can be trained by checking the course of the Beschieun Whilesvektors iz using the sensors 6a, 6b.
  • Figure 6 shows how the magnitude of the Beschieun affectsvektors it z , which extends parallel to the club axis A, extends. Also in FIG. 6, two graphs are shown analogous to FIG. The measurement of the graph shown as a solid line was made by the one-dimensional Beschieun Whilessensor 8a and the dashed Lirjie represented graphs by the other one-dimensional acceleration sensor 8b. The respectively associated ordinate axes are marked accordingly. The course of the Beschieun onlysvektors iz, the forward swing corresponds qualitatively to the
  • the response position ie the position of the racket 4 immediately before the golf club, can be determined.
  • FIG. 7 shows how the first angle of rotation ⁇ of the racket 4 changes around the ski axis A during impact.
  • the course of the value of the first rotation angle ⁇ during the impact corresponds to a parabola.
  • the first angle ⁇ at the beginning of the swing (a) is not identical to the first angle ⁇ at the Bailschiag (d). That is, the ski head changes its orientation during impact due to a rotation of the entire racket 4 about the Schiägerachse A.
  • a common problem is the so-called YIP.
  • This is an unlocking of the wrist, which leads to an uncontrolled rotation of the racket 4 to the Schiägerachse A.
  • the YIP is measured by the first rotation angle sensor 10.
  • the movement takes place on a time scale of about 50 ms. To detect these, a resolution of 50 to 5000 Hz, in particular 500 to 2000 Hz is required.
  • the YIP manifests itself in the time-dependent course of the first angle ⁇ as a hook-shaped deviation (see FIG. 7).
  • Another training goal is to reduce the YIP. This goal can be achieved by reviewing the Training the first angle ⁇ be trained with the aid of the first rotation angle sensor 10,
  • FIG. 8 shows how the second angle of rotation ⁇ of the racket 4 changes about the y-axis during the beat.
  • the second angle of rotation ⁇ thus corresponds to the angle which the racket 4 lays back in the swing plane during the impact.
  • the time profile of the second angle ⁇ qualitatively corresponds to that of the first angle ⁇ .
  • the determination via the two-dimensional Beschieun tossensoren 6a, 6b is possible, in particular, the component in the x-direction (see Figure 3) arrives.
  • the accuracy of accuracy that can be achieved by the second rotation angle sensor 12 is higher than that of the Beschieun onlyssensoren 6a, 6b, so that the measurement of the second rotation angle sensor 12 is preferable.
  • the two-dimensional inclination sensors 6a, 6b, together with the one-dimensional inclination sensors 8a, 8b and the first rotation angle sensor 10 provide the relevant data for determining the speed and acceleration of the screed 4 along the swing path during impact,
  • Another important information is the time course of the acceleration vector $ s (along the club axis). If more than one measuring range is recorded synchronously, both the slow accelerations of a putting movement and the high acceleration of a swing without overflow can be detected. From the time course of the Beschieun Trentsvektors $ z can be the maximum speed of the club head and the position of the ski head at the time of the highest velocity relative to the time of Balischiag (d). A typical training goal is to make sure that the time of the highest speed and time of Balisch lag (d) coincide. Another training goal is to optimize the maximum speed, that is, for example, to maximize or to train on a target value.
  • FIG. 9 shows a further embodiment of the training device 30.
  • the training device of Figure 9 differs from that of Figures 2 and 3 in particular in that in addition to the measuring device 2, which serves to measure the movement of the racket 4, at least one body sensor 5öa-5öi is provided, which is suitable, the movement of the user's body of the exercise device 30 or a body part of the user of the exercise device 30.
  • the at least one body sensor is provided for direct or indirect attachment to at least one part of the body of the user of the training device 30.
  • the number of body sensors may be selected by the user of the training device 30 depending on the training target. In FIG. 9, by way of example, nine body sensors 5 are shown as dots in order to illustrate suitable body locations on which a respective body sensor 50a-50i can be attached.
  • the body sensors 50a, 50b and 5c are preferably attached to the hand or arm holding the racket 4. All these positions have in common that they are preferably not provided directly to a joint.
  • the training device from FIG. 9 comprises the measuring device 2 described at the outset, which in turn comprises a computing means and a signal generator.
  • the computing means and the signal generator of the measuring device 2 are used in the embodiment of Figure 9 on the one hand, the processing and output of the measurement data or the information derived therefrom of the measuring device 2 and on the other hand, the processing and output of the measured data or the information derived therefrom of at least one body sensor 5 ⁇ a ⁇ 5öi.
  • FIG. 10 An optical signal of the signal generator of the training device 30 from FIG. 9 is shown by way of example in FIG.
  • the illustration of a human with a dashed line Konturiinie maps the measurement data of at least one body sensor 50a-5öi, while representing a human with a solid contour line corresponds to a reference data set.
  • the flywheel shown as a dashed line and the bat 4 with a dashed Konturiinie the measurement data of the measuring device 2 from while the solid line shown fly path and the racket 4 with a solid Konturiinie correspond to a reference data set.
  • the reference data sets may in particular correspond to the preferred posture or the excellent swing path.
  • the optical signal of Fig. 10 is displayed to the user after performing the flapping motion. Alternatively, such a signal may be displayed during the strike, so that the user can see at each time of the strike whether there is a departure from a preferred body and / or club attitude.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (2) zum Erfassen einer Schlagbewegung eines Schlägers. Die Messvorrichtung (2) umfasst mindestens einen zweidimensionalen Beschleunigungssensor (6a, 6b) zum Erfassen eines zweidimensionalen Beschleunigungsvektors (Formel (I)). Außerdem umfasst die Messvorrichtung mindestens einen eindimensionalen Beschleunigungssensor (8a, 8b) zum Erfassen eines eindimensionalen Beschleunigungsvektors (Formel (II), wobei der mindestens eine eindimensionale Beschleunigungssensor (8a, 8b) derart zu dem mindestens einen zweidimensionalen Beschleunigungssensor (6a, 6b) angeordnet ist, dass der erfasste eindimensionale Beschleunigungsvektor (Formel (II)) im Wesentlichen orthogonal zu dem durch den mindestens einen zweidimensionalen Beschleunigungssensor (6a, 6b) erfassten zweidimensionalen Beschleunigungsvektor (Formel (I)) verläuft. Zudem umfasst die Messvorrichtung (2) einen ersten Drehwinkelsensor (10) zum Erfassen eines ersten Drehwinkels (θ) des zweidimensionalen Beschleunigungsvektors (Formel (I)) um eine z-Achse, wobei der erste Drehwinkelsensor (10) derart zu dem mindestens einen zweidimensionalen Beschleunigungssensor (6a, 6b) angeordnet ist, dass sich die z-Achse im Wesentlichen orthogonal zu dem zweidimensionalen Beschleunigungsvektor (Formel (I)) erstreckt. Die Messvorrichtung (2) zeichnet sich durch einen zweiten Drehwinkelsensor (12) zum Erfassen eines zweiten Drehwinkels ( φ ) des eindimensionalen Beschleunigungsvektors ((Formel (II)) um eine y-Achse aus, wobei der zweite Drehwinkelsensor (12) derart zu dem mindestens einen eindimensionalen Beschleunigungssensor (8a, 8b) angeordnet ist, dass sich die y-Achse im Wesentlichen senkrecht zu dem eindimensionalen Beschleunigungsvektor ((Formel (II)) erstreckt.

Description

iMessvorrfehiiäng zum Erfassen einer Sc lagbewegisng eines Schlägers, Trasräfrigsvomchtursg und Verfahren zum Imming ei er Sehlagbewegursg
Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Erfassen einer Schlagbewegung eines Schlägers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Trainingsvorrichtung zum Trainieren einer Schlag beweg ung eines Schlägers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 20 und ein Verfahren zum Training einer Schlagbewegung eines Schlägers auf einer ausgezeichneten Schwungbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 27. Eine Messvorrichtung der vorstehend genannten Art, die der Bestimmung einer Schiagbewegung dient, umfasst mindestens einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor zum Erfassen eines zweidimensionalen Beschieunigungsvektors, mindestens einen eindimensionalen Beschleunigungssensor zum Erfassen eines eindimensionalen Beschieunigungsvektors, wobei der mindestens eine eindimensionale Beschleunigungsvektor derart zu dem mindestens einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor angeordnet ist, dass der erfasste eindimensionale Beschleunigungsvektor im Wesentlichen orthogonal zu dem durch den mindestens einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor erfassten zweidimensionalen Beschleunigungsvektor verläuft, und einen ersten Drehwinkeisensor zum Erfassen eines Drehwinkeis des zweidimensionalen Beschieunigungsvektors um eine z-Achse, wobei der erste Drehwinkeisensor derart zu dem mindestens einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor angeordnet ist, dass sich die z-Achse im Wesentlichen orthogonal zu dem zweidimensionalen Beschleunigungsvektor erstreckt. Für Sportarten, bei denen ein Bali mit einem Schläger geschlagen werden, wie z. B. das Golfspiel, Baseball, Tennis oder Eishockey, ist es bekanntermaßen von Vorteil, den Schläger während der Schiagbewegung auf einer ausgezeichneten Schwungbahn zu führen. Anderenfalls kann es zu erheblichen Abweichungen von der beabsichtigten Flugbahn des Balles kommen. Das Führen des Schlägers auf einer ausgezeichneten Bahn kann man erlernen und trainieren. Hierzu ist es notwendig, die ausgezeichnete Schwungbahn zu identifizieren und die Abweichung des Schlägers von dieser ausgezeichneten Schwungbahn festzustellen.
Aus der DE 10 2006 008 333 B4 ist eine Messvorrichtung der eingangs beschriebenen Art bekannt. Diese Messvorrichtung ermittelt die für das Training einer Schlagbewegung relevanten Daten vorwiegend über die Beschleunigungssensoren. Aus den durch die Beschieunigungssensoren gewonnenen Daten lässt sich jedoch nicht immer eindeutig der Anfangspunkt eines Schlages ermitteln. Dies zieht nach sich, dass auch von dem Anfangspunkt des Schlages abhängige Daten, wie z.B. die Schlaggeschwindigkeit oder der Zeitpunkt der größten Beschleunigung fehlerbehaftet sein können. Ein weiteres Problem beispielsweise beim Golfspiei ist, dass ein für das Putten empfindlicher Sensor bei einem Schwung mit höherer Geschwindigkeit überläuft. Die essvorrichtung aus dem Stand der Technik ist demnach nicht sowohl für das Putten als auch für Schwünge mit höherer Geschwindigkeit geeignet.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Messvorrichtung mit erhöhter Präzision anzugeben.
Dieses Problem wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Danach umfasst die Messvorrichtung einen zweiten Drehwinkelsensor zum Erfassen eines zweiten Drehwinkeis des eindimensionalen Beschleunigungsvektors um eine y- Achse, wobei der zweite Drehwinkelsensor derart zu dem mindestens einen eindimensionalen Beschieunigungssensor angeordnet ist, dass sich die y-Achse im Wesentlichen senkrecht zu dem eindimensionalen Beschleunigungsvektor erstreckt. Diese Messvorrichtung kann, beispielsweise bei Verwendung für das Golfspiel, Schwünge mit höherer Geschwindigkeit und ebenso Puttbewegungen erfassen.
Bei den Drehwinkeisensoren kann es sich allgemein um Mittel zum Nachweis der Winkelgeschwindigkeit handeln. Solche Mittel sind beispielsweise Gyroskopsensoren. Vorteilhaft sind die Gyroskopsensoren als mikro-elektro-mechanisehe Systeme, sogenannte MEMS ausgeführt. Für spezielle Anwendungen können auch mechanische Gyroskopsensoren verwendet werden. Der Einfachheit halber können die beiden Drehwinkelsensoren baugleich sein. Weiterhin können die beiden Drehwinkeisensoren in einem Bauteil integriert sein. Da sie vorgesehen sind, um zwei Drehwinkel um zwei im Wesentlichen orthogonal zueirjander verlaufende Achsen zu messen, sind die beiden Drehwinkelsensoren im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordnet sind. Die Drehwinkelsensoren sind geeignet, Bewegungen von einer Dauer von wenigen Millisekunden aufzulösen. Werden als Drehwinkeisensoren Gyroskopsensoren verwendet, so sind vorzugsweise solche mit einem Messbereich von 50 bis 2000 s, insbesondere von 4ÖÖ bis 800 7s, besonders bevorzugt von 550 bis 650 7s zu wählen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung mindestens einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor und zwei eindimensionale Beschieunigungssensoren. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Messvorriehtung zwei zweidimensionale Beschieunigungssensoren und zwei eindimensionale Beschieunigungssensoren. Die zwei zweidimensionalen Beschieunigungssensoren und die zwei eindimensionalen Beschieunigungssensoren sind vorzugsweise in jeweils unterschiedlichen Messbereichen empfindlich. Demnach können der eine zweidimensionale Beschleunigungssensor und der eine eindimensionale Beschieunigungssensor für Messungen von langsamen Schlägen in einem Messbereich von ö bis 15 g, insbesondere von 0 bis 10 g ausgelegt und vorgesehen sein. Demgegenüber können der andere zweidimensionale Beschieunigungssensor und der andere eindimensionale Beschieunigungssensor für Messungen von schnellen Schlägen in einem Messbereich von 5 bis 250 g, insbesondere von 15 bis 100 g ausgelegt und vorgesehen sein.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung zwei zweidimensionale Beschieunigungssensoren zum Erfassen eines zweidimensionalen Beschieunigungsvektors, zwei eindimensionale Beschieunigungssensoren zum Erfassen eines eindimensionalen Beschleunigungsvektors, wobei die eindimensionalen Beschieunigungssensoren derart zu den zweidimensionalen Beschieunigungssensoren angeordnet sind, dass der erfasste eindimensionale Beschleunigungsvektor im Wesentlichen orthogonal zu dem durch die zweidimensionalen Beschieunigungssensoren erfassten zweidimensionalen Beschleunigungsvektor verläuft, einen ersten Drehwinkelsensor zum Erfassen eines ersten Drehwinkels des zweidimensionalen Beschleunigungsvektors um eine z-Achse, wobei der erste Drehwinkelsensor derart zu den zweidimensionalen Beschieunigungssensoren angeordnet ist, dass sich die z-Achse im Wesentlichen orthogonal zu dem zweidimensionalen Beschieunigungsvekfor erstreckt, und einen zweiten Drehwinkelsensor zum Erfassen eines zweiten Drehwinkels des eindimensionalen Beschieunigungsvektors um eine y-Aehse, wobei der zweite Drehwinkelsensor derart zu den eindimensionalen Beschieunigungssensoren angeordnet ist, dass sich die y~Achse im Weseniiiehen senkrecht zu dem eindimensionalen Beschleunigungsvektor erstreckt. Gemäß dieser Ausführungsform sind die zweidimensionalen Beschleunigungssensoren in jeweils unterschiedlichen essbereichen empfindlich. Zudem sind die eindimensionalen Beschleunigungssensoren in jeweils unterschiedlichen Messbereichen empfindlich. Insbesondere sind die zweidimensionalen Beschleunigungssensoren und/oder die eindimensionalen Beschleunigungssensoren ausgelegt, um jeweils zeitgleich zu messen.
Alternativ kann die Messvorrichtung auch nur je einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor und eindimensionalen Beschieunigungssensor umfassen. Um dennoch sowohl schnelle Schläge als auch langsame Schläge mit einer Messvorrichtung erfassen zu können, kann für jeden Sensor ein Verstärker vorgesehen werden. Geeignete Verstärker sind beispielsweise stufenlose Verstärker, die um einen Faktor von 1 bis 16 verstärken.
Die Sensoren zum Messen der Beschleunigung und der Drehwinkel des Schlägers können als mikro-elektro-mechanische Systeme, sogenannte MEMS, ausgeführt sein. E S haben den Vorteil, dass sie einerseits kostengünstig hergestellt werden können und andererseits einen geringen Energieverbrauch haben. Zudem haben sie meist eine höhere Zuverlässigkeit als konventioneile Systeme.
Um den zeitlichen Verlauf eines Schlages analysieren zu können, ist es zweckmäßig, zusätzlich ein Mittel zur Zeitmessung vorzusehen. Somit kann jedem Messpunkt der Beschieunigungs- und Drehwinkeisensoren ein Zeitpunkt zugeordnet werden und der Schlag zeitaufgelöst analysiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Messvorrichtung Rechenmittel, die vorgesehen sind, um die durch die Beschleunigungssensoren und Drehwinkelsensoren ermittelten Rohdaten zu bearbeiten und aufbereitete Daten bereitzustellen. Die aufbereiteten Daten sind Daten, die der Benutzer direkt zur Beurteilung der Qualität seiner Schlagbewegung heranziehen kann. Solche aufbereiteten Daten sind beispielsweise die Orientierung des Schlägers, die maximale Beschleunigung, die Dauer der einzelnen Phasen des Schlages, sowie die Kräfteverteilung bzw. Beschleunigungen während der einzelnen Phasen und die Schwungbahn. Aus diesen aufbereiteten Daten können weitere Daten, wie beispielsweise der Zeitpunkt der höchsten Schlägergeschwindigkeit und daraus der Ort bzw. der Winkel zum Zeitpunkt der höchsten Geschwindigkeit abgeleitet werden. Das Rechenmittel kann zudem eine Schnittstelle aufweisen, um die Rohdaten und/oder die aufbereiteten Daten an externe Dafenverarbeitungssysteme zu überfragen. Alternativ können auch die Sensoren eine derartige Schnittstelle aufweisen. In diesem Fall kann auf ein Rechenmittel als Teil der Messvorrichtung verzichtet werden und die Bearbeitung der Daten direkt auf externen Datenverarbeitungssystemen erfolgen.
Da es oft unnötig ist, dass die Gesamtheit aller aufbereiteten Daten bereitgestellt wird, kann ein Bedienelement vorgesehen sein, mit dem ein Benutzer auswählen kann, welche aufbereiteten Daten das Rechenmittel erzeugt. Dadurch kann Rechenzeit eingespart werden, so dass die aufbereiteten Daten schneller zur Verfügung stehen. Außerdem sind für den Benutzer die gewünschten aufbereiteten Daten einfacher ersichtlich.
Wie eingangs erwähnt, soll die Messvorriehtung dazu dienen, die Bewegung eines Schlägers auf einer ausgezeichneten Schwungbahn zu trainieren. Abweichungen von dieser Schwungbahn können dazu führen, dass der Ball sein Ziel verfehlt. Daher ist es besonders interessant, ob die Schlagbewegung von der ausgezeichneten Schwungbahn abweicht und wenn ja wann und in welchem Maße. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, dass die Messdaten in Echtzeit von dem Rechenmitte! bearbeitet und ausgewertet werden. Darüber hinaus kann das Rechenmitte! vorgesehen sein, um die durch die Beschieunigungssensoren und Drehwinkelsensoren ermittelten Rohdaten und/oder die aufbereiteten Daten mit entsprechenden Referenzdaten, die der ausgezeichneten Schwungbahn entsprechen, zu vergleichen. Um dem Benutzer bereits In dem Moment, in dem die Abweichung auftritt, hierüber zu informieren, kann die Messvorrichtung einen Signalgeber umfassen. Dieser liefert dem Benutzer beispielsweise ein Signal, sobald eine Abweichung gemessen wird. Alternativ kann ein Signal erst dann von dem Signalgeber erzeugt werden, wenn die Differenz (Abweichung) zwischen den Rohdaten und/oder den aufbereiteten Daten einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Zudem kann die Intensität des Signais mit der Größe der Abweichung korrelieren. Das Signal kann akustisch, optisch und/oder mechanisch sein.
Vorteilhafterweise sind alle Sensoren, und falls vorhanden auch das Mittel zur Zeitmessung, das Rechenmittel und der Signalgeber, in einem Gehäuse untergebracht. An dem Gehäuse ist ein Befesfigungsmittel vorgesehen, um die Messvorrichtung lösbar an einem Schläger zu befestigen. Dadurch wird eine einfache Handhabung der Messvorrichtung ermöglicht. Alternativ kann die Messvorrichtung auch nicht lösbar an dem Schläger befestigt sein. Beispielsweise kann die Messvorrichtung in einem Hohlraum des Schlägers angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Alternative kann das Befestigungsmittel so ausgebildet sein, dass es eine Befestigung der Messvorrichtung mittelbar oder unmittelbar an einem Körper eines Benutzers der Messvorrichtung ermöglicht. Insbesondere kann das Befestigungsmittel zur Befestigung der Messvorrichtung an einer Hand oder in der Nähe eines Handgelenks vorgesehen sein, so dass über die Bewegung der Hand, die den Schläger hält, die Schiagbewegung des Schlägers erfasst werden kann. Beispielsweise kann das Befestigungsmittel ein Handschuh oder ein Armband sein.
Eine Trainingsvorrichtung zum Trainieren einer Schlagbewegung eines Schlägers ist in Anspruch 20 angegeben. Gemäß einer konkreten Ausgesfaltung umfasst die Trainingsvorrichtung einen Schiäger, mit dem ein Benutzer die Schiagbewegung trainiert, und mindestens eine Messvorrichtung zum Erfassen der Schiagbewegung des Schlägers. Der Schläger definiert eine Schlägerachse. Die Messvorrichtung ist lösbar an dem Schiäger befestigt. Die Messvorrichtung umfasst mindestens einen zweidimensionalen Beschleunigungssensor zum Erfassen eines zweidimensionalen Beschieunigungsvektors. Zudem umfasst die Messvorrichtung mindestens einen eindimensionalen Beschleunigungssensor zum Erfassen eines eindimensionalen Beschieunigungsvektors, wobei der mindestens eine eindimensionale Beschieunigungssensor derart zu dem mindestens einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor angeordnet ist, dass der erfassfe eindimensionale Beschieunigungsvektor im Wesentlichen orthogonal zu dem durch den mindestens einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor erfassten zweidimensionalen Beschieunigungsvektor verläuft. Des Weiteren umfasst die Messvorrichtung einen ersten Drehwinkelsensor zum Erfassen eines ersten Drehwinkeis des zweidimensionalen Beschieunigungsvektors um eine z-Aehse, wobei der erste Drehwinkelsensor derart zu dem mindestens einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor angeordnet ist, dass sich die z~Achse im Wesentlichen orthogonal zu dem zweidimensionalen Beschieunigungsvektor erstreckt. Die Trainingsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Messvorrichtung einen zweiten Drehwinkeisensor zum Erfassen eines zweiten Drehwinkels des eindimensionalen Beschieunigungsvektors um eine y-Achse umfasst, wobei der zweite Drehwinkeisensor derart zu dem mindestens einen eindimensionalen Beschieunigungssensor angeordnet ist, dass sich die Achse im Wesentlichen orthogonal zu dem eindimensionalen Beschieunigungsvektor erstreckt.
Es bestehen vielfältige Möglichkeifen, die Messvorrichtung an dem Schläger auszurichten, da die Sensoren in ihrer Gesamtheit nicht kugelsymmetrisch sind. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Messvorrichtung derart bezüglich der Schlägerachse orientiert sein, dass der zweidimensionale Beschieunigungssensor einen zweidimensionalen Beschieunigungsvektor des Schlägers, der orthogonal zur Sehlägeraehse verläuft, erfasst, dass der eindimensionale Beschleunigungssensor einen eindimensionalen Beschleunigungsvektor des Schlägers, der parallel zur Schlägerachse verläuft, erfassl, dass der erste Drehwinkelsensor einen ersten Drehwinkel des Schlägers um die Schlägerachse erfassl, und dass der zweite Drehwinkelsensor einen zweiten Drehwinkel des Schlägers um die y-Achse, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Sehlägeraehse erstreckt, erfasst.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Trainingsvorrichtung neben der an dem Schläger befestigten Messvorrichtung mindestens einen Körpersensor. Der mindestens eine Körpersensor ist ein Sensor, der zum Messen der Bewegung eines Körpers bzw. eines Körperteils eines Benutzers der Trainingsvorrichtung vorgesehen ist. Zu diesem Zweck ist der mindestens eine Körpersensor an mindestens einer Steile des Körpers des Benutzers mittelbar oder unmittelbar befestigbar. Der Körpersensor kann mindestens einen Beschleunigungssensor, mindestens einen Drehwinkelsensor oder eine Kombination von mindestens einem Beschleunigungssensor und mindestens einem Drehwinkelsensor umfassen. Die Messung des mindestens einen Körpersensors erfolgt vorteilhaft zeitgleich mit der Messung der Messvorrichtung. Diese Ausführungsform ermöglicht es, während eines Schlages gleichzeitig die Bewegung des Schlägers (mittels der Messvorrichtung) und die Bewegung des Körpers bzw. eines Körperteils (mitteis des mindestens einen Körpersensors) zu erfassen.
Vorteilhaft kann die Trainingsvorrichtung Rechenmittei aufweisen, die vorgesehen sind, ein Messsignal des mindestens einen Körpersensors mit einem entsprechenden Referenzsignal zu vergleichen. Dieses Rechenmittei kann das zuvor beschriebene Rechenmittei der Messvorrichtung oder ein zusätzliches Rechenmittel sein. Da zudem das Rechenmittel der Messvorrichtung geeignet sein kann, die Rohdaten und/oder Referenzdaten der Beschleunigungssensoren und Drehwinkelsensoren der Messvorrichtung mit entsprechenden Referenzsignalen zu vergleichen, kann das Rechenmittei sowohl für den Schläger als auch für den Körper bzw. ein Körperteil eine Abweichung der gemessenen Bewegung (Position) von einer Referenzbewegung (Referenzposition), die beispielsweise der idealen Bewegung (Position) entspricht, ermitteln. Da die Messvorrichtung und der mindestens eine Körpersensor simultan messen, kann einer Abweichung der Bewegung des Schlägers von einem Referenzsignal die Körper(teii)haltung oder die Körper(teil)bewegung bzw. deren Abweichung von einem entsprechenden Referenzsignal zum Zeitpunkt der Abweichung der Bewegung des Schlägers zugeordnet werden. Um den Benutzer von einer ermittelten Abweichung der Körper(teil)haltung oder der Körper{leii)bewegung zu unterrichten, kann ein Signalgeber vorgesehen sein. Der Signalgeber kann der zuvor beschriebene Signalgeber der essvorrichtung oder ein zusätzlicher Signalgeber sein. Demnach kann einem Benutzer vorteilhaft angezeigt werden, dass einerseits die Schwungbahn des Schlägers von der ausgezeichneten Schwungbahn abweicht und gegebenenfalls, weiche Abweichung der Körper(teil)haltung oder der Körper{teil)bewegung zum Zeitpunkt der Abweichung der Bewegung des Schlägers vorlag. Der Benutzer kann somit die für die Abweichung des Schlägers von der ausgezeichneten Schwungbahn ursächliche Körper(teii)haltung oder Körper{teil)bewegung erkennen und korrigieren, um die Schlagbewegung des Schlägers zu verbessern.
Der Signalgeber kann ein akustisches, optisches oder mechanisches Signal ausgeben. Das akustische Signal kann insbesondere eine gesprochene Ansage sein, die die abweichende (fehlerhafte) Haltung bzw. Bewegung des Körpers oder eines Körperteils und des Schlägers beschreibt. Das optische Signal kann insbesondere eine graphische Darstellung der abweichenden (fehlerhaften) Haltung bzw. Bewegung des Körpers oder eines Körperteils und des Schlägers sein, die im Vergleich mit der dem Referenzsignal entsprechenden Haltung bzw. Bewegung des Körpers oder eines Körperteils und des Schlägers abgebildet ist. Der Körper kann beispielsweise als Avatar dargestellt sein. Die graphische Darstellung kann das Geschehen ohne zeitliche Verzögerung abbilden, so dass ein Benutzer eine Abweichung in dem Moment, in dem sie auftritt, erkennen kann. Alternativ kann das optische Signal nach dem Ausführen eines Schlages in einer Sequenz von Bildern ausgegeben werden, die zusammen den Verlauf der gesamten Schlagbewegung abbilden. Das mechanische Signal kann insbesondere ein Vibrationssignal sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Messvorrichtung der Trainingsvorrichtung eine Messvorrichtung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung.
Ein Verfahren zum Training einer Schlagbewegung eines Schlägers auf einer ausgezeichneten Schwungbahn mittels einer Trainingsvorrichtung ist in Anspruch 27 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den hiervon abhängigen Ansprüchen.
Gemäß einer konkreten Ausgestaltung des Verfahrens kann insbesondere vorgesehen sein, dass die für das Verfahren verwendete Trainingsvorrichtung einen Schläger und mindestens eine am Schläger befestigte Messvorrichtung zum Erfassen der Schlagbewegung des Schlägers umfasst, wobei die Trainingsvorrichfung eine Trainingsvorrichtung nach einer der Ausführungsformen der Erfindung ist. Bei bestimmungsgemäßer Benutzung der Trainingsvorrichtung erfasst der zweite Drehwinkelsensor einen zweiten Drehwinkel des Schlägers um die y-Aehse, die sich im Wesentlichen senkrecht zur ausgezeichneten Schwungbahn erstreckt.
Das Verfahren kann beispielsweise dem Vergleich einer gemessenen Schwungbahn mit einer idealen Referenzschwungbahn dienen. Dazu ermitteln die Sensoren der Messvorriehtung Rohdaten, die das Rechenmittel der Messvorrichtung in aufbereitete Daten umwandelt. Unter aufbereiteten Daten sind die weiter oben beispielhaft erwähnten aufbereiteten Daten gemeint. Demnach kann es sich um die Orientierung des Schlägers, die maximale Beschleunigung, die Dauer der einzelnen Phasen des Schlages, die Kräfteverteilung bzw. Beschleunigungen während der einzelnen Phasen und die Schwungbahn handeln. Weiterhin können die maximale Geschwindigkeit des Schlägerkopfes und die Position des Schlägerkopfes zum Zeitpunkt der höchsten Geschwindigkeit relativ zum Zeitpunkt des Balischlags bestimmt werden. Die aufbereiteten Daten werden anschließend mit Referenzdaten verglichen, und die Differenz wird ermittelt. Vorteiihafterweise erzeugt ein Signalgeber ein Signal, wenn die Differenz zwischen den aufbereiteten Daten und den Referenzdaten einen festgelegten Grenzwert überschreitet. Das Signal wird in dem Moment erzeugt, in dem die Abweichung von den Referenzdafen vorliegt. Dabei kann die Stärke des Signals mit der Größe der Differenz korrelieren. Der Benutzer wird somit in dem Moment, in dem die Abweichung auftritt, über die Abweichung unterrichtet. Das heißt, er weiß aus der Situation heraus, an welchen Punkten die Schlagbewegung nicht ideal ist. Er braucht demnach nicht nach dem Schlag, den entsprechenden Moment anhand der aufbereiteten Daten zu identifizieren, und was noch schwieriger ist, den berechneten Zeitpunkt im tafsächlichen Bewegungsablauf wiederzufinden.
Die Daten können auch nach einem Schlag im zeitlichen Zusammenhang ausgewertet werden, um zusätzliche oder genauere Parameter zu ermittein. Beispiele dafür sind ein genaues Ablesen der Position des Schwungbeginns aus geglätteten Messdafen bzw. das Bestimmen des Schwungrhythmus aus der Gesamtmenge der Daten zwischen Schwungbeginn und Balischlag (Impact). Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispieien in Verbindung mit den Zeichnungen im Einzelnen beschrieben werden.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer essvorrichlung gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung zum Erfassen einer Schlagbewegung eines Schlägers;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Trainingsvorrichtung mit der
Messvorrichtung aus Figur 1 im bestimmungsgemäß eingebauten Zustand; Fig. 3 die Trainingsvorrichfung aus Figur 2 dargestellt aus einer anderen
Perspektive;
Fig. 4 eine schematische Darstellung von Messsignalen in x-Riehtung von zweidimensionalen Beschleunigungssensoren der Messvorrichtung aus Figur 1 in Abhängigkeit von der Zeit;
Fig. 5 eine schemafische Darstellung von Messsignalen in y-Richtung der zweidimensionalen Beschleunigungssensoren aus Figur 4 in Abhängigkeit von der Zeit;
Fig. 6 eine schematische Darstellung von Messsignaien in z-Riehtung von eindimensionalen Beschleunigungssensoren der Messvorrichtung aus Figur 1 in Abhängigkeit von der Zeit; Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Messsignais eines ersten
Drehwinkeisensors der Messvorrichtung aus Figur 1 in Abhängigkeit von der Zeit; eine schematische Darstellung eines Messsignais eines zweiten Drehwinkeisensors der Messvorrichtung aus Figur 1 in Abhängigkeit von der Zeit;
Fig. 9 eine schemafische Darstellung von möglichen Positionen eines
Körpersensors als Teil einer Trainingsvorrichtung, die die Messvorrichtung aus Figur 1 und mindestens einen Körpersensor umfasst; und Fig. 10 eine schematische Darstellung des Messsignais der Messvorrichtung aus Figur 1 in Kombination mit dem Messsignal des Körpersensors aus Figur 9 im Vergleich mit jeweils einem Referenzsignal. Die in den Figuren 4 bis 8 dargestellten Messsignaie wurden von den unterschiedlichen Sensoren gleichzeitig gemessen.
In Figur 1 ist schematisch eine Messvorrichtung 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die Messvorrichtung 2 ist vorgesehen, Bewegungen eines Schlägers 4, der einen Ball schlägt, im Folgenden als Schlagbewegungen bezeichnet, zu messen. Eine Schlagbewegung gliedert sich in die Abschnitte Schwungbeginn (a), Rückschwung (b), Vorwärtsschwung (c) und Ballschiag (d). Die Messvorrichtung 2 misst die Sehlagbewegungen zeitlich aufgelöst, so dass der relevante Zeitraum zwischen Schwungbeginn (a) und Ballschiag (d) ausgewertet werden kann.
Die Messvorrichtung 2 ist beispielsweise für das Messen von Schlagbewegungen beim Golfspiel, Baseball, Tennis und Eishockey geeignet. Im Ausführungsbeispiel (Figuren 2 und 3) dient die Messvorrichtung 2 der Messung von Schlagbewegungen mit einem Golfschläger 4.
Die Messvorrichtung 2 umfasst im Ausführungsbeispiel zwei zweidimensionale Beschieunigungssensoren 6a, 6b zum Erfassen eines zweidimensionalen Beschieunigungsvektors lixy und zwei eindimensionale Beschieunigungssensoren 8a, 8b zum Erfassen eines eindimensionalen Beschieunigungsvektors z . Dabei sind die eindimensionalen Beschieunigungssensoren 8a, 8b derart zu den zweidimensionalen Beschieunigungssensoren 6a, 6b angeordnet, dass der eindimensionale Beschieunigungsvektor hz im Wesentlichen orthogonal zum zweidimensionalen
Beschleunigungsvektor verläuft. Neben den Beschieunigungssensoren 6a, 6b, 8a, 8b umfasst die Messvorrichtung 2 einen ersten Drehwinkelsensor 10 zum Erfassen eines ersten Drehwinkels Θ . Dabei ist der erste Drehwinkelsensor 10 derart zu den zweidimensionalen Beschieunigungssensoren 6a, 6b angeordnet, dass der erste Drehwinkel Θ dem Drehwinkel des zweidimensionalen Beschieunigungsvektors $ um eine Achse z entspricht, die sich im Wesentlichen orthogonal zu dem zweidimensionalen Beschieunigungsvektor erstreckt. Zudem umfasst die Messvorrichtung 2 einen zweiten Drehwinkelsensor 12 zum Erfassen eines zweiten Drehwinkeis φ . Dabei ist der zweite Drehwinkelsensor 12 derart zu den eindimensionalen Beschieunigungssensoren 8a, 8b angeordnet ist, dass der zweite Drehwinkei φ dem Drehwinkel des eindimensionaien Beschieunigungsvektors hz um eine y-Achse entspricht, die sich im Wesentlichen senkrecht zu dem eindimensionalen Beschieunigungsvektor ^ erstreckt. Der zweite Drehwinkei φ ist demnach der Drehwinkel in der Schwungebene.
Die zweidimensionalen Beschieunigungssensoren 6a, 6b arbeiten in zwei unterschiedlichen, sich teilweise überlappenden Messbereichen, Der Messbereich des einen zweidimensionalen Beschleunigungssensors 6a reicht dabei von 5 bis 250 g und ist besonders für schnelle Schläge geeignet. Der Messbereich des anderen zweidimensionalen Beschieunigungssensors 6b reicht dabei typisch von ö bis 15 g und ist besonders für langsame Schläge geeignet.
Die zweidimensionalen Beschieunigungssensoren 6a, 6b können aus je zwei eindimensionalen Beschieunigungssensoren aufgebaut sein. Diese eindimensionalen Beschieunigungssensoren eines zweidimensionalen Beschieunigungssensors 6a, 6b können baugleich bzgi. des Messbereiches sein. Für bestimmte Anwendungen kann es auch vorteilhaft sein, unterschiedliche Messbereiche für diese eindimensionalen Beschieunigungssensoren zu wählen. Ferner können die eindimensionalen Beschieunigungssensoren des zweidimensionalen Beschieunigungssensors 6a baugleich mit dem eindimensionalen Beschleunigungssensor 8a sein und die eindimensionalen Beschieunigungssensoren des zweidimensionalen
Beschieunigungssensors 6b mit dem eindimensionalen Beschleunigungssensor 8b. Alternativ können die eindimensionaien Beschieunigungssensoren auch unterschiedlich ausgebildet sein. Die zweidimensionalen Beschieunigungssensoren 6a, 6b sind vorteilhaft in einem Bauteil untergebracht.
Die Drehwinkelsensoren 10, 12 sind Mittel zum Nachweis der Winkelgeschwindigkeit. Gemäß einer Ausführungsform sind die Drehwinkeisensoren 10, 12 Gyroskopsensoren. Die Drehwinkelsensoren 10, 12 sind orthogonal zueinander angeordnet, um die Drehwinkei Θ und φ zu messen. Die Drehwinkelsensoren 10, 12 arbeiten in einem Messbereich von 50 bis 2000 s.
Die Beschieunigungssensoren 6a, 6b, 8a, 8b und die Drehwinkelsensoren 10, 12 sind im Äusführungsbeispiei mikro-elektro-mechanische Systeme, allgemein bekannt als MEMS.
Die Messvorrichtung 2 umfasst femer ein Mittel 14 zur Zeitmessung. Das Mittel 14 zur Zeitmessung misst parallel zu den Beschieunigungssensoren 6a, 6b, 8a, 8b und den Drehwinkelsensoren 10, 12 die Zeit, um jedem essweri, der durch die Beschieunigungssensoren 6a, 6b, 8a, 8b und die Drehwinkeisensoren 10, 12 erfasst wird, einen Zeitpunkt zuordnen zu können. Ein Rechenmittei 16 ist vorgesehen, um die Rohdaten, die die Beschleunigungssensoren 6a, 6b, 8a, 8b, die Drehwinkeisensoren 10, 12 und das Mittel 14 zur Zeitmessung liefern, zu empfangen und auszuwerten. Das Rechenmittel 16 berechnet anhand der ermittelten Rohdaten und anhand von physikalischen Modellen zeitabhängig die Position des Schlägers im Raum, sowie dessen Orientierung und Geschwindigkeit im Laufe des Schlages. Die berechneten Werte können mit Referenzdaten verglichen werden. Eine detaillierte Darstellung der Funktionsweise des Rechenmitteis 16 erfolgt weiter unten im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Verfahrens zum Training einer Schlagbewegung, bei dem die Messvorrichtung 2 verwendet wird. Das Rechenmittel 16 umfasst einen Speicher und einen Prozessor. Der Speicher speichert Programme, die der Auswerfung der Rohdaten, die die Beschieunigungssensoren 6a, 6b, 8a, 8b, die Drehwinkeisensoren 10, 12 und das Mittel 14 zur Zeitmessung liefern, dienen. Zudem speichert der Speicher eine Vielzahl von Referenzdafen, die idealen Schwungabläufen entsprechen und dem Vergleich mit gemessenen Schlagbewegungen dienen. Das Rechenmittei 16 ist über eine Schnittstelle 18 von außen zugänglich. Somit können einerseits die Rohdaten, die die Beschieunigungssensoren 6a, 6b, 8a, 8b, die Drehwinkeisensoren 10, 12 und das Mittel 14 zur Zeitmessung liefern, bzw. die durch das Rechenmittel 16 ausgewerteten Daten von dem Rechenmittel 16 auf externe Datenverarbeitungssysteme überfragen werden. Andererseits ermöglicht die Schnittstelle auch, die Programme und/oder Referenzdaten zu aktualisieren bzw. zu ersetzen. Die Schnittsfeiie 18 ist beispielsweise ein USB Anschiuss, eine Bluetooth-Schnittstelle, eine Infrarot-Schnittstelle oder eine andere gängige drahtlose oder drahtgebundene Schnittstelle. Vorzugsweise ist die Schnittstelle eine Bluetooth-Schnittstelle, um damit eine Verbindung zu Smartphones als externe Datenverarbeitungssysteme herstellen zu können.
Die Messvorrichtung 2 weist ferner ein Bedienelement 20 auf, mit dem ein Benutzer auswählen kann, welches oder welche Programm(e) von dem Rechenmittei 16 auszuführen ist/sind. Zudem kann ein Benutzer mittels des Bedienelementes 20 einen Referenzdafensatz auswählen, mit dem die anschließend zu messenden Schlagbewegungen zu vergleichen sind. Die Beschieunigungssensoren 6a, 6b, 8a, 8b, die Drehwinkeisensoren 10, 12, das Mittel 14 zur Zeitmessung und das Rechenmittel 16 sind in einem kompakten Gehäuse 22 angeordnet. Das Gehäuse 22 weist ein Befestigungsmittei 24 auf, über das die essvorrichtung 2 lösbar an dem Schläger 4 befestigt werden kann.
Die Messvorrichtung 2 weist ferner einen Signalgeber 26 auf. Der Signalgeber 26 ist beispielsweise außen am Gehäuse 22 angebracht. Alternativ kann der Signalgeber 26 auch im Gehäuse 22 untergebracht sein. Der Signalgeber 26 gibt akustische und/oder optische Signale ab. Für spezielle Anwendungen kann das Signal auch ein Vibrationssignal sein. Signale werden von dem Signalgeber 26 dann abgegeben, wenn die Differenz zwischen den durch das Rechenmitte! 16 berechneten Werten und den Referenzdaten einen Grenzwert übersteigt. Der Grenzwert kann dabei von dem Benutzer festgelegt werden. In den Figuren 2 und 3 ist eine Trainingsvorrichtung 30 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aus zwei unterschiedlichen Perspektiven dargestellt. Die Trainingsvorrichtung 30 ist zum Trainieren einer Schiagbewegung eines Schlägers 4 geeignet. Zur besseren Veranschaulichung zeigen die Figuren 2 und 3 die Trainingsvorrichtung 30 zusammen mit einem Benutzer. In Figur 2 erstreckt sich die Schwungbahn senkrecht zur Zeichenebene und in Figur 3 parallel zur Zeichenebene.
Die Trainingsvorrichtung 30 umfasst die bereits beschriebene Messvorrichtung 2 und einen Schläger 4, mit dem eine Schiagbewegung trainiert werden soll. Der Schläger erstreckt sich entlang einer Schlägerachse A. Die Messvorrichtung 2 ist an dem Schläger 4 befestigt. Vorzugsweise ist die Messvorrichtung 2 an dem Schläger 4 über das Befestigungsmittei 24 befestigt. Im Ausführungsbeispiel ist der Schläger 4 ein Golfschläger. Alierdings kann der Schläger, wie eingangs beschrieben, auch ein für andere Ballsportarten verwendeter Schläger sein. Dabei ist die Messvorrichtung 2 derart an dem Schläger 4 befestigt, dass der zweidimensionale Beschieunsgungsvektor a , der durch die zweidimensionalen
Beschieunigungssensoren 6a, 6b erfasst wird, orthogonal zur Schlägerachse A verläuft. Aus der oben beschriebenen relativen Anordnung der zweidimensionalen Beschieunigungssensoren 6a, 6b, der eindimensionalen Beschleunigungssensoren 8a, 8b, des ersten Drehwinkeisensors 10 und des zweiten Drehwinkelsensors 12 zueinander und aus der relativen Anordnung des Schlägers 4 und der zweidimensionalen Beschieunigungssensoren 6a, 6b ergeben sich folgende Zusammenhänge: Der eindimensionale Beschieunigungsvektor az , der durch die eindimensionalen Beschieunigungssensoren 8a, 8b eriasst wird, verläuft parallel zur Schiägerachse A. Der erste Drehwinkei θ , der durch den ersten Drehwinkelsensor 10 eriasst wird, entspricht dem Drehwinke! des Schlägers 4 um die Schlägerachse A. Der zweite Drehwinkei φ , der durch den zweiten Drehwinkelsensor 12 erfasst wird, entspricht dem Drehwinkei des Schlägers 4 um eine y~Achse, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Schlägerachse A erstreckt.
Um die Trainingsvorrichtung 30 zum Trainieren einer Schiagbewegung auf einer ausgezeichneten Schwungbahn einsetzen zu können, ist die Messvorrichtung 2 derart zur Schiägerachse A anzuordnen, dass bei bestimmungsgemäßer Benutzung der Trainingsvorrichtung 30 sich die y-Achse, um die sich der zweite Drehwinkei φ dreht, im Wesentlichen orthogonal zu der ausgezeichneten Schwungbahn erstreckt. Das Verfahren zum Training einer Schlagbewegung mit dem Schläger 4 auf einer ausgezeichneten Schwungbahn beruht darauf, dass die Beschleunigungssensoren 6a, 6b, 8a, 8b, die Drehwinkelsensoren 10, 12 und das Mittel zur Zeitmessung 14 Rondaten ermitteln, die an das Rechenmittel 16 übertragen und durch das Rechenmittei 16 bearbeitet werden, das die Rohdaten in aufbereitete Daten wie beispielsweise die Orientierung, maximale Beschleunigung, Dauer einzelner Phasen der Schlagbewegung, Kräfteverteilungen und Beschleunigungen während der einzelnen Phasen und Schwungbahn umwandelt. Diese Schritte erfolgen in Echtzeit, so dass die aufbereiteten Daten dem Benutzer unmittelbar während des Schlages zur Verfügung stehen. Da ein Benutzer, der eine bestimmte Bewegung trainiert, allein aus den aufbereiteten Daten seiner Schlagbewegung nicht unbedingt Fehler ablesen kann, sieht das Verfahren vor, die aufbereiteten Daten mit Referenzdaten zu vergleichen und die Differenz zwischen den aufbereiteten Daten und den Referenzdaten zu bestimmen. Dazu stehen dem Benutzer eine Vielzahl von Referenzdaten zur Verfügung, aus der er mittels des Bedienelementes 20 die Referenzdaten auswählen kann, die der Schlagbewegung entsprechen, die er trainieren möchte. Wenn eine Differenz zwischen der gemessenen Schiagbewegung und den ausgewählten Referenzdaten festgestellt wird, wird durch den Signalgeber 26 ein Signal erzeugt. Die Stärke des Signals variiert dabei mit der Größe der Differenz. Im Ausführungsbeispiel ist das Signal ein akustisches Signal, das mit zunehmender Differenz lauter wird. Professioneile Spieier, die nicht unbedingt auf einen Vergleich der gemessenen Daten mit Referenzdaten angewiesen sind, können auch direkt auf die aufbereiteten Daten zugreifen. Ein Vergleich mit Referenzdaten findet in diesem Fall nicht statt. Die aufbereiteten Daten, sowie deren Differenz zu den Referenzdaten werden in Echtzeit ermittelt, das heißt während des Schlages. Somit erkennt der Benutzer instantan, weiche Phasen der Schwungbewegung fehlerhaft sind. Zudem können sämtliche Daten (Rohdaten, aufbereitete Daten, Differenzdaten) über die Schnittstelle 18 an ein externes Datenverarbeitungssystem übertragen werden. Dies ermöglicht weitergehende Analysen der Schläge nachdem die Schläge ausgeführt wurden. Beispielsweise kann so ermittelt werden, wie sich bei mehrfacher Wiederholung einer bestimmten Art des Schlagens oder langfristig über mehrere Trainingstage hinweg die Güte des Schlages verbessert hat.
In den Figuren 4 bis 8 sind für einen Schlag mit einem Golfschläger 4 schematisch die Messsignale der einzelnen Sensoren 6a, 6b, 8a, 8b, 10, 12 in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt. Dabei sind die relevanten Phasen Schwungbeginn (a), Rückschwung (b), Vorwärtsschwung (c) und Ballschlag (d) in jedem esssignal gekennzeichnet. Dabei ist unter Rückschwung (b) die Phase zwischen Schwungbeginn (a) und dem Moment der höchsten Schlägerposition zu verstehen. Der Vorwärtsschwung (c) ist dementsprechend die Phase zwischen dem Moment der höchsten Schlägerposition und dem Ballschlag (d). Die Dauer eines Schlages beträgt je nach Spieier typisch zwischen 600 und 1000 ms. Der in den Abbildungen 4 bis 8 dargestellte Schlag hat eine Länge von ungefähr 1 ÖÖÖ ms. Die relative Dauer von Rückwärtsschwung und Vorwärtsschwung ist in den Figuren 4 bis 8 nicht wahrheitsgetreu, sondern nur schematisch, abgebildet. In der Regel ist die Dauer des Rückwärtsschwungs in etwa drei Mal so groß wie die Dauer des Vorwärtsschwungs.
Figur 4 zeigt, wie sich die Größe des Beschieunigungsvektors ιχ als die eine Komponente des zweidimensionalen Beschleunigungsvektors iz im Laufe des Schlages ändert. Wie aus Figur 3 erkennbar, ist der Beschleunigungsvektor x senkrecht zur
Schiägerachse A gerichtet und verläuft im Wesentlichen parallel zu der ausgezeichneten Schwungbahn, in Figur 4 sind zwei Graphen dargesieiit. Der als durchgezogene Linie dargestellte Graph entspricht einer Messung des einen zweidimensionalen Beschieunigungssensors 6a, der in einem Bereich von 10 bis 100 g misst. Der Wert der durch den Beschleunigungssensor 6a gemessenen Beschleunigung γ wird in Figur 4 an der linken Ordinatenachse abgelesen. Parallel findet die Messung durch den anderen zweidimensionalen Beschleunigungssensors 6b statt (gestrichelte Linie), der in einem Bereich von 0 bis 10 g misst. Der Wert der durch den Beschieunigungssensor 6b gemessenen Beschleunigung x wird in Figur 4 an der rechten Ordinatenachse abgelesen. Während der Rüekwärtsschwung (b) von dem Sensor 6b mit einer guten Auflösung gemessen wird, ist das Signal dieses Sensors 6b für den Vorwärtsschwung (c) gesättigt. Umgekehrt wird der Rückwärtsschwung (b) durch den Sensor 6a nicht ausreichend aufgelöst, der Vorwärtsschwung (c) jedoch sehr gut abgebildet. Somit ist für die Auswertung des Rückwärtsschwungs (b) der Sensor 6b und für die Auswertung des Vorwärtsschwungs (c) der Sensor 6a zu verwenden. Der Beschleunigungsvektor i'x des Rückschwungs (b) ist negativ und hat einen parabeiförmigen Verlauf. Der Beschieunigungsvektor x des Vorwärtsschwungs (c) ist positiv und hat ebenfalls einen parabeiförmigen Verlauf, der im Moment des Bailschiags (d) einen Peak aufweist.
Figur 5 zeigt, wie sich die Größe des Beschleunigungsvektors v als die andere Komponente des zweidimensionalen Beschieunigungsvektors ü^ im Laufe des Schlages ändert. Wie aus Figur 3 erkennbar, ist der Beschleunigungsvektor senkrecht zur
Schlägerachse A gerichtet und verläuft im Wesentlichen senkrecht zu der ausgezeichneten Schwungbahn. Bei einem idealen Schlag gibt es keine Beschleunigung in y-Richtung, und der Beschleunigungsvektor $ ist somit während des gesamten Schlages gleich null. Der Verlauf des Beschleunigungsvektors ii in Figur 5 rührt allein von der Drehung des Schiägers um die Schlägerachse A her. Auch in Figur 5 sind analog zu Figur 4 zwei Graphen dargestellt. Die Amplituden des Rückwärtsschwungs (b) und des Vorwärtsschwungs (c) sind im Wesentlichen gleich groß und unterscheiden sich lediglich im Vorzeichen. Da die Amplituden in der Regel eher klein sind, wird zur Auswertung des gesamten Schlages vorzugsweise der Sensor 6b herangezogen.
Ein Trainingsziel ist, den Schläger möglichst in einer Ebene zu führen, das heißt, die Auslenkung des Schiägers aus der Ebene zu minimieren. Dieses Ziel kann durch Überprüfung des Verlaufs des Beschieunigungsvektors iz mit Hilfe der Sensoren 6a, 6b trainiert werden.
Figur 6 zeigt, wie sich die Größe des Beschieunigungsvektors itz , der sich parallel zur Schlägerachse A erstreckt, verläuft. Auch in Figur 6 sind analog zu Figur 4 zwei Graphen dargestellt. Die Messung des als durchgezogene Linie dargestellten Graphs erfolgte durch den einen eindimensionalen Beschieunigungssensor 8a und des als gestrichelte Lirjie dargestellten Graphs durch den anderen eindimensionalen Beschleunigungssensor 8b. Die jeweils zugehörigen Ordinatenachsen sind entsprechend gekennzeichnet. Der Verlauf des Beschieunigungsvektors iz, des Vorwärtsschwungs entspricht qualitativ dem
Verlauf des Beschleunigungsvektors K des Vorwärtsschwungs. Auch der Verlauf des Beschleunigungsvektors . des Rückwärtsschwungs entspricht im Wesentlichen dem
Verlauf des Beschleunigungsvektors Kx des Rückwärtsschwungs, nur ist das Vorzeichen nun positiv. Zur Auswertung der Messung Beschieunigungsvektors ϋ?ζ ist analog zu dem
Vorgehen für den Beschieunigungsvektor x zu verfahren. Ausgehend von den Messwerten Kx, und irz der Beschieunigungssensoren 6a, 6b,
8a, 8b kann die Ansprechposition, also die Position des Schlägers 4 unmittelbar vor dem Golfschlag, ermittelt werden.
Figur 7 zeigt, wie sich der erste Drehwinkel Θ des Schlägers 4 um die Schiägerachse A während des Schlages ändert. Der Verlauf des Wertes des ersten Drehwinkels θ während des Schlages entspricht dabei einer Parabel. Oft ist der erste Winkel Θ zu Schwungbeginn (a) nicht identisch mit dem ersten Winkel Θ beim Bailschiag (d). Das heißt der Schiägerkopf ändert seine Orientierung während des Schlages aufgrund einer Rotation des gesamten Schlägers 4 um die Schiägerachse A. Aus der Differenz der beiden Winkel ergibt sich der sogenannte open-elose-Wert des Schlägers 4, Das heißt die Differenz ist ein Maß dafür, ob der Bali von der angestrebten Flugbahn eher nach links oder nach rechts abweichen wird, ideaierweise wird der Schlägerkopf während des Schlages senkrecht zur ausgezeichneten Schwungbahn geführt. Ein Trainingssziei ist, die Differenz zwischen diesen beiden Winkeln so gering wie möglich zu halten. Dieses Ziel kann durch Überprüfung des Verlaufs des ersten Winkels Θ mit Hilfe des ersten Drehwinkelsensors 10 trainiert werden.
Ein häufig auftretendes Problem ist der sogenannte YIP. Hierbei handelt es sich um eine Entriegelung des Handgelenks, wodurch es zu einer unkontrollierten Rotation des Schlägers 4 um die Schiägerachse A kommt. Der YIP wird durch den ersten Drehwinkelsensor 10 gemessen. Die Bewegung findet auf einer Zeitskaia von ungefähr 50 ms statt. Um diese zu erfassen, ist eine Auflösung von 50 bis 5000 Hz, insbesondere von 500 bis 2000 Hz erforderlich. Der YIP äußert sich im zeitabhängigen Verlauf des ersten Winkels Θ als eine hakenförmige Abweichung (siehe Figur 7). Ein anderes Trainingsziel ist, den YIP zu reduzieren. Dieses Ziel kann durch Überprüfung des Verlaufs des ersten Winkels Θ mit Hilfe des ersten Drehwinkelsensors 10 trainiert werden,
Figur 8 zeigt, wie sich der zweite Drehwinkel φ des Schlägers 4 um die y-Achse während des Schlages ändert. Der zweite Drehwinkel ψ entspricht somit dem Winkel, den der Schläger 4 während des Schlages in der Schwungebene zurück legt. Der zeitliche Verlauf des zweiten Winkels φ entspricht qualitativ dem des ersten Winkeis Θ .
Auch bei dem zweiten Winkel Θ ist oft zu beobachten, dass sich die Werte zu Schwungbeginn (a) und beim Bailschiag (d) unterscheiden. Aus der Differenz lässt sich der sogenannte Abschlagwinkel ableiten. Der Abschlag winke! ist der Winkel, den die Abschiagfiäche des Schiägerkopfes mit einer Vertikalen beim Bailschiag (d) einschließt. Ein Trainingsziel ist, bei bestimmten Schlägen die Differenz der Abschlagwinkei zwischen der Position zu Schwungbeginn (a) und der Position beim Bailschiag (d) so klein wie möglich zu halten. Bei anderen Schl gen kann es eher darauf ankommen, den Abschlagwinkei so genau wie möglich zu reproduzieren. Diese Ziele können durch Überprüfung des Verlaufs des zweiten Winkels φ mit Hilfe des zweiten Drehwinkelsensors 12 trainiert werden.
Alternativ ist die Bestimmung auch über die zweidimensionalen Beschieunigungssensoren 6a, 6b möglich, wobei es insbesondere auf die Komponente in x-Richtung (siehe Figur 3) ankommt. Alierdings ist die essgenauigkeit, die durch den zweiten Drehwinkelsensor 12 erreicht werden kann, höher als die der Beschieunigungssensoren 6a, 6b, so dass die Messung des zweiten Drehwinkelsensors 12 zu bevorzugen ist.
Die zweidimensionalen Beschieunigungssensoren 6a, 6b, zusammen mit den eindimensionalen Beschieunigungssensoren 8a, 8b und dem ersten Drehwinkelsensor 10 liefern die relevanten Daten zur Bestimmung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Goifschiägers 4 entlang der Schwungbahn während des Schlages,
Eine weitere wichtige Information ist der zeitliche Verlauf des Beschleunigungsvektors $s (entlang der Schlägerachse). Wird mehr als ein Messbereich synchron aufgenommen, können sowohl die langsamen Beschleunigungen einer Puttbewegung als auch die hohen Beschleunigungen eines Schwungs ohne Überlauf erfasst werden. Aus dem zeitlichen Verlauf des Beschieunigungsvektors $z lässt sich die maximale Geschwindigkeit des Schlägerkopfes und die Position des Schiägerkopfes zum Zeitpunkt der höchsten Geschwindigkeit reiativ zum Zeitpunkt des Balischiags (d) bestimmen. Ein typisches Trainingsziel ist es zu erreichen, dass der Zeitpunkt der höchsten Geschwindigkeit und der Zeitpunkt des Balischlags (d) zusammenfallen. Ein weiteres Trainingsziel ist, die maximale Geschwindigkeit zu optimieren, das heißt beispielsweise zu maximieren oder auf einen Zielwert zu trainieren.
In Figur 9 ist eine weitere Ausführungsform der Trainingsvorrichtung 30 dargestellt. Die Trainingsvorrichtung aus Figur 9 unterscheidet sich von jener aus den Figuren 2 und 3 insbesondere darin, dass zusätzlich zu der Messvorrichtung 2, die der Vermessung der Bewegung des Schlägers 4 dient, mindestens ein Körpersensor 5öa-5öi vorgesehen ist, der geeignet ist, die Bewegung des Körpers des Benutzers der Trainingsvorrichtung 30 oder eines Körperteils des Benutzers der Trainingsvorrichtung 30 zu erfassen. Der mindestens eine Körpersensor 5Öa~5öi ist zur unmittelbaren oder mittelbaren Befestigung an mindestens einer Steile des Körpers des Benutzers der Trainingsvorrichtung 30 vorgesehen. Die Anzahl der Körpersensoren 5Öa~5öi kann von dem Benutzer der Trainingsvorrichtung 30 in Abhängigkeit von dem Trainingsziei gewählt werden. In Figur 9 sind beispielhaft neun Körpersensoren 5Öa~5öi als Punkte dargestellt, um geeignete Körperstellen, an denen jeweils ein Körpersensor 50a-50i angebracht werden kann, zu verdeutlichen. Demnach sind eine Hand {Körpersensor 50a), ein Bereich in der Nähe des Handgelenks {Körpersensor 5öb), ein Oberarm (Körpersensor 50c), der Kopf (Körpersensor 5Öd), der Rücken {Körpersensor 5öe), das Becken {Körpersensor 5Öf), ein Oberschenkel {Körpersensor 50g), ein Bereich in der Nähe des Knöchels (Malleolus) (Körpersensor 50h) und / oder ein Fuß (Körpersensor 50s) geeignete Körperstellen, um die Bewegung des Körpers bzw. eines Körperteils während des Schlags zu erfassen. Die Körpersensoren 50a, 50b und 5Öc werden vorzugsweise an der Hand bzw. dem Arm angebracht, die den Schläger 4 hält. All diesen Positionen ist gemein, dass sie vorzugsweise nicht direkt an einem Gelenk vorgesehen sind.
Die Trainingsvorrichtung aus Figur 9 umfasst die eingangs beschriebene Messvorriehtung 2, die wiederum ein Rechenmittel und einen Signalgeber umfasst. Das Rechenmittel und der Signalgeber der Messvorrichtung 2 dienen in der Ausführungsform aus Figur 9 einerseits der Verarbeitung und Ausgabe der Messdaten bzw. der davon abgeleiteten Informationen der Messvorrichtung 2 und andererseits der Verarbeitung und Ausgabe der Messdaten bzw. der davon abgeleiteten Informationen des mindestens einen Körpersensors 5Öa~5öi.
In Figur 10 ist beispielhaft ein optisches Signal des Signalgebers der Trainingsvorrichtung 30 aus Figur 9 dargestellt. Die Darstellung eines Menschen mit einer gestrichelten Konturiinie bildet die Messdaten des mindestens einen Körpersensors 50a-5öi ab, während die Darstellung eines Menschen mit einer durchgezogenen Konturlinie einem Referenzdatensatz entspricht. Entsprechend bilden die als gestrichelte Linie dargestellte Schwungbahn und der Schläger 4 mit einer gestrichelten Konturiinie die Messdaten der Messvorrichtung 2 ab, während die als durchgezogene Linie dargestellte Schwungbahn und der Schläger 4 mit einer durchgezogenen Konturiinie einem Referenzdatensatz entsprechen. Die Referenzdatensätze können insbesondere der bevorzugten Körperhaltung bzw. der ausgezeichneten Schwungbahn entsprechen. Das optische Signal aus Figur 10 wird dem Benutzer nach dem Ausführen der Schlagbewegung angezeigt. Alternativ kann ein solches Signal während des Schlages angezeigt werden, so dass der Benutzer zu jedem Zeitpunkt des Schlages erkennen kann, ob es eine Abweichung zu einer bevorzugten Körper- und/oder Schlägerhaitung gibt.

Claims

Patentansprüche
1 . Messvorrichtung zum Erfassen einer Schiagbewegung eines Schlägers, umfassend mindestens einen zweidimensionalen Beschleunigungssensor (6a, 6b) zum Erfassen eines zweidimensionalen Beschieunigungsvektors ( a)y ), mindestens einen eindimensionalen Beschieunigungssensor (8a, 8b) zum Erfassen eines eindimensionalen Beschieunigungsvektors ( <^ζ ), wobei der mindestens eine eindimensionale Beschleunigungssensor (8a, 8b) derart zu dem mindestens einen zweidimensionalen Beschleunigungssensor (6a, 6b) angeordnet ist, dass der erfasste eindimensionale Beschieunigungsvektor ( ii7 ) im Wesentlichen orthogonal zu dem durch den mindestens einen zweidimensionalen Beschleunigungssensor (6a, 6b) erfassten zweidimensionalen Beschieunigungsvektor ( Kxy ) verläuft, einen ersten Drehwinkelsensor (10) zum Erfassen eines ersten Drehwinkeis ( Θ ) des zweidimensionalen Beschieunigungsvektors ( i'„) um eine z-Achse, wobei der erste Drehwinkeisensor (10) derart zu dem mindestens einen zweidimensionalen Beschleunigungssensor (6a, 6b) angeordnet ist, dass sich die z-Achse im Wesentlichen orthogonal zu dem zweidimensionalen Beschieunigungsvektor ( ii ) erstreckt, gekennzeichnet durch einen zweiten Drehwinkeisensor (12) zum Erfassen eines zweiten Drehwinkels ( φ ) des eindimensionalen Beschieunigungsvektors ( } z ) um eine y-Aehse, wobei der zweite Drehwinkeisensor (12) derart zu dem mindestens einen eindimensionalen Beschieunigungssensor (8a, 8b) angeordnet ist, dass sich die y-Achse im
Wesentlichen senkrecht zu dem eindimensionalen Beschieunigungsvektor ißz ) erstreckt.
2. Messvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehwinkelsensor (10) und der zweite Drehwinkelsensor (12) Mittel zum Nachweis der Winkelgeschwindigkeit sind. 3. Messvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Drehwinkelsensor (10) und der zweite Drehwinkelsensor (12) Gyroskopsensoren sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeic net, dass der erste Drehwinkelsensor (10) und der zweite Drehwinkelsensor (12) baugleich sind und im Wesentlichen orthogonal zueinander angeordnet sind.
Messvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gyroskopsensoren (10, 12) in einem Messbereich von 50 bis 2000 s empfindlich sind.
6. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (2) zwei zweidimensionale Beschleunigungssensoren (6a, 6b) umfasst, die für jeweils unterschiedliche Messbereiche empfindlich sind.
7. Messvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eine zweidimensionale Beschleunigungssensor (6a) in einem Messbereich von 0 bis 15 g, insbesondere von 0 bis 10 g, empfindlich ist.
Messvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der andere zweidimensionale Beschleunigungssensor (6b) in einem Messbereich von 5 bis 250 g, insbesondere von 15 bis 100 g, empfindlich ist.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung zwei eindimensionale Beschleunigungssensoren (8a, 8b) umfasst, wobei der eine eindimensionale Beschleunigungssensoren (8a) baugieich mit dem einen zweidimensionale Beschleunigungssensor (6a) und der andere eindimensionale Beschleunigungssensoren (8b) baugleich mit dem anderen zweidimensionalen Beschleunigungssensor (6b) ist. Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschieunigungssensoren (6a, 6b, 8a, 8b) und die Drehwinkeisensoren (10, 12) mikro-elektro-mechanische Systeme (MEMS) sind.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (2) ein Mittel zur Zeitmessung (14) aufweist, das die Zeit während der Schiagbewegung misst.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (2) Rechenmittel (16) aufweist, die vorgesehen sind, um die durch die Beschleunigungssensoren (6a, 6b, 8a, 8b) und Drehwinkelsensoren (10, 12) ermittelten Rohdaten in aufbereitete Daten umzuwandeln, die Orientierung, maximale Beschleunigung, Dauer einzelner Phasen der Schlagbewegung, Kräfteverteilungen und Beschleunigungen während der einzelnen Phasen und Schwungbahn umfassen.
13. Messvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmittel (16) eine Schnittstelle (18) aufweist, um die Rohdaten und/oder die aufbereiteten Daten an externe Datenverarbeitungssysteme zu übertragen.
14. Messvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (2) ein Bedienelement (20) umfasst, mit dem ein Benutzer auswählen kann, weiche aufbereiteten Daten das Rechenmittel (16) erzeugt.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (2) ein Gehäuse (22) umfasst, das alle Sensoren (6a, 6b, 8a, 8b, 10, 12), das Mittel (14) zur Zeitmessung und das Rechenmittel (16) einschließt.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (2) ein Befestigungsmittei (24) umfasst, das vorgesehen ist, um die Messvorrichtung (2) lösbar oder unlösbar an einem Schläger (4) zu befestigen.
Messvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (2) ein Befestigungsmittel (24) umfasst, das vorgesehen ist, um die Messvorrichtung (2) mittelbar oder unmittelbar an einem Körper eines Benutzers, insbesondere an einer Hand oder in der Nähe eines Handgelenkes, zu befestigen.
Messvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenmittel (16) vorgesehen sind, um die Rohdaten und/oder die aufbereiteten Daten mit Referenzdaten zu vergleichen.
Messvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signalgeber (26) vorgesehen ist, der ein Signal erzeugt, wenn die Differenz zwischen den aufbereiteten Daten und den Referenzdaten einen festgelegten Grenzwert überschreitet.
Trainingsvorrichtung zum Trainieren einer Schlagbewegung eines Schlägers, umfassend einen Schläger (4), mit dem ein Benutzer die Schlagbewegung trainiert, und mindestens eine Messvorrichtung (2) zum Erfassen der Schlagbewegung des Schlägers (4), die an dem Schläger (4) befestigt ist, und die
* mindestens einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor (6a, m Erfassen eines zweidimensionalen Beschieunigungsvektors
Figure imgf000027_0001
» mindestens einen eindimensionalen Beschieunigungssensor (8a, 8b) zum Erfassen eines eindimensionalen Beschleunigungsvektors ($2 ), wobei der mindestens eine eindimensionale Beschieunigungssensor (8a, 8b) derart zu dem mindestens einen zweidimensionalen Beschieunigungssensor (6a, 6b) angeordnet ist, dass der erfasste eindimensionale Beschleunigungsvektor ( z ) im Wesentlichen orthogonal zu dem durch den mindestens einen zweidimensionalen ssten zweidimensionalen
Figure imgf000027_0002
* einen ersten Drehwinkelsensor (10) zum Erfassen eines ersten Drehwinkels ( Θ ) des zweidimensionalen Beschieunigungsvektors (i? . ) um eine z-Aehse, wobei der erste Drehwinkelsensor (10) derart zu dem mindestens einen zweidimensionalen Beschleunigungssensor (6a, 6b) angeordnet ist, dass sich die z- Aehse im Wesentlichen orthogonal zu dem zweidimensionalen Beschleunigungsvektor ( $ ) erstreckt,
umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die essvorrichtung (2) einen zweiten Drehwinkelsensor (12) zum Erfassen eines zweiten Drehwinkels ( φ ) des eindimensionalen Beschleunigungsvektors ( ζ ) um eine y-Achse umfasst, wobei der zweite Drehwinkelsensor (12) derart zu dem mindestens einen eindimensionalen Beschleunigungssensor (8a, 8b) angeordnet ist, dass sich die y-Achse im Wesentlichen orthogonal zu dem eindimensionalen Beschieunigungsvekfor ( k2 ) erstreckt, umfasst.
Trainingsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Schläger (4) entlang einer Schlägerachse (A) erstreckt und dass die Messvorrichtung (2) derart bezüglich der Schlägerachse (A) orientiert ist, dass der zweidimensionale Beschleunigungssensor (6a, 6b) einen zweidimensionalen Beschieunigungsvektor ) des Schlägers (4), der orthogonal zur Schlägerachse (A) verläuft, erfassf, der eindimensionale Beschieunigungssensor (8a, 8b) einen eindimensionalen Beschleunigungsvektor ( iz*, ) des Schlägers (4), der parallel zur Schlägerachse (A) verläuft, erfasst, der erste Drehwinkelsensor (10) einen ersten Drehwinkel ( Θ ) des Schlägers (4) um die Schlägerachse (A) erfasst, und der zweite Drehwinkeisensor (12) einen zweiten Drehwinkel ( φ ) des
Schlägers (4) um die y-Achse, die sich im Wesentlichen senkrecht zur Schlägerachse (A) erstreckt, erfasst.
22. Trainingsvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeschä et, dass die Trainingsvorrichtung mindestens einen Körpersensor (50a - 50i) umfasst, der zur mittelbaren oder unmittelbaren Befestigung an einem Körper eines Benutzers ausgelegt und zum Erfassen einer Bewegung des Körpers vorgesehen ist, wobei der mindestens eine Körpersensor simultan zu der Messvorrichtung (2) misst.
23. Trainingsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass Rechenmittei (16) vorgesehen sind, die geeignet sind, um ein Messsignai des mindestens einen Körpersensors (50a - 50i) mit einem Referenzsignal zu vergleichen.
Trainingsvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenmittel (16) vorgesehen sind, um eine Abweichung eines Messsignais der Messvorrichtung (2) von einem entsprechenden Referenzsignal dem simultan gemessenen Messsignal des mindestens einen Körpersensors (50a - 50i) und gegebenenfalls einer Abweichung des Messsignals des mindestens einen Körpersensors (50a - 50i) von dem Referenzsignal zuzuordnen.
Trainingsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekeäirszeüehriet, dass ein Signalgeber (26) vorgesehen ist, der geeignet ist, einem Benutzer die Zuordnung der Abweichung des Messsignais der Messvorrichtung (2) von dem entsprechenden Referenzsignal zu dem simultan gemessenen Messsignai des mindestens einen Körpersensors (50a - 50i) und gegebenenfalls zu der Abweichung des Messsignais des mindestens einen Körpersensors (50a - 50i) von dem entsprechenden Referenzsignal anzuzeigen.
26. Trainingsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Messvorrichtung (2) eine
Messvorrichtung (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 13 ist.
Verfahren zum Training einer Schiagbewegung eines Schlägers auf einer ausgezeichneten Schwungbahn mitteis einer Trainingsvorrichtung, wobei die Trainingsvorrichtung (30) einen Schläger (4) und mindestens eine am Schläger (4) befestigte Messvorrichtung (2) zum Erfassen der Schiagbewegung des Schlägers (4) umfasst, dadurch geken zeic net, dass die Trainingsvorrichtung (30) eine Trainingsvorrichtung (30) nach einem Ansprüche 20 bis 26 ist. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass bei bestimmungsgemäßer Benutzung der Trainingsvorrichtung (30) der zweite Drehwinkeisensor (12) einen zweiten Drehwinkel ( φ ) des Schlägers (4) um die y- Achse, die sich im Wesentlichen senkrecht zur ausgezeichneten Schwungbahn erstreckt, erfasst.
Verfahren nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (6a, 6b, 8a, 8b, 10, 12) der Messvorrichtung (2) und die Körpersensoren (50a -50i) gleichzeitig messen und Rohdaten ermitteln und das Rechenmittel (16) der Messvorrichtung (2) instantan die Rohdaten in aufbereitete Daten umwandelt, wobei die aufbereiteten Daten Orientierung, maximale Beschleunigung, Dauer einzelner Phasen der Schlagbewegung, Kräfteverteilungen und Beschleunigungen während der einzelnen Phasen und Schwungbahn umfassen.
Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die aufbereiteten Daten mit Referenzdaten verglichen werden.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalgeber (26) ein Signal erzeugt, wenn die Differenz zwischen den aufbereiteien Daten und den
Referenzdaten einen festgelegten Grenzwert überschreitet.
32. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke des Signals mit der Größe der Differenz korreliert.
* * * * *
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