Brevet FR2740871A1 — publié le 19970509

DISPOSITIF DE MESURE D'AU MOINS UN PARAMETRE PHYSIOUE RELATIF A UNE BALLE DE JEU PROPULSEE La présente invention concerne un dispositif de mesure d'au moins un paramètre physique relatif à une balle de jeu propulsée au moyen d'un organe propulseur, notamment d'une raquette de tennis, ainsi qu'une raquette de tennis équipée d'un tel dispositif de mesure. On entend par "paramètre physique" notamment la vitesse d'une balle appropriée propulsée par un organe propulseur correspondant, ou toute autre grandeur telle que la force de frappe de la balle ou similaire. L'invention peut donc s'appliquer à tous les jeux et sports faisant intervenir une balle et un organe propulseur, tels que le tennis, le goW, le base-ball, le hockey sur glace, le ping-pong et d'autres sans aucune limitation. Le tennis a été retenu comme exemple d'application dans la présente invention. n est bien connu, dans le milieu du sport, que les joueurs cherchent constamment à améliorer leurs performances de jeu. C'est la raison pour laquelle on cherche à développer des moyens pour mesurer, calculer, comparer ces performances. Néanmoins, à l'heure actuelle, il n'existe aucun moyen permettant de mesurer en temps réel la vitesse de la balle en cours de jeu avec une précision et une fiabilité suffisantes. Dans les rencontres sportives à haut niveau, il est connu d'utiliser des radars placés sur le bord du terrain. Ces derniers nécessitent un investssement lourd et donnent des résultats dont la marge d'erreur d'environ 20 % les rend inexploitable. n est également connu d'utiliser des chronomètres qui permettent, par une intégration de la distance et du temps, de déterminer la vitesse de la balle. Mais ce système est trop complexe à gérer. Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus en proposant un dispositif de mesure très peu coûteux, d'un encombrement extrêmement réduit et capable de fournir une valeur dudit paramètre physique par une mesure en temps réel en garantissant une précision de l'ordre de 5 %. Ce but est atteint par un dispositif de mesure tel que défini en préambule et caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur de mesure monté sur ledit organe propulseur et agencé pour délivrer des signaux correspondant audit paramètre physique à mesurer, des moyens de traitement de ces signaux agencés pour analyser les signaux émis par le capteur de mesure et pour déterminer une valeur mesurée dudit paramètre physique et des moyens d'affichage pour afficher cette valeur. Selon un mode de réalisation préféré, le capteur de mesure est agencé pour détecter les vibrations engendrées par la balle propulsée par l'organe propulseur et comporte avantageusement un élément piézo-électrique agencé pour délivrer des signaux électriques sinusoïdaux proportionnels à l'intensité desdites vibrations détectées. Dans le mode de réalisation préféré, les moyens de traitement des signaux comportent au moins un analyseur électronique couplé audit capteur et agencé pour transformer les signaux émis par le capteur en une valeur mesurée d'un paramètre physique réel de la balle, et, au moins un microcontrôleur couplé à Analyseur électronique et auxdits moyens d'affichage, ce microcontrôleur étant agencé pour corriger la valeur mesurée en fonction du type de l'organe propulseur, l'analyseur et le microcontrôleur étant agencés pour fonctionner de manière interactive. De préférence, I'analyseur électronique comporte des moyens pour appliquer un algorithme de calcul agencé pour interpréter les signaux émis par le capteur et pour déterminer ladite valeur mesurée d'un paramètre physique réel de la balle, ce paramètre physique pouvant correspondre à la vitesse de frappe de la balle de jeu. Le microcontrôleur comporte avantageusement une unité de calibrage agencée pour initialiser l'analyseur électronique en fonction du type de l'organe propulseur et comporte au moins deux modes de fonctionnement sélectionnés par bouton poussoir, notamment un mode de calibrage et un mode de fonctionnement normal. Ce microcontrôleur est également agencé pour détecter et identifier un éventuel défaut de jeu, de même qu'un éventuel défaut de l'organe propulseur. Ce microcontrôleur comporte avantageusement une unité de mémorisation agencée pour garder en mémoire les dernières valeurs mesurées. Selon le mode de réalisation préféré, les moyens d'affichage comportent un écran numérique agencé pour afficher une valeur mesurée momentanée de la vitesse de la balle ou successivement les dernières valeurs mémorisées ainsi que le mode de fonctionnement des moyens de traitement par des sigles correspondants et les éventuels défauts de jeu et/ou de organe propulseur par des points lumineux correspondants. Le dispositif de mesure peut comporter un émetteur intégré agencé pour transmettre les valeurs mesurées et autres informations sur tout support de traitement et/ou de visualisation équipé d'un récepteur approprié. Le but de l'invention est également atteint par une raquette de tennis caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de mesure tel que défini précédemment, dans lequel le capteur est couplé d'une part au cordage de la raquette et d'autre part aux moyens de traitement des signaux et d'affichage. Dans une première forme de réalisation, le capteur est enrobé dans une pièce de maintien en matière synthétique souple, montée entre au moins deux cordes de la raquette et les moyens de traitement des signaux et d'affichage sont assemblés dans un boîtier monté sur ladite raquette de telle manière que les moyens d'affichage soient visibles par le joueur. Selon une seconde forme de réalisation, le capteur de mesure et les moyens de traitement et d'affichage sont incorporés dans un boîtier en matière synthétique monté sur le cordage de la raquette. La présente invention et ses avantages apparaitront mieux dans la description suivante d'un exemple de réalisation, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue partielle d'une raquette de tennis équipée d'un dispositif de mesure selon l'invention, et - la figure 2 est un schéma électrique dudit dispositif de mesure. En référence à la figure 1, le dispositif de mesure 1 selon l'invention est par exemple agencé pour mesurer la vitesse d'une balle de tennis propulsée par une raquette de tennis 2 lors d'un coup droit, d'un revers ou d'un service. fi est prévu pour être incorporé dans un boîtier 3 réalisé dans une matière synthétique telle qu'une résine, pour être monté sur le cordage 4 de la raquette de tennis 2 à proximité de son manche 5. Les parties visibles du dispositif de mesure 1 sont constitués notamment par un écran numérique 6 sur lequel le joueur peut lire directement la valeur mesurée de la vitesse de frappe ainsi que d'autres informations qui seront détaillées ci-après.On constate aisément, en référence à cette figure, que le dispositif de mesure 1 est miniaturisé et peut tenir dans un boîtier 3 de très petites dimensions, par exemple 18 mm sur 40 mm. La figure 2 illustre en détail le schéma électrique de ce dispositif de mesure 1. n comporte essentiellement un capteur de mesure 7 du type piézo-électrique, un analyseur électronique intégré 8 du type microprocesseur (ASIC : circuit intégré selon la norme de l'Institut de Normalisation Américain), un microcontrôleur intégré 9 du type microprocesseur (SEIKOt) et un écran numérique à cristaux liquides 6. Ce dispositif de mesure 1 est actionné par un premier bouton poussoir 10 appelé "DN" marche/arrêt accessible sur la face avant du boîtier 3. Le capteur de mesure 7 délivre un signal de forme sinusoïdale dont l'amplitude et la fréquence des pics correspondent à l'intensité des vibrations des cordes de la raquette 2 engendrées au moment de la frappe de la balle. Ce signal est transmis à l'analyseur 8 qui, au moyen d'un algorithme de calcul, l'intègre et le transforme en une valeur de mesure de la vitesse de la balle. En parallèle, le microcontroleur 9 comporte une unité de calibrage intégrée qui permet d'initialiser l'analyseur pour un type de raquette donné de manière à pouvoir utiliser le dispositif de mesure pour toutes les raquettes de tennis quelles que soient leurs caractéristiques techniques. Le calibrage est donc une opération à effectuer nécessairement avant la première utilisation de ce dispositif. L'unité de calibrage est activée par un deuxième bouton poussoir 11 appelé "MODE" accessible sur la face avant du boîtier 3. Elle permet d'enregistrer l'intensité des vibrations créées par une balle de tennis qu'on laisse tomber de la hauteur du filet de tennis sur le cordage 4 de la raquette 2 posée sur le sol. Les données recueillies par cette unité de calibrage permettent alors de comparer et d'interpréter les signaux émis par le capteur de mesure 7, en mode de fonctionnement normal de jeu, en fonction de la nature et de la tension du cordage de la raquette de tennis utilisée. Ainsi, la valeur mesurée de la vitesse de frappe est calculée avec une précision aussi fine que possible. L'analyseur 8 et le microcontrôleur 9 sont donc conçus pour travailler de manière interactive pour obtenir des valeurs mesurées très fiables. La valeur mesurée de la vitesse est alors affichée sur l'écran numérique 6 en kilomètres par heure ou en miles par heure. La sélection de l'unité de mesure est obtenue par un troisième bouton poussoir 12 appelé "NEXT" accessible sur la face avant du boîtier 3. Le microcontrôleur 9 comporte une unité de détection intégrée agencée pour détecter les mauvaises frappes de balle, hors centre ou sur le cadre, et même la dépréciation de la tension du cordage 4 de la raquette de tennis 2 en reconnaissant la fréquence changeante du signal émis par le capteur de mesure piézo-électrique 7. Ces défauts de jeux sont visualisés par le joueur sur l'écran au moyen de points lumineux 13 ayant des formes différentes pour identifier rapidement le défàut en cause. Ces points ont par exemple une forme de carrée, de triangle et de rond, chacun correspondant à la signalisation d'un défaut précis. Cette unité de détection est également agencée pour reconnaître les frappes d'attente des frappes de jeu, pour éviter de les traiter et de les mémoriser.Les frappes d'attente se reconnaissent par le fait qu'elles sont dirigées perpendiculairement au cordage 4 de la raquette 2 et sont de faible intensité. Le microcontrôleur 9 comporte également une unité de mémorisation agencée pour garder en mémoire les dernières valeurs mesurées de la vitesse de frappe de la balle, par exemple les dix dernières valeurs. Le joueur peut visualiser successivement ces valeurs mémorisées sur récran numérique 6 par le bouton poussoir 1 1 appelé "MODE". Le dispositif de mesure 1 est alimenté par une batterie 14 dont rautonomie est relativement importante, par exemple cinq ans. Un témoin de batterie 15 est prévu sur l'écran numérique 6 sous la forme du sigle "BA" qui s'allume quand la tension de la batterie diminue. L'écran numérique 6 à cristaux liquides est également pourvu d'autres sigles d'information pour le joueur. Le sigle "CAL" 16 indique que le dispositif de mesure 1 est en mode calibrage. Le sigle "MEM" 17 indique que le dispositif de mesure est en mode mémorisation. Les sigles "mph" et "Km/h" 18 précisent l'unité dans laquelle la valeur de la vitesse est exprimée. La figure 2 illustre clairement comment les différents composants du dispositif de mesure 1 sont liés entre eux, soit directement, soit par l'intermédiaire de composants additionnels tels que des condensateurs et des résistances agencés de manière connue pour un homme de métier. On a vu précédemment que le dispositif de mesure 1 peut être intégré dans un boîtier 3 monté sur le cordage 4 d'une raquette 2. Ce dispositif 1 peut être avantageusement complété d'un émetteur (non représenté) agencé pour transmettre les valeurs mesurées à tout autre dispositif de traitement et/ou de visualisation équipé d'un récepteur, tel qu'une télévision pour transmettre l'information lors d'un match, d'un ordinateur pour traiter les informations à distance, d'un écran géant prévu sur le court de tennis pour l'information du public, d'une montre pour faciliter la lecture des informations par le joueur lui-même ou par des tiers. Cette liste de possibilités n'est aucunement restrictive, toutes les variantes pouvant être envisagées. Le dispositif de mesure 1 tel que décrit précédemment est prévu pour équiper aussi bien les raquettes en sortie d'usine qu'en après-vente. Le dispositif de mesure 1 peut donc se présenter sous différentes variantes de manière à répondre aux différents besoins. Comme illustré par la figure 1, le dispositif de mesure 1 peut se présenter dans un boîtier 3 qui se monte directement sur le cordage 4 de la raquette 2.Une autre variante serait de prévoir que seul le capteur de mesure 7 est prévu pour être monté sur le cordage au moyen d'un support souple, telle qu'une pièce en caoutchouc généralement utilisée comme anti-vibrateur, et que les moyens de traitement 8, 9 et d'affichage 6 sont assemblés dans un boitier indépendant prévu pour être monté directement ou fixé par l'utilisateur dans le manche 5, sur le manche ou sur la tranche de la raquette 2 selon que le dispositif de mesure est proposé sur une raquette neuve ou en après-vente. Dans cette variante, le capteur de mesure 7 et le boîtier sont reliés par une liaison électrique pouvant être fixée aisément sur le cadre de la raquette 2. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidente pour un homme du métier. Notamment, l'utilisation de ce dispositif de mesure peut s'étendre sans limitation à d'autres sports et jeux pour mesurer la vitesse de tout objet propulsé, moyennant quelques adaptations du boitier ou du support de ce dispositif. Revendications 1. Dispositif de mesure d'au moins un paramètre physique relatif à une balle de jeu propulsée au moyen d'un organe propulseur, notamment d'une raquette de tennis, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un capteur de mesure (7) monté sur ledit organe propulseur (2) et agencé pour délivrer des signaux correspondant audit paramètre physique à mesurer, des moyens de traitement (8, 9) de ces signaux agencés pour analyser les signaux émis par le capteur de mesure (7) et pour déterminer une valeur mesurée dudit paramètre physique et des moyens d'affichage (6) pour afficher cette valeur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de mesure (7) est agencé pour détecter les vibrations engendrées par la balle propulsée par rorgane propulseur (2). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur de mesure (7) comporte un élément piézo-électrique agencé pour délivrer des signaux électriques sinusoïdaux proportionnels à l'intensité des vibrations détectées. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement des signaux comportent au moins un analyseur électronique (8) couplé audit capteur (7) et agencé pour transformer les signaux émis par le capteur en une valeur mesurée d'un paramètre physique réel de la balle, et, au moins un microcontrôleur (9) couplé à l'analyseur électronique (8) et auxdits moyens d'affichage (6), ce microcontrôleur étant agencé pour corriger la valeur mesurée en fonction du type de l'organe propulseur, analyseur (8) et le microcontrôleur (9) étant agencés pour fonctionner de manière interactive. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'analyseur électronique (8) comporte des moyens pour appliquer un algorithme de calcul agencé pour interpréter les signaux émis par le capteur (7) et pour déterminer ladite valeur mesurée d'un paramètre physique réel de la balle. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le paramètre physique correspond à la vitesse de frappe de la balle de jeu. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le microcontrôleur (9) comporte une unité de calibrage agencée pour initialiser l'analyseur électronique en fonction du type de rorgane propulseur (2). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le microcontrôleur (9) comporte au moins deux modes de fonctionnement sélectionnés par boutons poussoirs (ll, 12), notamment un mode de calibrage et un mode de fonctionnement normal. 9. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le microcontrôleur (9) comporte une unité de détection agencée pour reconnaître et identifier un éventuel défaut de jeu et/ou un éventuel défaut de l'organe propulseur (2). 10. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le microcontrôleur (9) comporte une unité de mémorisation agencée pour garder en mémoire les dernières valeurs mesurées. 11. Dispositif selon les revendications 6 et 8 à 10, caractérisé en ce que les moyens d'affichage comportent un écran numérique (6) à cristaux liquides agencé pour afficher la valeur mesurée momentanée de la vitesse de la balle ou successivement les dernières valeurs mémorisées ainsi que le mode de fonctionnement des moyens de traitement par des sigles correspondants (16, 17) et les éventuels défauts de jeu et/ou de l'organe propulseur par des points lumineux correspondants (13). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur intégré agencé pour transmettre les valeurs mesurées et autres informations sur tout support de traitement et/ou de visualisation équipé d'un récepteur approprié. 13. Raquette de tennis (2) caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de mesure (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit capteur (7) étant couplé d'une part au cordage (4) de la raquette (2) et d'autre part aux moyens de traitement (8, 9) et d'affichage (6). 14. Raquette de tennis selon la revendication 13, caractérisée en ce que le capteur (7) est enrobé dans une pièce de maintien en matière synthétique souple, montée entre au moins deux cordes de la raquette et les moyens de traitement (8, 9) et d'affichage (6) sont assemblés dans un boîtier monté sur ladite raquette de telle manière que les moyens d'affichage soient visibles par le joueur. 15. Raquette selon la revendication 13, caractérisée en ce que le capteur de mesure (7) et les moyens de traitement (8, 9) et d'affichage (6) sont incorporés dans un boîtier (3) en matière synthétique monté sur le cordage (4) de la raquette (2).