DE2656641A1

DE2656641A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung von sprunglaengen auf einer skisprungschanze

Info

Publication number: DE2656641A1
Application number: DE19762656641
Authority: DE
Inventors: Karl Erik Eriksson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-01-17
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1978-06-15
Also published as: US4089057A

Description

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Karl Erik Eriksson no-er-lo

14. Dezember 1976

Verfahren und Vorrichtung· zur Messung von Sprunglängen auf einer Skisprunpschanze

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine !Vorrichtung zum objektiven Messen der Sprunglängen auf einer Skisprungschanze. |

In vielen Sportarten werden die Resultate heute mit Hilfe objektiver technischer Meßmethoden gemessen, die derart genaue und korrekte Werte angeben, daß so gut wie keine Gefahr besteht, daß ein Wettkämpfer z.B. aufgrund von Meßfehlern im statistischen Fehlerbereich der Meßmethode eine falsche Placierung erhält. Beim Slalomlauf wird die Zeit z.B. in Hundertstelsekunden gemessen, während man beim Schanzenspringen fortwährend auf manuelle Bestimmung des Aufsetzpunktes angewiesen ist, wobei Fehler von mehr als mehreren Metern nicht ungewöhnlich und infolge der hohen Geschwindigkeit des Springers beim Aufsetzen (über 20 m/s) statistisch unvermeidbar sind. Der Bedarf einer objektiven und korrekten Meßmethode beim Skispringen· ist somit offenbar. Dies hat zu Vorschlägen und Erprobungen mehrerer objektiver Meßmethoden geführt, von denen jedoch bisher keine die Forderungen erfüllt hat, korrekte Meßwerte zu liefern und gleichzeitig technisch und wirtschaftlich durchführbar zu sein.

Gemäß einem ersten Aspekt bei der vorliegenden Erfindung wurde ein Verfahren geschaffen, durch das Sprunglängen auf einer Skispringschanze objektiv mit großer Präzision gemessen werden

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können. Dem Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, daß ein am Ski des Springers montiertes stoßempfindliches Mittel über Funksignale beim Aufsetzen ein Zeitbestimmungsmittel startet, wonach die Zeit, bis der Springer einen quer zur Sprungrichtung und in bekannten Abstand angebrachten optischen Strahl bricht, aufgezeichnet und zusammen mit Werten von Mitteln, die die Geschwindigkeit des Springers im oder direkt nach dem Aufsetzaugenblick messen, zur automatischen Berechnung und Darstellung der Sprunglänge angewendet wird.

Das Verfahren wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beige- · fügte Figur näher beschrieben. Jeder Springer wird mit einem kleinen Aufsetzgeberpaket ausgerüstet, das ein stoßempfindliches Mittel und einen Minifunksender mit kurzer Reichweite enthält. Das Paket wird am Ski unmittelbar vor der Bindung angeordnet. Es kann außerdem einen Codeteil enthalten, der sowohl den Sender mit Information über die Startnummer speist als auch einen vorprogrammierten Pulscode liefert, der den Empfänger "öffnet", wodurch dieser Störschutz gegenüber fremden Sendern erhält.

Der Funkempfänger ist ortfest angeordnet und an eine Elektronikeinheit angeschlossen. Die Antenne des Empfängers besteht zweckmäßig aus einer Antennenschlinge rund um den Aufsetzbereich. Beim Aufsetzen sendet der Funksender ein Signal zur Elektronikeinheit, das entweder aus einer Unterbrechung einer während des Luftfluges laufenden Sendung oder aus einem Sendungsbeginn im Augenblick des Aufsetzens bestehen kann. Der ersten Alternative ist der Vorzug zu geben, da eine Unterbrechung in einer laufenden Sendung als eine etwas sicherere Signalmethode gilt. Wenn der Aufsetzgeber einen Codeteil enthält, wird Information über Startnummer an die Elektronikeinheit zwecks automatischer Darstellung während des Luftfluges des Springers gesendet.

Das Zeitbestimmungsmittel der Elektronikeinheit besteht vorzugsweise aus einem Pulsgenerator, der Pulse von einer Frequenz im Bereich 1-30 kHz abgibt, und einem Zähler mit Speichernd Das Aufsetzsignal startet den Zähler. Wenn der Springer einen

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ersten optischen Strahl passiert, z.B. einen Laserstrahl, wird die Pulszählung unterbrochen, und die Anzahl Pulse wird in einem der Speicher des Zählers gespeichert. Im Aufsetzbereich befindet sich eine Anzahl mit gleichmäßigen Zwischenräumen und in bekanntem Abstand angeordneter optischer Einheiten, von denen jede einen optischen Sender und Empfänger für einen Strahl quer zur Sprungrichtung 10-25 cm über dem Erdboden enthält. Die Empfänger können entweder Drahtverbindung mit der Elektronikeinheit haben oder diese über Funksignale und -empfänger betätigen. Drahtverbindung ist zu bevorzugen, da ihre Arbeitsweise sicherer ist. Der Abstand' zwischen jeder optischen Einheit" (s) kann beliebig gewählt werden und wird den verschiedenen Schanzentypen angepaßt. Wenn der Springer die erste optische Einheit nach dem Aufsetzen passiert, wird die Anzahl Pulse (n ) im Speicher eines ersten Zählers der Elektronikeinheit aufgezeichnet, d.h. die Anzahl Pulse, die der Pulsgenerator erzeugt, wenn der Springer den Weg Cx) in der Figur zurücklegt.

Zur Berechnung des Abstandes (x) muß die Geschwindigkeit beim und unmittelbar nach dem Aufsetzen bestimmt werden. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine Methode ist das Aussenden von Schallwellen von einem festen Punkt an einem Ende des Aufsetzbereiches und Aufzeichnen des Doppler-Effektes über einen Empfänger am Ski des Springers. Alternativ kann der Sender natürlich auf dem Ski montiert sein. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Geschwindigkeit jedoch mit Hilfe von im wesentlichen bereits vorhandenen Mitteln gemessen, d.h. den optischen Einheiten und dem Zähler der Elektronikeinheit.

Dieser besonderen Ausführungsform, auf die sich die beigefügte Figur bezieht, liegt die Annahme zugrunde, daß die Geschwindigkeit vom Aufsetzen bis zum Passieren von zwei aufeinanderfolgenden optischen Einheiten als konstant betrachtet werden kann. Praktische Versuche haben auch gezeigt, daß dies der Fall ist. Beim Passieren der ersten optischen Einheit wird der Zähler nullgestellt und verzeichnet danach die Anzahl Pulse (n )·, die

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abgegeben wird, bis die zweite optische Einheit im Abstand (s) von der ersten passiert wird.

Der Springer landet oft mit einem Bein vor dem anderen. Da das Aufsetzen dabei als mitten zwischen den voneinander getrennten Beinen erfolgend betrachtet wird, ist eine Korrektur erforderlich. Sie kann so erfolgen, daß ein gesonderter Zähler die Pulse "(n, ) zählt, die vom Pulsgenerator von dem Augenblick, in dem das vordere Bein den ersten optischen Strahl nach dem Aufsetzen bricht, und bis zu dem Augenblick, in dem das hintere Bein denselben Strahl bricht, erzeugt werden. Im Speicher des Zählers wird eine Anzahl Pulse zur automatischen Berechnung der Korrektur aufgezeichnet, die ganz einfach n-^/2 ist.

Wenn der Springer die nächste optische Einheit passiert, sendet diese Signal zur Elektronikeinheit, die den ersten Zähler stoppt. Im ersten Speicher dieses Zählers befindet sich nun die Anzahl Pulse (n ) bis zu der zuerst passierten optischen Einheit, und in einem zweiten Speicher befindet sich die Anzahl Pulse (n ) zwischen den zwei zuerst passierten optischen Einheiten.

Vor Begann des Springens wird in die Logik der Elektronikeinheit ein Referenzmaß (r) eingespeist, das z.B. der Abstand vom Absprungspunkt zu der ersten optischen Einheit sein kann, sowie ein Referenzmaß (s), das der Abstand zwischen zwei optischen Einheiten ist. In der fest programmierten Logik der Elektronikeinheit für Datenverarbeitung und -darstellung wird unmittelbar die Sprunglänge berechnet, die, ggf. zusammen mit Startangabe, zu einer äußeren Resultattafel ausgelesen wird.

Die Berechnung kann auf folgende Weise erfolgen:

r = Referenzmaß für den Abstand zwischen Absprung und erster optischer Einheit

η = Anzahl Pulse zwischen Aufsetzen und Passieren der ersten optischen Einheit nach dem Aufsetzen mit dem vorderen Bein

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η, = Anzahl Pulse zwischen dem Passieren der ersten optischen Einheit mit dem vorderen und dem hinteren Bein

η = Anzahl Pulse zwischen dem Passieren der zwei ersten optischen Einheiten

N = aus dem Identifizierungscode von der zuerst passierten optischen Einheit berechnete Zahl, wobei hier angenommen ist, daß die optischen Einheiten der Reihe nach vom Abstand r die Zahlen 0, 1,-2 ... usw. ergeben

L = SprunsTänge

s = Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden optischen Einheiten

(n + n. /2)

L = r - . s + N . s

ⁿs

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wurde eine Vorrichtung zur objektiven Messung von Sprunglängen auf einer Skisprungschanze geschaffen. Die Vorrichtung weist die im Anspruch 4 angegebenen Kennzeichen auf.

Das Aufsetzgeberpaket, das ein stoßempfindliches Mittel, Funksender und ggf. einen Codeteil für Startinformation enthält, kann sehr klein ausgeführt werden und wird im wesentlichen von der Größe der Batterie bestimmt, die den größeren Teil des Paketes ausmacht. Das stoßempfindliche Mittel besteht vorzugsweise aus zwei Dauermagneten, von denen einer fest und einer an einer Feder aufgehängt ist, und der letztere mit einer Stellschraube (zur Einstellung von Kraft) gegen den Endpunkt des festen Magneten verriegelt wird. Dies bewirkt, daß er auf Kraft nur von einer Seite reagiert, und daß Magnetfeldveränderungen bei sehr kleinen Bewegungen als eine sichere Anzeige gewertet werden können, daß der Springer Bodenberührung erhalten hat.

Unmittelbar vor dem Aufsetzaugenblick kann der Springer eventuell das hintere Ende des Skis mit dem Aufsetzgeber auf den Boden senken, wobei Gefahr von falscher Auslösung des Aufsetzsignales besteht.. Diese Gefahr dürfte jedoch gering sein, wenn das vor-

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stehend beschriebene stoßempfindliche Mittel angewendet wird, da die Kraft in diesen Fall eine andere Richtung als die Richtung der Kraft hat, mit der der federnd aufgehängte Magnet beim Aufsetzen betätigt wird. Sicherheitshalber kann gleichwohl der Aufsetzgeber mit einem Schutzkontakt versehen werden, der Auslösung unmöglich macht, wenn der Ski waagerecht liegt oder aufwärts geneigt ist. Der Schutzkontakt kann ein Quecksilberkontakt sein.

Die optische Einheit kann, wie in der Figur gezeigt, zweckmäßig au; einem Laser bestehen, der zusammen mit einem optischen Empfänger, z.B. einem Fototransistor, auf der einen Seite des Aufsetzbereiche! angeordnet wird, sowie einem vertikal angeordneten Reflektor auf der anderen Seite des Aufsetzbereiches zur Reflektierung des Laserstrahles zum Empfänger. Laser und Empfänger sind vorteilhaft in ein und demselben Paket hergestellt.

Die Elektronikeinheit soll, zwecks manueller Funktionsprüfung des ganzen Meßverlaufes vor dem Wettkampf, vorzugsweise mit einem Simulatorteil ausgerüstet sein.

Mit der Vorrichtung gem. der Erfindung wird eine sehr gute Meßgenauigkeit erreicht. Die Elektronikeinheit registriert eine Unterbrechung von mehr als hundert Mikrosekunden als Aufsetzen, und der auf das funkübersandte Aufsetzsignal bezogene Sprunglängenfehler liegt innerhalb - 0,25 mm. Wenn eine Frequenz des Pulsgenerators von ca. 10 kHz gewählt wird, gibt die Pulszählung nicht Anlaß zu größerem Sprunglängenfehler als - 3 mm. VJenn die Geschwindigkeit nach der Methode berechnet wird,die auf der Annahme basiert, daß die Geschwindigkeit zwischen Aufsetzen und den zwei zu&rst passierten optischen Einheiten als konstant betrachtet wird, wird der Fehlerzuschlag aufgrund eventueller Beschleunigung nicht größer, als daß der gesamte Meßfehler innerhalb - 5 cm liegt·

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ABr

Leerseite

Claims

-7-

Patentansprüche

'/ l.j Verfahren zur Messung von Sprunglängen auf einer Skisprung-Efchanze ,dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Sprung auf den Ski ein stoßempfindliches Mittel montiert wird, das über Funksignale im Aufsetzaugenblick ein Zeitbestimmungsmittel startet, das die Zeit, bis der Springer einen von , einer Anzahl optischer Strahlen bricht, aufzeichnet, die quer zur Sprungrichtung una/B.O-2 5 cm über dem Erdboden in bekanntem Abstand zueinander und in bekanntem Abstand vom Absprungpunkt angeordnet sind, wonach der so bestimmte Zeitwert zusammen mit Werten von Mitteln, die die Geschwindigkeit des Springers beim und unmittelbar nach dem Aufsetzen messen, direkt zur automatischen Berechnung, und Darstellung der Sprunglänge angewendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Springers beim und. unmittelbar nach dem" Aufsetzen dadurch bestimmt wird, daß genanntes Zeitbestimmungsmittel nullgestellt und gestartet wird, wenn der Springer den ersten optischen Strahl, vom Aufsetzen gerechnet, bricht, und die Zeit mißt, bis der nächste optische Strahl gebrochen wird, wonach die Geschwindigkeit automatisch aus dem so erhaltenen Zeitwert und dem vorprogrammierten Abstand zwischen den optischen Strahlen berechnet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitbestimmende Mittel auch die Zeit von dem Augenblick, in dem das vordere Bein des Springers den ersten optischen Strahl, vom Aufsetzen gerechnet, bricht bis zu dem Augenblick, in dem das hintere Bein des Springers denselben Strahl bricht, zwecks automatischer Korrektur der Sprunglänge im Fall des Aufsetzens des Springers mit gespreizten Beinen Ta

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U. Vorrichtung zur Messung von Sprunglängen auf einer Skisprungschanze bei dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Aufsetzpaket enthält, das für Montage auf dem Ski des Springers vorgesehen ist und einen Funksender sowie ein stoßempfindliches Mittel enthält, und das stoßempfindliche Mittel vorgesehen ist, über den Funksender ein Zeitbestimmungsmittel im Aufsetzaugenblick zu starten, sowie einen Funkempfänger, eine Anzahl optischer Einheiten, die für Montage in bestimmten Abständen im Aufsetzbereich vorgesehen sind, und von denen jecje einen optischen Sender zum Senden eines optischen Strahles/10-25 cm über dem Erdboden quer zur Sprungrichtung zu einem optisch empfindlichen Geber einschließt, ferner Mittel zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Springers beim oder unmittelbar nach dem Aufsetzen, sowie eine Elektronikeinheit, die genanntes Zeitbestinmungsmittel zur Berechnung der Zeit zwischen dem Aufsetzaugenblick und einem ersten Signal von der zuerst passierten optischen Einheit, vom Auftreffen gerechnet, sowie der Zeit zwischen dem ersten Signal und einem zweiten Signal von derselben optischen Einheit, einschließt, ferner eine Logik zur Einspeisung von Geschwindigkeitsdaten von dem geschwindigkeitsbestimmenden Mittel, eine Logik zur Einspeisung der Bezugsmaße der Schanze und der Abstände zwischen den optischen Einheiten, einen Codeumwandler für Identifizierungscode von der jeweiligen optischen Einheit, sowie eine fest programmierte Logik für Datenverarbeitung und -darstellung.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das geschwindigkeitsbestimmende Mittel aus genannten optischen Einheiten und genanntem Zeitbestimmungsmittel besteht, und daß das Zeitbestimmungsmittel angeordnet ist, die Zeit zwischen dem Passieren der ersten und der zweiten optischen Einheit, vom Aufsetzpunkt gerechnet, durch den Springer zu messen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,dadurch gekenn-

ze dehnet, daß das Zeitbestimmungsmittel einen Pulsgenerator

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mit einer Frequenz im Bereich/1-30 kHz einschließt, ferner einen ersten Zähler, der die Anzahl Pulse zwischen einem Signal vom

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Funksender und dem ersten Signal von der zuerst passierten optische. Einheit sowie die Anzahl Pulse zwischen genanntem erstem Signal und einem Signal von der nächsten optischen Einheit zählt, und einen zweiten Zähler, der die Anzahl Pulse zwischen dem ersten und dem zweiten Signal von der zuerst passierten optischen Einheit zählt, und daß der Datenverarbeitungsteil der Vorrichtung die Sprunglänge aus nur vorprogrammierten Referenzstrecken und einem Verhältnis zwischen gezählter Pulsanzahl berechnet.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-6, d. a d u r c h gekennzeichnet, daß die optische Einheit einen Laser und einen Fototransistor enthält, die für Anordnung auf einer Seite der Aufsetzbahn vorgesehen sind, sowie einen Reflektor, der für vertikale Anordnung auf der anderen Seite der Aufsetzbahn vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß das stoßempfindliche Mittel aus einem festen Dauermagneten und einem an einer Feder aufgehängten Dauermagneten besteht, von denen der letztere mit einer Stellschraube gegen den Endpunkt des festen Magneten verriegelt ist, so daß er auf Kraft nur von einer Seite reagiert.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufsetzpaket auch einen Codeteil zur Speisung des Funksenders mit vorprogrammiertem Pulscode enthält, der sowohl Information über Startnummer für Darstellung gibt, wenn der Springer sich in der Luft befindet, als auch den Empfänger vor Störung von fremden Sendern dadurch schützt, daß der Empfänger nur von dem vorprogrammierten Pulscode geöffnet wird.

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