专利名称：一种高尔夫模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机电类，特别涉及一种供个人使用的可室内模拟打高尔夫的装置。
目前，室内高尔夫模拟系统一直是很昂贵的系统，由于电脑的普及，使得个人化的室内高尔夫系统能够实现，因此，提供一套很便宜使个人都买得起的室内高尔夫装置是本发明的动机；常用的高尔夫模拟系统均是专业化的装置，适用在较大的空间，一般包括有练习网、摄影机、球速与方向的侦测器以及电脑与分析程序等不适合个人使用。常用的悬吊式假球练习器大致分为绳索式和单杆固定式两种，其中绳索式练习器在挥空杆没击中球时，绳索常会缠绕在球杆上，而单杆固定式假球练习器一般是以塑料杆取代绳索，并以万向接头连接使得假球可在空中360°活动回转，但其缺点是单杆固定及万向接头连接很脆弱，当练习者误击连杆时，容易使连杆断裂。有些练习器采用分析球的轨迹之方法，因为分析球的轨迹则要有相当大的空间及防护网，并非所有家庭都能安装，而且安装及校正、维护都不易。而一般的练习器采用红外液晶显示器及红外感应器的反射式感应，此反射式感应在球杆底部不平，或底部有高标文字反射系数不一时，会使误差加大，有些练习器也具备电脑连线功能，但另需搭配软件再以模拟键盘方式转换挥杆资讯，同时感应器多以阵列方式的排列，判断的失误较多。
本发明的目的是提供一种高尔夫模拟装置，其成本低、精度高，综合了练习假球、软件，使得本发明把以往昂贵的室内高尔夫模拟系统改进为大众化、低廉的个人室内高尔夫系统。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案本发明包括有一悬吊式假球练习装置、微电脑分析器、投射灯及模拟软件等部分构成，使用者利用悬吊式假球练习装置，在可以挥杆的小空间内便能练习，而分析器及投射灯可以分析挥杆的角度、速度、上下杆的时间，而藉分析器的连线功能，配合球场实景模拟软件，搭配成一套完整的室内高尔夫系统。
本发明的悬吊式假球采取垂直悬吊方式及加强式V字双垂杆的设计，使得假球不易被击断或在接头处毁损；而分析器的感应方式利用适当的感应器位置安排及电路设计，使得感应器所需数量大为减少，并以遮断式的感应配合本身具有的投射光源，对任何球杆都能有精密的测量，可以侦测击球时杆面角度、速度及上下杆的时间。分析器本身具有液晶显示板，可以显示挥杆资讯，也可以和电脑连线使用球场实景模拟软件，使用者可以单独练习挥杆或加上微电脑分析或是使用球场模拟软件都可以。
对感应器的安排，在假球后方设六颗，而在前方设一颗，感应器使用高速二极管位置显示器，且以每秒172796次取样率储存到32K的静态随机存取存储器中，而感应器的排列方式为，靠近球方向有三颗，离球较远的位置有三颗，而靠近球的前三颗中，外侧的二颗用来感应杆面角度，中间的一颗和后三颗中的中间一颗用来测侧速度，另二颗用来指示挥杆的路径。前方的感应器用来指示是否完成挥杆动作，经由感应器位置的安排，使得所用的感应器只有七颗就能准确地测定挥杆的角度和速度，因本发明电路的设计及所用软件，使得只用32K的存储器便能分析角度和速度，而以微电脑内部的计时器来计算上下杆的时间，从而达到低成本、高精度的目的。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述
图1为本发明实施例立体外观示意图。
图2为本发明悬吊式假球装置的局部分解示意图。
图3为本发明悬吊式假球装置的元件分解示意图。
图4为本发明球杆头、假球与感应器装设位置示意图。
图5为本发明的感应器S1、S2的时序图。
图6为本发明的杆面与挥杆方向的关系图。
图7为环形轮(PING BUF)的示意图。
图8为本发明系统电路控制流程图。
图9为本发明的软件流程图。
图10为本发明系统电路的方框图。
图11为本发明系统电路的实施例图。
图12为图11中的存储器、微处理器及控制电路部分的详细电路图。
图13为图11中的连接器、比较器及类比数位转换器的详细电路图。
图14为图11的RS-232驱动器及显示器的详细电路图。
图15为图11中电源电路板的详细电路图。
图16为图11中感应器的详细电路图。
图17为本发明的实施例机座的面板示意图。
如图1所示，本发明包括悬吊式假球练习装置1、微电脑分析器2与投射灯3，其中微电脑分析器可藉RS-232驱动器与电脑PC连线(如图17所示)。而微电脑分析器由两块橡胶垫固定，分析器上有液晶显示器21，感应器装设位置有左右两区A、B位置，以适用于左右手不同挥杆位置的侦测，而假球练习装置1与投射灯3是固定于微电脑分析器2的底座上，形成完整的系统，其中假球练习装置1的固定座设有两组，可变换假球练习装置1的固定位置，使左右手不同挥杆习惯的使用者均可使用。
请同时参考图2、图3，本发明实施例的假球练习装置1包括有练习毯10、V字型假球11、L型悬吊杆机构12以及支撑机构13；其中V字型假球机构11包括双悬垂杆112、113与假球111，假球机构上端设有轴孔装置114，轴孔装置114的两侧并设有轴承116以使假球的旋转更加顺畅；L型悬吊杆机构12包括有垂直柱121与水平吊杆122，水平吊杆122的中间向下延伸设一插座123，水平吊杆122的自由端并水平向外延伸一延伸轴124，以供插入于假球机构的轴孔装置114内而藉一螺帽117固定，轴孔装置114两端并藉弹簧115提供为缓冲装置；支撑机构13包括底座131，底座131一侧设置两底柱132、两支柱133、134，两支柱的顶端与底座的另一侧间设一斜面支架136，其中两支柱133、134可与L型悬吊杆机构的垂直柱121、插柱123分别插套结合，以支撑L型悬吊杆机构于其上，支撑机构13的底座131、131’与底柱132、132’是设有左右两组，分别设于微电脑分析器面板21的左右两端，使L型悬吊杆机构可以视使用者的习惯选择装置于左侧或右侧，以分别适合惯用左手或右手的打者使用。再者，当其中一端底柱132供插套L型悬吊杆机构时，另组底柱132’的一侧可供插置投射灯3，如图1所示，反之亦然。
如图4所示，各组感应器的位置安排是经实际试验分析所得，以达到在最少的感应器数量下，能分析绝大部分击中球时的速度与杆面角度，而降低分析贮存存储器的使用量，也是本实用新型特点之一。本发明实施例每组感应器包括S0、S1、S2、S3、S7、S8与S9七个；其中感应器S0置于球前方，用来侦测使用者是否将球击出，感应器S1与S2则置于球的后方而接近球的两侧位置，供侦测球是否被击中，使用者击中球时，一定经过感应器S1或S2；感应器S3与S8则设于击球的路径上，用来侦测挥杆的速度，感应器S7与S9则设于假球后方较远离球的两侧，用以侦测挥杆的路径。
藉感应器S1与S2的侦测资料可以计算杆面的角度，计算方法如下(请参阅图5、图6)假设S2感应时间比S1快Δt1，当时速度S可以由
计算出，而S3和S8之时间差为t，杆面的速度可以为
而因为d2很小，所以球杆击中球的速度可以用S来取代，而Δd＝S·t1，可得Q1=Tan-1Δd1m.]]>由此，我们即可求得击球的速度及偏角，同理，若S1感应领先S2，也能求得速度及偏角。
一般高尔夫分析器感应值贮存方式有两种，一种是贮存于存储器，一种是由微电脑读取存放于其内部暂存器，而存于微电脑内部取样率较低，因为必须执行数个指令才能存放一个值，例如其软件流程为1.READ SENSOR2.INCREMENT COUNTER3.IF SENSOR IS ON，THEN ST-ORE COUNTER4.GO TO READ SENSOR。
以1～4流程而言，其取样率通常远小于直接贮存于外部存储器，而取样率低意味误差会较大；再就应用外部存储器而言，取样率可以增加，但是若没有适当的设计，则会增加很高的成本。本实用新型感应值是贮存于外部存储器，而实施例并将存储器的取样线路，设计成环形轮(RING BUF)(参阅图7)，而由如图4中的S0控制停止静态随机存取存储器写入，因为S0位于球的正前方，只有击出后，S0才会感应。
当使用者把球杆放在S1、S2、S3其中之一上方，超过2秒以上，本实用新型的软件程序即认定使用者已经准备好，即先将静态随机存取存储器内资料先清除，并将硬件的发射(SEND)清为0，计算器地址(ADDRESS COUNTER)清为0，开始重覆写入静态随机存取存储器(SRAM)动作，直到S0为接通(ON)后，硬件将最后一笔含有S0为接通(ON)资料写入后，把发射(SEND)设为1，并且停止静态随机存取存储器(SRAM)写入的动作。
如图7所示，软件必须先找出S0于32K静态随机存取存储器(SRAM)形成的环形轮(RING BUF)中的位置，把地址加1(若＝32K则地址＝0)，则为环形(RING)的开始(START)位置，再由环形开始(RING START)位置往前找其他的感应器于环形(RING)相对位置，即可计算出速度、角度的资讯。而环形地址(RING ADDRESS)Ra和实际地址(ADDRESS)Ma换算公式如下若环形开始(RING START)RA＝0时，实际静态随机存取存储器SRAM地址为MO则Ma＝(Ra+MO)×MOD32768。而旋转时间(SWING TIME)的计算，在使用者准备好(USER READY)后，微电脑内部计时器(TIMER)即被清除，并且对感应器贮存的静态随机存取存储器(SRAM)先清除，之后计时器(TIMER)被致能，在环形轮(RING BUF)写入的回圈中，感应器S1、S2、S3、S7、S8、S9会一直被检查，只要有任一为接通(ON)，即代表球杆仍在瞄球，因此计时器(TIMER)会被重新调整(RESET)为0，直到微电脑侦测发射(SEND)为1，则代表挥杆动作完成，此时软件停止计时器(TIMER)，并将计时器(TIMER)值存下，即可计算出球杆最后一次离开感应器(SENSOR)上方到球击出的时间，即上、下杆的时间。
如图10所示，本发明系统架构的方框图包括有一微处理器2、十一组感应器4(SENSORS)、一比较器(COMPARATOR)、一控制电路7(CONTROL)、一存储器6(STATICRAM；SRAM)、一RS-232驱动器22及一液晶(LED)显示器(21)；该微处理器2是用来分析资料及与电脑间的资料传输，该感应器4及比较器5是用来将电压转换为数位信号，储存至存储器6内供分析用，该控制电路7是接收自处理器2的信号，产生各种控制信号，输出至存储器6，而液晶(LED)显示器21是用来显示分析结果，该RS-232驱动器22则用来与电脑连线。
如图11所示，是为本发明系统架构的详细电路图；本发明实施例的微处理器2是采用8051单晶片分析资料及与电脑间的资料传输，藉由RS-232驱动器22与电脑间相互连结，输出信号P0～P7及C0～C8至液晶(LED)显示器21中，P0～P7是作为控制液晶(LED)显示器21中七段显示器的各接点，C0～C8是产生控制七段显示器(如图14所示的U23～U27)的共阴极；该液晶(LED)显示器21并接收自控制电路7的致能信号ENG1～3，该感应器4将所感测到的信号SV0～9送至比较器5，该比较器5是将感应器4所感测的信号转换为数位信号，并输出感应器S0～S9的信号至存储器6内，及输出感应器S0、S8的信号至控制电路7，该控制电路7输出位址信号RA0～RA14至存储器6，即为静态随机存取存储器写入的计算器地址(ADDRESS COUNTER)，以抓取感应器4及比较器5所储存的数位信号，本发明所使用的电源，则由如图11左下角所示的电源供应器P所供应，可由9V～12V的直流电源，并产生一VCC电源供应电路运作。
如图12所示，是为图11中存储器6、微处理器2及控制电路7的详细电路图；该微处理器2是为一种单晶片U1，属于硬件的一种，是由厂家将所设计的程序，烧录于其单晶片UI内，藉由硬件线路的连接而执行所烧录的程序，作为分析资料及与电脑间的资料传输，其外接一石英振荡器X1产生其所需的脉波，并连接至控制电路7内集成电路U6A及U6B以产生各种脉波信号，供应其它电路使用，该微处理器2产生控制七段显示器共阴极的信号C0～C8，以控制液晶(LED)显示器21的显示动作(如图14所示)；该控制电路7中集成电路U9、U10、U11、U12，是接收微处理器2的各种信号，产生各种相关的控制信号连接至存储器6，作为存储器6的读出、写入清除的致能信号，并产生发射(SEND)信号以控制静态随机存取存储器是否停止写入；该集成电路U10输出的二信号CLKADR、CLRADR，输入于集成电路U7A、U7B、U8A、U8B，以产生位址信号RA0～RA14输入于存储器6的U4中，以抓取感应器4及比较器5所储存的数位信号，并输出其所储存的资料SD0～SD7至集成电路U5，同时该感应器4(如图16所示)所输出的侦测信号S0、S1、S2、S3、S7、S8、S9，并输入于存储器6的U3，同样也产生信号SD0～SD7输入至集成电路U5，此二者的电路连接方式是为并联的形式。
如图13所示，是为图11中连接器、比较器5的详细电路图；连接器J1为一16个位置显示器(PIN)的连接器，是经由排线的连接，将感应器S0～S9所测得的侦测电压SV0～SV9传送至比较器5内；连接器J2为34个位置显示器(PIN)的连接器，是利用排线的连接，将各种信号如P0～P7、C0～C8等传送至各个相关的电路；该比较器5电路是由电源VCC输入于一可变电阻VR与二电阻并联的分压电路，以调整VR得到参考电压CV0～CV6，分别为SV0、SV1、SV2、SV3、SV7、SV8、SV9的参考电压，而本发明是利用运算放大器(OPAMP)U13、U14产生比较信号S0～S9，并输出至存储器6内(如图12所示)。
如图14所示，是为图11中RS-232驱动器22及显示器21的详细电路图；该RS-232驱动器22是由微处理器2所控制，并经由一连接器J3连接至电脑的RS-232驱动器埠(PORT)，微处理器将使用者每次击出球的落点资讯送给电脑，电脑即根据不同落点更换不同场景，使用者能有在实际球场挥杆的感觉增加练习挥杆的乐趣；该液晶(LED)显示器21是由连接器J2连接出的各信号所控制，该信号中P1～P7及C0～C8是由微处理器2所输入，而信号C3～C8是输入于集成电路U22产生信号Y3～Y8；该信号P0～P3是输入于集成电路U19产生七段显示器的接点信号A、B、C、D，而信号P4～P7是输入于集成电路U20产生七段显示器的接点信号E、F、G及致能信号DP，该七段显示器中，U23、U24是作为显示速度用，U25、U26、U27是作为显示球击的距离；该信号Y0～Y4是连接至七段显示器的共阴极端，而信号Y5～Y8则连接至每八个一组并联的发光二极管D的阴极端，以显示击球的角度是否过大或太小、击球面是否偏左或偏右、使用的球杆的种类(铁杆或木杆)。
如图15所示，是为图11中电源电路板的详细电路图；本发明各个电路所使用的电源，可由9V～12V的直流电源，经由一电源开关S1输入至一稳压集成电路U28，产生一VCC电源供应电路动作，该电源VCC连接一开关S2，该开关S2的一端是为接地，另一端是连接于连接器J2的SENSEL(PIN)由开关S2所输入，并作为输出控制感应器的选择。
如图16所示，是为图11中感应器电路板的详细电路图；该感应器是由一光电二极管PD所组成，于其所串接的电阻产生压降(SV0～SV9)，经由图13所示的连接器J1输入于图13的比较器5内。
如图17所示，是为本发明机座的面板示意图；当使用者使用球杆C于面板上练习时，该侦测器S0～S9即会依使用者按下球杆选择(CLUBSELECT)开关S2所选的球杆，选择适当的感应器，并使面板所示的相关的发光二极管D发光，当挥动时，投射灯所发射出的光源，经由球杆的遮断，而被光电二极管PD所接收，其内部的电路板即处理侦测电压SV0～SV9，以产生各种信号至面板或电脑显示出来，该显示信号包含了挥杆的角度、击球面的偏移、杆面的高度、球速、球落点的距离；另前述的开关S2即为面板的球杆选择开关(CLUB SELECT)，其动作如前所述。
综上所述，本发明可以达到预期的目的，并且有下列优点1、具有V型双杆悬吊假球，提供使用者真实的击球感而且又坚固而不占空间。
2、红外线遮断方式感应，及一体式的光源，配合经过仔细实验分析的感应器排列方式，使得高速二极管位置显示器的数量降低，却又不失分析的精度。
3、以环形轮的静态随机存取存储器配合感应器排列方式，以球前方的一颗感应器控制静态随机存取存储器的停止写入，以此方式搭配软硬件控制，使本系统以七颗感应器即可分析挥杆的速度、角度以及上下杆时间，可以同时达到高精度且低成本的目标。
4、分析器的面板、球杆选择键可以供使用者单独使用，而RS-232驱动器连接座26可配合本系统电脑模拟球场软件，达到多功能的效果。
权利要求
1.一种高尔夫模拟装置，其特征包括有假球练习装置、投射灯、电脑分析器、外部存储器、比较器、感应器等所构成，其中假球练习装置包括一练习毯、假球以及可悬吊假球作360度自由旋转的悬吊杆机构；一投射灯，其灯源设于假球练习装置的上方，提供光源由上往下照射假球练习装置及其附件的球毯；一微电脑分析器，设有液晶显示器；至少S0、S1、S2、S3、S7、S8与S9七个感应器，其中S0、S1、S2、S3、S7、S8与S9设于练习毯向下形成的凹洞内，而分别位于假球悬吊位置与球杆挥杆方面的连线上，以及连线的两侧，其中一颗于假球前方，其他于后方，部分较接近假球，部分则较离开假球，而藉各感应器侦测投射灯的光源在击球前后球杆头遮断光源的讯号，藉微电脑内部的计时器计算挥杆的上下杆的时间，再藉预设软件与硬件的控制，以计算分析挥杆的杆面速度、角度、上下挥杆时间以及模拟挥击距离；一比较器，用以将上述各感应器所侦测光源是否被遮断的电压讯号转换为数位信号；一外部存储器，供贮存比较器所转换的数位信号；从而藉上述微电脑分析器的液晶显示器，将分析所得的各项挥杆资讯显示出来。
2.按照权利要求1所述的一种高尔夫模拟装置，其特征在于所说的假球是藉V型双悬垂杆套合枢接于悬吊杆机构，V型双悬垂杆上端设有轴孔装置，悬吊杆机构则包括一水平吊杆，水平吊杆一自由端设一延伸轴，该延伸轴可插套于该轴孔装置，又轴孔装置两侧是藉轴承与该延伸轴套合枢接而使假球可顺畅转动360度。
3.按照权利要求1或2所述的一种高尔夫模拟装置，其特征在于所说的假球练习装置的悬吊杆机构具有一垂直柱与另一垂直插柱，可插套固定于两底柱上，而底柱是设有两组，分别位于微电脑分析器液晶显示器的两侧，使假球练习装置可选择性地固定于显示器的任一侧，供左手或右手打者选用，而其另一侧的底柱则用以供投射灯的底杆插入固定。
4.按照权利要求1所述的一种高尔夫模拟装置，其特征在于所说的感应器(S0)是置于假球位置的前方，用以侦测使用者是否将球击出，感应器(S1)与感应器(S2)则置于假球的后方而接近球的两侧位置，供侦测球是否被击中，感应器(S3)与感应器(S8)则设于击球的路径上，用以侦测挥杆的速度，感应器(S7)与感应器(S9)则设于假球后方离球较远的两侧，用以侦测挥杆的路径。
5.按照权利要求1或4所述的一种高尔夫模拟装置，其特征在于所说的各感应器是由一发光二极管(D)及一光电二极管(PD)所组成。
6.按照权利要求1所述的一种高尔夫模拟装置，其特征在于所说的液晶显示器设有RS-232驱动器连接座，供连接RS-232驱动器以将微电脑分析器连接至个人电脑，而藉电脑萤幕将挥杆分析的资料显示出来，并可配合预设的实景画面，藉程序控制以模拟高尔夫击球实景。
全文摘要
本发明公开了一种高尔夫模拟装置,可供个人使用,主要包括练习用假球装置、微电脑挥杆分析器、高尔夫模拟程序以及投身灯,练习用假球装置是使用V字形双悬垂杆方式、加强假球的耐撞击性。微电脑分析器资讯的感应方式是以二极管高速位置显示器为感应器,配合投射灯,使得杆头经过时,灯光遭遮断,而依各感应器的感应时间,分析出挥杆的资讯;微电脑分析器可外接电脑,将挥杆的资讯显示出来;并可配合预先拍摄的球场实景,以及模拟高尔夫球飞行轨迹的电脑程序,作为室内高尔夫模拟系统。
文档编号A63B67/02GK1258550SQ9812617
公开日2000年7月5日 申请日期1998年12月28日 优先权日1998年12月28日
发明者吴日盛 申请人:吴日盛