KR101440931B1

KR101440931B1 - 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 이를 구비한 골프공 무게 중심 산출 시스템

Info

Publication number: KR101440931B1
Application number: KR1020130094101A
Authority: KR
Inventors: 조창호
Original assignee: 배재대학교 산학협력단
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2014-09-15

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈은, 골프공을 거치하여 회전시키는 골프공 회전부; 상기 골프공 회전부를 회전 구동시키는 회전 구동부; 상기 골프공의 회전에 의해 발생하는 진동신호를 감지하는 진동신호 센싱부; 및 상기 진동신호 센싱부에서 획득한 진동신호로부터 상기 골프공의 무게 중심 위치에 따른 주파수를 추출하는 주파수 추출부;를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성함으로써, 골프공의 회전축 위치 뿐만 아니라 골프공의 실제 무게 중심의 위치도 정확히 알 수 있기 때문에 골퍼들의 플레이에 도움을 줄 수 있다.

Description

골프공 무게 중심 산출 모듈 및 이를 구비한 골프공 무게 중심 산출 시스템{Module for calculating center of gravity of golf ball and system having the same}

본 발명은 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 이를 구비한 골프공 무게 중심 산출 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 골프공의 무게 중심 정보 내지 위치를 알려 줄 수 있는 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 이를 구비한 골프공 무게 중심 산출 시스템을 제공한다.

일반적으로 골프 경기에서 드라이버 샷이나 아이언 샷을 할 때, 골프공의 비거리를 향상시키기 위해서는 플레이어의 자세와 골프공의 타격점이 중요하다. 특히, 골프공의 중심부에 대하여 소정 간격 만큼 하방을 향하여 타격을 하여야만 골프공이 역회전 하면서 진행 방향의 직각 방향으로 상승력이 작용하여 멀리 골프공을 보낼 수 있다. 이러한 원리는 골프경기를 함에 있어서 골프공을 원하는 방향으로 멀리 보내기 위해서는 골프공의 무게 중심을 정확히 파악하여 타격하는 것이 플레이어들에게 중요한 것으로 인식되고 있다.

그러나, 대량으로 생산되는 골프공은 각각의 골프공마다 서로 다른 무게 중심을 가지고 있고, 또 골프공 내부 질량에 차이가 있을 수도 있기 때문에 이러한 골프공의 무게 중심을 찾고 그 무게 중심의 상부점을 회전중심축으로 설정하기 어렵기 때문에 플레이어들은 경험과 감각에 의존하여 샷을 하고 있는 실정이다.

또한, 플레이어들이 골프공을 퍼팅하여 홀컵에 정확하게 홀인시키기 위해서는 그린의 경사도나 잔디 잎의 방향 등을 면밀히 살펴서 골프공의 진행 방향을 미리 설정한 후 퍼팅을 하게 된다. 숙련된 골퍼들은 경험에 의하여 비교적 정확한 타구가 가능하지만 초보골퍼들은 대부분 경험부족으로 인해 정확한 타구를 하기 어려우며, 골프는 다른 경기와 달리 매우 예민한 운동이므로 정확한 타구 방향을 설정하지 않으면 홀인을 하기란 쉽지 않다.

이와 같이, 골프공(golf ball)의 무게 중심은 매우 중요하다. 클럽으로 골프공을 치면 골프공이 회전하게 되는데, 골프공의 무게 중심이 어디에 있느냐에 따라서 회전의 형태가 달라진다. 또한, 그린 위에서 퍼팅하는 경우에 원하는 홀컵에 골프공을 보낼 수 없고, 필드에서 샷을 할 경우에는 원하는 방향으로 골프공을 보낼 수 없어서 훅 아니면 슬라이스가 나기 쉽다.

이러한 상황 하에서, 골프공의 무게 중심이 정확히 어디에 있는지 알고 플레이를 하고자 하는 골퍼들의 요구와 관심이 증대되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 골프공의 무게 중심이 어디에 있는지 알려 줄 수 있는 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 이를 구비한 골프공 무게 중심 산출 시스템을 제공한다.

본 발명은 골프공의 무게 중심을 찾아서 골프공의 품질 향상을 증진시키며, 필드에서 무게 중심이 골프공의 기하학적 중심과 일치하지 않거나 이격 정도가 큰 골프공의 사용을 자제하여 골프공의 불량에 따른 경기력 저하를 막을 수 있는 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 이를 구비한 골프공 무게 중심 산출 시스템을 제공한다.

본 발명은 스마트폰과 연동할 수 있기 때문에 사용이 편리한 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 이를 구비한 골프공 무게 중심 산출 시스템을 제공한다.

상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈은, 골프공을 거치하여 회전시키는 골프공 회전부; 상기 골프공 회전부를 회전 구동시키는 회전 구동부; 상기 골프공의 회전에 의해 발생하는 진동신호를 감지하는 진동신호 센싱부; 및 상기 진동신호 센싱부에서 획득한 진동신호로부터 상기 골프공의 무게 중심 위치에 따른 주파수를 추출하는 주파수 추출부;를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성함으로써, 골프공의 회전축 위치 뿐만 아니라 골프공의 실제 무게 중심의 위치도 정확히 알 수 있기 때문에 골퍼들의 플레이에 도움을 줄 수 있다.

상기 주파수 추출부는 상기 진동신호 센싱부에서 얻은 진동신호로부터 상기 회전 구동부의 가진주파수와 상기 골프공의 무게 중심 이격에 의한 편심주파수를 분리할 수 있다.

상기 주파수 추출부는 상기 진동신호 센싱부에서 얻은 진동신호를 개별 합성신호들로 분리할 수 있다.

상기 주파수 추출부는 상기 진동신호 센싱부에서 얻은 진동신호를 주파수 함수로 변환하여, 상기 골프공의 무게 중심 이격에 의한 주파수를 추출할 수 있다.

상기 주파수 추출부는 상기 진동신호 센싱부에서 얻은 진동신호에 푸리에 변환을 적용하여 시간함수를 주파수함수로 변환하고, 상기 주파수함수의 단위신호에 대한 내적을 수행한 후 푸리에 분석을 적용하여 신호 성분의 크기 스펙트럼을 구할 수 있다.

상기 주파수 추출부는, 상기 진동신호 센싱부에 얻은 진동신호에 푸리에 변환을 적용하여 시간함수를 주파수함수로 변환하는 푸리에 변환부; 상기 푸리에 변환부에 의해 변화된 주파수함수의 단위신호를 내적하는 진동신호 내적수행부; 상기 내적된 신호에 푸리에 분석을 적용하는 푸리에 분석부; 및 상기 푸리에 분석부의 결과로부터 신호 성분의 크기 스펙트럼을 구하는 진동신호 스펙트럼획득부;를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 골프공 무게 중심 산출 모듈; 상기 골프공을 촬영하여 상기 골프공의 무게 중심 위치를 구하는 골프공 무게 중심 실측 모듈; 및 상기 골프공 무게 중심 실측 모듈에서 측정된 골프공의 무게 중심과 상기 골프공 무게 중심 산출 모듈에서 산출된 골프공의 무게 중심을 비교하는 무게 중심 결정 모듈;를 포함하는 골프공 무게 중심 산출 시스템을 제공한다.

상기 골프공 무게 중심 실측 모듈은, 골프공의 무게 중심을 촬영하는 골프공 촬영부; 상기 골프공 촬영부에서 얻는 이미지로부터 골프공의 무게 중심을 확인하는 무게중심 확인부; 상기 골프공을 회전시켜서 진동신호를 센싱하는 골프공 진동실험부; 및 상기 골프공의 진동신호로부터 골프공의 무게 중심 위치에 따른 주파수를 확인하는 주파수 확인부;를 포함할 수 있다.

상기 주파수 확인부는 상기 골프공 진동실험부에서 얻은 진동신호에 푸리에 변환을 적용하여 시간함수를 주파수함수로 변환하고, 상기 주파수함수의 단위신호에 대한 내적을 수행한 후 푸리에 분석을 적용하여 신호 성분의 크기 스펙트럼을 구할 수 있다.

상기 골프공 무게 중심 실측 모듈은 상기 무게중심 확인부에서 얻은 골프공의 실제 무게 중심 위치정보와 이에 따른 크기 스펙트럼 및 주파수를 매칭하여 저장하는 데이터 관리부를 더 포함할 수 있다.

상기 무게 중심 결정 모듈은, 상기 골프공 무게 중심 산출 모듈의 상기 주파수 추출부에서 얻은 정보와 상기 골프공 무게 중심 실측 모듈의 상기 주파수 확인부에서 얻은 정보를 비교하는 주파수 비교부 및 상기 주파수 비교부의 결과로부터 상기 골프공의 무게 중심을 결정하는 무게중심 결정부를 포함할 수 있다.

상기 무게중심결정부는 상기 주파수 추출부에서 얻은 스펙트럼과 동일한 크기를 가지며 상기 주파수 확인부에서 얻은 스펙트럼에 매칭되는 골프공 무게 중심 정보를 상기 데이터 관리부에서 선택할 수 있다.

상기 무게 중심 결정 모듈은 상기 데이터 관리부에서 선택된 골프공 무게 중심 정보를 상기 골프공 무게 중심 산출 모듈로 전송할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 산출 시스템은 골프공의 무게 중심 위치를 정확히 알려 주기 때문에 플레이어들이 골프공을 정확히 타격할 수 있다.

본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 산출 시스템은 골프공의 무게 중심을 찾아서 골프공의 무게 중심이 기하학적 중심과 일치하지 않거나 일치하지 않는 정도가 큰 골프공은 판매하지 않음으로써 골프공의 품질 향상을 증진시킬 수 있다.

본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 산출 시스템은 골프공의 무게 중심이 기하학적 중심과 일치하지 않거나 이격 정도가 큰 골프공으로 플레이하는 것을 자제하여 골프공의 불량에 따른 경기력 저하를 막을 수 있다.

본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 산출 시스템은 스마트폰과 연동할 수 있기 때문에 플레이어들이 플레이 하는 도중에도 편리하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈의 제어부 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈을 이용한 골프공 무게 중심 산출 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 실측 모듈을 이용한 골프공 무게 중심 실측 방법을 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 무게 중심 결정 모듈을 이용한 골프공 무게 중심 결정 방법을 도시한 순서도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 시스템에 사용되는 푸리에 변환 및 푸리에 분석 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈을 예시적으로 도시한 도면이다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면, 도 2는 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈의 제어부 구성을 개략적으로 도시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈을 개략적으로 도시한 도면, 도 4는 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈을 이용한 골프공 무게 중심 산출 방법을 도시한 순서도, 도 5는 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 실측 모듈을 이용한 골프공 무게 중심 실측 방법을 도시한 순서도, 도 6은 본 발명에 따른 무게 중심 결정 모듈을 이용한 골프공 무게 중심 결정 방법을 도시한 순서도, 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 시스템에 사용되는 푸리에 변환 및 푸리에 분석 과정을 설명하기 위한 도면, 도 10은 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈을 예시적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 시스템(100)은 골퍼(플레이어)가 골프장에서 직접 플레이에 사용할 골프공의 무게 중심을 산출해 내는 골프공 무게 중심 산출 모듈(110), 골프장 필드에서 직접 플레이에 사용되는 골프공은 아니며 골프공의 무게 중심 위치에 대한 데이터 베이스를 구축하기 위해 골프공의 무게 중심 위치를 실제로 측정하는 골프공 무게 중심 실측 모듈(130) 및 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)에서 얻은 정보와 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)의 데이터 베이스에 저장된 정보를 비교하여 플레이에 사용되는 골프공의 무게 중심을 결정하는 무게 중심 결정 모듈(150)을 포함할 수 있다.

여기서, 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)과 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)은 별개로 형성되는 것이 바람직하다. 무게 중심 결정 모듈(150)은 산출 모듈(110) 및 실측 모듈(130)과 분리 형성되거나, 산출 모듈(110) 또는 실측 모듈(130) 중 적어도 하나와 일체로 형성될 수도 있다.

또한, 무게 중심 결정 모듈(150)은 장치의 형태로 형성될 수도 있지만, 스마트 폰에 구현될 수도 있다. 무게 중심 결정 모듈(150)이 스마트 폰에 구현되는 경우에는 스마트 폰용 앱(애플리케이션 또는 어플)의 형태로 구현될 수도 있다. 골프 플레이어는 자신이 휴대하고 있는 스마트 폰에 무게 중심 결정 모듈(150)을 어플 형태로 다운로드 받은 후 골프 플레이할 수도 있다. 이 때, 스마트 폰 어플은 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)의 데이터 관리부(135)에 저장된 골프공의 무게 중심 정보를 주기적으로 업데이트할 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)은 골프공(B, 도 3 참조)을 거치하여 회전시키는 골프공 회전부(111), 골프공 회전부(111)를 회전 구동시키는 회전 구동부(112), 골프공의 회전에 의해 발생하는 진동신호를 감지하는 진동신호 센싱부(113) 및 진동신호 센싱부(113)에서 획득한 진동신호로부터 골프공의 무게 중심 위치에 따른 주파수를 추출하는 주파수 추출부(114)를 포함할 수 있다.

골프공 무게 중심 산출 모듈(110)은 휴대가능한 형태를 가지며, 골퍼들이 자신의 캐디백에 수납할 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 골프공 회전부(111)는 골프공을 넣고 100~200 Hz 정도의 주파수로 골프공을 회전시키는 부분이다. 골프공 회전부(111)는 골프공이 회전하는 동안에 원심력에 의해 골프공이 이탈하는 것을 방지할 수 있는 형태를 가지는 것이 바람직하다.

골프공 회전부(111)는 회전 구동부(112)에 의해서 회전되는데, 회전 구동부(112)는 구동모터 등이 사용될 수 있다. 회전 구동부(112)의 회전축(111a)이 골프공 회전부(111)에 연결될 수 있다.

골프공의 기하학적인 중심과 실질적인 무게 중심이 정확히 일치한다면, 골프공이 회전할 때 일정한 진동수를 가지는 진동신호가 나오게 된다. 이 때의 진동수는 외부에서 인가한 진동수 즉, 회전 구동부(112)에 의한 회전 진동수와 동일할 것이다.

하지만, 골프공의 기하학적인 중심과 무게 중심이 일치하지 않고 무게 중심이 기하학적 중심에서 이격되어 있는 골프공을 회전시키는 경우에는 일정하게 외부에서 인가한 진동수와 골프공의 기하학적 중심에서 이동된 무게 중심에 의한 진동수를 합한 진동신호가 나오게 된다. 즉, 회전 구동부(112)에 의한 가진 진동수와 골프공의 무게 중심 이격에 따른 진동수가 혼합된 진동신호가 나오게 된다. 이는, 무게 중심이 기하학적 중심과 일치하지 않는 골프공을 회전시키게 되면 골프공 회전부(111)가 원형으로 일정하게 회전하지 않는 사실로부터 확인할 수 있다.

골프공 무게 중심 산출 모듈(110)은 골프공을 회전시키는 과정에서 얻어지는 진동신호를 분석하여 골프공의 무게 중심을 구할 수 있다. 진동신호를 얻기 위해서 진동신호 센싱부(113)가 회전 구동부(112) 쪽에 구비될 수 있다. 진동신호 센싱부(113)는 회전 구동부(112)의 회전축(111a)에 부착되는 것이 바람직하다.

진동신호 센싱부(113)는 골프공이 회전하면서 나오는 진동신호를 감지하여 주파수 추출부(114)에 전송할 수 있다. 주파수 추출부(114)는 진동신호를 처리하여 회전 구동부(112)에 의한 진동신호(또는 진동주파수)와 골프공의 무게중심으로 인한 진동신호(진동주파수)를 분리할 수 있다. 주파수 추출부(114)는 진동신호 센싱부(113_에서 얻은 진동신호로부터 회전 구동부(112)의 가진주파수와 골프공의 무게 중심 이격에 의한 편심주파수를 분리할 수 있다.

주파수 추출부(114)는 이렇게 분리된 진동주파수와 후술하는 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)에 저장된 진동주파수를 비교하여 골프공의 무게 중심 위치를 알 수 있다.

주파수 추출부(114)에 의해서 골프공의 무게 중심을 알게 되면, 플레이어는 골프공의 표면에 무게 중심을 표시할 수 있는데, 이를 위해 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)은 회전중심표시부(115)를 더 구비할 수도 있다. 회전중심표시부(115)는 골프공의 무게 중심을 정확히 표시할 수도 있고, 무게 중심이 위치하는 회전중심선을 표시할 수도 있다. 이와 같이, 표시된 무게 중심 또는 회전중심선을 확인함으로써 플레이어는 골프공의 사용 여부를 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 골프공을 사용하는 경우에는 정확한 타격 포인트를 알 수 있다.

상기한 바와 같이, 진동신호 센싱부(113)에서 얻은 진동신호는 주파수가 서로 다른 다수의 신호가 합성된 신호이다. 즉, 회전 구동부(112)에 의한 진동신호와 골프공의 무게 중심 편심(또는 이격)에 의한 진동신호가 합성된 신호이다. 골프공의 무게 중심 위치를 알기 위해서는 이러한 합성신호를 분석하여 무게 중심의 편심에 의한 진동신호 또는 주파수를 분리해야 한다. 주파수 추출부(114)는 진동신호 센싱부(113)에서 얻은 진동신호를 개별 합성신호들로 분리할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여, 주파수 추출부(114)의 세부 구성 및 작동원리에 대해서 설명한다.

도 2를 참조하면, 주파수 추출부(114)는, 진동신호 센싱부(113)에 얻은 진동신호에 푸리에 변환(Fourier Transform)을 적용하여 아날로그 신호 형태의 시간함수를 주파수함수로 변환하는 푸리에 변환부(114a), 푸리에 변환부(114a)에 의해 변화된 주파수함수의 단위신호를 내적하는 진동신호 내적수행부(114b), 내적된 신호에 푸리에 분석(Fourier Analysis)을 적용하는 푸리에 분석부(114c) 및 푸리에 분석부(114c)의 결과로부터 신호 성분의 크기 스펙트럼(spectrum)을 구하는 진동신호 스펙트럼획득부(114d)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)은 상기와 같이 구성된 주파수 추출부(114)를 이용하여 푸리에 변환, 단위벡터내적 및 푸리에 분석을 적용함으로써 골프공의 무게 중심을 파악할 수 있다.

주파수 추출부(114)는 진동신호 센싱부(113)에서 얻은 진동신호를 주파수 함수(frequency function)로 변환하여, 상기 골프공의 무게 중심 이격(편심)에 의한 주파수를 추출할 수 있다. 즉, 주파수 추출부(114)는 진동신호 센싱부(113)에서 얻은 진동신호에 푸리에 변환을 적용하여 시간함수를 주파수함수로 변환할 수 있다.

진동신호 센싱부(113)에서 얻은 진동신호는 푸리에 분석부(114c)에 의해서 도 7에 도시된 바와 같은 다수개의 신호로 분리될 수 있다. 도 7에서 좌측에 있는 진동신호가 진동신호 센싱부(113)에 의해서 감지된 진동신호라고 하면, 이 진동신호에 푸리에 분석부(114c)에 의해서 푸리에 분석을 적용하게 되면 우측에 도시된 바와 같은 진동수(주파수)가 다른 3개의 신호로 나눌 수 있다. 이 때, 우측에 도시된 3개의 신호 중에서 어느 하나의 신호는 골프공의 무게 중심의 편심에 의한 신호이다.

회전 구동부(112)의 가진주파수 또는 회전주파수(진동수)는 알고 있기 때문에 알지 못하는 진동신호를 분석의 대상으로 하면 된다. 이와 같이, 푸리에 분석부(114c)에 의해서 분리된 신호는 아날로그 신호이며, 시간의 함수이다. 즉, 도 7의 우측에 도시된 신호의 x축은 시간을 나타낸다. 이러한 신호는 푸리에 변환부(114a)에 의해서 푸리에 변환 과정을 거치면 주파수 함수로 변환될 수 있다. 푸리에 변환부(114a)는 하기 [수학식 1]을 이용하여 시간의 함수를 주파수 함수로 변환할 수 있다.

이와 같이, 주파수 추출부(114)는 진동신호 센싱부(113)에서 얻은 진동신호에 푸리에 변환을 적용하여 시간함수를 주파수함수로 변환하고, 주파수함수의 단위신호에 대한 내적을 수행한 후 푸리에 분석을 적용하여 신호 성분의 크기 스펙트럼을 구할 수 있다.

주파수함수의 단위신호에 대한 내적은 진동신호 내적수행부(114b)에 의해 수행될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 단위 주파수 신호에 대한 내적을 하여 푸리에 분석을 수행하게 되면 각 신호 성분의 스펙트럼 크기(도 8 및 도 9의 우측 그림 참조)를 얻을 수 있다. 스펙트럼은 진동신호 스펙트럼획득부(114d)에서 얻어질 수 있다. 이와 같이 얻어진 스펙트럼을 분석함으로써 골프공의 무게 중심을 알 수 있다.

도 8 및 도 9의 우측 그림을 참조하면, x축은 주파수이고 y축은 스펙트럼의 크기이다. 신호 스펙트럼의 크기에 따라 각각 다른 주파수를 가짐을 알 수 있다. 따라서, 특정한 스펙트럼의 크기를 알면 그 때의 주파수를 알 수 있다. 역으로 말해 보면, 특정한 주파수를 알면 그 때의 신호 스펙트럼 크기를 알 수 있다.

본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 시스템(100)은 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)에서 얻은 신호 스펙트럼의 크기와 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)에서 얻은 신호 스펙트럼의 크기를 비교하여 골프공의 무게 중심을 파악할 수 있다.

골프공 무게 중심 산출 모듈(110)은 휴대용 장비로서 플레이어가 간편하게 소지할 수 있어야 한다. 회전 구동부(112)의 전원은 자동차 시거잭 등을 이용하여 충전할 수도 있다.

한편, 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)은 골프공을 촬영하여 골프공의 무게 중심 위치를 구할 수 있다. 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)은, 골프공의 무게 중심을 촬영하는 골프공 촬영부(131), 골프공 촬영부(131)에서 얻는 이미지로부터 골프공의 무게 중심을 확인하는 무게중심 확인부(132), 골프공을 회전시켜서 진동신호를 센싱하는 골프공 진동실험부(133) 및 골프공의 진동신호로부터 골프공의 무게 중심 위치에 따른 주파수를 확인하는 주파수 확인부(134)를 포함할 수 있다.

골프공 촬영부(131)는 엑스선(X-ray)을 이용하여 골프공을 촬영할 수 있다. 엑스선을 이용하여 골프공을 촬영하기 때문에 골프공의 내부 구조를 촬영할 수 있고, 촬영된 영상 이미지를 분석하여 골프공의 무게 중심 위치를 구할 수 있다. 이를 위해, 무게중심 확인부(132)는 이미지프로세싱부(미도시)를 구비할 수 있다. 무게중심 확인부(132)는 촬영 영상자료를 이미지 처리(image processing)하여 골프공의 무게 중심 위치 정보 또는 무게 중심의 좌표를 구할 수 있다.

골프공 무게 중심 산출 모듈(110)에서 구한 골프공의 무게 중심에 따른 신호의 스펙트럼 크기와 비교할 수 있는 데이터가 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)에서도 있어야 한다. 왜냐하면, 신호의 스펙트럼 크기와 촬영에 의해 얻은 골프공의 무게 중심을 직접적으로 매칭시킬 수 없기 때문이다. 따라서, 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)은 골프공의 무게 중심 영상값을 얻는데 그치지 않고, 동일한 골프공을 회전시켜서 진동신호의 스펙트럼 크기를 구한다. 이를 위해, 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)은 골프공 진동 실험부(133)를 구비한다.

골프공 진동 실험부(133)는 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)의 골프공 회전부(111), 회전 구동부(112) 및 진동신호 센싱부(113)와 동일한 구성을 가지는 것이 바람직하다.

골프공 무게 중심 실측 모듈(130)의 주파수 확인부(134)는 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)의 주파수 추출부(114)와 동일한 구성을 가지며 동일하게 작동하는 것이 바람직하다. 즉, 주파수 확인부(134)는 푸리에 변환부, 진동신호 내적 수행부, 푸리에 분석부 및 진동신호 스펙트럼획득부를 포함할 수 있다. 이와 같이 구성된 주파수 확인부(134)는 골프공 진동실험부(133)에서 얻은 진동신호에 푸리에 변환을 적용하여 시간함수를 주파수함수로 변환하고, 상기 주파수함수의 단위신호에 대한 내적을 수행한 후 푸리에 분석을 적용하여 신호 성분의 크기 스펙트럼을 구할 수 있다.

골프공 무게 중심 실측 모듈(130)은 무게중심 확인부(132)에서 얻은 골프공의 실제 무게 중심 위치정보와 주파수 확인부(134)에서 얻은 이에 따른 크기 스펙트럼 및 주파수를 매칭할 수 있다. 즉, 주파수 확인부(134)는 특정한 스펙트럼의 크기에 따른 주파수(진동수)를 매칭시킬 수 있다.

골프공 무게 중심 실측 모듈(130)은 매칭된 크기 스펙트럼과 주파수를 저장하는 데이터 관리부(135)를 더 포함할 수 있다.

한편, 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)과 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)의 결과를 비교하는 무게 중심 결정 모듈(150)은 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)의 주파수 추출부(114)에서 얻은 정보와 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)의 주파수 확인부(134)에서 얻은 정보를 비교하는 주파수 비교부(151) 및 주파수 비교부(151)의 결과로부터 상기 골프공의 무게 중심을 결정하는 무게중심 결정부(152)를 포함할 수 있다.

여기서, 무게중심 결정부(152)는 주파수 추출부(114)에서 얻은 스펙트럼과 동일한 크기를 가지며 주파수 확인부(134)에서 얻은 스펙트럼에 매칭되는 골프공 무게 중심 정보를 데이터 관리부(135)에서 선택할 수 있다. 무게 중심 결정부(152)는 주파수 추출부(114)에서 얻은 스펙트럼의 크기와 주파수 확인부(134)에서 얻은 스펙트럼의 크기가 동일하면, 데이터 관리부(135)에서 해당 스펙트럼의 크기에 매칭되는 주파수를 선택하여 무게 중심을 결정하게 된다.

무게 중심 결정 모듈(150)은 데이터 관리부(135)에서 선택된 골프공 무게 중심 정보를 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)로 전송할 수 있다. 이를 위해, 무게 중심 결정 모듈(150)은 제어부(155)를 구비할 수 있는데, 무게 중심 결정 모듈(150)의 제어부(155)는 매칭된 무게 중심에 관한 정보를 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)로 전송하거나, 무게 중심 결정 모듈(150)에 구비된 플레이 안내부(154)에 전송할 수 있다. 플레이 안내부(154)는 골프공의 무게 중심 정보를 플레이어에게 전달하며, 골프공의 무게 중심을 고려한 골프공의 타격 포인트를 알려 주거나, 퍼팅할 경우에 골프공을 굴려야 하는 방향을 알려 줄 수 있다. 또한, 골프공의 무게 중심의 편심 정도가 큰 경우에는 해당 골프공이 아닌 다른 골프공을 사용하라는 메세지를 전달할 수도 있다.

무게 중심 결정 모듈(150)은 무게 중심 표시부(153)를 구비할 수 있는데, 무게 중심 표시부(153)는 플레이어에게 무게 중심의 위치를 시각적으로 보여줄 수 있다.

한편, 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)은 회전중심 표시부(115)를 구비할 수도 있다. 회전중심 표시부(115)는 골프공의 무게 중심 위치를 고려하여 회전중심(회전축)을 사용자가 직접 골프공에 표시할 수 있게 해 준다.

도 4 내지 도 6은 골프공의 무게 중심을 산출하거나 실측하거나 결정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

우선 도 4는 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)을 사용하여 골프공의 무게 중심을 산출하는 과정을 도시한 순서도이다. 골프공 무게 중심 산출 방법은 골프공을 회전시키는 단계(1100), 골프공의 진동신호를 센싱하는 단계(1200), 푸리에 변환을 적용하는 단계(1300), 진동신호의 내적을 구하는 단계(1400), 푸리에 분석을 적용하는 단계(1500), 진동신호의 스펙트럼을 획득하는 단계(1600) 및 골프공의 무게 중심을 결정하는 단계(1700)를 포함할 수 있다. 각 단계는 상기한 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)에 의해서 수행될 수 있다.

한편, 도 5에는 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)을 사용한 골프공 무게 중심 실측 방법이 도시되어 있다. 골프공 무게 중심 실측 방법은 골프공을 촬영하는 단계(2100), 골프공의 무게 중심을 확인하는 단계(2200), 골프공의 진동실험을 수행하는 단계(2300), 골프공의 진동신호를 센싱하는 단계(2400), 푸리에 변환을 적용하는 단계(2500), 푸리에 분석을 적용하는 단계(2600), 진동신호의 스펙트럼을 획득하는 단계(2700) 및 데이터 베이스에 저장하는 단계(2800)를 포함할 수 있다. 각 단계는 상기한 골프공 무게 중심 실측 모듈(130)에 의해서 수행될 수 있다.

도 6에는 무게 중심 결정 모듈(150)을 사용하여 골프공의 무게 중심을 결정하는 방법이 도시되어 있다. 골프공 무게 중심 결정 방법은 골프공 무게 중심에 관한 데이터 베이스에 접속하는 단계(3100), 양자의 주파수 또는 스펙트럼의 크기를 비교하는 단계(3200), 골프공의 무게 중심 위치를 결정하는 단계(3300), 골프공의 무게 중심 위치를 표시하는 단계(3400) 및 골프공 플레이를 안내하는 단계(3500)를 포함할 수 있다.

한편, 도 10에는 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈이 예시적으로 도시되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)이 상품화된 상태를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)은 본체(210), 본체(210)의 개구된 상부에 체결되는 덮개(220) 및 골프공(B)에 무게 중심을 표시하는 마커(230)를 포함하여 구성될 수 있다.

덮개(220)는 제1 가이드(221) 및 제2 가이드(226)를 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 가이드(221,226)는 서로 교차하는 형태를 가질 수 있다. 제1 및 제2 가이드(221,226) 사이에는 개구부(227)가 형성되는데, 이 개구부(227)를 통해서 골프공(B)이 노출된다. 사용자는 개구부(227)를 통해서 골프공(B)의 회전 상태 등을 확인할 수 있다.

한편, 제1 가이드(221)에는 길이 방향을 따라 슬롯(222)이 형성될 수 있다. 슬롯(222)은 완전히 뚫려있기 때문에 마커(230)의 끝단이 슬롯(222)을 통과하게 하여 골프공(B)에 무게 중심 등을 표시할 수 있다. 슬롯(222)의 가장 상단 즉, 가운데 부분에는 슬롯(222) 보다 약간 폭이 넓은 원형의 수직표시부(223)가 형성될 수 있고, 슬롯(222)의 양끝단에는 수평표시부(224)가 형성될 수 있다. 즉, 수직표시부(223)에 마커(230)를 대고 골프공(B)에 표시하면 그 표시는 수직회전중심축이 되고, 수평표시부(224)에 마커(230)를 대고 골프공(B)에 표시하면 그 표시는 수평회전중심축이 된다.

이하에서는 도 10에 도시된 본 발명에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈(110)의 작동을 설명한다. 먼저 모듈(110)에 골프공(B)을 넣고 회전시킨다. 무게 중심이 골프공(B)의 중심에 완전하게 일치한다면, 회전하는 동안 무게 중심의 이동 없이 정상적으로 회전할 것이다.

만일, 무게 중심이 골프공(B)의 기하학적인 중심과 일치하지 않거나 무게 중심과 기하학적 중심 사이의 이격 정도가 큰 경우에는 회전이 두 가지로 구분될 수 있다. 골프공(B)에 걸리는 힘은 외부에서 인가한 회전력과 중심이동에 대한 중력 작용에 의한 회전력으로 나눌 수 있다. 중력의 효과를 무시할 정도로 외부에서 회전력을 크게 하면 골프공은 구형(spherical shape)이므로 수직선 상으로 무게 중심이 이동하게 된다. 실제 골프공(B)의 무게 중심이 극단적으로 끝에 있는 경우는 없다. 예를 들어 팽이의 회전을 생각하면, 팽이를 천천히 돌리면 팽이는 넘어지지만, 중력의 효과를 무시할 정도로 회전력을 크게 하면 팽이를 세워서 잘 돌릴 수 있는 원리와 같다.

골프공(B)의 무게 중심 이동에 대한 효과를 무시할 수 있는 정도의 회전력은 1500~2500 rpm이다.

도 10에 도시된 무게 중심 산출 모듈(110)의 작동 순서는 다음과 같다. 모듈(110)에 골프공(B)을 넣고 약 2000 rpm으로 회전시키면, 무게 중심이 수직선 위에 놓이게 되어, 골프공의 무게 중심과 기하학적 중심을 잇는 직선을 그릴 수 있다. 모듈(110)에서 보면 수직선 상이 될 것이다. 슬롯(222)의 수직표시부(223)를 이용하여 이 점을 골프공(B)의 표면에 표시할 수 있다. 이 점이 수직 위치가 된다.

정확하게 수직 위치로 중심이 이동하였는가의 판단은 다음과 같이 할 수 있다. 주파수의 스펙트럼이 외부에서 인가한 진동에 대한 스펙트럼만 나오게 되는데, 이를 확인하여 수직위치에 도달하였다는 신호를 보낸다. 위치 표시와 골프공의 이동장치를 이용하여 골프공(B)에 무게 중심이 지나는 위치를 표시하고, 이 점을 수평위치(수평표시부, 224)까지 이동시킨다. 무게 중심 이격에 대한 중력의 효과가 회전력에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 외부 구동 회전력을 이격에 의한 중력 작용 회전력과 비슷한 주파수이거나 작은 수파수를 외부에서 인가한다. 이때 주파수는 약 1000 rpm 이하이다.

진동신호 센싱부(113)에서 진동을 얻어 분석하면 도 8의 결과를 얻을 수 있다. 표시한 위치에서부터 기하학적 중심 사이의 정확한 중심 이격을 알 수 있다. 도 10에 도시된 모듈(110)은, 위치표시와 골프공 이동장치를 수동으로 하지 않고 자동으로 설계할 수 있으며 부착 가능하게 형성할 수도 있다.

상기에서 설명한 골프공 무게 중심 산출 모듈 및 이를 구비한 무게 중심 산출 시스템은 골프공의 무게 중심을 찾아서 골프공의 품질 향상을 증진시키며, 필드에서 무게 중심이 맞지 않는 골프공의 사용을 자제하여 골프공의 불량에 따른 경기력 저하를 막을 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 일실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 골프공 무게 중심 산출 시스템
110: 골프공 무게 중심 산출 모듈
113: 진동신호 센싱부
114: 주파수 추출부
130: 골프공 무게 중심 실측 모듈
131: 골프공 촬영부
134: 주파수 확인부
150: 무게 중심 결정 모듈
151: 주파수 비교부
152: 무게 중심 결정부
154: 플레이 안내부

Claims

골프공을 거치하여 회전시키는 골프공 회전부;
상기 골프공 회전부를 회전 구동시키는 회전 구동부;
상기 골프공의 회전에 의해 발생하는 진동신호를 감지하는 진동신호 센싱부; 및
상기 진동신호 센싱부에서 획득한 진동신호로부터 상기 골프공의 무게 중심 위치에 따른 주파수를 추출하는 주파수 추출부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 모듈.
제1항에 있어서,
상기 주파수 추출부는 상기 진동신호 센싱부에서 얻은 진동신호로부터 상기 회전 구동부의 가진주파수와 상기 골프공의 무게 중심 이격에 의한 편심주파수를 분리하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 모듈.
제1항에 있어서,
상기 주파수 추출부는 상기 진동신호 센싱부에서 얻은 진동신호를 개별 합성신호들로 분리하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 모듈.
제1항에 있어서,
상기 주파수 추출부는 상기 진동신호 센싱부에서 얻은 진동신호를 주파수 함수로 변환하여, 상기 골프공의 무게 중심 이격에 의한 주파수를 추출하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 모듈.
제1항에 있어서,
상기 주파수 추출부는 상기 진동신호 센싱부에서 얻은 진동신호에 푸리에 변환을 적용하여 시간함수를 주파수함수로 변환하고, 상기 주파수함수의 단위신호에 대한 내적을 수행한 후 푸리에 분석을 적용하여 신호 성분의 크기 스펙트럼을 구하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 모듈.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주파수 추출부는,
상기 진동신호 센싱부에 얻은 진동신호에 푸리에 변환을 적용하여 시간함수를 주파수함수로 변환하는 푸리에 변환부;
상기 푸리에 변환부에 의해 변화된 주파수함수의 단위신호를 내적하는 진동신호 내적수행부;
상기 내적된 신호에 푸리에 분석을 적용하는 푸리에 분석부; 및
상기 푸리에 분석부의 결과로부터 신호 성분의 크기 스펙트럼을 구하는 진동신호 스펙트럼획득부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 모듈.
제6항에 따른 골프공 무게 중심 산출 모듈;
상기 골프공을 촬영하여 상기 골프공의 무게 중심 위치를 구하는 골프공 무게 중심 실측 모듈; 및
상기 골프공 무게 중심 실측 모듈에서 측정된 골프공의 무게 중심과 상기 골프공 무게 중심 산출 모듈에서 산출된 골프공의 무게 중심을 비교하는 무게 중심 결정 모듈;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 시스템.
제7항에 있어서,
상기 골프공 무게 중심 실측 모듈은,
골프공의 무게 중심을 촬영하는 골프공 촬영부;
상기 골프공 촬영부에서 얻는 이미지로부터 골프공의 무게 중심을 확인하는 무게중심 확인부;
상기 골프공을 회전시켜서 진동신호를 센싱하는 골프공 진동실험부; 및
상기 골프공의 진동신호로부터 골프공의 무게 중심 위치에 따른 주파수를 확인하는 주파수 확인부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 시스템.
제8항에 있어서,
상기 주파수 확인부는 상기 골프공 진동실험부에서 얻은 진동신호에 푸리에 변환을 적용하여 시간함수를 주파수함수로 변환하고, 상기 주파수함수의 단위신호에 대한 내적을 수행한 후 푸리에 분석을 적용하여 신호 성분의 크기 스펙트럼을 구하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 시스템.
제9항에 있어서,
상기 골프공 무게 중심 실측 모듈은 상기 무게중심 확인부에서 얻은 골프공의 실제 무게 중심 위치정보와 이에 따른 크기 스펙트럼 및 주파수를 매칭하여 저장하는 데이터 관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 시스템.
제10항에 있어서,
상기 무게 중심 결정 모듈은,
상기 골프공 무게 중심 산출 모듈의 상기 주파수 추출부에서 얻은 정보와 상기 골프공 무게 중심 실측 모듈의 상기 주파수 확인부에서 얻은 정보를 비교하는 주파수 비교부 및 상기 주파수 비교부의 결과로부터 상기 골프공의 무게 중심을 결정하는 무게중심 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 시스템.
제11항에 있어서,
상기 무게중심결정부는 상기 주파수 추출부에서 얻은 스펙트럼과 동일한 크기를 가지며 상기 주파수 확인부에서 얻은 스펙트럼에 매칭되는 골프공 무게 중심 정보를 상기 데이터 관리부에서 선택하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 시스템.
제12항에 있어서,
상기 무게 중심 결정 모듈은 상기 데이터 관리부에서 선택된 골프공 무게 중심 정보를 상기 골프공 무게 중심 산출 모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 골프공 무게 중심 산출 시스템.