專利名稱：對物體的運動特性的測量的制作方法
對物體的運動特性的測量
本發(fā)明涉及通過檢測射束的變化如電磁波射束的中斷來測量或確 定物體的運動特性的方法和設(shè)備。本發(fā)明更特別地但不是僅僅地涉及 用于測量或確定基本上直的邊或平的面，如高爾夫球桿的前沿邊或面， 的運動特性的方法和設(shè)備。本發(fā)明還更特別地但不是僅僅地涉及用于 測量或確定由基本上直的邊或平的面擊打的物體，如高爾夫球桿面擊 打的高爾夫球，的運動特性的方法和設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)生產(chǎn)出了各種各樣的裝置，它們聲稱能夠通過檢測 電磁波射束的中斷來測量高爾夫球桿面和高爾夫球的某些運動特性。
Wilson的US4150825; Takase等人的US4542906; Arnold等人 的US5333874; Iijima等人的US5481355以及Pao等人的US5626526
都公開了宣稱能夠測量高爾夫球的某些運動特性的裝置，該高爾夫球 穿過一個或多個基本上垂直的光束的平面陣列以及定位在離開該球的 起始位置的下游相對較短距離的傳感器。
Rusnak的US4254956公開了 一種據(jù)說能夠測量高爾夫球桿頭的 陰影的某種運動特性的裝置，該高爾夫球桿頭經(jīng)過包括光傳感器的水 平平面陣列的墊子，該陰影由投射基本上垂直的光束的單個架空的燈 產(chǎn)生。該裝置還提出了確定高爾夫球桿的垂直高度的裝置。
White的US4630829公開了 一種宣稱能夠測量高爾夫球桿頭的速 度的裝置，該高爾夫球桿頭穿過兩對基本上水平的橫向光束。
Pao的US6302802公開了 一種據(jù)說能夠測量高爾夫球和高爾夫球 桿頭的某種運動特性的裝置，該高爾夫球和高爾夫球桿頭穿過單個光 束平面陣列以及定位在離開該球的起始位置的下游相對較短距離的傳 感器。該平面陣列以在水平和垂直之間的角度定位。所有測量都是在 該球桿不再保持與撞擊有關(guān)的特性時在完成球桿和球之間的撞擊和接 觸之后進行的。這些現(xiàn)有技術(shù)的說明書中沒有 一個公開了能夠精確測量高爾夫球 桿面或高爾夫球桿面和球的重要運動特性的裝置。本發(fā)明致力于克服 現(xiàn)有技術(shù)的許多不足之處。
本發(fā)明特別地限定在后附的方法和設(shè)備權(quán)利要求中，其通過引用 的方式并入到說明書中。
本發(fā)明涉及到這樣的理解，即，在平面內(nèi)移動的物體的不同運動 特性可以通過該平面內(nèi)射束的中斷或恢復(fù)來確定，其中將該射束以彼 此成不同的角度布置。該射束還可以與運動的方向或運動的預(yù)期方向
成銳角o
本發(fā)明的一個方面涉及到這樣的理解可以通過一個平面內(nèi)兩對 平行射束中斷之間的持續(xù)時間和持續(xù)時間的差異來確定該平面內(nèi)移動 的物體的相對方向和相對速度，其中該對平行射束成不同的相對角度， 假設(shè)可以得到與最初中斷射束的物體部分的形狀有關(guān)的某些知識。
本發(fā)明的另一個方面涉及這樣的理解可以通過一個平面內(nèi)多個 射束中斷之間的持續(xù)時間和持續(xù)時間的差異來確定在該平面內(nèi)移動的 基本上平的邊的相對角度和相對偏移，其中至少三個或四個射束彼此 成不同的相對角度，假設(shè)可以得到與最初中斷射束的物體部分的形狀 有關(guān)的某些知識。
本發(fā)明的又一個方面涉及這樣的理解可以通過一個平面內(nèi)兩個 射束中斷和恢復(fù)之間的持續(xù)時間和持續(xù)時間的差異來確定該平面內(nèi)移 動物體的相對方向和相對速度，其中該射束成不同的相對角度，假設(shè) 可以得到與最初中斷和恢復(fù)射束的物體部分的形狀有關(guān)的某些知識。
在應(yīng)用于高爾夫擺動的情況下，本發(fā)明所述的第一個方面涉及這 樣的理解通過一個平面內(nèi)兩對平行射束中斷之間的持續(xù)時間和持續(xù) 時間的差異可以確定投影到基本上水平的該平面上的移動高爾夫球或 移動高爾夫球桿面的相對方向和相對速度，該對平行射束成不同的相 對角度。
本發(fā)明所述的第二個方面涉及這樣的理解可以通過一個平面內(nèi) 多個射束中斷之間的持續(xù)時間和持續(xù)時間的差異來確定投影到基本上
水平的平面上的移動高爾夫球桿面的相對角度和相對偏移，其中至少 三個或四個射束彼此成不同的相對角度。
本發(fā)明所述的第三個方面涉及這樣的理解可以通過一個平面內(nèi) 兩個射束中斷和恢復(fù)之間的持續(xù)時間或持續(xù)時間的差異來確定投影到 基本上水平的平面上的移動高爾夫球的相對方向和相對速度，該射束 成不同的相對角度。
在整個本說明書和附圖中，應(yīng)當理解，可以示出以三維出現(xiàn)的運 動特性，并且該運動特征被數(shù)學(xué)地處理成投影到二維平面上，該二維 平面有時被稱作公共平面。在測量高爾夫球和高爾夫球桿面的運動特 性的設(shè)備的優(yōu)選實施方式中，大多數(shù)運動特性是投影到公共水平平面 上處理的。還可以計算該運動特性的垂直分量，但是要通過單獨的裝 置。
現(xiàn)在更特別地參照

圖1至圖10 (b)中的附圖描述本發(fā)明，其僅 通過舉例的方式示出了本發(fā)明的適合作為測量高爾夫球桿面和高爾夫 球桿面擊打的高爾夫球的運動特性的裝置的實施方式。
在附圖中
附圖1示出了適用于測量高爾夫球桿面和高爾夫球的運動特性的 設(shè)備的檢測區(qū)域的概略平面圖，該設(shè)備包括射束發(fā)射裝置和射束檢測 裝置。該圖還示出了在球桿擊打之前放置在適當位置的高爾夫球，并 且示出了假想直線和箭頭，其表示該高爾夫球從右到左預(yù)期的運動方 向。在該圖的上部區(qū)域表示的發(fā)射裝置發(fā)射五對由在該圖的下部區(qū)域 表示的檢測裝置檢測的射束。每對射束包括兩個在該球的預(yù)期運動方 向線上以倒轉(zhuǎn)角交叉的射束。該圖包括在每個射束上的識別標記，正 向發(fā)射的射束的標記表示在圖的下部，反向發(fā)射的射束表示在該圖的 上部。
為了方便，在整個該說明書和后附的權(quán)利要求中，大小相等但相 對于預(yù)期方向以相反的旋轉(zhuǎn)方向布置的與預(yù)期方向成的各角稱作為相 對于彼此"倒轉(zhuǎn)"的角。任何相對于預(yù)期方向"相反旋轉(zhuǎn)"或"相同旋轉(zhuǎn)" 布置的射束的基準指的是射束相對于該預(yù)期旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向，而不是
旋轉(zhuǎn)大小，還注意到射束典型地包括從發(fā)射器到檢測器的取向。為 了方便，在整個該說明書和后附的權(quán)利要求中，還將"預(yù)期方向"作為 基準。在二維的情況下，這通常指的是被測量的物體的最典型的運動 方向，并且通常與目標方向或預(yù)期方向?qū)?yīng)。然而，在一些情況下， 實際的目標方向有時不同于該典型方向。在三維的情況下，該預(yù)期方 向與投影到公共平面上的運動的典型、目標或預(yù)期方向有關(guān)。
將三對射束定位在球的球桿入射側(cè)，即其右側(cè)，而將兩對定位在 出射側(cè)，即其左側(cè)。該入射側(cè)上的其中兩對射束具有這樣的射束，即 其彼此平行并且具有間隔開的交叉點。第三對射束以不同的倒轉(zhuǎn)角設(shè) 置，但是其交叉點與其它射束對中的一個對重合。出射側(cè)上的兩對射 束具有這樣的射束，即其彼此平行并且具有間隔開的交叉點。
附圖2示出了附圖l所示的設(shè)備的中心入射區(qū)域的放大圖，但為 了清楚起見省略了第三對射束。其還示出了接近該球的球桿面的四個 表示(representation)，每個表示顯示了在其首先中斷四個射束中的 每一個時的球桿面位置。每個表示與球桿面在投影到水平面上時的主 要平的表面或前沿邊有關(guān)。該圖還示出了在確定球桿面方向和球桿面 速度中使用的不同構(gòu)造線和角度。
附圖3表示與附圖2類似的圖，不同的是在該情況下，省略的射 束對是其交叉點與其它射束對間隔開的射束。其還示出了在確定球桿 面角度中使用的不同的構(gòu)造線和角度。
附圖4表示與附圖2類似的圖，但其包括穿過該球桿面的表示的 中點的假想直線。其還示出了在確定球桿面相對于球上的撞擊點的位 置的不同構(gòu)造線和角度。
附圖5表示在附圖1中所示的設(shè)備的中心出射區(qū)域的放大圖。其 還示出了在該預(yù)期方向右側(cè)的方向上碰撞球的撞擊之后，球的四個附 加表示。每個表示示出了在其首先中斷四個射束中的每一個時的球的 位置。該圖還示出了在確定球的運動方向和球速中使用的不同構(gòu)造線 和角度。
附圖6示出了在附圖1中所示的設(shè)備的中心出射區(qū)域的放大圖，
但是在該情況下，僅具有一對交叉的射束。其還示出了在該預(yù)期方向
右側(cè)的方向上碰撞球的撞擊之后，球的四個附加表示，與附圖5中所 示的類似。每個表示示出了在其首先中斷和首先恢復(fù)兩個射束中的每 一個時球的位置。該圖還示出了在確定球的運動方向和球速中使用的 不同構(gòu)造線和角度。
附圖7示出了與附圖1類似的圖示，但在出射側(cè)上具有附加的一 對射束，包括這樣的兩個射束，所述兩個射束在球的預(yù)期運動方向線 上以倒轉(zhuǎn)角交叉，但與其它射束的交叉點分隔開。該對射束中的射束 平行于其它出射對射束中的射束。
在優(yōu)選實施方式的描述中，發(fā)射裝置和檢測裝置分別指的是發(fā)射 器和檢測器。
附圖8表示在附圖7中表示的設(shè)備的概略平面圖。該圖包括發(fā)射 反射器、檢測反射器和臺面。該圖包括將中心準直射束描繪成虛線。
附圖9表示附圖8中表示的設(shè)備的概略剖開平面圖，其示出了該 臺面之下的布置，但是保留了發(fā)射反射器和檢測反射器的圖示。該圖 示包括將未準直射束描繪成虛線。
附圖IO表示在附圖8和9中表示的設(shè)備沿X-X的側(cè)面剖視圖。 該布置適于檢測高爾夫射擊的運動特性，其中從球座(tee-ed)位置 碰撞該球。
附圖ll表示與附圖IO類似的圖示，但是在該情況下，該布置適 于檢測推送射擊(putting shot)的運動特性。
附圖12也表示與附圖IO類似的圖示，但是其中該檢測反射器具 有比該發(fā)射檢測器更小的高度。
附圖13以放大的比例表示附圖8中表示的設(shè)備的下右手拐角。該 圖包括檢測反射器的一部分。
下面是在附圖中使用的附圖標記的索引
1. 設(shè)備
2. 發(fā)射裝置
3. 檢測裝置4.起始靜止位置處的球5.表示飛行的預(yù)期方向的線6.射束7.射束交叉點8.移動的球桿面的表示9.移動球的表示10.臺面11.發(fā)射器輻射源和第一透鏡12.發(fā)射反射器13.發(fā)射器陣列塊14.發(fā)射器裝置基底15.檢測器16.檢測反射器17.檢測器屏蔽裝置18.檢測器陣列塊19.檢測裝置基底20.外部位置處的檢測反射器基底支架21.內(nèi)部位置處的檢測反射器基底支架22.反射器刻面(facet)23.反射器刻面的噴涂金屬的表面
球桿面運動的測量
參照附圖l至4，該排列包括三對射束，F(xiàn)1-B1， F2-B2和F3-B3。 每對包括兩個基本上位于水平面內(nèi)的交叉射束。將該射束相對于球定 位，以便該球桿面在擊打球之前將它們中斷。
每對射束的交叉點位于一直線上，該直線穿過球的中心并且位于 水平面內(nèi)。其還與球在水平面上的預(yù)期飛行方向或"預(yù)期方向，，的投影 一致。射束F1和F2與預(yù)期方向成相等的角S。射束B1和B2也與該 預(yù)期方向成相等的角S，但是是在與Fl和F2相反的旋轉(zhuǎn)方向上，即
將它們彼此以"倒轉(zhuǎn)"的角度布置。射束F3和B3同樣彼此成倒轉(zhuǎn)的角 度，在該情況下，與飛行的預(yù)期方向成角T。在該圖中，角S和T分 別以75。和65。表示。設(shè)置這些角度時需要考慮的主要考慮事項如下。 F1-B1、F2-B2和F3-B3射束相對于預(yù)期方向的角度必須超過被測量的 該球桿面角度的最大范圍。為了獲得合理的精確度，F(xiàn)3-B3的角度必 須與F1-B1和F2-B2射束的顯著不同。為了最小化發(fā)射器裝置和檢測 裝置的長度，應(yīng)當在設(shè)計約束條件內(nèi)最大化該角度。選擇的角度是這 些部分對立的考慮事項之間的平衡。
射束對F2-B2和F3-B3的交叉點是一致的。它們與球的邊緣間隔 開足夠小的距離，以便保證該射束不接觸該球的表面。在該附圖中， 該距離示出為5mm。射束對Fl-F2的交叉點與射束對F2-B2和F3-B3 的接合交叉點間隔開一距離。在附圖中，在附圖2和4中該距離示出 為50mm,在其它附圖中其示出為60mm。
每個附圖示出了球桿擺動運動的相同例子，有意地使其在球桿運 動方向、球桿面角度以及球桿面相對于球上撞擊點的位置這些方面不 完美。將球桿運動方向相對于預(yù)期方向的角度用角-U來表示。將球 桿面角度相對于球桿面方向的角度用角+Z來表示，因而相對于該預(yù)期 方向的角度用角-(U-Z)來表示。在撞擊時的球桿面位置用靠近球桿 的尖端出現(xiàn)偏心的撞擊來表示。
該裝置可操作地用于通過計算方法來確定在撞擊時球桿的運動方 向、球桿速度、球桿面角度和球桿面位置，該方法從對最初中斷六個 入射射束的時間的精確記錄開始。為了方便，在整個該說明書中，與 在撞擊時球桿面位置有關(guān)的特性指的是球桿面的"偏移"。
球桿面方向
球桿運動方向的確定取決于如下的認識，即，該球桿面上任何點
會隨射束的相對方向角而變化，當該球桿的運動方向更接近對準于與 射束垂直的方向時，該距離變短，而當其不是很接近地對準時，該距
離變長。因此，由于該兩對平行射束位于不同的角度，因而它們之間 的行進距離比值提供了足夠的信息來給出對球桿運動方向的相對角度 的直接指示。
再參照附圖2，其示出了在與線DA和HE平行的方向上行進的 球桿面，與預(yù)期方向成大小為U的角度。該球桿面分別由DH、 CG、 BF和AE表示，其中其最初分別遇到射束F2、 Fl、 Bl和B2。
球桿面的所有基準指的是，當在水平面中投影時，其基本上直的 前沿邊。例如，在線DH的情況下，點D表示最靠近其尖端(toe)或 遠端的球桿的扁平前沿邊的拐角。點H表示最靠近其踵(heel)或軸 端的拐角。
假定該球桿面在其最初中斷四個射束時以基本上恒定的速度和基 本上恒定的角度保持其運動方向。因此，在F1和F2，以及B1和B2 之間記錄的兩個間斷的時間間隔分別與距離AC和FH成比例。因此， 這兩個時間間隔的測量會提供比值A(chǔ)C/FH。
該圖還示出了從點C延伸到表示射束F2的線上的垂直線CJ,以 及從點H延伸到表示射束B2的線上的垂直線HK。
三角形CAJ是直角三角形，并且角度CAJ-S+U。
因此，CJ=ACxsin(S+U)。
三角形KFH是直角三角形，并且角度KFH-S-U。 因此，HK-FHxsin(S-U)。 由于兩對平行射束是等間隔的，因而CJ-HK。 因此，F(xiàn)Hxsin(S-U)=ACxsin(S+U)，并且 AC/FH=sin(S-U)/sin(S+U)。
由于S和比值A(chǔ)C/FH是已知的，因此能夠計算球桿運動方向相 對于預(yù)期方向的角度U。
該表達式AC/FH-sin(S-U)/sin(S+U)表明，在一個平行對與另 一個 平行對相比的變化之間相對時間之比或相對時間的差異與球桿面方向 的角度和射束的角度具有固定的關(guān)系。
球桿速度
當球桿運動的角度u得以確定時，可以確定在水平面上投影的球
桿面的速度，這是由于能夠在最初中斷的射束的兩個記錄實例之間計 算距離。該平行對射束為該距離的計算提供了框架。
再參照附圖2，可以看到，當該球桿面的尖端拐角最初分別在C 和A中斷射束F1和F2時，行進的距離是AC。由于平行射束之間的 距離CJ是該設(shè)備的已知特性，因此可以計算AC，這是由于 AC=CJ/sin(S+U)。將所記錄的Fl和F2的最初中斷之間的持續(xù)時間稱 作TF,因此速度給出為
速度=(距離)/ (時間)-TF/CJ/sin(S+U)I。
還可以在該球桿的踵端最初中斷射束B1和B2時確定該速度。由 于HK-CJ，其中將所記錄的Bl和B2的最初中斷之間的持續(xù)時間稱 作TF，然后同樣地
速度=(距離)/ (時間)=TB/CJ/sin(S+U)。
在球桿運動是直線的情況下，兩個速度的值應(yīng)當相同，如果結(jié)果 略孩t不同可以取平均值。
球桿面角度和偏移
與預(yù)期方向的正交方向成一定角度的球桿面以與該預(yù)期方向正交 的球桿面不同的方式接觸射束。通常，對于附圖中所示的排列來說， 當該球桿面逐漸增加地"打開"(即該球桿面沿順時針方向逐漸增加地 傾斜而離開正交于該預(yù)期的方向)時，最靠近該踵的球桿面的拐角比 其它地方更快地接觸該射束，而最靠近尖端的拐角較晚地接觸射束。 相反地，當該球桿面逐漸增加地"關(guān)閉，，(即該球桿面沿順時針方向逐 漸增加地傾斜而離開正交于該預(yù)期的方向)時，最靠近該踵的球桿面 的拐角比其它地方更遲接觸該射束，而其它拐角會更快地接觸該射束。
還有，偏移的球桿面，即其行進使得其中心的軌跡偏移射束的交 叉點和球的中心的球桿面，以與對準交該叉點和該中心的球桿面不同 的方式接觸射束。通常，對于附圖中所示的排列來說，通過靠近選手
的球桿面中心的增加的偏移，最靠近該球桿的踵的球桿面的拐角比其 它地方更快地接觸射束，而最靠近該球桿的尖端的拐角更遲地接觸射 束。相反地，通過遠離選手的球桿面中心的增加的偏移，最靠近踵的 球桿面的拐角比其它地方更遲接觸射束，而最靠近尖端的拐角更快地 接觸射束。
與球桿面的角度和偏移有關(guān)的特性各自影響該球桿面的拐角最初 中斷射束的相對順序，而該關(guān)系還受到射束和預(yù)期方向之間的固定角
度的影響。本發(fā)明的一個方面涉及到這樣的一個認識這些關(guān)系受到 不同地影響，從而發(fā)生角度變化和偏移變化，并且可以使用這些差異 來區(qū)別角度和偏移，其中使用與該預(yù)期方向成不同角度的兩組射束。
一種重要的差異涉及球桿面角度和球桿面偏移影響與該預(yù)期方向 成不同角度的射束組和與該預(yù)期方向成倒轉(zhuǎn)角的射束組的最初中斷的 方式。例如，在射擊否則為直線的并且均勻的情況下，成角度的球桿 面會使F2和B2在不同的時間最初中斷，還會使F3和B3在不同的時 間最初中斷，其對F2和F3之間的相對最初中斷的影響與其對B2和 B3之間的相對最初中斷的影響是相似或相同的。這不是球桿面偏移的 情況，射擊否則為直線的并且均勻的。在該情況下，該偏移同樣會使 F2和B2在不同的時間最初中斷，并且使F3和B3在不同的時間最初 中斷，但是其對F2和F3之間的相對最初中斷的影響與其對B2和B3 之間的相對最初中斷的影響是完全不同的。如果該球桿面偏移離開選 手，則F2和F3之間的最初中斷差異會相對較大，如果該球桿面偏移 靠近選手，則B2和B3之間的最初中斷差異會相對較大。
將這些方面應(yīng)用于邊緣的角度或偏移測量的一般情況。射束組包 括兩個射束，該兩個射束設(shè)置在與該預(yù)期方向成不同銳角的一個旋轉(zhuǎn) 中；或者另外兩個射束，該另外兩個射束設(shè)置在與該預(yù)期方向成不同 銳角的相反的旋轉(zhuǎn)中；或者另一個射束，該另一個射束以銳角設(shè)置在 相反方向上。當該邊緣穿過該組射束時，邊緣的角度將被更接近于較 遲變化的射束的角度地表示以及被更遠離于較早變化的射束的角度地 表示。而且，邊緣的偏移將被更接近于包括較早變化的最前面的射束
的區(qū)域地表示，以及被更遠離于包括較遲變化的射束的區(qū)域地表示。 在相反旋轉(zhuǎn)的各射束之間的相對變化之間，差異增大則表示運動特性 是漸增地傾斜角度而不是偏移，而在相同旋轉(zhuǎn)的各射束之間的相對變 化之間，差異減小則表示運動特性是漸增地偏移而不是傾斜角度。
這些方面的一個重要特征在于通過適當?shù)貙ψ兓M行數(shù)學(xué)分析 可以獲得角度和偏移的獨特測量。更完全的理解可以通過以下段落中 的三角法分析而得到，該三角法分析應(yīng)用于附圖中所示的例子中。
球桿面角度
現(xiàn)在參照附圖3，其表示為了清楚起見省略了射束對F1-B1的排 列的近視圖。該圖表示在與線GM和BF平行的方向上行進的球桿面， 與預(yù)期方向成角度U。該球桿面由FL、 EK、 DJ和CH表示，其中， 其分別最初遇到射束B3、 B2、 F3和F2。
該球桿面的運動與附圖2中表示的相同，再假設(shè)該球桿面在其穿
定的角度。該球桿面與運動方向的垂直方向成一定的角度，并且還與 該預(yù)期方向的垂直方向成一定的角度。該球桿面中心的運動軌跡還偏 離于該射束的交叉點A以及偏離于該球的中心。
當每個射束最初中斷時該系統(tǒng)進行時間測量，由此通過由F2、B2、 F3和B3射束上的傳感器直接測量而得知的該球桿速度和跨越這些距 離所用的時間來確定長度KL、 JK和HJ。這還確定了分別與KL、 JK 和HJ相等的EF、 DE和CD的長度。
該圖示出了另外兩條線BG和FM。 BG穿過A，并且垂直于BF 和GM。 FM從點F開始，并且還垂直于BF和GM。該圖進一步將角 GAH限定為"V"，將角AFB限定為"W"，將角BAE限定為"X",將 角EAF限定為"Y"，以及將角LFM限定為"Z"。
Y是已知的，因為Y-S-T， S和T都是已知的。
由于GA與預(yù)期方向的垂直方向成一定角度U,因而對角GAN 觀察顯示X+S=90°+U。因此，X是已知的，這是因為S和U都是已知
的。
W是已知的，這是因為ABF是(X+Y) +\￥=90。的直角三角形， 而X和Y都是已知的。
V也是已知的，這是因為F2射束的左側(cè)繞點A的平角等于 180°=V+X+2S。因此，V=[180。-X-2S=[180。-(90。+U-S)-2S=[90。-U-Sl。
通過如下得到AB。首先通過應(yīng)用斜邊三角形AEF的標準三角法 解決方法得到AE,即AE=EFxsinW/sinY。因此，已知AE,這是由 于EF、 W和Y是已知的。EF已經(jīng)通過測量射束B3和B2的最初中 斷而得以確定。因此，得到了AB，這是由于AB=AExc0SX。
通過與AB相似的方式得到AG,如下所迷。通過應(yīng)用斜邊三角 形AHJ的標準三角法解決方法得到AH，其中角HJA=T+U而角 HAJ=Y，即AH=HJxsin(T+U)/sinY。因此，AH是已知的，這是由于 HJ、 W和J是已知的。HJ已經(jīng)通過測量射束F2和F3的最初中斷而 得以測量。因此，可以得到AG，這是由于AG=AHxCOsV，而V和 AH是已知的。
現(xiàn)在可以將三角形LMF的側(cè)邊確定如下。GM是已知的，這是 由于GM-BF， BF=BE+EF,而EF是已知的，BE=ABxtanX。 GH是 已知的，這是由于GH-AGxtanV，而AG和V都是已知的。LM是 已知的，這是由于LM=GM-(GH+HJ+JK+KL)，而GM、 GH、 HJ、 JK和KL都是已知的。FM是已知的，這是由于FM=AB+AG，而AB 和AG都是已知的。
現(xiàn)在可以通過三角形LMF來確定該球桿面相對于該球桿運動方 向的正交方向所成的角度Z。 Z是已知的，這是由于tanZ=LM/FM, 而LM和FM都是已知的。該球桿面相對于預(yù)期方向的正交方向所成 的角度等于(Z+U)。
球桿面偏移
從圖3可以理解，點A離開線BG的中點的距離為(AB-AG)/2。 因此，該球桿面的中心的運動軌跡離開該F2-B2和F3-B3射束的交叉
點A的偏移由(AB-AG)/2給出，其中與該球桿運動的方向成直角來測 量該偏移。在該球桿未在與該預(yù)期方向相同的方向上行進的情況下， 該偏移與離開該球中心的偏移不同?？梢酝ㄟ^如下的方式來確定離開 該球中心的偏移，即，在相對于該交叉點的偏移的基礎(chǔ)上適當?shù)卦黾?或減去附加的偏移分量，該附加的偏移份量是由于球在與該預(yù)期方向 不同的角度上行進所造成的。這在附圖4中表示。
現(xiàn)在參照附圖4，其示出了與在附圖3中表示的相同的擺動，再 次通過FL、 EK、 DJ和DH表示該球桿面，其中其最初分別遇到射束 B3、 B2、 F3和F2。為了清楚，從該圖中省略射束F2和B2。 B是球 的中心，A是射束F3、 B3、 F2和B2的交叉點。在該圖中表示的每個 球桿面的位置具有中點M。 RG是這些中點的軌跡。該球桿面的中點 在接近該球的短距離上以基本上直的線移動。RG與該預(yù)期方向OG 成角度U。
從點A到線RG上的垂直線AP是從中點軌跡到射束交叉點的偏 移距離。其等于附圖3中表示的值(AB-AG)/2,如較早描述的。
從球中心到線GR上的垂直線BN是從中點軌跡到該球的中心的 偏移距離。其可以通過如下來確定。BN=AP-AQ,這是由于BN-PQ。 AQ=ABxsinU。 AB和U是已知的，AB是球中心和射束交叉點之間的 固定距離。
偏移BN是高爾夫球桿擺動的重要特性，這是由于其是對"溫柔 (sweetness)"擺動的水平分量的直接測量，或者表示該球桿面的中點 離撞擊點有多近，這是由于該中點通常理解為與球桿的慣量中心一致。 在已知該球桿面上的不同點與該慣量中心一致的情況下，應(yīng)當適當?shù)?調(diào)整該計算。注意到，認為溫柔擺動的水平分量比垂直分量更重要， 這是由于這樣的可能性水平偏移的球桿面會使該球桿面基本上繞著 撞擊時的球桿軸的軸線旋轉(zhuǎn)，而通過該球桿軸可以更安全地抑制垂直 偏移的球桿面的旋轉(zhuǎn)。
球運動的測量
參照附圖l和附圖5，該排列包括兩對射束F4-B4和F6-B6。每 對包括兩個基本上位于水平面內(nèi)的交叉射束。
該兩對射束的交叉點位于沿預(yù)期方向的直線上，并且穿過球的中 心并且位于水平面內(nèi)。
射束F4和F6與該預(yù)期方向成相等的角度S。射束B4和B6與 F4和F6成相等的倒轉(zhuǎn)角。在附圖中所示的角度S為75°。
射束對F4-B4的交叉點與撞擊之后球與該球桿面分開的位置間隔 很小的距離。在該圖中，所示的該距離是15mm。
射束對F6-B6的交叉點與射束對F4-B4的交叉點間隔60mm。
所示的球運動方向相對于該預(yù)期方向成角度-U。
在該球與該球桿面分離并且開始自由飛行之后，可操作該設(shè)備通
過計算方法來確定球的運動方向和球的速度，該計算方法從精確記錄 該四個射束最初中斷的時間開始。
球的方向
與早先描述的確定球桿的運動方向類似，確定球的運動方向依賴 于這樣的認識，即，該球上任一點在兩個平行射束F4和F6之間、或 兩個平行射束B4和B6之間行進的距離會隨射束的相對方向角度而變 化，該球桿的運動方向越接近地對準于射束的垂直線，則該距離越短， 而其越較少接近地對準，則該距離越長。因此，由于兩組平行射束處 于不同的角度，因而它們之間行進的距離比值提供了足夠的信息來給 出球桿運動方向的相對角度的直接指示。
再參照附圖5，其表示球，其中心沿線AG行進，與該預(yù)期方向 成大小為U的角度。所示的球的中心位于位置D、 E、 F和G,在這 些位置，該球分別最初中斷射束F4、 B4、 F6和B6。中斷的開始點位 于射束與該球的前導(dǎo)表面相切的位置，該最初接觸的點可以在從球的 中心到該射束的垂線上找到。這些接觸的最初點分別位于射束F4、B4、 F6和B6上的位置H、 I、 J和K處。
可以合理地假設(shè)該球在其最初中斷四個射束時以恒定的速度和與
其運動方向成恒定的角度保持。因此，在最初中斷的F4和F6，以及 B4和B6之間記錄的兩個時間間隔分別與距離HJ和IK成比例。因此， 這兩個時間間隔的測量會提供比值HJ/IK。這些距離還與球的相對位 置有關(guān)，這是由于HJ=DF和IK=EG。
該附圖還表示平行于該預(yù)期方向的線HN和IM，其中N位于射 束F6上，而M位于射束B6上。
可以從該附圖看到，IK>HJ，并且該球向右側(cè)4亍進?？梢灾苯永?解到，IK=HJ，其中該球直線行進，以及IK〈HJ,其中該球向左側(cè)行 進。還可以理解到對球的每個方向來說，該比HJ/IK具有獨特的值， 并且從測量適當?shù)纳涫淖畛踔袛鄷r間間隔得到該值可以確定球的方 向。
下面的三角法分析提供了角度U和比值IK/HJ之間的直接關(guān)系。 在三角形IKM中，使用斜三角形的標準解決方案， IK/IM=sin(IMK)/sin(IKM)。長度IM和角度(IMK)是已知的值。而 且，角度(IMK)+角度(IKM)+角度(KIM)-180。，因此角度(IKM) =([已知值卜11)。因此，IK-(已知值)/sin([已知值-U)。同樣地，在三角 形HJN中，HJ/HN=sin(HNJ)/sinV。長度HN和角度(HNJ)是已知 值。而且，如前所述，角度V-([已知值卜U)。因此，HJ-(已知值)/sin([已 知值-U)。組合這些，IK/HJ-(已知值)xsin([已知值l-U)/sin([已知 值-U)。
上面的分析表明，在一個平行對與另一個平行對相比的變化之間 相對時間之比或相對時間的差異與球桿面方向的角度和射束的角度具 有固定的關(guān)系。
球速
當球運動的角度U得以確定時，可以確定在水平面上投影的球的 速度，這是由于能夠在最初中斷的射束的兩個記錄實例之間計算距離。 該平行對射束為該距離的計算提供了框架。這是由于它們之間的距離 是該設(shè)備的已知特性。
再參照附圖5,垂線HP和IQ由從相應(yīng)的點H和I到相應(yīng)的射束 F6和B6構(gòu)成。分別將該角度HJP和IKQ命名為"V"和"W"。
可以從該圖看到，該球分別在H和J最初中斷射束F4和F6，行 進的距離是HJ。由于平行射束之間的距離HP是該設(shè)備的已知特性， 因此可以計算HJ，這是由于HJ=HP/sinV，而V是已知值。在三角形 HJN中，V+U+S=180。，而U和S都是已知值。
同樣地，可以從該圖看到，在該球分別在I和K最初中斷射束 B4和B6時，行進的距離是IK。由于平行射束之間的距離IQ是該設(shè) 備的已知特性，因此可以計算IK，由于IK=IQ/sinW，而W是已知值。 角度IMK=180。-S。因此，在三角形IKM中，W+U+180。-SI=180。， 即W=S-U,而U和S都是已知值。速度的兩個值可以是相同的，并 且如果結(jié)果略微不同可以取平均值。
用以計算球方向和速度的可選方法
附圖6涉及測量球方向和速度的可選方法。在該實例中，該系統(tǒng) 記錄射束的最初中斷和恢復(fù)，并且僅使用一對射束F6-B6。
與早先描述的方法類似，球運動方向的可選確定再次依賴于這樣 的認識，即，進行的距離隨射束的相對方向角度而變化，當球的運動 方向與射束的垂線更接近地對準時該距離變短，而當其較少對準時該 距離變長。以不同的角度穿過該兩個射束的距離的比值提供足夠的信 息來給出球方向的相對角度的直接指示。
現(xiàn)在參照附圖6,其表示球，其中心沿線AF行進，該線與預(yù)期 方向成角度U。所示的球的中心位于位置C、 D、 E和F，在該位置， 其分別最初中斷F6，最初中斷B6，恢復(fù)F6和恢復(fù)B6。最初中斷和 恢復(fù)的起點位于射束與該球的前沿或后沿表面相切的位置，該最初接 觸的點可以在從球的中心到該射束的垂線上找到。這些接觸的最初點 分別位于射束F6、 B6、 F6和B6上的位置G、 H、 I和J。該球中心 的軌跡在A開始，并且分別在N和M穿過射束F6和B6。該球中心 的軌跡還分別與射束F6和B6成角度Y和W。
可以合理地假設(shè)該球在其最初中斷和恢復(fù)該兩個射束時以恒定的 速度和與其運動方向成恒定的角度保持。
下面的理解是本發(fā)明的一個方面。該球的方向角度和速度能夠單 獨地通過得知該兩個射束的中斷和恢復(fù)之間的周期來計算。在各周期
相等時，該球沿預(yù)期方向行進。在跨過F6射束的周期較短時，方向 向右。在跨過B6射束的周期較短時，方向向左。周期的差異越大， 偏離預(yù)期方向越大。
下面的三角法分析提供了角度U和比值EN/DK之間的直接關(guān)系。 SinY = EH/EN。 SinW=DI/DK。 EH和DI都是已知值，即球的半徑。 比EN/DK也是已知值，由于其等于最初中斷和恢復(fù)的射束F6和最初 中斷和恢復(fù)的射束B6之間的時間間隔之比，這是由于球速是恒定的， 而EN和DK各自對應(yīng)于在每個時間間隔中行進的距離的一半。因此， sinY/sinW=已知值。通過對三角形ABK的觀察，可以看到 W+U+(180。-S)=180。，即W=S-U。通過對三角形CGN的觀察，可以 看到Y(jié)=180°-S-U。因此，sin(180。-S-U)/sin(S-U)-已知值。由于S也是 已知值，因而可以使角度U求解。
該分析表明在一個射束與另 一個射束相比的變化之間相對時間 之比或相對時間的差異與球桿面方向的角度和射束的角度具有固定的 關(guān)系。
一旦運動方向已知，則可以確定速度，這是由于球的直徑是已知 的。再參照附圖6，可以看到，在球最初中斷然后恢復(fù)射束B6時，球 行進的距離由線DF給出。該距離超出球直徑的長度為LM。通過如 下得到LM。在三角形FJK中，sinW=FJ/(FM+KM)。因此，KM是 已知值，這是由于FJ和FM是已知值，即各自等于該球的半徑。FJK 和DIK是類似的三角形，這是因為FJ-DI,因此KM-KL。因此LM 的值是已知的。因此DF的值是已知的。然后可以通過該距離除以在 射束B6最初被中斷然后恢復(fù)的情況下記錄的時間間隔來計算該速度。
非常類似的練習(xí)會得到CE的值。類似地，可以通過該距離除以 在射束F6最初被中斷然后恢復(fù)的情況下記錄的時間間隔來計算該速
度。速度的兩個值應(yīng)該是相同的，如果該結(jié)果略微不同可以取平均值。 可以在兩個球運動測量方法之間進行下面的比較。早先描述的僅 中斷的方法提供了下面潛在的優(yōu)點。由于在類似的中斷信號之間確定 時間間隔，因而記錄的時間間隔不會被同等影響兩個信號的變量扭曲。 測量該間隔的距離不限于與該高爾夫球的直徑有關(guān)的尺寸。該測量不 依賴于提前知道該高爾夫球直徑。稍后描述的中斷和恢復(fù)方法可以提 供下面潛在的優(yōu)點。其僅需要一組射束。其可以檢測后球桿面，這是 由于該信號總是在該球已經(jīng)穿過其之后立即恢復(fù)。
第二可選方法利用該球的起始位置作為測量該球的運動方向和球
速的一個基準點?？梢酝瑯尤菀椎仫@示在一個射束與另一個射束相 比的變化之間相對時間之比或相對時間的差異與球桿面方向的角度和 射束的角度具有固定的關(guān)系。與第一可選方法類似，其僅需要一組射 束，但是在該實例中，其不具有局限于與該高爾夫球的直徑有關(guān)的尺 寸的缺點。然而，其具有幾個相對的缺點。這包括依賴于該球的起始 位置的精度和一致性。它們還包括必須測量或估計球離開該起始位置 的開始時間。它們還包括在球與該球桿面接觸時，當該速度不斷變化 并且該運動不必成直線時，必須調(diào)節(jié)該球運動的早期周期，。
可以同樣容易地表示，在一個射束與另一個射束相比的變化之間 相對時間之比或相對時間的差異與球桿面方向的角度和射束的角度具 有固定的關(guān)系。
球跟蹤射束的位置
在被測物體由第二個物體尾隨的情況下， 一個重要的考慮事項是 射束的中斷或恢復(fù)不受該尾隨物體的影響。例如，在高爾夫球由高爾 夫球桿擊打的情況下，必須在該球桿面中斷該射束之前完成測量該球 的必要射束中斷或恢復(fù)的信號。
在該球測量信號是單獨的中斷信號的情況下通常不存在問題，這 是因為該球的前沿面至少在該尾隨球桿面的接觸區(qū)域的一個球直徑之 前，這足夠保證該球中斷在該球桿面之前的所有射束。
然而，在射束需要在被尾隨的球桿面中斷之前恢復(fù)的情況下不適 于該條件。在該實例中，必須在射束和球的起始位置之間提供間隙。 可以通過考慮撞擊高爾夫球的高爾夫球桿的力學(xué)來估計該間隙的最小
尺寸。在典型的驅(qū)動射擊(drive shot)中，該球和球桿面保持大約 11.5mm的接觸。該球桿以大約30m/s速度接觸該球，在接觸期間逐 漸減慢到大約24m/s。該球以大約52m/s與該球桿面分離。這樣，在 分離之后，該球以略微高于兩倍球桿面速度的速度行進。
在理想的情形下，即，通過球桿面中心的正方形進行完美的射擊， 并且在預(yù)期方向上行進，射束設(shè)置成正交于該預(yù)期方向，并且球速是 球桿面速度的兩倍，在該球和球桿面分離的位置，可以將該射束設(shè)置 成僅在該球之前一個球的直徑處。當該球的直徑為42mm時，在其與 該尾隨的球桿面之間還保持21mm的間隙的情況下恢復(fù)該射束。
然而，在實際的情形下，必須對不是中心和正方形的球桿面以及 未正交于該預(yù)期方向的射束進行調(diào)節(jié)。還必須對不佳碰撞射擊進行調(diào) 節(jié)，在該不佳碰撞射擊中，球速會落到兩倍球桿面速度之下?？傊?， 在撞擊之前，在射束和球的前沿面之間大約70-100mm的間隙通常是 足夠的。
垂直高度的考慮
至此，僅給出了確定水平面內(nèi)的運動的考慮。然而，該球桿和球 在垂直面內(nèi)具有重要的運動分量，其必須由該方法和設(shè)備來調(diào)節(jié)。
垂直運動的一個方面與測量水平面內(nèi)的運動有關(guān)。在跟蹤該球桿 面的情況下，通常希望檢測與該球桿面的下邊接近的一致的直邊，例 如最前沿的直邊。在跟蹤球的情況下，通常需要檢測穿過該球的中心 的水平面內(nèi)的整個外徑，而不是在該水平之上或之下的更小的直徑。 實現(xiàn)該類型檢測的優(yōu)選方法是使用帶型(band-type)射束，其包括基 本上平的細長帶，該帶具有寬度遠大于厚度的橫截面。在優(yōu)選的排列 中，將該帶的寬度垂直布置，并且可以還稱作為其高度。該帶型射束 具有足夠的垂直高度，以致于被測物體的可能位置的范圍會中斷該帶
上的一些點?？梢圆僮髟撓到y(tǒng)來檢測帶型射束的狀態(tài)變化，該帶型射 束狀態(tài)典型地具有如下形式，即，通過進入該橫截面上任一點的物體 進行部分中斷或者恢復(fù)到中斷之前已有的狀態(tài)。
在優(yōu)選的排列中，帶型射束的面或?qū)挾日挥谠摴不蛩矫娌?置。這具有包括下面的幾個優(yōu)點。其可以將投影到公共平面上的射束 轉(zhuǎn)化成線，由此簡化由物體在不同的垂直高度對其進行中斷或恢復(fù)而 造成的射束變化的記錄，并且便于運動特性的測量。其方便了許多緊 密鄰近地定位的射束的定位。其為檢測球的射束和擊打球的球桿提供 了可接受的共同的射束面角度，其中該球桿首先下降，而該球在被測 量時首先上升。
無論是否正交于該公共平面布置，每組測量運動特性的射束都包 括公共平面中的至少一個分量，其是該射束的縱向分量。
垂直運動的另 一個方面與測量垂直平面內(nèi)的運動有關(guān)。在該實例 中，目標是確定垂直高度分量本身?？梢栽俅问褂脦蜕涫?。然而， 在該實例中，該確定與測量射束中斷的高度或程度有關(guān)。典型地，檢 測物體上的最低或最高點，而在前的類型典型地與檢測物體上的前沿 或后沿點有關(guān)。
可以通過分離的射束或者通過設(shè)置成實現(xiàn)兩個功能的射束來檢測 垂直運動的兩個方面。在優(yōu)選的實施方式中，射束進行兩個功能。這 具有減少射束數(shù)量的優(yōu)點，由此減少了分量的數(shù)量，潛在減少了成本 和問題。在將分離的射束專用于兩個功能的情況下，潛在給出了下面 相對的優(yōu)點。該垂直射束可以是正交于該預(yù)期方向的單個射束，而不 是跟隨用于水平測量的角度對。還可以排列該垂直射束來檢測該球的 底部或頂部，并且可以排列該水平射束來檢測該球的中心前沿邊或后 沿邊，因而減少每個所需的垂直范圍?？梢詫⒃撍缴涫帕谐珊唵?的是-否檢測器，要特別注意是-否開關(guān)的精度。在某些情況下，可以
使用垂直射束，其中相同的射束測量低擊飛球(lofted balls)的頂部 和高擊飛球的底部。
檢測高爾夫射擊的垂直運動的帶型射束引起潛在的問題。這涉及
某些高爾夫射擊的相對急劇的擊飛和某些球桿運動的較少程度的急劇 向下擺動。在使用簡單的帶型射束的情況下，需要非常高的帶，除非 將該帶接近該球的起始位置定位。然而，由于該帶接近起始位置定位 會產(chǎn)生幾個潛在的缺點，包括水平運動精度的降低，以及由于該尾隨 球桿面造成的中斷，阻止了將射束恢復(fù)信號用于球檢測的水平運動。
在本發(fā)明的一個實施方式中，至少一個帶型射束由多個帶替換。 在可選的實施方式中，至少一個帶型射束相對于垂線傾斜一定角度， 以便進一步從初始球位置檢測在相對較低的擊飛時的水平面內(nèi)的運 動，而不是在相對較高的擊飛時的水平面內(nèi)的運動。
這提供了包括下面的幾個優(yōu)點。其可以增加低擊飛射擊如驅(qū)動射 擊時射束和初始球位置之間的水平距離，由此增加水平面內(nèi)運動檢測 的精度。對低擊飛射擊來說該精度的類型是特別重要的。第二個優(yōu)點 是其允許在不需要過高的帶型射束的情況下檢測高擊飛的射擊。第三 個潛在的優(yōu)點是其減少了發(fā)射和接收射束的設(shè)備的最大垂直高度，由 此使其不容易受到錯誤的高爾夫擺動的破壞，并且較少在視覺上分散 選手的注意力。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，在出射側(cè)上提供附加對的射束，其 包括兩個成倒轉(zhuǎn)角的射束，它們的交叉點位于球運動的預(yù)期方向線上， 但是與其它射束的交叉點隔開。該對射束平行于其它出射對射束。在
附圖7中示出了該類型的排列，其中F5和F6是該附加對，其交叉點 示出為位于對F4-B4和對F6-B6的交叉點之間的中間。當進行射擊時， 全部的三對都是激活的，F(xiàn)4-B4和F6-B6協(xié)同測量中到低擊飛球的運 動特性，而F4-B4協(xié)同測量高、中和低擊飛球的運動特性。在射擊在 F6-B6射束對的測量范圍內(nèi)適當下降的情況下，采用該對的測量來確 定運動特性。該第二對射束也提供關(guān)于該球的垂直高度的信息，并且 將F6-B6和F5-B5設(shè)置成在確定球的垂直高度時避免不確定性。
神經(jīng)裝置
已經(jīng)論述的數(shù)學(xué)模型將該球桿面視為固定寬度的、具有銳利形狀
的端部的直線表面。實際上，該球桿面可能不是完全平的，該邊也不 是銳利形狀的。而且，雖然該數(shù)學(xué)模型自動地處理所有特定的球桿寬 度，但是實際上，該平的球桿面的有效寬度還是隨著該球桿面的傾斜 發(fā)生輕微變化。
可以采用不同的方式來處理該簡單的數(shù)學(xué)模型的這些差異。其中 的一個方式是使用更精確的數(shù)學(xué)模型來調(diào)節(jié)差異。另 一個方式是使用 人工神經(jīng)型智能裝置，其事先進行了信息訓(xùn)練，該信息將寬范圍的射 束信號與由此引起的該球桿面和球的運動特性關(guān)聯(lián)起來。通過人工神 經(jīng)型智能裝置，此后稱作為神經(jīng)裝置意味著確定或問題解決的裝置， 其以類似于人確定或問題解決的方式操作。特別地，該類型的問題解 決的確定涉及事先學(xué)習(xí)的經(jīng)驗，通過該經(jīng)驗，當產(chǎn)生新的問題或情形 時可以確定解決方案或者添加解決方案。
在使用神經(jīng)裝置的情況下，通常有利的是在將其賦予給該神經(jīng)裝 置之前預(yù)處理一些或全部的初始射束信號，并且權(quán)衡它們相對于特殊 類型的輸出的重要性。可以通過傳統(tǒng)的電子處理方法或裝置來執(zhí)行該 預(yù)處理階段。
例如，基于測量球桿面、球桿方向和球桿速度的入射射束，將水 平面內(nèi)的輸出緊密地加權(quán)到與在關(guān)聯(lián)球桿面的多組平行射束的中斷之 間的持續(xù)時間以及持續(xù)時間的差異有關(guān)的預(yù)處理信號。將水平面內(nèi)的
轉(zhuǎn)角的射束的中斷k間的持續(xù)時;的差異有關(guān)的預(yù)處理信號，對于彼 此成不同的相對角度的射束組。還將球桿面角度和偏移緊密地加權(quán)到 球桿方向和速度的測定值上。將水平面內(nèi)球方向和球速度的輸出緊密 地加權(quán)到與在關(guān)聯(lián)球的多組平行射束的中斷之間的持續(xù)時間和持續(xù)時 間的差異有關(guān)的預(yù)處理信號。在還使用恢復(fù)信號的情況下，還將輸出 緊密地加權(quán)到與在關(guān)聯(lián)球的單獨射束的中斷和恢復(fù)之間的持續(xù)時間和 持續(xù)時間的差異有關(guān)的預(yù)處理信號。附圖8、 9和10示出了適于確定高爾夫射擊中球桿面和球的運動 特性的設(shè)備的優(yōu)選實施方式，其采用與附圖7所示的對應(yīng)的射束排列。
現(xiàn)在參照附圖8，其示出了包括對如虛線所示的中心準直射束進 行描繪的概略平面圖。該設(shè)備包括臺面和在進行射擊之前直接定位在 該臺面或該臺面上的支撐球座上的球。該臺面可以包括耐用的人造草 皮或聚合物墊。
發(fā)射反射器包括垂直聚焦反射帶陣列，該發(fā)射反射器沿該臺面離 選手最遠的一邊定位，檢測反射器也包括垂直聚焦反射帶陣列，該檢 測反射器沿離選手最近的一邊定位。這些反射器橫向定位成離球桿和 球的路徑足夠遠，以避免受任何正常的射擊的擊打，而且最小化視覺 上的突兀(obtrusiveness )。還最小化垂直高度，以避免^皮擊打和最 小化視覺上的突兀。反射器安裝于由在該臺面水平之下的公共框架支 撐的塊上，以保證在其間保持正確的對準。選手站在平臺或墊子上， 以便他或她的站立位置與該臺面平衡。
現(xiàn)在參照附圖9和10,附圖9表示附圖8中所示的設(shè)備的概略剖 開平面圖，其示出了該臺面之下的布置，但是保留了發(fā)射反射器和檢 測反射器的視圖。該視圖包括描繪成虛線的射束。附圖IO示出了在附 圖8和9中表示的設(shè)備沿X-X的側(cè)面剖視圖。附圖IO描繪了從升高 的球座位置碰撞球的布置，如典型地出現(xiàn)在驅(qū)動射擊中。
沿在定位在該臺面之下的發(fā)射器陣列塊布置十二個發(fā)射器，每個 發(fā)射器與每個所需的帶射束對應(yīng)。該發(fā)射器包括激光二極管，并且定
位成它們的長軸位于垂直平面內(nèi)。每個發(fā)射器提供有透鏡，此后稱作 激光透鏡。每個發(fā)射器發(fā)射在垂直面內(nèi)強烈地發(fā)散的射束。每對發(fā)射 器和透鏡成一定角度，以便將其射束向上朝著發(fā)射反射器上相應(yīng)的垂 直反射帶的刻面導(dǎo)向，該發(fā)射反射器定位在該臺面的水平之上。該垂 直面含有發(fā)散的射束，并且與在該臺面之上包含射束的垂直面近似地 一致，但是可以略微變化，以允許在該反射器表面處產(chǎn)生折射效應(yīng)。 如附圖7中所示的排列的需要的那樣，該射束由聚焦反射器發(fā)射成平 行的準直射束。該平行的準直射束穿過該臺面，并且落到該檢測反射器上相應(yīng)的反射垂直帶的刻面上。該檢測反射器將該平行射束聚焦到 入口窗的焦點上或位于該臺面之下的相應(yīng)的檢測器上。將十二個這種 檢測器的陣列安裝在檢測器陣列塊中，每個檢測器的入口窗定位和定 向在相應(yīng)的入射射束的焦點。該射束可以穿過該臺面的平面，或者穿 過在該臺面水平處的聚合物窗，該聚合物窗對信號輻射是透明的，或 穿過該臺面水平上的開口。在使用開口的情況下，通過這樣的窗口來 保護該發(fā)射器和檢測器不受污染，所述窗口是在它們和開口之間定位 的垂直或接近垂直的窗口。
重要的是保證將射束較好地準直成穿過反射器之間主要中心區(qū)域 的平行射線。還重要的是其應(yīng)當具有跨越射束盡可能小地變化的強度 分布，或者在強度變化是不可避免的情況下，將其最小化，并且以規(guī) 則可預(yù)測的方式發(fā)生。
將激光二極管用作發(fā)射源，可以以低成本獲得該激光二極管，其
具有非常小的大約0.001mm的源尺寸，并且通過8。的FWHM (全寬 度， 一半最大值)發(fā)散大約30°。該激光二極管定向成，較大的發(fā)散 軸定位為豎直的，以提供該射束的垂直高度，而將較小的發(fā)散軸定位 成水平的，以提供其厚度。沿該激光束的水平軸的較小的發(fā)散在該激 光透鏡的單階段中幾乎完全準直，例如發(fā)射8。發(fā)散的情況；其可以減 少到小于1°。有意保持小度數(shù)的發(fā)散在隨后描述的調(diào)節(jié)位置公差中提 供了重要且有利的要素。將沿該垂直軸的較大的發(fā)散在二階段中準直。 對該圖中表示的排列來說，30。的發(fā)散對提供足夠高度的平衡射束以調(diào) 節(jié)全范圍高爾夫射擊是不夠的，并且激光透鏡在垂直軸上將該發(fā)散增 加到44-45°。該垂直發(fā)射的射束落到該發(fā)射反射器的刻面上，其中其 聚焦成平行的準直射束。
從該激光二極管出射的輻射穿過每個軸遵循自然的高斯分布圖， 即朝向中心增加強度，而朝向邊緣減少強度。不希望有的變化由于將 射束向上投射到該垂直反射器上而惡化，如果不校正，其將傾向減少 來自該反射器的中心出射射束從底部到頂部的強度。采用兩個主要的 方法使這些變化減少。 一個方法是丟棄或篩除射束的弱邊，這消除了
總射束強度的大約30%。第二個方法是改變激光透鏡中的射束。沿其 放大的垂直和水平軸，該激光透鏡逐漸將發(fā)射的輻射延伸到最接近于 透鏡中心以減少輻射的強度通量，并且逐漸將該輻射壓縮到最接近于 透鏡邊緣以增加輻射的強度通量。較小程度地，該激光透鏡另外將輻 射逐漸延伸和壓縮，以便補償向上投射的影響?？傊?，可以相對容易 地實現(xiàn)超過±20%的垂直射束強度。
在該設(shè)備的排列中， 一個重要的考慮事項是穿過不同光學(xué)組件的 射束的準直。該系統(tǒng)必須能夠調(diào)節(jié)會造成未準直的不同因素，包括制 造公差和由溫度和濕度變化產(chǎn)生的變化。調(diào)節(jié)潛在未準直的主要方法 是將該檢測器設(shè)置成，其僅需要一小部分初始發(fā)射的射束，并且將該 射束設(shè)置成發(fā)散穿過每個階段，隨后在每個階段平衡或再調(diào)節(jié) (over-accommodated)，考慮到潛在的局部未準直。在優(yōu)選的實施方 式中，該激光二極管和透鏡設(shè)置成發(fā)射發(fā)散的射束，該射束在遇到該 發(fā)射反射器時達到大約2mm的厚度。該發(fā)射反射器上的刻面具有大 約6mm的寬度，這在每側(cè)提供了足夠2mm的位置公差。該反射器設(shè) 置有大約2mm厚度的刻面，該刻面穿過水平軸不會放大，以使得它 們以與射束離開該激光透鏡相同的較小發(fā)散程度反射射束。這種發(fā)散 使其在穿過該檢測反射器之前達到大約10mm的厚度。該檢測反射器 上的刻面具有大約6mm的寬度，并且有效地將10mm寬的入射射束 減少到6mm寬的出射射束，假如兩個反射器之間的未準直在任一側(cè) 超過2mm。在未準直超過2mm的情況下，該出射射束會將其額定的 6mm厚度減去該數(shù)量。例如，該發(fā)射器和檢測反射器之間5mm的未 準直仍然會造成向著該反射器反射3mm寬的射束。該檢測反射器還 設(shè)置有厚度高達大約6mm的刻面，該刻面不會穿過水平軸放大，以 便它們以相同的連續(xù)的較小發(fā)散程度反射射束。這造成其在到達該檢 測器的區(qū)域之前獲得高達大約8mm的厚度。該檢測裝置設(shè)置有篩除 裝置，該裝置包括在檢測器窗口的前面定位的窄垂直縫隙。在優(yōu)選的 實施方式中，其包括接近該檢測器窗口的前面定位的lmm寬的縫隙。 在該檢測裝置內(nèi)允許士lmm的位置公差的情況下，該檢測反射器將滿
足3mm的入射射束。如前所述，這對應(yīng)于該發(fā)射器和檢測反射器之 間士5mm的位置公差，其通過提出的設(shè)備可以容易地得以控制。垂直 方向上的公差控制受到類似的方式的影響，并且由于射束高度遠大于 射束寬度而更容易實現(xiàn)。
可以注意到，使用提出的最終lmm的篩除厚度基本上將該射束 的活動部分的厚度沿其整個長度減少到lmm。這有利地提供了具有最 小的厚度和較好的邊緣清晰度的活動射束。
該激光透鏡是小的復(fù)合光學(xué)部件，其形成為注模的聚合物部件。 其定位在激光器輸出的前面，通過整體模制的凸緣保持正確的配準或 者固定在透鏡模制件上。該透鏡可以呈現(xiàn)不同的形式，典型的布置具 有兩個面，第一面具有柱形凹面多項式形式，第二面具有柱形凸面非 球面或環(huán)形形式。適當?shù)木酆衔锊牧习ň哂械臀芰Φ沫h(huán)烯聚合 物或者環(huán)烯共聚物。
可以將該反射器制造成單個組件的聚合物注射模制件，采用與該 激光透鏡相似的聚合物材料來生產(chǎn)。該反射器的主體覆蓋該發(fā)射器裝 置和檢測裝置的整個長度。它們有利地包括面向該設(shè)備的運動區(qū)域的 平面，其有助于抵抗污垢，并且容易擦凈。雖然未在附圖中表示，但 是該模制的反射器以傳統(tǒng)的方式被加有肋條，以提供具有低材料厚度 的剛性。該反射器的反射表面包括水平布置的菲涅耳型(Fresnel-type ) 聚焦刻面的垂直帶陣列，其導(dǎo)向并且準直所需的射束。附圖13表示這 些垂直帶陣列中其中兩個的放大的剖視平面圖。各帶和各刻面具有大 約6mm的寬度。該檢測反射器上刻面具有大約lmm的高度，并且基 本上是平的。該發(fā)射反射器上的刻面具有大約l-2mm的高度，并且在 水平截面中觀察時基本上是平的，而在垂直截面中看時基本上是彎曲 的。如果使用平的反射器，則準直要求需要小得多的刻面高度。彎曲 的輪廓允許使用較大的刻面，這準許以低成本的注模來生產(chǎn)該組件。 該檢測器反射器刻面不必是彎曲的，并且容易地生產(chǎn)lmm的高度。 將該刻面的反射表面制造為該材料的內(nèi)表面。該刻面通過將其后側(cè)模 制成中空而得以制造，其后將其噴涂金屬以獲得反射表面。這具有下
面的優(yōu)點該反射表面的質(zhì)量是由聚合物表面而不是由會遭到表面氧 化或擦傷的金屬來決定?？梢允褂昧畠r的噴涂金屬材料如鋁。該射束 必須在由該刻面反射時進入和離開該聚合物材料的表面，并且在該射
束以非直角的角度進入或離開時折射。適當?shù)卦O(shè)置該刻面的方向角以 及來自該激光透鏡的入射射束或者到該檢測器的該出射射束的角度， 以便適應(yīng)這種折射效應(yīng)。將該反射器作為低成本可互換的組件生產(chǎn)， 其可以容易地安裝或者從該設(shè)備拆卸。附圖中表示的僅僅是概略的安 裝排列，其包括該發(fā)射器和反射裝置基底中的槽。實際安裝方法保證 將該反射器沿其長度固定，并且正交于該臺面直立。在本發(fā)明這方面 的可選實施方式中，將該反射器由等價的聚焦透鏡替換。
該激光二極管具有大約lmW的輸出，并且發(fā)射接近780nm到 1000nm之間紅外波長的輻射。其發(fā)散典型地是通過80。FWHM的30°。 該檢測器是具有阻斷可見光的濾波器的光電二極管。其入口窗是大約 2.5x2.5或者更大。其產(chǎn)生與進入到其窗口中的相關(guān)輻射量成比例的電 子輸出。該激光二極管和光電二極管是以配對方式脈沖調(diào)制的，因而 來自任一發(fā)射器的雜散信號不會由任一不匹配的檢測器配準。調(diào)制還 可以阻止由該檢測器配準的有害的環(huán)境輻射。通過匹配到該激光二極 管和光電二極管的電子驅(qū)動來實現(xiàn)調(diào)制。
該發(fā)射器陣列塊包括精密的聚合物注射模制件，其以正確的配準 保持該激光二極管和激光透鏡。該檢測器陣列塊同樣包括精密的聚合 物注射模制件，其以正確的配準保持該光電二極管。該檢測器陣列塊 還有利地包括檢測器篩除裝置，其具有直接在該模制件中形成的篩除 槽。使用黑色聚合物材料幫助篩除。在附圖10-12中以放大比例描繪 該篩除裝置，實際上，其靠近該光電二極管的窗口定位。發(fā)射器陣列 塊和發(fā)射反射器安裝在公共發(fā)射器裝置基底上。將檢測器陣列塊和檢 測反射器同樣都安裝在公共檢測裝置基底上。通過橫跨該設(shè)備寬度的 基底或框架將該發(fā)射器裝置的基底和檢測裝置的基底以互相配準的方 式保持。
憑借該布置，射束從該臺面水平之下的發(fā)射器和檢測器反射或反
射到該發(fā)射器和檢測器上，該布置提供了包括下面的各種優(yōu)點。第一， 使用可互換的反射器允許對不同類型的擊射使用不同高度的發(fā)射器裝 置和檢測裝置，由此僅將高度突兀減少到所需的水平。第二，使用可 互換的反射器使最接近選手的該發(fā)射器裝置和檢測裝置能夠相對于其 在選手和球之間的位置改變，這是不同類型的擊射所需要的。第三， 除了反射器，使所有的組件遠離該運動區(qū)域。這具有幾個優(yōu)點。該發(fā) 射器是相對不顯眼的細長的、大部分透明的組件。它們還具有低重量， 并且設(shè)置成如果被球桿擊打容易移去，由此消除了如果對其意外擊打 造成的破壞或損壞的擔憂。將該反射器生產(chǎn)成低成本、可更換的組件， 如果意外破壞可以將其容易且廉價地更換。
現(xiàn)在參照附圖IO，其描繪了適于驅(qū)動射擊的排列，其中將球放置 在升高到該臺面之上大約30mm的球座上。該圖表示該排列最高需要 的反射器帶的高度，該排列跨越正常射擊的全范圍測量球桿和球的運 動?？蛇x地，該反射器組件可以保留沿其長度的高度，或者它們可以 生產(chǎn)成其上邊的高度根據(jù)單個反射器帶的高度的需要而變化。在附圖 10中表示的反射器還充分地測量了跨越寬范圍的地面射擊的球桿和 球的運動，即未在球座上升高的射擊。幸運地，對驅(qū)動射擊來說，在 球座上升高的球所需的附加反射器高度與地面射擊所需的附加高度匹 配，在地面射擊的情況下，可以將球更高地擊飛，并且該球桿可以描 繪出非常急劇地向下接近球的動作。這樣，可以將一組反射器用于所 有這些射擊，其包括幾乎所有除了推送射擊之外的射擊。下面給出測 量所有地面射擊和所有驅(qū)動射擊的設(shè)備所需的反射器高度的例子，球 座在該臺面之上高達30mm，其中該排列類似于附圖中描繪的。F6-B6 和F5-B5反射器帶的高度大約為75mm; F4-B4、 F3-B3和F2-B2反射 器帶的高度大約為40mm， F1-B1反射器帶的高度大約為80mm。在 將球放在臺面之上30mm高的球座上的情況下，使用相對高的反射器 帶。激光二極管射束設(shè)置成具有足夠尺寸，以便覆蓋所有的反射器高 度，并且當反射器變化時不會改變。
現(xiàn)在參照附圖11，其描繪了適于推送射擊的排列。推送射擊與其
它高爾夫射擊的不同之處在于選手通常更靠近球站立，并且球桿頭 的速度相對低。為了調(diào)節(jié)這些射擊，該設(shè)備相應(yīng)地提供有靠近球的第 二檢測反射器位置。推送射擊需要非常低的反射器高度，下面給出例 子。F6-B6、 F5-B5和F4-B4反射器帶的高度大約為25mm; F3-B3和 F2-B2反射器帶的高度大約為40mm高，F(xiàn)1-B1反射器帶的高度大約 為50mm。
現(xiàn)在參照附圖12，其表示與附圖IO類似的排列，但是其中，該 發(fā)射器裝置和檢測裝置設(shè)置成通過增加該發(fā)射反射器的高度來減少該 檢測反射器所需的高度。該發(fā)射反射器上的刻面設(shè)置成使得該射束向 著該檢測反射器會聚。該系統(tǒng)的優(yōu)點在于其減少了位于選手和球之 間的反射器所需的高度，由此減少了其潛在的突兀。該優(yōu)點可以平衡 由該會聚射束更精細的幾何排列所引起的較高發(fā)射反射器的缺點和測 量裝置中更復(fù)雜的計算。
該設(shè)備的測量裝置包括編程電子處理器，可操作該處理器將射束 的信號轉(zhuǎn)換成該球桿和球的運動特性，通常與已經(jīng)描述的方法一致。 其可以包括如已經(jīng)描述的模擬的神經(jīng)型智能裝置。以兩種主要的模式 來檢測射束信號。這些模式的一種是射束初始中斷的記錄時間。該初 始中斷通過采用模擬觸發(fā)器如施密特觸發(fā)器(Schmitt trigger )來實現(xiàn)， 其在光電二極管的輸出電壓降低較小預(yù)定量而低于其穩(wěn)態(tài)水平時被激 活。使用模擬觸發(fā)器提供遠高于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)換數(shù)字信號提供的精度水平。 使用初始中斷的時間來確定在水平面內(nèi)投影的運動特性。第二檢測模 式是測量在球桿或球穿過其時射束被遮擋的程度，其后確定球桿或球 的底部的垂直高度。這是通過使用高速電子方法跟蹤光電二極管的輸 出信號并且記錄其最低值來實現(xiàn)的。將該最低值與在射束中斷之前存 在的穩(wěn)態(tài)信號比較。使用存儲在處理機存儲器中的一組預(yù)編程的轉(zhuǎn)換 值將該比較轉(zhuǎn)換成垂直高度。
在應(yīng)稱為第二個優(yōu)選實施方式的本發(fā)明的可選的優(yōu)選實施方式 中，該設(shè)備在下面的方式中不同于第一個優(yōu)選的實施方式。將發(fā)射器 裝置和檢測裝置布置在該設(shè)備的同側(cè)上，優(yōu)選布置在與選手相反的一
側(cè)上。發(fā)射的射束穿過該臺面，并且沿相同的路徑反射回，以便由該 檢測裝置接收。公共的反射裝置包括多個反射刻面的垂直陣列，該反
射裝置執(zhí)行兩項任務(wù)將來自發(fā)射器和透鏡的發(fā)散射線導(dǎo)向到主操作
射束上，以及將返回的射束聚焦到落在該檢測器窗上的會聚射線中。
雖然發(fā)射器和檢測器共享各刻面的每個垂直陣列，但是該排列卻與第
一個優(yōu)選實施方式的類似。附加的反射裝置定位在該設(shè)備的另一側(cè)上。 其與第一個優(yōu)選實施方式的檢測反射裝置具有類似的總尺寸，該尺寸
足夠大以便截斷該組發(fā)射的射束。其包括回射表面，在優(yōu)選的變型中， 其具有精密包裝的光學(xué)角隅棱鏡陣列，該陣列將任何光束精確地反射 回到源頭。該角隅棱鏡具有三個彼此成90度的反射面。該回射器的定 向不是非常關(guān)鍵的?？梢砸缘蛦挝怀杀緦⒃摶厣浞瓷淦魃a(chǎn)成聚合物 注射模制件。該排列需要將檢測射束與該發(fā)射射束的光學(xué)路徑分離。 這可以通過在該激光透鏡和反射器裝置之間的發(fā)射射束的路徑中插入
斜角半反射鏡(典型地為大約50%反射)來實現(xiàn)。將近似一半的返回 射束從該發(fā)射器的光學(xué)路徑向著該檢測器反射，該檢測器定位在該反 射部分適當?shù)慕裹c位置?？梢杂欣卦诠碴嚵袎K和基底上安裝該發(fā) 射器裝置和檢測裝置的組件，該公共陣列塊和基底可以極大地幫助該 組件之間的位置配準。
第二個優(yōu)選實施方式相對于第一個優(yōu)選實施方式具有幾個包括下 面的缺點。在該半反射鏡處的損失高達大約為75%的射束功率，由此 迫使更高功率的發(fā)射器在該檢測器提供相等的信號強度。該臺面之上 的射束部分長度加倍，由此增加了該射束內(nèi)不希望有的內(nèi)部發(fā)散的程 度。
第二個優(yōu)選實施方式相對于第一個優(yōu)選實施方式還具有幾個包括 下面的優(yōu)點。通過該回射反射器的相對不關(guān)鍵的位置公差，以及通過 該反射器裝置和檢測裝置的公共基底上的接近位置，更好地保證了該 發(fā)射器裝置和檢測裝置之間的位置對準。還可以在離開該球起始位置 的不同的距離處使用相同的回射反射器，其中距離的變化可適合不同 類型的射擊或不同的選手。發(fā)射器和檢測組件的組合還能允許該設(shè)備
以較低的成本和如下的方式制造，所述方式可便于該設(shè)備的組件的迅 速裝配和拆卸，從而便于包裝、存儲和運輸。
在本發(fā)明進一步可選的實施方式中，用一個公共的發(fā)射器或兩個 公共調(diào)制的發(fā)射器代替該十二個發(fā)射器的陣列。該發(fā)射器定位在該設(shè)
備的檢測裝置側(cè)，超過該最終F6-B6射束的檢測點，并且可選地在該 臺面水平之上。該發(fā)射器向該發(fā)射反射器發(fā)射輻射，該發(fā)射反射器與 附圖8中所示的發(fā)射器類似地定位。優(yōu)選地，該公共的發(fā)射器和檢測 裝置定位在該設(shè)備與選手相反的一側(cè)。該反射器上的反射帶上的刻面 設(shè)置成它們在類似于附圖8所示的幾何方向上，將輻射朝向該檢測反 射器重新導(dǎo)回。以與第一個優(yōu)選實施方式類似的方式檢測該射束信號。 可以將來自該發(fā)射器的開始輻射通過透鏡聚焦，以便優(yōu)選將該輻射導(dǎo) 向到該反射帶上，并且緊密地環(huán)繞該發(fā)射反射器的區(qū)域。
應(yīng)當理解，本發(fā)明并不局限于在此描述的特定細節(jié)，并且可以進 行各種修改和變型，而不脫離由后附的方法和設(shè)備權(quán)利要求所限定的 本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種通過射束的變化來測量或確定物體的運動特性的方法，其特征在于，提供一組射束，其包括至少兩個設(shè)置在所述物體的運動路徑中的射束；所述射束設(shè)置為彼此成相對的角度；由此來測量所述物體的運動特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，記錄或測量是由射 束組中各不同射束發(fā)生變化所處的時間、持續(xù)時間或時間的差異或持 續(xù)時間的差異構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述射束與所 述物體的預(yù)期方向成銳角布置。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征在于，射束組 中的每個射束的至少一個縱向分量位于一公共平面內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述公共平面是基 本上水平的。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征在于，將一個 射束與所述物體的預(yù)期方向順時針成銳角布置，而將另一個射束與所 述物體的預(yù)期方向逆時針成銳角布置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述銳角的大小是 相等的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，兩個射束交叉于沿 所述物體的預(yù)期方向線的一點。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征在于，目標物 體是與所述物體的預(yù)期方向正交或接近正交的邊或投影的邊。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述邊是所述物 體的面的投影的前沿邊，并且基本上是直的線或者略微彎曲的線。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的方法，其特征在于，所述射束與 所述物體的預(yù)期方向成銳角布置，所述銳角的大小大于所述邊和所述 物體的預(yù)期方向之間對向的角。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至ll之任一項所述的方法，其特征在于，所 述射束相對于所述預(yù)期方向的角度超過在其上進行測量的所述邊相對 于所述物體的預(yù)期方向的角度的最大范圍。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述物體的運動 特性之一是邊相對于所述物體的預(yù)期方向運動的方向；其中，射束組包括至少兩對平行射束， 一對相對于另一對成角度 布置；以及所得到的測量是與在 一 個平行對相比于另 一 個平行對的變化之間 相對時間之比或相對時間的差異的確定關(guān)聯(lián)的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在一個平行對相 比于另一個平行對的變化之間相對時間之比或相對時間的差異相對于 球桿面方向角和各射束角具有固定的關(guān)系。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，第二個運 動特性是所述邊的運動速度；其中，將速度確定為距離除以時間，時間由在其中一對射束的兩 個平行射束上所述邊的一端導(dǎo)致的逐次變化之間的持續(xù)時間來確定， 而距離通過將確定的運動方向應(yīng)用到所述平行射束之間的距離來確 定。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13至15之任一項所述的方法，其特征在于， 彼此成相對的角度布置的射束的交叉都是交叉于沿所述預(yù)期方向線的 點。
17. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，另一個運動特性 是所述邊相對于所述物體的預(yù)期方向的角度；其中，射束組包括一對與所述物體的預(yù)期方向成不同銳角地布置 在一個旋轉(zhuǎn)中的射束，以及第二對與所述物體的預(yù)期方向成不同銳角 地布置在相反旋轉(zhuǎn)中的射束；其中，測量是與所述邊的角度關(guān)聯(lián)的， 其被更接近于較遲變化的射束的角度地表示，以及被更遠離于較早變 化的射束的角度地表示；以及，在相反旋轉(zhuǎn)的射束之間的相對變化之間，差異增大則表示運動特性主要是傾斜角度而不是偏移；以及，在相同旋轉(zhuǎn)的射束之間的相對變化之間，差異減小則表示 運動特性主要是偏移而不是傾斜角度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，另一個運動特性 是所迷邊相對于所述物體的預(yù)期方向的角度；其中，射束組包括兩個與所述物體的預(yù)期方向成不同銳角地布置 在一個旋轉(zhuǎn)中的射束，以及第三個與所述物體的預(yù)期方向成銳角地布 置在相反旋轉(zhuǎn)中的射束；其中，測量是與所述邊的角度關(guān)聯(lián)的，其被更接近于較遲變化的 射束的角度地表示，以及被更遠離于較早變化的射束的角度地表示；以及，在相反旋轉(zhuǎn)的射束之間的相對變化之間，差異增大則表示 運動特性主要是傾斜角度而不是偏移；以及，在相同旋轉(zhuǎn)中布置的射束之間的相對變化之間，差異減小 則表示運動特性主要是偏移而不是傾斜角度。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，另一個運動特性 是所述邊相對于所述物體的預(yù)期方向的偏移；其中，射束組包括一對與所述物體的預(yù)期方向成不同銳角地布置 在一個旋轉(zhuǎn)中的射束，以及第二對與所述物體的預(yù)期方向順時針成不 同銳角地布置在相反旋轉(zhuǎn)中的射束；其中，測量是與所述邊的偏移關(guān)聯(lián)的，其被更接近于包括較早變 化的最前面的射束的區(qū)域地表示，以及被更遠離于包括較遲變化的射 束的區(qū)域地表示；以及，在布置于相同旋轉(zhuǎn)中的射束之間的相對變化之間，差異減 小則表示運動特性是漸增地偏移而不是傾斜角度；以及，在布置于相反旋轉(zhuǎn)中的射束之間的相對變化之間，差異增 大則表示運動特性是漸增地傾斜角度而不是偏移。
20. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，另一個運動特性 是所述邊相對于所述預(yù)期方向的偏移；其中，射束組包括兩個與所述預(yù)期方向成不同銳角地布置在一個旋轉(zhuǎn)中的射束，以及第三個與所述預(yù)期方向順時針成銳角地布置在相反旋轉(zhuǎn)中的射束；其中，測量是與所述邊的偏移關(guān)聯(lián)的，其被更接近于包括較早變 化的最前面的射束的區(qū)域地表示，以及被更遠離于包括較遲變化的射 束的區(qū)域地表示；以及，在布置于相同旋轉(zhuǎn)中的射束之間的相對變化之間，差異減 小則表示運動特性是漸增地偏移而不是傾斜角度；以及，在布置于相反旋轉(zhuǎn)中的射束之間的相對變化之間，差異增 大則表示運動特性是漸增地傾斜角度而不是偏移。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17至20之任一項所述的方法，其特征在于， 各射束的交叉點是一致的，并且位于所述預(yù)期方向線上的一點。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17至21之任一項所述的方法，其特征在于， 所述相反旋轉(zhuǎn)的角度的大小是相等的。
23. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，物體具有基本上 與取向無關(guān)的規(guī)則形狀，包括球形、圓形或點。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，另一個運動特性 是所述物體相對于所述預(yù)期方向的運動方向；其中，射束組包括至少兩對平行射束， 一對相對于另一對成角度 布置；測量是與在一個平行對相比于另一個平行對的變化之間相對時間 之比或相對時間的差異的確定關(guān)聯(lián)的。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，在一個平行對相 比于另一個平行對的變化之間相對時間之比或相對時間的差異相對于 球桿面方向角和各射束角具有固定的關(guān)系。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的方法，其特征在于，另一個運 動特性是所述物體的運動速度；其中，將速度確定為距離除以時間，時間由在其中一對射束的兩 個平行射束上所述物體導(dǎo)致的變化之間的持續(xù)時間來確定，而距離通 過將確定的運動方向應(yīng)用到所述平行射束之間的距離來確定。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24至26之任一項所述的方法，其特征在于， 彼此成相對的角度布置的射束的交叉都是交叉于沿所述預(yù)期方向線的 點。
28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，另一個運動特性 是所述物體相對于所述預(yù)期方向的運動方向；其中，當物體最初中斷射束時記錄一個變化，并且當所述物體穿 過，所述射束恢復(fù)時記錄一個變化；測量是與在一個射束相比于另一個射束的變化之間相對時間之比 或相對時間的差異的確定關(guān)聯(lián)的。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，在一個射束相比 于另一個射束的變化之間相對時間之比或相對時間的差異相對于球桿 面方向角和各射束角具有固定的關(guān)系。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28或29所迷的方法，其特征在于，另一個運動特性是所述物體的運動速度；其中，將速度確定為距離除以時間，時間由在其中一個射束上所 述物體導(dǎo)致的中斷和恢復(fù)變化之間的持續(xù)時間來確定，而距離通過將 確定的運動方向應(yīng)用到所述物體和射束的已知幾何形狀來確定。
31. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，另一個運動特性 是所述物體相對于所述預(yù)期方向的運動方向；其中，物體從已知位置和在已知時間開始或繼續(xù)運動； 測量是與在所述射束的變化之間相對時間之比或相對時間的差異 的確定以及它從所述已知位置開始或繼續(xù)運動的時間關(guān)聯(lián)的。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，在一個射束相比 于另一個射束的變化之間相對時間之比或相對時間的差異相對于球桿 面方向角和各射束角具有固定的關(guān)系。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的方法，其特征在于，另一個運動特性是所述物體的運動速度；其中，將速度確定為距離除以時間，時間由在其中一個射束上所 述物體導(dǎo)致的變化之間的持續(xù)時間來確定，而距離通過將確定的運動 方向應(yīng)用到所述射束和所述已知位置之間已知的距離來確定。
34. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，彼此平行的協(xié)同 射束的角度在65°到80°之間。
35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其特征在于，彼此平行的協(xié)同 射束的角度約為75°。
36. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，以不同角度布置 的協(xié)同射束之間的角度差異在5°到20°之間。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，以不同角度布置 的協(xié)同射束之間的角度差異約為10°。
38. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，平行的協(xié)同射束 對之間的交叉點間的距離在40mm到70mm之間。
39. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，平行的協(xié)同射束 對之間的交叉點間的距離是50-60mm。
40. 根據(jù)權(quán)利要求31至33之任一項所述的方法，其特征在于， 所述已知位置處于所述預(yù)期方向線上。
41. 根據(jù)前述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征在于，所述 射束包括基本上平的細長帶，所述細長帶具有寬度遠大于厚度的橫截 面。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述射束具有 0.5mm至2mm的厚度。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其特征在于，所述射束具有約 lmm的厚度。
44. 根據(jù)權(quán)利要求40至43之任一項所述的方法，其特征在于，所述橫截面的寬度正交于所述公共平面。
45. 根據(jù)權(quán)利要求41或44所迷的方法，其特征在于，將變化認 為是由物體造成的射束改變，所述物體進入所述射束橫截面上的任一 點并且將其部分遮擋。
46. 根據(jù)權(quán)利要求41或44所迷的方法，其特征在于，將變化認 為是由物體造成的射束改變，所述物體離開所述射束并且終止將其部 分遮擋。
47. 根據(jù)權(quán)利要求41或44所述的方法，其特征在于，當所述物 體穿過射束時對射束進行測量；記錄是由所述射束被遮擋的最大測量程度構(gòu)成的； 以及，測定是由所述物體邊相對于所述射束的橫截面寬度的位置 構(gòu)成的，使用由所述射束被遮擋的最大程度所構(gòu)成的記錄。
48. 根據(jù)權(quán)利要求41或44所述的方法，其特征在于，使用兩組 射束來確定物體的運動特性；一組射束沿所述物體行進的方向在比另一組射束更短的長度上操 作，但是在包括所述射束的橫截面寬度的平面內(nèi)覆蓋更寬的角度變化 范圍。
49. 根據(jù)權(quán)利要求41至48之任一項所述的方法，其特征在于， 所述射束橫截面的透射厚度顯著大于測量所需的厚度；所述射束使得可以在跨越所述橫截面的透射厚度的多個位置處進 行測量；以及，使用顯著小于所述透射橫截面的小尺寸橫截面進行測量。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其特征在于，所述射束橫截面 的測量厚度是通過在所述射束的接收側(cè)篩除透射的射束而確定的。
51. 根據(jù)前述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征在于，所述 射束是電磁波射束。
52. 根據(jù)前述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征在于，鄰近 的射束以不同的頻率進行脈沖調(diào)制和測量。
53. 根據(jù)前述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征在于，使用 模擬的神經(jīng)型智能進行測量。
54. 根據(jù)前述權(quán)利要求之任一項所述的方法，其特征在于，所述 物體是球或者擊打球的器具的面。
55. 根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其特征在于，所述物體是高爾夫球或者高爾夫球桿的面。
56. —種通過檢測射束的變化來測量或確定物體的運動特性的設(shè) 備，所述設(shè)備包括射束產(chǎn)生裝置和測量裝置，測量裝置包括檢測裝置和計算裝置；所述計算裝置連接于所述檢測裝置；其特征在于，具有至少兩個射束產(chǎn)生裝置，射束產(chǎn)生裝置中的每 一個分別包括發(fā)射裝置，可操作發(fā)射裝置來發(fā)射射束；可操作所述檢測裝置來檢測射束；可操作所述射束產(chǎn)生裝置來將各射束彼此相對成角度地布置在所 述物體的路徑中；由此對所述物體的運動特性進行測量。
57. 根據(jù)權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述測量 裝置來記錄或測量在射束變化之間的時間或持續(xù)時間或時間的差異或 持續(xù)時間的差異。
58. 根據(jù)權(quán)利要求56或57所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所 述測量裝置來將作為結(jié)果的記錄或測量與所述物體的運動特性關(guān)聯(lián)。
59. 根據(jù)權(quán)利要求56至58之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 可操作所述射束產(chǎn)生裝置來將射束與所述物體的預(yù)期方向成銳角地布 置。
60. 根據(jù)權(quán)利要求56至54之任一項所述的設(shè)備，其包括至少兩 個檢測裝置；并且可操作所述檢測裝置來檢測射束。
61. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述射束 產(chǎn)生裝置來將射束與所述物體的預(yù)期方向成銳角地布置。
62. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，具有至少兩個射 束檢測裝置，可操作射束檢測裝置的每一個來檢測射束。
63. 根據(jù)權(quán)利要求56至62之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述射束產(chǎn)生裝置將射束的至少一個縱向單元布置在一公共平面內(nèi)。
64. 根據(jù)權(quán)利要求63所述的設(shè)備，其特征在于，測量平面基本上 是水平的。
65. 根據(jù)權(quán)利要求64所述的設(shè)備，其特征在于，所述射束產(chǎn)生裝 置與預(yù)期方向順時針成銳角地布置一個射束，并且與預(yù)期方向逆時針 成銳角地布置另一個射束。
66. 根據(jù)權(quán)利要求65所述的設(shè)備，其特征在于，所述銳角的大小 是相等的。
67. 根據(jù)權(quán)利要求56至66之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述射束產(chǎn)生裝置布置兩個射束，使它們交叉于沿預(yù)期方向線的一點。
68，根據(jù)權(quán)利要求56至67之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 目標物體是與所述物體的預(yù)期方向正交或接近正交的邊或投影的邊。
69. 根據(jù)權(quán)利要求68所述的設(shè)備，其特征在于，所述邊是所述物 體的面的投影前沿邊，并且基本上是直的線或者略微彎曲的線。
70. 根據(jù)權(quán)利要求68或69所述的設(shè)備，其特征在于，所述射束 產(chǎn)生裝置與所述物體的預(yù)期方向成銳角地布置所述射束，所述銳角的 大小大于在所述邊和所述物體的預(yù)期方向之間對向的角。
71. 根據(jù)權(quán)利要求68至70之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述射束相對于所述預(yù)期方向的角度超過在其上進行測量的所述邊相 對于所述預(yù)期方向的角度的最大范圍。
72. 根據(jù)權(quán)利要求68至70之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述射束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生一組射束，該組射束包括至少兩對平行射束， 一對相對于另一對成角度布置；可操作所述測量裝置來測量邊相對于所述預(yù)期方向的運動方向； 利用這樣的測定，所述測定與在一個平行對相比于另一個平行對 變化之間相對時間之比或相對時間的差異關(guān)聯(lián)。
73. 根據(jù)權(quán)利要求72所述的設(shè)備，其特征在于，在一個平行對相 比于另一個平行對變化之間相對時間之比或相對時間的差異相對于球 桿面方向角和各射束角具有固定的關(guān)系。
74. 根據(jù)權(quán)利要求72或73所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所 述測量裝置來測量所述邊的運動速度；方式是，將速度確定為距離除以時間，時間由在其中一對射束的 兩個平行射束上所述邊的一端導(dǎo)致的逐次變化之間的持續(xù)時間來確 定，而距離通過將確定的運動方向應(yīng)用到所述平行射束之間的已知距 離來確定。
75. 根據(jù)權(quán)利要求73或74所述的設(shè)備，其特征在于，所述射束 產(chǎn)生裝置布置兩對平行射束，使該兩對的交叉點位于預(yù)期方向線上。
76. 根據(jù)權(quán)利要求73所述的設(shè)備，其特征在于，所述射束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生一組射束，該組射束包括與預(yù)期方向成不同銳角地布置在一個旋轉(zhuǎn)中的一對射束，以及與預(yù)期方向成不同銳角地布置在相反旋轉(zhuǎn)中 的第二對射束；可操作所述測量裝置來測量所述邊相對于所述預(yù)期方向的角度；方式是，測定得知，所述邊的角度被更接近于較遲變化的射束的 角度地表示，以及被更遠離于較早變化的射束的角度地表示；并且，在相反旋轉(zhuǎn)的射束之間的相對變化之間，增大的差異漸增 地表示運動特性是傾斜角度而不是偏移；并且，在相同旋轉(zhuǎn)的射束之間的相對變化之間，減小的差異漸增 地表示運動特性是偏移而不是傾斜角度。
77. 根據(jù)權(quán)利要求73所述的設(shè)備，其特征在于，所述射束產(chǎn)生裝 置產(chǎn)生一組射束，該組射束包括與預(yù)期方向成不同銳角地布置在一個 旋轉(zhuǎn)中的兩個射束，以及與預(yù)期方向成銳角地布置在相反旋轉(zhuǎn)中的第 三個射束；可操作所述測量裝置來測量所述邊相對于所述預(yù)期方向的角度；方式是，測定得知，所述邊的角度被更接近于較遲變化的射束的 角度地表示，以及被更遠離于較早變化的射束的角度地表示；并且，在相反旋轉(zhuǎn)的射束之間的相對變化之間，增大的差異漸增 地表示運動特性是傾斜角度而不是偏移；并且，在相同旋轉(zhuǎn)的射束之間的相對變化之間，減小的差異漸增 地表示運動特性是偏移而不是傾斜角度。
78. 根據(jù)權(quán)利要求73所述的設(shè)備，其特征在于，所述射束產(chǎn)生裝置產(chǎn)生一組射束，該組射束包括與預(yù)期方向成不同銳角地布置在一個旋轉(zhuǎn)中的一對射束，以及與預(yù)期方向成不同銳角地布置在相反旋轉(zhuǎn)中 的第二對射束；可操作所述測量裝置來測量所述邊相對于所述預(yù)期方向的偏移； 方式是，測定得知，所述邊的偏移被更接近于包括較早變化的最 前面的射束的區(qū)域地表示，以及被更遠離于包括較遲變化的射束的區(qū)域地表示；并且，在布置于相同旋轉(zhuǎn)中的兩個射束之間的相對變化之間，減 小的差異漸增地表示運動特性是偏移而不是傾斜角度；并且，在相反旋轉(zhuǎn)的射束之間的相對變化之間，增大的差異漸增 地表示運動特性是傾斜角度而不是偏移。
79. 根據(jù)權(quán)利要求73所述的設(shè)備，其特征在于，所述射束產(chǎn)生裝 置產(chǎn)生一組射束，該組射束包括與預(yù)期方向成不同銳角地布置在一個 旋轉(zhuǎn)中的兩個射束，以及與預(yù)期方向成銳角地布置在相反旋轉(zhuǎn)中的第 三個射束；可操作所述測量裝置來測量所述邊相對于所迷預(yù)期方向的偏移； 方式是，測定得知，所述邊的偏移被更接近于包括較早變化的最前面的射束的區(qū)域地表示，以及被更遠離于包括較遲變化的射束的區(qū)域地表示；并且，在布置于相同旋轉(zhuǎn)中的兩個射束之間的相對變化之間，減 小的差異漸增地表示運動特性是偏移而不是傾斜角度；并且，在相反旋轉(zhuǎn)的射束之間的相對變化之間，增大的差異漸增 地表示運動特性是傾斜角度而不是偏移。
80. 根據(jù)權(quán)利要求76至79之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述射束產(chǎn)生裝置將射束布置為，使它們交叉于所述預(yù)期方向線上的 一公共點。
81. 根據(jù)權(quán)利要求76至80之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述射束產(chǎn)生裝置將射束布置為，使相反旋轉(zhuǎn)的各射束的大小是相等 的。
82. 根據(jù)權(quán)利要求67所述的設(shè)備，其特征在于，所述物體具有基 本上與取向無關(guān)的規(guī)則形狀，包括球形、圓形或點。
83. 根據(jù)權(quán)利要求82所述的設(shè)備，其特征在于，所述射束產(chǎn)生裝 置產(chǎn)生一組射束，該組射束包括至少兩對平行射束，每一對相對于另 一對成角度布置；可操作所述測量裝置來測量所述物體相對于預(yù)期方向的運動方向；利用這樣的測定，所述測定與在一個平行對相比于另一個平行對 變化之間相對時間之比或相對時間的差異關(guān)聯(lián)。
84. 根據(jù)權(quán)利要求83所述的設(shè)備，其特征在于，在一個平行對相 比于另一個平行對的變化之間相對時間之比或相對時間的差異相對于 球桿面方向角和各射束角具有固定的關(guān)系。
85. 根據(jù)權(quán)利要求83或84所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所 述測量裝置來測量所述物體的運動速度；方式是，將速度確定為距離除以時間，時間由在其中一對射束的 兩個平行射束上所述物體導(dǎo)致的變化之間的持續(xù)時間來確定，而距離 通過將確定的運動方向應(yīng)用到所述平行射束之間的距離來確定。
86. 根據(jù)權(quán)利要求83至85之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述射束產(chǎn)生裝置布置兩對平行射束，使該兩對的交叉點位于預(yù)期方 向線上。
87. 根據(jù)權(quán)利要求82所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述測量 裝置來測量所述物體相對于預(yù)期方向的運動方向；方式是，在物體最初中斷射束時測量一個變化，并且當所述物體 穿過，所迷射束恢復(fù)時測量第二個變化；利用這樣的測定，所述測定與在一個射束相比于另一個射束的變 化之間相對時間之比或相對時間的差異關(guān)聯(lián)。
88. 根據(jù)權(quán)利要求87所述的設(shè)備，其特征在于，在一個射束相比 于另一個射束的變化之間相對時間之比或相對時間的差異相對于球桿 面方向角和各射束角具有固定的關(guān)系。
89. 根據(jù)權(quán)利要求87或88所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所 述測量裝置來測量所迷物體的運動速度；方式是，將速度確定為距離除以時間，時間由在其中一個射束上 所述物體導(dǎo)致的中斷和恢復(fù)變化之間的持續(xù)時間來確定，而距離通過 將確定的運動方向應(yīng)用到所述物體和射束的已知幾何形狀來確定。
90.根據(jù)權(quán)利要求82所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述測量裝置來測量所述物體相對于預(yù)期方向的運動方向；其中，物體從已知位置和在已知時間開始或繼續(xù)運動； 利用這樣的測定，所述測定與在一個射束相比于另一個射束的變化之間相對時間之比或相對時間的差異關(guān)聯(lián)。
91. 根據(jù)權(quán)利要求90所述的設(shè)備，其特征在于，在一個射束相比 于另 一個射束的變化之間相對時間之比或相對時間的差異相對于球桿 面方向角和各射束角具有固定的關(guān)系。
92. 根據(jù)權(quán)利要求90或91所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所 述測量裝置來測量所述物體的運動速度；方式是，將速度確定為距離除以時間，時間由在其中一個射束上 所述物體導(dǎo)致的變化之間的持續(xù)時間來確定，而距離通過將確定的運 動方向應(yīng)用到所述射束和所述已知位置之間已知的距離來確定。
93. 根據(jù)權(quán)利要求90至92之一所述的設(shè)備，其特征在于，所述 已知位置位于預(yù)期方向線上。
94. 根據(jù)權(quán)利要求72所述的設(shè)備，其特征在于，彼此平行的協(xié)同 射束的角度在65°到80°之間。
95. 根據(jù)權(quán)利要求94所述的設(shè)備，其特征在于，彼此平行的協(xié)同 射束的角度約為75°。
96. 根據(jù)權(quán)利要求70所述的設(shè)備，其特征在于，以不同角度布置 的協(xié)同射束之間的角度差異在5°到20°之間。
97. 根據(jù)權(quán)利要求96所述的設(shè)備，其特征在于，以不同角度布置 的協(xié)同射束之間的角度差異約為10°。
98. 根據(jù)權(quán)利要求74所述的設(shè)備，其特征在于，平行的協(xié)同射束 對之間的交叉點間的距離在40mm到70mm之間。
99. 根據(jù)權(quán)利要求98所述的設(shè)備，其特征在于，平行的協(xié)同射束 對之間的交叉點間的距離是50-60mm。
100. 根據(jù)權(quán)利要求56至99之任一項所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述射束產(chǎn)生裝置來產(chǎn)生包括基本上平的細長帶的射束，所述 細長帶具有寬度遠大于厚度的橫截面。
101. 根據(jù)權(quán)利要求93或100所述的設(shè)備，其特征在于，所述橫 截面的寬度正交于所述公共平面。
102. 根據(jù)權(quán)利要求56所述的設(shè)備，其特征在于，所述射束具有 0.5mm至2mm的厚度。
103. 根據(jù)權(quán)利要求102所述的設(shè)備，其特征在于，所述射束具有 約lmm的厚度。
104. 根據(jù)權(quán)利要求IOO或101所述的設(shè)備，其特征在于，可操作 所述測量裝置將變化認為是由物體造成的射束改變，所述物體進入所述射束橫截面上的任一點并且將其部分遮擋。
105. 根據(jù)權(quán)利要求IOO或101所述的設(shè)備，其特征在于，可操作 所述測量裝置將變化認為是由物體造成的射束改變，所述物體離開所 述射束并且終止將其部分遮擋。
106. 根據(jù)權(quán)利要求IOO或101所述的設(shè)備，其特征在于，可操作 所述測量裝置，當所述物體穿過射束時對射束進行測量；并且，記錄所述射束被遮擋的最大測量程度； 并且，測定所述物體的邊相對于所述射束橫截面寬度的位置，使 用由所述射束被遮擋的最大程度所構(gòu)成的記錄。
107. 根據(jù)權(quán)利要求100或101所述的設(shè)備，其包括兩個射束產(chǎn)生 裝置，可操作其中的每一個來確定物體的運動特性；其中， 一個射束產(chǎn)生裝置沿所述物體行進的方向在比另一個射束 產(chǎn)生裝置更短的長度上操作，但是在包括射束橫截面的大尺寸的平面內(nèi)覆蓋更寬的角度變化范圍。
108. 根據(jù)權(quán)利要求IOO或101所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述發(fā)射裝置來產(chǎn)生射束，其中，橫截面厚度顯著大于測量所需的厚 度；所述射束使得可以在跨越透射橫截面的多個位置處進行測量； 并且，可操作所述測量裝置來確定測量，使用具有這樣厚度的橫 截面，該厚度顯著小于透射橫截面的。
109. 根據(jù)權(quán)利要求108所述的設(shè)備，其包括篩除裝置，該篩除裝 置在射束的接收側(cè)確定所述射束橫截面的測量厚度。
110. 根據(jù)權(quán)利要求56至109之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 可操作所述發(fā)射裝置來產(chǎn)生作為電磁波射束的射束，并且可操作所述 檢測裝置來檢測這種射束。
111. 根據(jù)權(quán)利要求110所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)射裝置 包括發(fā)射器，該發(fā)射器為激光二極管。
112. 根據(jù)權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其特征在于，所述激光二極 管包括不同的發(fā)散軸，并且最大發(fā)散的軸與所述射束的寬度對準，并 且將較小發(fā)散的軸與所述射束的厚度對準。
113. 根據(jù)權(quán)利要求111所述的設(shè)備，其特征在于，所述激光二極 管發(fā)射接近紅外波長的輻射。
114. 根據(jù)權(quán)利要求IIO至113之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述發(fā)射裝置包括透鏡，其修正來自發(fā)射器的射束。
115. 根據(jù)權(quán)利要求114所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述透 鏡來聚焦兩個不同發(fā)散軸的射束，使得較小發(fā)散的軸聚焦到會聚程度 小得多的射束。
116. 根據(jù)權(quán)利要求114所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述透 鏡來聚焦兩個不同發(fā)散軸的射束，使得較大發(fā)散的軸聚焦到較大發(fā)散 的射束。
117. 根據(jù)權(quán)利要求114所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述透 鏡來修正跨越其橫截面強度變化的射束，較低強度區(qū)域相對正放大以 及較高強度區(qū)域相對負放大。
118. 根據(jù)權(quán)利要求IIO至117之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述發(fā)射裝置包括反射裝置。
119. 根據(jù)權(quán)利要求118所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所迷反 射裝置將發(fā)散的射束聚焦成平行或接近平行的射束。
120. 根據(jù)權(quán)利要求118所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所迷反 射裝置將發(fā)散的射束聚焦成發(fā)散程度小的平行或接近平行的射束。
121. 根據(jù)權(quán)利要求118所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述反 射裝置將斜入射的發(fā)散的射束聚焦成會聚程度小的平行或接近平行的 射束，基本上為正交。
122. 根據(jù)權(quán)利要求110至121之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述檢測裝置包括反射裝置。
123. 根據(jù)權(quán)利要求122所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述反 射裝置將接近平行的射束聚焦到檢測器上。
124. 根據(jù)權(quán)利要求122所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所述反 射裝置將基本上正交于斜入射的會聚的射束的、平行或接近平行的射 束聚焦到檢測器上。
125. 根據(jù)權(quán)利要求118或122所述的設(shè)備，其特征在于，所述反 射裝置具有基本上平的形狀，并且包括反射刻面陣列。
126. 根據(jù)權(quán)利要求56至125之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述反射裝置包括多個反射刻面陣列。
127. 根據(jù)權(quán)利要求125或126所述的設(shè)備，其特征在于，所述反 射裝置包括聚合物注射模制件。
128. 根據(jù)權(quán)利要求118或122所述的設(shè)備，其特征在于，所述反 射裝置是可互換的，并且以不同的尺寸或排列進行設(shè)置，可操作它們 來產(chǎn)生不同尺寸或排列的射束或射束組。
129. 根據(jù)權(quán)利要求118或122所述的設(shè)備，其特征在于，所述反 射裝置是可互換的，并且該設(shè)備提供有多個用于反射裝置的安裝位置， 布置在離球起始位置不同的距離處。
130. 根據(jù)權(quán)利要求118或122所述的設(shè)備，其包括發(fā)射反射器和 檢測反射器，其中，可操作發(fā)射反射器將射束聚焦到所述檢測反射器， 并且可操作所述檢測反射器來接收所述射束，所述反射器之一的高度 或長度尺寸大于另 一個反射器的高度或長度尺寸。
131. 根據(jù)權(quán)利要求110至130之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 將通過反射裝置聚焦的反射替換成通過透鏡聚焦的透射。
132. 根據(jù)權(quán)利要求110至131之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 可操作所述發(fā)射裝置來產(chǎn)生相鄰的、以不同的頻率進行脈沖調(diào)制的射 束，并且，可操作所述測量裝置，以相應(yīng)的發(fā)射裝置的頻率進行測量， 并且忽視以其它頻率檢測的射束。
133. 根據(jù)權(quán)利要求110至132之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所迷測量裝置包括電子處理裝置，該電子處理裝置包括模擬觸發(fā)器， 可操作所述模擬觸發(fā)器來確定射束的初始中斷。
134. 根據(jù)權(quán)利要求133所述的設(shè)備，其特征在于，所述模擬觸發(fā) 器包括施密特觸發(fā)器，當從光電二極管輸出的電壓在穩(wěn)態(tài)水平之下下 降了一小的預(yù)定量時，該觸發(fā)器激活。
135. 根據(jù)權(quán)利要求110至134之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述測量裝置包括電子處理裝置，可操作所述電子處理裝置來高速地 跟蹤檢測器如光電二極管的輸出，并且記錄其最低值。
136. 根據(jù)權(quán)利要求135所述的設(shè)備，其特征在于，可操作所迷測 量裝置，通過將所述最低值與在射束被中斷之前或之后存在的穩(wěn)態(tài)信 號比較，以及將其與一組轉(zhuǎn)換值比較，來確定物體相對于射束的位置。
137. 根據(jù)權(quán)利要求56至132之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述測量裝置包括模擬的神經(jīng)型智能裝置。
138. 根據(jù)權(quán)利要求56至137之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 將所述檢測裝置的元件包括檢測器定位在射束的水平之下。
139. 根據(jù)權(quán)利要求56至138之任一項所述的設(shè)為，其特征在于， 將所述發(fā)射裝置的元件包括發(fā)射器定位在射束的水平之下。
140. 根據(jù)權(quán)利要求56至139之任一項所述的設(shè)備，其特征在于，每個射束產(chǎn)生裝置包括一個發(fā)射器和一個檢測器。
141. 根據(jù)權(quán)利要求140所述的設(shè)備，其包括發(fā)射器反射裝置，其 中，將所述發(fā)射器和檢測器定位在球開始位置的相對側(cè)。
142. 根據(jù)權(quán)利要求141所述的設(shè)備，其特征在于，將所述發(fā)射器 和檢測器定位在設(shè)備的相對于球開始位置的相同側(cè)，其中，射束通過 反射裝置沿相同的路徑返回。
143. 根據(jù)權(quán)利要求142所述的設(shè)備，其特征在于，所述反射裝置 包括回射表面。
144. 根據(jù)權(quán)利要求143所述的設(shè)備，其特征在于，所述回射表面 包括具有三個彼此成90。的反射面的角隅棱鏡。
145. 根據(jù)權(quán)利要求142至144之任一項所述的設(shè)備，其包括公共 的發(fā)射器和檢測反射裝置。
146. 根據(jù)權(quán)利要求142至145之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 射束被部分反射鏡分離。
147. 根據(jù)權(quán)利要求56至139之任一項所述的設(shè)備，其包括發(fā)射 器反射裝置，其中，所述射束產(chǎn)生裝置共享一個或多個公共的發(fā)射器; 并且，將所述公共的發(fā)射器定位在射束前面以及在球起始位置的與所 述檢測裝置相同的那側(cè)上。
148. 根據(jù)權(quán)利要求56至147之任一項所述的設(shè)備，其特征在于， 所述物體是球或者擊打球的器具的面。
149. 根據(jù)權(quán)利要求148所述的設(shè)備，其特征在于，所述物體是高 爾夫球或者高爾夫球桿的面。
150. —種主要如在此參照附圖所描述的測量物體的運動特性的方法。
151. —種主要如在此參照附圖所描述的和如在附圖中所示出的用 于測量物體的運動特性的設(shè)備。
全文摘要
一種測量或者確定物體的運動特性的方法和設(shè)備，其利用了對射束變化的檢測。一組射束F1-B1、F2-B2、F3-B3設(shè)置在物體的運動路徑中，彼此相對成角度，并且與物體的預(yù)期方向成銳角。記錄射束變化的數(shù)量或者射束變化之間的持續(xù)時間。測量射束組中各不同射束發(fā)生變化所處的相對時間、持續(xù)時間或相對時間的差異。所得到的測量與物體的相關(guān)運動特性關(guān)聯(lián)。
文檔編號A63B69/36GK101102823SQ200580046927
公開日2008年1月9日 申請日期2005年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者布賴恩·F·穆尼 申請人:布賴恩·F·穆尼