本發(fā)明涉及一種校正方法與運(yùn)動(dòng)器材，尤指一種通過低重力加速度傳感器數(shù)據(jù)，校正高重力加速度傳感器的校正方法與運(yùn)動(dòng)器材。

背景技術(shù)：

隨著微機(jī)電技術(shù)的進(jìn)步，運(yùn)動(dòng)器材開始內(nèi)建各式各樣的加速度傳感器(Accelerometer或G-sensor)，來記錄運(yùn)動(dòng)員使用運(yùn)動(dòng)器材的情況，搜集的數(shù)據(jù)可作為分析運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)技巧的依據(jù)。舉例來說，棒球棒、高爾夫球桿可內(nèi)建加速度傳感器，記錄運(yùn)動(dòng)員揮棒(揮桿)的軌跡數(shù)據(jù)，再通過電子儀器根據(jù)分析搜集的數(shù)據(jù)，重建軌跡并在屏幕顯示。如此一來，運(yùn)動(dòng)員可以重復(fù)觀看揮棒(揮桿)軌跡，來提升自身的運(yùn)動(dòng)技巧。

請(qǐng)參考圖1，圖1為先前技術(shù)一重建的高爾夫揮桿軌跡10的示意圖。為了模擬揮桿軌跡10，需取得一球桿100的一桿頭110中內(nèi)建的加速度傳感器搜集的加速度數(shù)據(jù)。由于高爾夫球的運(yùn)動(dòng)特性，在揮桿與擊球時(shí)，桿頭110的加速度差異極大。因此，桿頭110中一般同時(shí)安裝了低重力與高重力加速度傳感器。低重力與高重力加速度傳感器以可測量的加速度上限值區(qū)分，低重力加速度傳感器常見的有2倍重力、4倍重力、8倍重力加速度傳感器，高重力加速度傳感器常見的有100倍重力、200倍重力、400倍重力加速度傳感器。

一般來說，加速度傳感器測量到的加速度值存在1％的誤差，亦即8倍重力加速度傳感器存在0.08G(G＝9.8m/s²)的誤差，尚屬精準(zhǔn)。然而，對(duì)于一個(gè)400倍重力加速度傳感器而言，卻存在4G的誤差，會(huì)嚴(yán)重影響模擬運(yùn)動(dòng)軌跡的結(jié)果。因此，如何校正高重力加速度傳感器，減少其誤差，已成為業(yè)界的努力目標(biāo)之一。

從而，需要提供一種校正方法與運(yùn)動(dòng)器材來解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的即在于提供一種校正方法與運(yùn)動(dòng)器材。

本發(fā)明公開一種校正方法，該校正方法用來校正一第一加速度傳感器，該第一加速度傳感器與一第二加速度傳感器被安裝于一裝置，該校正方法包括：該第二加速度傳感器測量在一直角坐標(biāo)系的一X、Y、Z軸的一第一組軸加速度；該第一加速度傳感器測量在該 X、Y、Z軸的一第二組軸加速度；指示變換該裝置的位置；該第二加速度傳感器測量在該X、Y、Z軸的一第三組軸加速度；該第一加速度傳感器測量在該X、Y、Z軸的一第四組軸加速度；以及根據(jù)該第一、第二、第三、第四組軸加速度，校正該第一加速度傳感器在該X、Y、Z軸方向測量的一X、Y、Z軸加速度值。

本發(fā)明還公開一種運(yùn)動(dòng)器材，該運(yùn)動(dòng)器材包括：一長桿；一桿頭，該桿頭設(shè)置于該長桿的一端，該桿頭包括：一第一加速度傳感器；一第二加速度傳感器；一處理單元；一儲(chǔ)存單元，該儲(chǔ)存單元用來儲(chǔ)存一程序代碼，該程序代碼用來執(zhí)行一校正流程：以及一接口單元，該接口單元用來輸出數(shù)據(jù)；以及一指示按鈕，該指示按鈕用來啟動(dòng)該處理單元執(zhí)行該校正流程，該校正流程包括：指示該第二加速度傳感器測量在一直角坐標(biāo)系的一X、Y、Z軸的一第一組軸加速度；指示該第一加速度傳感器測量在該X、Y、Z軸的一第二組軸加速度；驅(qū)動(dòng)該指示按鈕，顯示一信號(hào)，該信號(hào)用來指示變換該桿頭的位置；指示該第二加速度傳感器測量在該X、Y、Z軸的一第三組軸加速度；以及指示該第一加速度傳感器測量在該X、Y、Z軸的一第四組軸加速度。

根據(jù)上述實(shí)施例，本發(fā)明通過低重力加速度傳感器數(shù)據(jù)，校正高重力加速度傳感器的校正方法與運(yùn)動(dòng)器材，來簡化校正流程。

附圖說明

圖1為先前技術(shù)一重建的高爾夫揮桿軌跡的示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一校正流程的流程圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一桿頭的示意圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一校正流程的流程圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一校正系統(tǒng)的示意圖。

主要組件符號(hào)說明：

10 揮桿軌跡

100 球桿

110 桿頭

20、40 校正流程

200、202、204、206、208、 步驟

210、212、214、216、218、

220、222、224、226、228、

230、400、402、404、406、

408、410、412、414、416

310 高重力加速度傳感器

320 低重力加速度傳感器

50 校正系統(tǒng)

500 運(yùn)動(dòng)器材

502 長桿

504 桿頭

505 接口單元

506 高重力加速度傳感器

507、514 處理單元

508 低重力加速度傳感器

509、515 儲(chǔ)存單元

510 電子裝置

512 接收單元

516 顯示單元

520 指示按鈕

TM 運(yùn)動(dòng)軌跡

TM' 模擬運(yùn)動(dòng)軌跡

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例一校正流程20的流程圖。校正流程20用來校正圖1的桿頭110中的一高重力加速度傳感器。校正流程20包含有下列步驟：

步驟200：開始。

步驟202：移動(dòng)高重力加速度傳感器，使高重力加速度傳感器的Z軸平行于地心引力方向并與地心引力方向相反。

步驟204：高重力加速度傳感器測量在Z軸方向的一第一Z加速度值z_up。

步驟206：移動(dòng)高重力加速度傳感器，使高重力加速度傳感器的Z軸平行于地心引力方向并與地心引力方向相同。

步驟208：高重力加速度傳感器測量在Z軸方向的一第二Z加速度值z_down。

步驟210：移動(dòng)高重力加速度傳感器，使高重力加速度傳感器的X軸平行于地心引力方向并與地心引力方向相反。

步驟212：高重力加速度傳感器測量在X軸方向的一第一X加速度值x_up。

步驟214：移動(dòng)高重力加速度傳感器，使高重力加速度傳感器的X軸平行于地心引力方向并與地心引力方向相同。

步驟216：高重力加速度傳感器測量在X軸方向的一第二X加速度值x_down。

步驟218：移動(dòng)高重力加速度傳感器，使高重力加速度傳感器的Y軸平行于地心引力方向并與地心引力方向相反。

步驟220：高重力加速度傳感器測量在Y軸方向的一第一Y加速度值y_up。

步驟222：移動(dòng)高重力加速度傳感器，使高重力加速度傳感器的Y軸平行于地心引力方向并與地心引力方向相同。

步驟224：高重力加速度傳感器測量在Y軸方向的一第二Y加速度值y_down。

步驟226：根據(jù)公式(1)～(6)及加速度值x_up、x_down、y_up、y_down、z_up、z_down，計(jì)算校正參數(shù)Scale_x、Scale_y、Scale_z、Offset_x、Offset_y、Offset_z。

步驟228：根據(jù)公式(7)～(9)及校正參數(shù)Scale_x、Scale_y、Scale_z、Offset_x、Offset_y、Offset_z，校正高重力加速度傳感器的加速度值x_m、y_m、z_m。

步驟230：結(jié)束。

公式(1)

公式(2)

公式(3)

公式(4)

公式(5)

公式(6)

公式(7)

公式(8)

公式(9)

在公式(1)～(9)中，G＝9.8m/s²為重力加速度，x_cali、y_cali、z_cali為高重力 加速度傳感器校正后的測量加速度值。

校正流程20總共需將高重力加速度傳感器移動(dòng)六次，并以1G的重力在X、Y、Z軸的測量值作為參考值，校正高重力加速度傳感器的誤差。制造商可根據(jù)校正流程20，在每個(gè)高重力加速度傳感器出廠時(shí)，校正高重力加速度傳感器。

然而，一般來說，如圖3所示，一高重力加速度傳感器310被安裝于桿頭100內(nèi)，一旦安裝完成，使用者及制造商不易知道高重力加速度傳感器310在桿頭100內(nèi)的方位。在此情況下，步驟202、206、210、214、218、222中移動(dòng)高重力加速度傳感器310的X、Y、Z軸至與地心引力方向平行的措施不易施行。另外，受限于安裝技術(shù)，每個(gè)高重力加速度傳感器310在桿頭110內(nèi)的位置亦不固定，更增加步驟202、206、210、214、218、222的難度。

因此，本發(fā)明還提供一校正流程40，來簡化校正流程20。請(qǐng)參考圖4，圖4為本發(fā)明實(shí)施例校正流程40的流程圖。校正流程40亦用來校正桿頭110中的高重力加速度傳感器310，高重力加速度傳感器310緊鄰一低重力加速度傳感器320(見圖3)，并一起被安裝于桿頭100內(nèi)。校正流程20包含有下列步驟：

步驟400：開始。

步驟402：低重力加速度傳感器320測量在X、Y、Z軸方向的一第一X加速度XLow1、一第一Y加速度YLow1及一第一Z加速度ZLow1。

步驟404：高重力加速度傳感器310測量在X、Y、Z軸方向的一第二X加速度Xhigh1、一第二Y加速度Yhigh1及一第二Z加速度Zhigh1。

步驟406：指示變換桿頭110的位置。

步驟408：低重力加速度傳感器320測量在X、Y、Z軸方向的一第三X加速度XLow2、一第三Y加速度YLow2及一第三Z加速度ZLow2。

步驟410：高重力加速度傳感器310測量在X、Y、Z軸方向的一第四X加速度Xhigh2、一第四Y加速度Yhigh2及一第四Z加速度Zhigh2。

步驟412：若XLow1<XLow2，交換XLow1、XLow2的值；若YLow1<YLow2，交換YLow1、YLow2的值；若ZLow1<ZLow2，交換ZLow1、ZLow2的值。

步驟414：根據(jù)XLow1、XLow2、YLow1、YLow2、ZLow1、ZLow2及公式(10)～(16)先求出x_up、x_down、y_up、y_down、z_up、z_down，再根據(jù)公式(1)～(9) 校正高重力加速度傳感器在X、Y、Z軸方向測量的加速度值x_m、y_m、z_m。

步驟416：結(jié)束。

公式(10)

x_up＝XHigh1+(1-XLow1)×Scale_Rate 公式(11)

x_down＝XHigh2+(1-XLow2)×Scale_Rate 公式(12)

y_up＝Y(jié)High1+(1-YLow1)×Scale_Rate 公式(13)

y_down＝Y(jié)High2+(1-YLow2)×Scale_Rate 公式(14)

z_up＝ZHigh1+(1-ZLow1)×Scale_Rate 公式(15)

z_down＝ZHigh2+(1-ZLow2)×Scale_Rate 公式(16)

簡單來說，校正流程40不需通過將高重力加速度傳感器310移動(dòng)六次，即可求得校正流程20所需的加速度值x_up、x_down、y_up、y_down、z_up、z_down，再根據(jù)公式(1)～(9)，換算出校正后的加速度值x_cali、y_cali、z_cali。如此一來，移動(dòng)高重力加速度傳感器310的次數(shù)從六次減為一次(桿頭110初始位置可任意擺放，故只需移動(dòng)一次)，且不須對(duì)齊地心引力方向，也不需知道高重力加速度傳感器310的X、Y、Z軸在桿頭110中的方位，更能符合球桿100出制造場所后的校正需求。舉例來說，球桿100離開制造工廠后，校正流程不宜包含從桿頭110取出高重力加速度傳感器310的步驟，以免消費(fèi)者無法安裝回桿頭110，且每件球桿100中高重力加速度傳感器310的方位不盡相同，校正流程應(yīng)與高重力加速度傳感器310的安裝位置脫鉤，才能避免誤差。由于校正流程40僅需移動(dòng)桿頭110一次，且與高重力加速度傳感器310的安裝位置無關(guān)，即符合這樣的需求。

從另一方面來說，公式(10)～(16)是利用低重力加速度傳感器320誤差較小(相較于高重力加速度傳感器310)又與高重力加速度傳感器310安裝在一起(加速度近似)的特性，根據(jù)低重力加速度傳感器320測量的加速度XLow1、XLow2、YLow1、YLow2、ZLow1、ZLow2來估計(jì)高重力加速度傳感器310的加速度值x_up、x_down、y_up、y_down、z_up、z_down。如此一來，使用者或制造商就不需要像校正流程20一樣，逐次將高重力加速度傳感器310的坐標(biāo)軸與地心引力方向?qū)R，可以大幅提升校正流程的時(shí)效與便利性。

校正流程40亦可與電子裝置結(jié)合，來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化校正。請(qǐng)參考圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例一校正系統(tǒng)50的示意圖。校正系統(tǒng)50包含有一運(yùn)動(dòng)器材500及一電子裝置510。運(yùn)動(dòng)器材500包含有一長桿502、一桿頭504及一指示按鈕520。桿頭504設(shè)置于長桿502的一端，包含有一高重力加速度傳感器506、一低重力加速度傳感器508、一處理單元507、一儲(chǔ)存單元509及一接口單元505。高重力加速度傳感器506是前述的高重力加速度傳感器310，低重力加速度傳感器508是前述的低重力加速度傳感器320，在此不贅述。儲(chǔ)存 單元509用來儲(chǔ)存一程序代碼，程序代碼用來指示處理單元507執(zhí)行步驟402～410。指示按鈕520用來提供使用者啟動(dòng)校正流程40的按鈕，以及用來指示使用者變換桿頭110位置的時(shí)機(jī)，例如步驟402、404執(zhí)行完成后，處理單元507可驅(qū)動(dòng)指示按鈕520發(fā)光，讓使用者知道變換桿頭110位置的時(shí)機(jī)。接口單元505(例如藍(lán)牙或WiFi模塊)用來輸出數(shù)據(jù)至電子裝置510。電子裝置510(例如智能型手機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī))包含有一接收單元512、一處理單元514、一儲(chǔ)存單元515及一顯示單元516。接收單元512用來接收接口單元505發(fā)送的數(shù)據(jù)。儲(chǔ)存單元515用來儲(chǔ)存程序代碼，程序代碼指示處理單元514執(zhí)行步驟412、414，以取得校正后的加速度值x_cali、y_cali、z_cali，并根據(jù)校正后的加速度值x_cali、y_cali、z_cali，重建桿頭504的一運(yùn)動(dòng)軌跡TM，作為一模擬運(yùn)動(dòng)軌跡TM'。最后，顯示單元516顯示模擬運(yùn)動(dòng)軌跡TM'。如此一來，使用者可通過檢視模擬運(yùn)動(dòng)軌跡TM'，改善自身的運(yùn)動(dòng)技巧。

需注意的是，校正流程40的運(yùn)算步驟(步驟412、414)可由運(yùn)動(dòng)器材500的處理單元507執(zhí)行或由電子裝置510的處理單元514執(zhí)行。也就是說。接口單元505可傳送原始的測量數(shù)據(jù)，例如加速度XLow1、XLow2、YLow1、YLow2、ZLow1、ZLow2、XHigh1、XHigh2、YHigh1、YHigh2、ZHigh1、ZHigh2至電子裝置510，或傳送高階數(shù)據(jù)，例如校正后的加速度值x_cali、y_cali、z_cali至電子裝置510。

校正系統(tǒng)50執(zhí)行校正流程40的細(xì)節(jié)運(yùn)算過程可參考前述對(duì)校正流程40的介紹，在此不贅述。

綜上所述，為了解決先前技術(shù)中高重力加速度傳感器誤差大的問題，本發(fā)明以誤差較小的低重力加速度傳感器的數(shù)據(jù)，推估高重力加速度傳感器所需的校正參數(shù)，以減少校正程序所需的測量次數(shù)與簡化校正所需的措施。如此一來，使用者及制造商可通過自動(dòng)化的校正程序，快速校正運(yùn)動(dòng)器材中的高重力加速度傳感器。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡是根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍所做的等同變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。