Die Erfindung betrifft ein Trampolin und ein Verfahren zur Kontrolle von auf einem Trampolin durchgeführten Sprüngen.

Derartige Trampoline werden in vielfältigen Applikationen sowohl im Freizeit- als auch im Wettkampfbereich eingesetzt.

Bei einem Einsatz im Wettkampfbereich werden in bekannter Weise von Wettkampfrichtern Sprünge, die ein Athlet auf dem Trampolin ausführt, bewertet. Ein wesentliches Bewertungskriterium hierbei ist die Flugzeit bei einem Sprung des Athleten, das heißt es muss möglichst exakt und objektiv ermittelt werden, wie lange ein Athlet bei einem Sprung auf dem Trampolin abgehoben von diesem in der Luft bleibt. Diese Flugzeitbestimmung kann von Wettkampfrichtern nur ungenau geschätzt werden. Um verlässlichere Werte für die Flugzeiten zu bekommen, ist es bekannt, Lichtschranken als Messsysteme einzusetzen, die unter der Ebene der Sprungtücher installiert werden. Die Funkti- onsweise der Lichtschranken ist dann derart, dass deren Strahlengang nicht unterbrochen ist, wenn das Trampolin unbenutzt ist oder der jeweilige Athlet bei einem Sprung auf dem Trampolin gerade vom Sprungtuch abgehoben ist. Demgegenüber wird der Strahlengang dann unterbrochen, wenn der Athlet auf dem Sprungtuch aufkommt, so dass es sich nach unten durchbeult und so in den Strahlengang der Lichtstrahlen gelangt.

Nachteilig hierbei ist, dass durch ein Nachschwingen des Sprungtuchs wenn der Athlet gerade vom Sprungtuch abhebt, die Lichtschranken nochmals unterbrochen werden können, was die Messergebnisse für die Flugzeit verfälschen kann. Ein weiterer Nachteil ist dadurch gegeben, dass das Messsystem mit den Lichtschranken auf die Ermittlung von Flugzeiten beschränkt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System bereitzustellen, mittels dessen bei einem Trampolin der eingangs genannten Art mit geringem Auf- wand möglichst umfangreiche und exakte Informationen über auf diesem Trampolin durchgeführte Sprünge erhalten werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße Trampolin umfasst eine Rahmenkonstruktion und ein an der Rahmenkonstruktion gelagertes Sprungtuch. Eine Anordnung von Sensoren ist vorgesehen, mittels derer auf das Sprungtuch einwirkende Kräfte oder Beschleunigungen erfasst werden. Die Signale der Sensoren werden in eine Auswerteeinheit eingelesen. Aus dem zeitlichen Verlauf der Signale werden Ausgangsgrößen erzeugt.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Kontrolle von auf wenigstens einem Trampolin durchgeführten Sprüngen, wobei das Trampolin eine Rahmenkonstruktion und ein an dieser gelagertes Sprungtuch aufweist. Mittels einer Anordnung von Sensoren werden auf das Sprungtuch einwirkende Kräfte oder Beschleunigungen erfasst. Die Signale der Sensoren werden in eine Auswerteeinheit eingelesen, wobei aus dem zeitlichen Verlauf der Signale Ausgangsgrößen erzeugt werden.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, als Messsystem für ein Trampolin Sensoren einzusetzen, die Kräfte und Beschleunigungen und damit Messgrößen liefern, die eine unmittelbare Reaktion des Sprungtuchs auf Sprünge, die auf diesem ausgeführt werden, darstellen. Damit können exakt und unmittelbar auf dem Sprungtuch ausgeübte Sprünge analysiert werden. Wesentlich hierbei ist, dass die Auswertung der Sensorsignale zeitaufgelöst erfolgt. Damit können zeitliche Verläufe von Sprüngen auf dem Trampolin vollständig und exakt analysiert werden. Vorteilhaft hierbei ist, dass die Sensorsignale unmittelbar, das heißt verzögerungsfrei in der Auswerteeinheit zur Generierung der Ausgangsgrößen ausgewertet werden können, so dass die Ausgangsgrößen in Echtzeit, das heißt ohne Verzögerungen während der auf dem Trampolin durchgeführten Sprünge für einen Anwender zur Verfügung gestellt werden können.

Mit den Sensoren können auf das Sprungtuch einwirkende Kräfte während der Durchführung von Sprüngen auf dem Trampolin exakt erfasst werden. Bei der Auswertung der Sensorsignale wird das bei der Durchführung von Sprüngen charakteristische Verhalten des Sprungtuchs berücksichtigt. Befindet sich ein Turner bei einem Sprung in der Abwärtsbewegung im Spruchtuch, so ist ein Kraftanstieg am Sprungtuch zu verzeichnen. Umgekehrt nehmen die Kräfte ab, wenn sich ein Turner in einer Aufwärtsbewegung im Sprungtuch befindet. Sobald der Turner vom Sprungtuch abgehoben ist, schwingt das Sprungtuch mit seiner Eigenfrequenz nach, was zu oszillierenden Kräften führt, die mit den Sensoren erfasst werden. Schließlich ist die Kraftbelastung konstant, wenn sich das Sprungtuch in seiner Ruhelage befindet. Diese Zusammenhänge berücksichtigend, kann mit den Sensoren des erfindungsgemäßen Messsystems der Beginn und das Ende eines Sprungs auf dem Sprungtuch des Trampolins exakt erfasst werden. Daraus können in der Auswerteeinheit als Ausgangsgrößen die Flugzeit und daraus abgeleitet auch die Flughöhe eines Sprungs berechnet werden. Eine besonders vorteilhafte Art der Messwertauswertung besteht dabei darin, dass die aktuell ermittelten Sensorsignale der Sensoren auf Referenzwerte bezogen sind.

Dadurch können die Ausgangsgrößen einfach und mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. Die Referenzwerte werden vorteilhaft durch Referenzmessungen vor Inbetriebnahme des Messsystems ermittelt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Sensoren in Umfangsrichtung des Trampolins verteilt angeordnet, so dass aus den Signalen der Sensoren in der Auswerteeinheit positionsabhängige Ausgangsgrößen für auf dem Trampolin durchgeführte Sprünge erhalten werden.

Die aus diesen Sensorsignalen generierten Ausgangsgrößen können insbesondere Aufschluss geben, ob ein Turner mittig auf dem Sprungtuch oder seitlich versetzt zum Zentrum des Sprungtuchs seine Sprünge ausführt. Dadurch wird ein erheblich vergrößerter Funktionsumfang des erfindungsgemäßen Messsystems erhalten.

Generell wird hierzu eine Kombination von Sensorsignalen gebildet, vorzugsweise werden hierbei Differenzen von Sensorsignalen gebildet. Ein seitlich zur Mitte des Sprungtuchs versetztes Springen auf dem Trampolin führt nämlich zu unterschiedlichen Sensorsignalen der verteilt angeordneten Sensoren.

Die Sensoren des erfindungsgemäßen Messsystems können prinzipiell als Beschleunigungssensoren ausgebildet sein, mittels derer Beschleunigungen des Sprungtuchs, die durch Sprünge auf dem Trampolin verursacht sind, erfasst werden. Dabei sind die Beschleunigungssensoren so ausgebildet, dass diese nicht nur die Beträge, sondern auch die Richtungen von Beschleunigungen erfassen. Derartige Beschleunigungssensoren können beispielsweise an elastischen Elementen, mit denen das Sprungtuch an der Rahmenkonstruktion befestigt ist, angeordnet sein. Generell können die Beschleunigungssensoren auch an der Rahmenkonstruktion des Trampolins angeordnet sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Sensoren des Messsystems als Kraftsensoren ausgebildet sein, wobei diese vorteilhaft an der Rahmenkonstruktion des Trampolins angeordnet sind. Die so ausgebildeten Sensoren messen dann die Kräfte, die bei Sprüngen auf dem Sprungtuch auf dieses einwirken und dann auf die Rahmenkonstruktion des Trampolins übertragen werden. Beispielsweise sind die Sensoren als Kraftsensoren in Form von Drucksensoren oder Dehnungsmessstreifen ausgebildet.

Vorzugsweise als zusätzliche Sensoren können auch optische Sensoren wie Distanzsensoren, scannende Sensoren, Lichttaster, Lichtvorhänge und dergleichen vorgesehen sein, um Deformationen des Sprungtuchs bei der Durchführung von Sprüngen zu erfassen.

Vorteilhaft weist die Rahmenkonstruktion einen das Sprungtuch aufnehmenden Rahmen und Fußteile auf. Die Sensoren sind an den Fußteilen angeordnet, wobei zweckmäßig an jeweils einem Fußteil ein Sensor angeordnet ist.

Durch die Anbringung der Sensoren an den Fußteilen sind diese gleichmäßig in Umfangsrichtung des Sprungtuchs verteilt angeordnet. Durch Kombination, insbesondere durch Differenzbildung der Sensorsignale, werden dann ortsaufgelöste Informationen erhalten, die Aufschluss geben, an welcher Stelle des Sprungtuchs der jeweilige Turner bei der Ausführung von Sprüngen aufkommt.

Eine besonders einfache Montage der Sensoren ist dann möglich, wenn die Sensoren an den Unterseiten der Fußteile angeordnet sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Auswerteeinheit eine Ausgabeeinheit auf.

Die Ausgabeeinheit kann beispielsweise von einem Terminal eines PCs, Laptops oder Tablet-Computers sein, wobei dessen Rechnereinheit die Auswerteinheit bildet.

Das erfindungsgemäße Messsystem kann einfach, insbesondere auch als Nach- rüstsatz an Trampolinen beliebiger Bauart installiert werden. Dabei ist das Messsystem robust und wenig manipulationsanfällig. Ein erster Einsatzbereich des erfindungsgemäßen Messsystems ist die Messwerterfassung, bei im Wettkampfbereich eingesetzten Trampolinen. Dabei können einerseits Wettkampfrichter an einem Terminal eines PCs oder dergleichen während der Sprünge eines Athleten die hierfür mit dem Messsystem generierten Ausgangsgrößen verfolgen. Zudem können die Ausgangsgrößen auch an einer Video -Leinwand oder dergleichen als weiterer Ausgabeeinheit angezeigt werden, damit die Ausgangsgrößen auch vom Publikum mitverfolgt werden können.

Die mit dem Messsystem generierten Ausgangsgrößen stellen ein Hilfsmittel dar, das zu einer wesentlichen Entlastung der Wettkampfrichter führt. Weiterhin werden mit den Ausgangsgrößen objektive Größen generiert, die eine, von subjektiven Gesichtspunkten freie Bewertung der Sprünge eines Athleten ermöglichen.

Vorteilhaft wird dabei als Ausgangsgröße die Flugzeit und daraus abgeleitet die Sprunghöhe während der Durchführung der Sprünge auf dem Trampolin ermittelt und auf der Anzeigeeinheit in Echtzeit ausgegeben. Diese Ausgangsgrößen bilden wesentliche Bewertungskriterien bei auf Trampolinen durchgeführten Wettkämpfen.

Als zusätzliches Bewertungskriterium kann durch eine ortsaufgelöste Auswertung der Sensorsignale die Position des Athleten auf dem Sprungtuch des Trampolins ermittelt werden. Beispielsweise kann durch die Positionsbestimmung genau festgestellt werden, ob und inwieweit der Auftreffpunkt des Athleten auf dem Sprungtuch während der einzelnen Sprünge variiert. Dabei kann ein einen Grenzwert überschreitendes Wandern der Auftreffpunkte mit Punkt- abzug bewertet werden. Schließlich können diese Messungen auch als Sicherheitskriterium dahingehend bewertet werden, dass ein Athlet sanktioniert, insbesondere disqualifiziert wird, wenn er eine bestimmte Sicherheitszone des Sprungtuchs verlässt. Das erfindungsgemäße Messsystem kann auch zu Zwecken der Trainingssteuerung eingesetzt werden. Ein Trainer kann anhand der Ausgangsgrößen die Sprünge eines Athleten auf dem Trampolin bewerten. Insbesondere kann analysiert werden, ob bestimmte neu zu erlernende Sprünge zu starken Wander- bewegungen des Athleten auf dem Sprungtuch führen. Weiterhin können die Ausgangsgrößen auch zur Dokumentation der Leistungen verschiedener Athleten verwendet werden.

Das erfindungsgemäße Messsystem kann dahingehend erweitert sein, dass Sensoren an mehreren, vorzugsweise nebeneinander angeordneten Trampoli- nen angeordnet sind, wobei die Sensorsignale aller Sensoren in einer gemeinsamen Auswerteeinheit zur Generierung von Ausgangsgrößen ausgewertet werden. Dabei kann insbesondere ermittelt werden, inwieweit Athleten synchron Sprünge auf den einzelnen Trampolinen ausführen. Der Begriff synchron umfasst dabei einerseits eine Überwachung der zeitlichen Synchronität der Sprünge auf den Trampolinen. Zudem wird eine räumliche Synchronität überprüft, das heißt, es wird erfasst, ob die Sprünge auf denselben Teilbereichen der Trampoline durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Messsystem kann weiterhin als Mittel zur Qualitätskontrolle des jeweiligen Trampolins eingesetzt werden. Beispielsweise kann durch eine über einen längeren Zeitraum erfolgende Aufzeichnung von Kraftverläufen, die mit den Sensoren erfasst werden, ermittelt werden, ob an den Komponenten der Trampoline, insbesondere dem Sprungtuch und den elastischen Elementen, mit denen das Sprungtuch an der Rahmenkonstruktion fixiert ist, Ermüdungserscheinungen auftreten. Schließlich kann das erfindungsgemäße Messsystem auch für Trampoline, die im Spiel- und Freizeitbereich genutzt werden, eingesetzt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Figur 1 : Schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Trampolins mit einem Messsystem.

Figur 2: Schnittdarstellung der Rahmenkonstruktion des Trampolins gemäß Figur 1 mit darin eingespanntem Sprungtuch. Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Trampolins 1, welches als wesentliche Komponenten eine Rahmenkonstruktion 2 und ein darin gelagertes Sprungtuch 3 aufweist.

Die Rahmenkonstruktion 2 besteht im Wesentlichen aus einem rechteckigen Rahmen 4 und mit diesem verbundenen Fußteilen in Form von Standfüßen 5 zum Aufstellen auf einer Unterlage. Generell kann die Rahmenkonstruktion 2 dabei zusammenklappbar sein.

In den Rahmen 4 der Rahmenkonstruktion 2 ist, wie aus Figur 2 ersichtlich, das Sprungtuch 3 eingespannt. Hierzu werden entlang des gesamten Umfangs des Sprungtuchs 3 Federn 6 als elastische Elemente befestigt, die dann an der Innenseite des Rahmens 4 fixiert werden.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, sind die Federn 6 durch Abdeckungen 7 abgedeckt, um die Gefahr von Verletzungen durch Kontakt der das Trampolin 1 nutzenden Person mit den Federn 6 zu vermeiden.

An dem Trampolin 1 befindet sich ein Messsystem. Das Messsystem umfasst eine Anordnung von Sensoren 8, die im vorliegenden Fall als Kraftmessplatten ausgebildet sind, in welchen Dehnungsmessstreifen oder dergleichen als Sensorelemente integriert sind. Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist jeweils ein Sensor 8 an der Unterseite dieses Standfußes 5 montiert, so dass die Rahmenkonstruktion 2 komplett auf den Sensoren 8 steht. Die Sensoren 8 sind identisch ausge- bildet und über nicht dargestellte Zuleitungen an eine zentrale Auswerteeinheit 9 angeschlossen. An die Auswerteeinheit 9 ist eine Ausgabeeinheit 10 angeschlossen. Im einfachsten Fall besteht die Auswerteeinheit 9 aus einer Rech- nereinheit eines PCs, Laptops oder Tablet-Computers, wobei deren Terminal die Ausgabeeinheit 10 bildet. Generell kann auch eine berührungslos arbeitende Datenübertragung zwischen den Sensoren 8 und der Auswerteeinheit 9 vorgesehen sein.

Mit den Sensoren 8 werden zeitaufgelöst während der Durchführung von Sprüngen auf dem Trampolin 1 die Kräfte erfasst, die von einem Turner bei Kontakt mit dem Sprungtuch 3 auf dieses ausgeübt und von dem Sprungtuch 3 auf die Rahmenkonstruktion 2 übertragen werden.

Die Sensorsignale werden in die Auswerteeinheit 9 eingelesen. In der Auswerteinheit 9 werden in Echtzeit, das heißt ohne Verzögerung, aus den Sensorsignalen Ausgangsgrößen generiert und ebenfalls ohne Verzögerung an der Ausgabeeinheit 10 ausgegeben.

Die so gebildeten Ausgangsgrößen bilden Kenngrößen für auf dem Trampolin 1 durchgeführte Sprünge, wobei diese Kenngrößen während der Durchführung der Sprünge fortlaufend in der Auswerteeinheit 9 generiert und an der Ausgabeeinheit 10 ausgegeben werden.

Als erste Ausgangsgrößen können die Flugzeiten beziehungsweise Flughöhen bei den einzelnen auf dem Trampolin 1 durchgeführten Sprüngen ermittelt werden. Hierzu wird einerseits anhand der Sensorsignale der Sensoren 8 der Zeitpunkt ermittelt, wann ein Turner das Sprungtuch 3 verlässt, das heißt am Anfang eines Sprungs vom Sprungtuch 3 abhebt. Andererseits wird darauf anhand der Sensorsignale der Auftreffpunkt des Turners auf dem Sprungtuch 3 ermittelt.

Hier wird bei der Auswertung der von den Sensoren 8 ermittelten Sensorsignale das bekannte Reaktionsverhalten des Sprungtuchs 3 bei der Ausübung der Sprünge ausgenutzt. Am Ende eines Sprungs nach Auftreffen auf dem Sprungtuch 3 befindet sich ein Turner in einer Abwärtsbewegung im Sprungtuch 3. Dadurch wirkt eine ansteigende Kraft auf das Sprungtuch 3, die auf die Rah- menkonstruktion 2 übertragen und dann von den Sensoren 8 registriert wird. Entsprechend werden abfallende Kraftwerte registriert, wenn der Turner in einer Aufwärtsbewegung im Sprungtuch 3 ist. Ist der Turner vom Sprungtuch 3 abgehoben, schwingt das Sprungtuch 3 mit seiner Eigenfrequenz nach, wo- durch oszillierende Kraftwerte entstehen, die von den Sensoren 8 registriert werden. Ist das Sprungtuch 3 des Trampolins 1 in Ruhe, werden an den Sensoren 8 konstante Kraftwerte erhalten.

Durch Ausnutzung dieses charakteristischen Verhaltens kann in der Auswerteeinheit 9 die Flugzeit und daraus abgeleitet die Flughöhe der auf dem Trampo- lin 1 durchgeführten Sprünge bestimmt werden. Hierzu reichen prinzipiell die Sensorsignale eines Sensors 8 aus. Vorteilhaft erfolgt die Ermittlung der genannten Kenngrößen aus der Summe mehrerer oder aller Sensoren 8.

Durch eine Differenzbildung der Sensorsignale kann als weitere Ausgangsgröße die Position des Turners auf dem Trampolin 1 bestimmt werden. Hier wird die symmetrische Anordnung der Sensoren 8 bezüglich des Sprungtuchs 3 ausgenutzt. Kommt ein Turner nach einem Sprung exakt im Zentrum des Sprungtuchs 3 auf, so liefern die Sensoren 8 aufgrund deren symmetrischer Anordnung dieselben Sensorsignale, das heißt Kraftwerte. Kommt dagegen der Turner versetzt zum Zentrum auf dem Sprungtuch 3 auf, so liefern die Sensoren 8 unterschiedliche Sensorsignale. Durch Auswertung der Differenzen der Sensorsignale kann damit die Position des Turners auf dem Sprungtuch 3 bestimmt werden.

Vorteilhaft werden die Kraftmessungen mit den Sensorsignalen auf Referenzwerte bezogen, die durch Referenzmessungen vor Inbetriebnahme des Mess- Systems ermittelt werden.

Bezugszeichenliste

(1) Trampolin

(2) Rahmenkonstruktion

(3) Sprungtuch

(4) Rahmen

(5) Standfuß

(6) Feder

(7) Abdeckung

(8) Sensor

(9) Auswerteeinheit

(10) Ausgabeeinheit