KR20150084547A - 초음파 센서를 이용한 게임형 실외 골프 연습장 - Google Patents

Abstract

본 발명은 게임형 실외 골프 연습장에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실외에 설치된 골프 연습장에서 초음파를 이용하여 골프공의 낙하 위치의 추적하고, 이를 이용하여 게임을 즐길 수 있도록 한 새로운 게임형 실외 골프 연습장에 관한 것이다.
연습 필드와 타격 부스로 이루어진 실외 골프 연습장에 있어서, 상기 연습 필드는 다수의 폴대와 타격한 골프공이 외부로 나가지 못하도록 상기 폴대에 의해 지지되는 그물이 설치되고, 상기 타격 부스에서 적어도 하나의 부스에는 골프공의 속도와 회전량을 측정하는 하나 이상의 초음파 센서들을 포함하는 센서부와; 측정된 방향과 속도를 이용하여 낙하되는 골프공의 위치를 가상의 필드에 표현하는 프로세서와; 및 상기 컴퓨터에 연결되어 가상의 필드와 골프공을 보여주는 디스플레이가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

초음파 센서를 이용한 게임형 실외 골프 연습장{OUTDOOR DRIVING RANGE WITH GAME MACHINE USING ULTRASOUND SENSOR}

본 발명은 게임형 실외 골프 연습장에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실외에 설치된 골프 연습장에서 초음파를 이용하여 골프공의 낙하 위치의 추적하고, 이를 이용하여 게임을 즐길 수 있도록 한 새로운 게임형 실외 골프 연습장에 관한 것이다.

종래 실외 골프 연습장은 철골 구조물과 그물망으로 이루어진 넓은 공간에서 골프공을 치고, 그 궤적을 눈으로 확인할 수 있다는 특성이 있지만, 오락적인 요소가 가미되기 어렵다는 문제가 있어서, 스크린 골프장에 밀려나는 급속히 위축되는 추세에 있다.

이에 따라, 주식회사 트로스 아이엔디에서 출원한 공개실용신안 제2009-0010755호에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 타격 부스의 맞은 편에 Bar 타입의 LED스크린을 설치하고, 상기 LED 스크린에 실내 골프 연습장의 게임 시스템을 연동하는 방안을 개시하고 있다.

그러나 이러한 방식은 대형 LED 스크린의 설치에 고가의 비용이 소요되며, 골프공의 타격에 의해서 LED 스크린이 파쇄되는 문제가 있다.

이에 따라, 실외 골프 연습장에 실내 스크린 골프장과 경쟁할 수 있도록 게임적인 요소를 결합할 수 있도록 하는 새로운 방법 및 시스템에 대한 요구가 계속되고 있다.

특히, 실외 골프장의 경우 비거리가 길어서 타격한 골프공이 훅 형태로 날아가는 경우가 많기 때문에 흥미로운 게임을 위해서는 골프공의 회전량을 측정하여 이를 반영할 필요가 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 골프공의 회전량을 측정하여 실외 골프 연습장에 게임적인 요소를 도입한 새로운 실외 골프 연습장 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 과제는 비거리가 긴 실외 골프 연습장에서 골프공을 훅 형태로 날아가는 골프공의 궤적을 정확하게 예상하여 효과적인 게임이 이루어지도록 하는 새로운 실외 골프 연습장 시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해서, 연습 필드와 타격 부스로 이루어진 실외 골프 연습장에 있어서, 상기 연습 필드는 다수의 폴대와 타격한 골프공이 외부로 나가지 못하도록 상기 폴대에 의해 지지되는 그물이 설치되고, 상기 타격 부스에서 적어도 하나의 부스에는 골프공의 속도와 회전량을 측정하는 하나 이상의 초음파 센서들을 포함하는 센서부와; 측정된 방향과 속도를 이용하여 낙하되는 골프공의 위치를 가상의 필드에 표현하는 프로세서와; 및 상기 컴퓨터에 연결되어 가상의 필드와 골프공을 보여주는 디스플레이가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 초음파 센서는 하나 이상 설치될 수 있으며, 바람직하게는 골프공의 탄도를 따라 2~5개, 바람직하게는 3개 설치되는 것이 좋다.

이론적으로 한정된 것은 아니지만, 상기 초음파 센서는 도플러 효과에 의해서 초음파를 방출하여 골프공에 부딪혀 돌아오는 초음파가 속도와 회전량(방향, 회전수 등)에 따라서 파형이 달라지는 현상을 분석하여 골프공의 속도와 회전량 및 회전 방향을 측정하게 되며, 이 경우, 골프공의 탄도 정보와 결합하여 골프공의 낙하 지점을 보다 정확하게 측정할 수 있게 된다.

본 발명의 실시에 있어서, 상기 초음파를 이용한 골프공의 회전량과 속도의 측정은 측정 영역의 각 지점에서 골프공을 다양한 속도와 방향으로 회전시키면서 초음파를 방출하여 수신하고 측정 지점, 회전 속도, 회전 방향에 따른 데이터들을 DB에 저장하고 측정된 DB와 대비하여 측정영역을 통과하는 골프공에 반사되어 입수되는 데이터와 대비하여 회전 속도와 방향을 계산하게 된다.

본 발명에 있어서, 상기 센서부는 골프공의 회전량 및 속도와 함께 골프공의 탄도를 측정할 수 있도록 각도를 추적할 수 있도록 광센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시에 있어서, 상기 광센서는 개방면 측에 광을 방출하는 발광부와 광의 수광부를 설치하여, 상기 개방면을 통과하는 골프공의 위치를 측정할 수 있다. 상기 광센서는 본 발명에서 전체로 참고문헌으로 도입되는 대한민국 공개 특허공보 제2010-0124380호, 대한민국 특허 제1026618호에 기재된 방법 등을 이용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 광센서 장치는 주변 광이 밝은 실외 골프 연습장에서 광을 이용하여 골프공의 탄도(예를 들면, 위치와 속도)를 감지할 수 있도록 집광된 레이저광의 발신부와 상기 집광된 레이저광의 수신부를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 집광된 레이저 광은 레이저 다이오드에서 방출되는 광을 렌즈부를 이용해서 집광한 것일 수 있다. 상기 렌즈부는 광축상에서 적어도 하나의 오목면을 가지는 렌즈와 적어도 하나의 볼록면을 가지는 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 집광된 레이저 광은 상업적으로 구입가능한 레이저 포인트를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 실시에 있어서, 상기 레인저를 이용한 광 센서 장치는 레이저 광원의 직진성에 의해 발사된 광원이 공에 반사되어 되돌아올 수 있으므로 일측에 발광부와 수광부를 동시에 구비할 수 있으며, 공까지의 거리 측정이 가능하여 일측에 일렬로 배열하여 XY 좌표의 측정이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 센서부는 공의 회전 속도와 타격 시점 등에 관한 정보를 얻을 수 있으며, 광센서장치는 프레임이 이루는 평면을 공이 통과하는 위치와 시간을 직교 좌표 및 마이크로센컨드 단위로 구할 수 있다.

본 발명에 따른 프로세서는 공의 타격 시간과 회전에 관한 정보 및 공과 광센서까지의 거리, 공이 통과하는 좌표 및 센서 프레임의 통과 시간과 타격 시간의 차이를 이용해서, 타격된 골프공의 속도, 각도, 및 낙하되는 공의 위치를 정확하게 연산할 수 있으며, 가상 골프 코스에서 골프공의 위치를 표현할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 디스플레이는 상기 프로세서에 내장된 가상 골프 코스와 골프공의 위치를 나타내며, 타격 부스의 일 측에 설치된다.

본 발명은 일 측면에서, 골프공의 주변에 하나 이상의 초음파 센서를 설치하고, 상기 초음파 센서에서 초음파를 발신하고, 골프공에 의해서 반사되어 수신된 초음파를 이용하여, 타격에 의해서 이동하는 골프공의 회전량과 골프공의 탄도를 측정하여 낙하 위치를 예측하고, 이를 이용하여 가상의 필드에 골프공의 위치를 나타내는 것을 특징으로 하는 골프 게임 방법을 제공한다.

본 발명은 골프공을 타격하고 날아가는 모양을 눈으로 확인하는 것 외에는 별다른 오락적인 요소가 없는 실외 골프 연습장에서, 타격한 골프공이 가상의 필드가 구현되는 디스플레이에서 표현되도록 함으로써, 게임이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본원 발명은 타격한 골프공이 훅 또는 슬라이스성 타격에 의해서 회전할 경우 회전량을 측정하여 반영함으로써, 골프장에서 날아가는 궤적으로 보다 정확하게 게임상에 구현할 수 있게 된다.

도 1은 종래 실외 골프 연습장에서 대형 LED가 설치된 차단벽을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 실외 골프 연습장의 측면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 타격 부스의 측면도이다
도 4는 본 발명에 따른 타격 부스에서 필드를 바라본 상태의 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 타격 부스의 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 초음파 측정기가 골프공을 추적하는 방식을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 초음파 측정기의 센서에 나타난 측정 화면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 광센서 프레임의 작동 방식을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 광센서 프레임의 통과 좌표를 구하는 방식을 나타내는 도면이다.
도 10은 측정 영역의 각 지점에서 골프공의 회전에 따른 파형의 db수집 방법을 나타내는 도면이다.

이하, 실시 예를 통해서 본 발명에 따른 게임형 실외 골프 연습장을 예시한다. 하기 실시 예는 비록 상세하게 기재되어 있지만, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니면, 단지 예시하기 위한 것이다. 하기 실시 예는 어떠한 경우에도 본 발명의 내용을 한정하기 위한 것으로 해석될 수 없음을 유념하여야 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실외 골프 연습장에는 다수의 폴대(10)와 그물(20)로 이루어진 연습용 필드(또는 필드)와 타격 부스(40)로 이루어진다. 상기 필드는 다수의 수직 폴대(10)들이 필드의 기본 골조를 형성하고, 그물(20)이 필드의 상부면과 측면을 덮도록 구성된다. 필드의 하단부에는 타격 부스(40)에서 친 공이 낙하한 후 타격 부스(40) 쪽으로 다시 돌아올 수 있도록 타격 부스(40) 쪽으로 경사지게 설치되는 회수용 그물(30)이 설치되어 있다.

실외 골프 연습장의 일측에 설치되는 타격 부스(40)는 통상 2~4층으로 구성되며, 도 2에서는 2층으로 이루어전 타격 부스(40)가 도시되었다. 본 발명의 실시에 따른 게임형 부스(50)는 골프 연습장에 구비된 다수의 타격 부스(40) 중 하나 이상의 부스에 선택적으로 설치될 수 있다.

도 3에서는, 도 2에 도시된 골프장에서 본 발명에 따른 게임형 타격 부스(50)를 확대한 도면이다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 게임형 타격 부스(50)에는 골프공(53)을 올려 놓고 타격할 수 있도록 일부 바닥에 잔디 카펫(52)이 깔려 있다. 상기 골프공(53)은 골프공 토출 장치(미도시)에 의해서 잔디 카펫(52)의 위에 올려지게 된다.

도 4에서와 같이, 게임형 타격 부스(50)은 타격한 골프공이 필드로 날아갈 수 있도록 필드측으로는 개방된 상태로, 전체적으로 직육면체 형태를 이룬다. 개방된 필드측에는 필드로 날아가는 골프공(53)을 통과 위치를 추적할 수 있도록, 벽면에 광센서 프레임(60)이 설치된다.

도 5에서는, 도 2에 도시된 골프장에서 본 발명에 따른 게임형 타격 부스(50)를 확대한 평면도이다. 도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 골프공(53)의 근방에는 다수의 초음파 센서(56)들이 설치된다. 상기 초음파 센서(56)들은 골프공(53)이 날아가는 방향의 측면 또는 정면에 설치되어, 골프공(53)의 회전량 및 속도를 측정한다.

도 6에서 도시된 바와 같이, 초음파 센서(56)에는 전방에 초음파 발신부(57)과 발신된 초음파가 공에 의해 부딪혀 돌아오는 초음파는 수신하는 초음파 수신부(58)이 부착되어 있다. 상기 골프공(53)은 타격에 따라서 좌우로 회전할 수 있으며, 회전 속도도 달라지게 된다. 초음파 수신부(58)에 입수된 초음파 신호는 측정 지점에서 회전 방향과 회전속도에 관해 저장된 초음파 신호 DB에 저장된 신호와 비교되어 회전 속도와 방향이 결정된다.

상기 초음파 센서(56)은 공의 움직임뿐만 아니라, 골프채의 움직임도 함께 측정하여 골프채의 속도 및 타격 시점들을 측정할 수 있게 된다.

게임형 타격 부스(50)의 천정에는 보조적으로 타격 부스(50)의 바닥면을 촬영하여 골프공(53)의 위치와 타격시간을 측정하여 골프공(53)의 타격전 위치와 타격 시간에 관련된 정보를 얻을 수 있은 카메라 모듈(55)이 설치될 수 있다.

게임형 타격 부스(50)에는 공지된 골프 게임이 내장되고, 초음파 센서(56)을 통해서 얻어지는 회전량과 타격 시점, 센서 프레임(60)으로부터 얻어지는 골프공(53)의 통과 위치에 관한 정보와 추가적으로 카메라 모듈(55)에서 얻어진 정보를 계산하여 비거리와 훅 또는 슬라이스가 반영된 낙하 위치를 계산하고, 계산된 비거리와 낙하위치에 따라서 골프 게임에서 골프공이 이동하는 것을 표현하는 프로세서(54)(컴퓨터 또는 서버)가 설치되며, 벽면에는 대형 TV(51)가 설치되어 프로세서(54)에서 구동된 게임을 디스플레이 한다.

도 8 및 도 9에서 도시된 바와 같이, 센서 프레임(60)은 하나의 세트로 이루어진 발광용 레이저포인터(66)와 수광센서(67)들이 인접하게 다수 개 배치된 형태로 이루어지며, 레이저포인터(66)에 의해서 발광된 광원은 골프공(53)이 통과할 경우 골프공(53)에 반사하여 인접한 수광 센서(67)로 수광된다. 수광 센서(67)의 위치로부터 Y좌표 Y1을 구할 수 있으며, 측정된 거리를 이용해서 X좌표 X1을 구할 수 있게 된다.

상기 레이저 포인터(66)은 내장된 레이저 다이오드에서 발광되는 빛을 집광하여 특정 방향으로 방출하는 장치로서, 시중에서 판매되는 통상의 레이저 포인트를 사용할 수 있다. 상기 레이저 포인트는 레이저의 집광을 통해서 실외 골프 연습장의 밝은 야외 환경에서도 수광 센서로 정확하게 광을 송출할 수 있게 한다.

도 10에서 도시된 바와 같이, 골프공에서 반사되는 초음파를 분석하여 골프공의 회전 속도와 방향을 알 수 있도록 골프공을 모터에 고정한 후, 여러 위치(1~20)의 위치에서 회전 속도와 방향을 바꾸어 가면서 반사되어 입사되는 초음파의 파형을 저장하여 DB화한다. 도 7에서와 같이, 골프공이 초음파 분석 영역을 통과할 경우 시간에 따라 각각의 위치에서 초음파를 반사시키게 되며, 이는 DB에 저장된 위치에 따른 데이터 파형들과 비교하여 회전 속도 및 방향을 알 수 있게 된다. 측정된 값을 평균하여 회전수와 방향을 측정하게 된다.

회전수와 회전 방향 데이터를 반영하여 정확한 낙하지점을 계산할 수 있다. 예를 들어, 골프공의 타격 위치와 시간을 카메라모듈로 측정하고 센서 프레임에서의 좌표와 통과시간을 측정하여 회전이 없는 것을 기준으로 계산된 낙하지점과 실제 낙하지점의 차이를 측정된 회전방향 및 회전수에 의한 오차로 특정하여 저장한 후, 특정 회전수와 회전방향에 따른 오차를 무회전을 기준으로 계산된 값에 보정하여 낙하지점을 예측하게 된다.

10: 폴대
20: 그물
30: 회수용 그물
40: 타격 부스
50: 게임형 타격부스
60: 센서 프레임
56: 초음파 센서

Claims (5)

1. 연습 필드와 타격 부스로 이루어진 실외 골프 연습장에 있어서,
   상기 연습 필드는 다수의 폴대와 타격한 골프공이 외부로 나가지 못하도록 상기 폴대에 의해 지지되는 그물이 설치되고,
   상기 타격 부스에서 적어도 하나의 부스에는 골프공의 속도와 회전량을 측정하는 하나 이상의 초음파 센서들을 포함하는 센서부와;
   측정된 방향과 속도를 이용하여 낙하되는 골프공의 위치를 가상의 필드에 표현하는 프로세서와; 및
   상기 컴퓨터에 연결되어 가상의 필드와 골프공을 보여주는 디스플레이
   가 설치된 것을 특징으로 하는 실외 골프 연습장.
2. 제1항에 있어서, 상기 센서부는 광센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실외 골프 연습장.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광센서는 레이저 광센서인 것을 특징으로 하는 실외 골프 연습장.
4. 제3항에 있어서, 상기 레이저 광센서는 개방면의 둘레를 따라 직사각형 형태의 센서 프레임이 설치되고, 상기 센서 프레임의 좌우 일측과 상하 일측에 다수의 레이저 포인터가 배열된 것을 특징으로 하는 실외 골프 연습장.
5. 골프공의 주변에 하나 이상의 초음파 센서를 설치하고, 상기 초음파 센서에서 초음파를 발신하고, 골프공에 의해서 반사되어 수신된 초음파를 이용하여, 타격에 의해서 이동하는 골프공의 회전량과 방향을 측정하고, 이를 이용하여 예측된 골프공의 낙하 위치를 가상의 필드에 나타내는 것을 특징으로 하는 골프 게임기.

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