Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der optimalen Wurf-, Schuß- bzw. Abspieltraiπiπgsgeschwindigkeit bei WurfSportarten bzw. Ballspielen, z.B. Tennis, Tischtennis, Fußball, Handball, sowie auch gege- benenfalls Eishokey od.dgl., bei dem ein Sportgegenstand, z.B. ein Ball, möglichst nahe an einen vorbestimmten Zielpunkt geworfen, geschossen, ab¬ geschlagen, gespielt od.dgl. in Bewegung gesetzt werden soll. Ferner be¬ trifft die Erfindung eine Trainingsvorrichtung für WurfSportarten bzw. Ballspiele, z.B. Tennis, Tischtennis, Handball od.dgl., die eine Meßeinrichtung für die Fluggeschwindigkeit eines in Richtung auf einen' Zielpunkt geworfenen, geschossenen, abgeschlagenen, gespielten od.dgl. in Bewegung gesetzten Gegenstandes, vorzugsweise eines Balles, vorzugsweise einen Lichtvorhang oder akustische Meßeinrichtungen, z.B. auf das Abschuß- und Aufprallgeräusch ansprechende Mikrophone, eine Einrichtung zur Erkennung des Auftreffpunktes des Gegenstandes auf der Zielebeπe, z.B. einer Prallwand, und zur Feststellung der Lage bzw. des Abstandes des jeweiligen Auftreffpunktes von dem vorgegebenen Zielpunkt und eine Auswertungseiπheit, z.B. einen Rechner, zur Berechnung der jeweiligen Ab¬ stände zwischen dem Zielpunkt und dem Auftreffpuπkt des Gegenstandes umfaßt, der die Meßwerte der Meßeinrichtung für die Fluggeschwindigkeit zuführbar sind.

Aus der DE-OS 25 27 771 ist eine Vorrichtung zur automatischen Er¬ mittlung der Leistungsfähigkeit eines Ballspieles bekannt, bei der so vor¬ gegangen wird, daß der Abstand des Auftreffpunktes des geworfenen Gegen- Standes von einem vorgegebenen Zielpunkt ermittelt und gleichzeitig die Geschwindigkeit des Schusses festgestellt wird. In einer Auswerteeinheit wird sodann der Zusammenhang zwischen der Geschwindigkeit und dem Rezi¬ prokwert der Entfernung ermittelt und dieses Ergebnis als Leistungsfähig¬ keit dargestellt. Ziel der Erfindung ist die Erstellung eines Verfahrens sowie einer Trainingseiπrichtung der oben genannten Art, mit denen eine optimale Trai- πingsgeschwindigkeit, d.h. Wurf- bzw. Abspielgeschwindigkeit für den ge¬ worfenen bzw. geschossenen Gegenstandes ermittelt werden kann, da der be¬ ste Lernerfolg dann eintritt, wenn man die Lerngeschwindigkeit in einem Bereich wählt, in dem die Spiel- bzw. Wurfuπgeπauigkeiten am größten sind. Dieses Ziel wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art er- finduπgsgemäß dadurch erreicht, daß für eine einen Meßdurchgaπg bildende bestimmte Anzahl von Würfen, Schüssen, Abspielen od.dgl., dem Trainieren¬ den ein Sollwert für die Trainiπgsgeschwindigkeit vorgegeben wird, daß

dieser Sollwert für aufeinanderfolgende Durchgänge jeweils neu festgesetzt wird, insbesondere eine Reihe von Durchgängen mit steigenden Sollwerten der Trainingsgeschwindigkeit abgewickelt wird, daß für jeden Durchgang in der Zielebene die Abstände der Auftreffpunkte des Sportgegenstandes vom Zielpunkt vermessen bzw. errechnet und, insbesondere statistisch, verknüpft bzw. ausgewertet, z.B. gemittelt, werden, daß aus den Abständen der Auftreffpunkte vom Zielpunkt und der Entfernung zwischen dem Abwurf- bzw. Abspielort des Sportgegenstandes und dem Zielpunkt der Winkelfehler zwischen der Tangente an der zum Zielpunkt führenden Flugbahn und (den) der (den) Tangente(n) der (den) zu den Auftreffpunkten bzw. zu dem sich bei Mitteilung ^' der Abstände vom Zielpunkt ergebenden Punkt führenden Flugbahn(en) beim Ort des Abwurfes, Abschusses bzw. Abspieleπs errechnet wird und daß als optimale Trainingsgeschwiπdigkeit aus den Sollwerten der Trainingsgeschwindigkeiten die Geschwindigkeit ausgewählt bzw. bestimmt wird, z.B. auch durch Interpolation bestimmt wird, bei welcher dieser Winkelfehler am kleinsten ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorgangsweise bzw. bei der erfindungsge¬ mäßen Traiπingseinrichtung ist es nunmehr möglich, daß durch entsprechende Messungen der Entfernung, der Geschwindigkeit und Abweichungen der Treffer von einem vorgegebenen Zielpunkt eine optimale Trainingsgeschwindigkeit ermittelt und dem Trainierenden bzw. dessen Lehrer angezeigt werden, wo¬ nach das Training ausgerichtet wird. Es wird dem Trainierenden ein Soll¬ wert für eine Trainingsgeschwindigkeit vorgegeben und nach einer Zurück¬ rechnung der Schußgenauigkeit auf den Abspielort der Fehler am Abspielort festgestellt und in Abhängigkeit des Winkelfehlers dem Trainierenden eine neue Traiπingsgeschwindigkeit vorgegeben. Der Auswertungsalgorythmus ist neuartig und führt zu völlig neuartigen Anweisungen für den Trainierenden, da es bislang nicht bekannt war, die Trainingsgeschwindigkeit vom Abspiel¬ fehler abhängig zu machen. Zur Verbesserung der Auswertegenauigkeit kann gemäß den Kennzeichen der Patentansprüche 2 bzw. 4 vorgegangen werden. Bevorzugte Auswertever¬ fahren beschreiben die Patentansprüche 3 und 5.

Eine einfache Auswertung ergibt sich bei der Vorgangsweise gemäß Pa¬ tentanspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Traiπingseinrichtung sind in den Pa¬ tentansprüchen 9 bis 12 wiedergegeben.

Bevorzugte Ausführuπgsformen der Erfindung sind der folgenden Be Schreibung, den Patentansprüchen und der Zeichnung zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig.l schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Trainiπgs- eiπrichtuπg und die Fig.2 bis 4 schematische Darstellungen für das erfin¬ dungsgemäße Auswerteverfahren. In Fig.l ist schematisch eine erfinduπgsge äße Meßanordnung bzw. Trainingseinrichtung dargestellt. Im vorliegenden Fall wird die Erfindung anhand eines Tennisspielers näher erläutert; es ist jedoch verständlich, daß die Erfindung für alle Ballspiele, z.B. Tennis, Fußball, Tischtennis, Handball, Golf ₍ Eishockey sowie für Wurfspiele, bei denen es darauf ankommt, ein Ziel zu treffen, z.B. Wurfpfeilschießen, Bogenschießen usw., anwendbar ist. Bei allen diesen Sportarten kommt es darauf an, die optimale Lerπgeschwiπdigkeit zu eruieren, da bei dieser die Fortschritte bezüglich Genauigkeit und Schnelligkeit des Schusses und Wurfes am besten ist. Ein Tennisspieler 16 befindet sich gemäß Fig.l an einem Abspielort 12 und versucht mit seinem Schläger 17 einen Ball 2 möglichst nahe an einen Zielpunkt 4 an einer Trefferwand 3 zu spielen. Im vorliegenden Fall ist die Bahn 18 des Balles 2 dargestellt, derart, daß der Ball 2 den Zielpunkt 4 verfehlt und einen Ballauftreffpunkt 1 im Abstand vom Zielpunkt 4 besitzt.

Der Auftreffpunkt des Balles 2 auf der Zielwand 3 wird mittels einer elektronischen Kamera 5 (z.B. Videokamera) detektiert, welche den Zielpunkt 4 als auch den Ballauftreffpuπkt 1 überwacht und das gewonnene Bild einer Bildverarbeitungseinrichtung 6 übermittelt. Mittels eines Rechners 7, dem auch Signale bezüglich der Geschwindigkeit des Balles 2, des Abstandes zwischen dem Abschlagort 12 und der Zielwand 3 und auch allenfalls weitere Meßwerte, gegebenenfalls Windgeschwindigkeit, Luftwiderstand des Balles usw., zugeführt sind, wird der Abstand 19 der Auftreffpunkte 1 vom Zielpunkt 4 berechnet, gespeichert und ausgewertet. Nach entsprechender Auswertung werden die Ergebnisse auf einem Bildschirm 14 und/oder einem Drucker 15 angezeigt und stehen dem Trainierenden zur Verfügung.

Die Geschwindigkeit des Balles kann auf verschiedene Arten gemessen werden. Im vorliegenden Fall ist dazu ein Lichtvorhang gebildet von Lichtgeberπ und -sensoren 8,8 bzw.9,9 vorhanden. Zusätzlich oder alternativ können Mikrophone 10 und 11 vorgesehen sein, die aufgrund des Schlaggeräusches bzw. Auftreffgeräusche die Bestimmung der Flugzeit und samit der Geschwindigkeit des Balles gestatten. Als Meßeinrichtungen für

die Geschwindigkeitsmessung des Balles 2 können auch Infrarot- oder andere elektromagnetische Meßeinrichtungen vorgesehen sein.

Sinnvoll ist es, wenn dem Rechner der Zeitpunkt des Auftreffgeräusches des Balles 2 auf der Zielwand 3 zugeführt wird, da damit eine Triggerung der Bildauswertung durchgeführt werden kann und der genaue Zeitpunkt des Auftreffens des Balles 2 auf der Zielwand 3 ermittelt und für die Bildauswertung herangezogen werden kann. Das Auftreffen des Balles 2 auf der Zielwand 3 kann auch mittels Erschütterungssensoren od.dgl. festgestellt werden. Sinnvoll ist es, wenn die Wand und der Ball gegenseitig kontrastreich sind, z.B. eine dunkle Wand und ein weißer Ball gewählt werden.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht ein Zielgerät 13 vor, das optisch einen Zielpunkt 4 auf der Zielwand 3 abbildet, wobei dieser Ziel¬ punkt gegebenenfalls von Schlag zu Schlag oder von einem Durchgang von Schlägen zu einem weiteren Durchgang variiert werden kann.

Als Aufnahmegeräte können Videokameras, Photokameras, Camcorders oder ähnliche BildaufZeichengeräte verwendet werden, die vorzugsweise triggerbar und bildspeicherfähig sind und ein ausreichend großes Bildfeld aufweisen. Vorteilhafterweise wird ein Aufnahmegerät direkt in der Linie Bildpunkt 4 - Abspielort 12 aufgestellt.

Die Zielwand 3 kann senkrecht stehen, waagrecht angeordnet sein, oder auch in beliebigen Winkelpositionen angeordnet werden. Die Neigung der Zielwand hängt insbesondere von der Art des Ballspiels und den zu trainierenden Bewegungen ab. Beim Tennisspiel kann die Trefferwand senk- recht oder horizontal angeordnet sein; beim -Wurfpfeilspiel wird die Trefferwand senkrecht angeordnet sein.

Zu bemerken ist ferner, daß der Abstand 19 zwischen dem Zielpunkt 4 und dem Auftreffpunkt 1 sowohl eine vertikale Komponente bzw.in

Flugrichtung liegende und eine horizontale bzw. quer zur Flugrichtung liegende Komponente besitzt, je nachdem, ob die Trefferwand senkrecht bzw. geneigt oder horizontal angeordnet ist.

Ferner ist zu bemerken, daß eine seitliche Abweichung, z.B. beim Tennisspielen, davon abhängt, ob der Tennisspieler den Ball zu früh oder zu spät trifft bzw. eine vertikale Abweichung bzw. eine Abweichung in Flugrichtung von der WinkelStellung des Schlägers abhängt.

Jeder geworfene bzw. geschossene Körper legt eine Wurfparabel zurück, deren physikalische Gleichung lautet:

X =(V ² sin 2d)/g,

wobei V die Fluggeschwindigkeit, X der Abstand zwischen Abwurfort und Auf¬ treffpunkt (Wurfweite) , CL der Abwurf bzw. Abschußwinkel und g die Erdbeschleunigung sind. Diese klassische Wurfparabel erfährt durch externe Einflüsse, z.B. Luftwiderstand, Windbewegungen usw., Korrekturen, welche z.B. durch entsprechende Auswertung im Rechner eingebracht oder auch vernachlässigt werden können. Die Abstände auf der Zielwand zwischen Zielpunkt und Auftreffpuπkt beruhen auf Fehlstellungen des Schlägers in Bezug zur Zielwand. Eine Direktmessung einer Fehlstellung des Schlägers des Spielers wäre zwar mit Hochgeschwindigkeitskameras zum Zeitpunkt des Abspielens möglich, jedoch sehr schwierig durchzuführen und nicht leicht mit der Lage des Auftreffpuπktes der Zielwand zu koordinieren. Erfindungs¬ gemäß wird nunmehr derart vorgegangen, daß aus den Abweichungen an der und/oder _LΛ ,. , siehe Fig.2) beim Abspielpuπkt rückgeschlossen wird. Es wird also eine leicht meßbare Größe an der Zielwand verwendet, um den relativ kleinen Winkel¬ fehler beim Abspielen festzustellen. Dazu werden, wie später beschrieben, verschiedene Auswerteverfahren eingesetzt.

Da sich erwiesen hat, daß der Winkelfehler beim Abspielen, insbesondere der wichtige Winkelfehler betreffend die Abweichung in Flugrichtung, sich für verschiedene Abspielgeschwindigkeiten ändert, hat der Trainierende eine Anzahl von Durchgängen mit verschiedenen Geschwindigkeiten V zu spielen, um so die Möglichkeit zu bieten, seine Winkelgenauigkeit beim Abspielen für die verschiedenen Geschwindigkeiten festzustellen bzw. zu berechnen. Man erhält vom Rechner Angaben, bei welcher Spielgeschwindigkeit, d.h. Abschuß bzw. Abfluggeschwindigkeit des Balles, die Genauigkeit abzunehmen beginnt bzw. die Abweichungen anzusteigen beginnen, wobei jedoch diese statistisch gewerteten Abweichungen auf den Abspielort bzw. auf eine Veränderung des Abspielwinkels rückgerechnet werden. Sodann wird diejenige Geschwindigkeit ermittelt bzw. errechnet und zur Anzeige gebracht, bei der diese Abweichungen am kleinsten, oder mit anderen Worten, die Spielgenauigkeit am größten ist.

Erfinduπgsgemäß kann nun eine Auswertung gemäß Fig.2 in einem statistischen Verfahren folgendermaßen erfolgen: In Fig.2 ist eine Wurfparabel 9 eingezeichnet, gemäß der ein im Abspielpunkt 12 mit einem Winkel ~- abgeschossener Gegenstand den Zielpunkt 4 auf einer horizontalen Zielfläche trifft. In der Praxis ergibt sich jedoch eine Anzahl von vom Zielpunkt 4 entfernt liegenden Treffpunkten 1,

-6- aus denen ein .statistisch gemittelter Auftreffpunkt 4' ermittelt wird. Dieser mittlere Auftreffpunkt weicht um eine quer zur Flugrichtung liegende KomponenteΔ Y und um eine in Flugrichtung liegende Komponente A. x vom vorgegebenen Zielpunkt 4 ab. Ferner wird nach statistischen Methoden eine gewichtete Fläche 20 ermittelt, deren Mittelpunkt der Punkt 4' ist. Ausgehend von diesem Punkt 4' wird nunmehr auf Abwurffehler bzw. Winkelfehler Δo und/oder Δ beim Abspielort 12 rückgerechnet. Dies kann unter Zuhilfenahme der Wurfparabelgleichung iterativ erfolgen. Mit einem angenommenen Wert Δ x und/oder AY für eine Winkelabweichung von einer zum Punkt 4 ¹ führenden Wurfparabel wird nun der Punkt 4' als statistischer

Flächenmittelpunkt einer Ausgaπgsfläche 20' berechnet und mit der statistisch ermittelten Trefferfläche 20 verglichen. Ist dieser Vergleich unterhalb einer gewissen Genauigkeit geblieben, so werden die Parameter

Δ x und/oder /-- Yabgeändert und es wird eine neue Ausgangsfläche 20' er- rechnet, die mit der gemittelten Fläche 20 besser übereinstimmen sollte. Wenn in der Übereinstimmung eine gewissene Genauigkeit erreicht worden ist, werden aus der so gewonnenen Ausgangsfläche die Abweichungen Δ f bzw. Δ x mit Hilfe der Entfernung X und der Anfangsgeschwindigkeit V auf den Abspielort 12 rückgerechπet und so die dort auftretenden Winkelfehler Δ _^ und/oder Δi- errechnet und angezeigt. Anstelle der Entfernung X kann auch die Länge der Flugparabel zur Berechnung herangezogen werden.

Trägt man nunmehr diese für eine Anzahl von verschiedenen Sollge- schwindig-keiten V ermittelten Werte Δθ_ bzw. Δ 6 in ein Diagramm ein, so erkennt man, daß bei zunehmender Spielgeschwindigkeit sich die Werte von Δ C~ verändern.

Fig.3 zeigt als untere Kurve beispielsweise die Werte von Δ(Λ- für einen guten Spieler, wobei festzustellen ist, daß diese Werte LA (T mit zunehmender Spielgeschwindigkeit abnehmen und dann anzusteigen beginnen. Bei Pfeil 21 liegt die optimale Trainingsgeschwindigkeit V. Die in Fig.3 obenliegende Kurve ist die Kurve für einen wenig geübten Spieler; bei diesem Spieler liegt die optimale Trainingsgeschwindigkeit zu geringeren Werten verschoben; man erkennt, daß auch hier bei sehr geringer Geschwindigkeit die Winkelabweichung für einen gewissen Geschwindigkeits¬ bereich abnimmt und erst dann wieder anzusteigen beginnt; der optimale Trainingsbereich- ist mit dem Pfeil 21' gekennzeichnet.

Fig.4 zeigt eine weitere Möglichkeit der statistischen Ermittlung der Winkelfehler am Abspielort. Auf einer Zielfläche 3 ist eine Anzahl von Auftreffpunkten 1 eingezeichnet, die vom Zielpunkt 4 abweichen. Mittels

der Bilderkennungseinrichtuπg werden die Koordinaten dieser Punkte 1 er¬ faßt und ausgewertet. Im weiteren Verlauf des Auswerteverfahrens wird ein mittlerer Auftreffpunkt 4' z.B. durch arithmetische Mittelung sämtlicher Koordinaten ermittelt. Dieser mittlere Auftreffpunkt 4' weicht um die Koordinaten Δ/und Δ x vo Zielpunkt 4 ab. Als nächster Schritt werden für sämtliche Auftreffpunkte 1 die Abweichungen Δxi undΔ i vom mittleren Auftreffpunkt 4' ermittelt und sodann über die einzelnen Auftreffpunkte gemittelt. Man erhält daraufhin gemittelte Werte für __. xi und Δ y ±- rechnet man diese gemittelten Abweichungen unter Zuhilfenahme der Wurfparabel auf den Abspielort 12 zurück, so erhält man Winkelabweichungen Δ und/oder Δ bezüglich des Abspielwinkels, und zwar in und/oder quer zur Flugrichtung. Diese Winkelabweichuπgen können wieder über die Sollgeschwindigkeiten aufgetragen werden und ergeben Kurven entsprechend Fig.3. Es ist verständlich, daß die Messungen genauer werden, wenn die Anzahl der Durchgänge mit vorgegebenen Spielgeschwindigkeiten erhöht wird bzw. die Wurf- bzw. Schußendzahl pro Durchgang erhöht wird bzw. die Geschwindigkeiten für die einzelnen Durchgänge nicht zu weit auseinanderliegen.