La vision industrielle pour les simulateurs de golf

Auteurs : Gianna Figueroa, Adarsha Sarpangala, Jayesh J Nair

La vision industrielle pour les simulateurs de golf

Avec les progrès de la technologie moderne dans le domaine du sport, les golfeurs professionnels et les passionnés adoptent les simulateurs de golf, qui permettent de pratiquer ce sport à l'intérieur dans un environnement virtuellement simulé. Le marché mondial des simulateurs de golf était évalué à 1,5 milliards de dollars en 2022 et devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 9,2% jusqu'en 2031.¹ Les simulateurs de golf sont des installations de golf numériques conçues pour imiter le jeu réel, aidant les joueurs à analyser leur lancement et la trajectoire de la balle, à comprendre leurs faiblesses et à améliorer leur jeu. Pour suivre les mouvements de l'utilisateur, de son club et de la balle, ces simulateurs utilisent des objectifs et des caméras de vision industrielle, des capteurs infrarouges ou des capteurs radar.

Figure 1 : Le marché des simulateurs de golf connaît une croissance rapide et devrait atteindre 3,2 milliards de dollars d'ici 2031¹

Types de simulateurs de golf

Il existe trois principaux types de simulateurs de golf : photométrique, infrarouge et radar. Les simulateurs photométriques sont des systèmes flexibles, basés sur des caméras, qui peuvent être utilisés à l'intérieur comme à l'extérieur. Il s'agit du type de simulateur le plus populaire parmi les joueurs de golf professionnels et les amateurs. Les simulateurs de golf photométriques fonctionnent en prenant de nombreuses images à haute vitesse de la balle de golf avant, pendant et après l'impact avec le club, ainsi que de la position de la tête du club au cours du lancement. Les images sont ensuite traitées par un logiciel et des mesures sont effectuées concernant la rotation, la vitesse et la direction de la balle et de l'élan.

Les simulateurs infrarouges utilisent des signaux lumineux infrarouges pour capturer la position précise de la tête du club. Ces données sont analysées et retransmises au golfeur, fournissant divers points d'information qui peuvent être utilisés pour ajuster et améliorer leur lancement.

Les simulateurs à base de radar suivent la balle à l'aide de la technologie du radar Doppler. Ces radars émettent un signal micro-ondes à partir de l'unité qui rebondit sur la balle de golf après l'impact. Cette approche est mieux adaptée à une utilisation en extérieur car elle exige que la balle se déplace plus loin pour que la technologie puisse voir la trajectoire de la balle après l'impact.

Comparaison des technologies de simulation

Dans les zones extérieures plus vastes où l'on peut observer l'ensemble de la trajectoire de la balle, la technologie basée sur le radar donne souvent les meilleurs résultats. Pour les simulateurs de golf en intérieur et dans des espaces restreints, la technologie photométrique et infrarouge excellent. La plupart des simulateurs de golf se trouvent dans un espace restreint et utilisent une technologie photométrique basée sur des caméras. Les caméras et les objectifs de vision industrielle sont des composants essentiels de ces simulateurs photométriques.

La vision industrielle pour les simulateurs photométriques

Les systèmes de vision industrielle utilisés pour l'analyse de golf comprennent des caméras, des objectifs d'imagerie et un éclairage adapté. Les simulateurs photométriques utilisent au minimum deux caméras. Il est possible d'utiliser davantage de caméras en fonction de l'application et du nombre de vues souhaitées. Certaines caméras sont utilisées pour recueillir des images du lancement, tandis que d'autres sont utilisées pour le putting ou l'analyse de la trajectoire de la balle dans l'air. Les objectifs d'imagerie utilisés sont généralement des objectifs grand angle qui peuvent capturer un champ de vision plus large que d'autres objectifs à champ de vision plus étroit.

Caméras de vision industrielle pour simulateurs de golf

Figure 2 : Le choix des caméras de vision industrielle est essentiel pour garantir la précision d'un simulateur de golf photométrique.

Voici quelques facteurs importants à prendre en compte lors de la sélection de caméras de vision industrielle pour les simulateurs de golf :

Taux d'images – Généralement spécifié en termes d'images par seconde (fps). Pour l'analyse vidéo au ralenti, comme l'analyse du lancement, plus le taux d'images de la caméra est élevée, mieux c'est. Les lancements de golf sont des actions incroyablement rapides qui se produisent en un clin d'œil. Un taux d'images d'au moins 160 fps est donc nécessaire pour analyser le lancement sans manquer d'informations importantes.
Obturateur global – Pour capturer des événements à grande vitesse, il est recommandé d'utiliser une caméra dotée d'un obturateur global, ce qui signifie que la caméra expose tous les pixels en même temps plutôt que d'effectuer un balayage du capteur. Cela permet d'éviter que les images subissent une distorsion, qui peut se produire lorsqu'on utilise une caméra à obturateur roulant qui expose les pixels ligne par ligne, de haut en bas.
Interface numérique (USB et GigE PoE) – Les caméras USB peuvent souvent être utilisées avec un câble d'une longueur maximale de cinq mètres, car le signal a tendance à se détériorer au-delà de cette distance. Les caméras GigE PoE, quant à elles, peuvent être utilisées avec des câbles d'une longueur allant jusqu'à 60 mètres. Par conséquent, en fonction de l'emplacement du matériel d'analyse par rapport aux caméras, vous pouvez sélectionner l'interface nécessaire pour votre système.
Résolution – Les caméras ayant une résolution plus élevée, et donc plus de pixels, peuvent détecter plus de détails dans une seule image. Cependant, les caméras ayant une résolution plus élevée (plus de mégapixels) génèrent également des fichiers plus volumineux et des fréquences d'images plus faibles. Il y a donc un compromis à faire entre la résolution de la caméra et le taux d'images, et vous devez déterminer ce qui est le plus important pour vous. Une bonne estimation pour les simulateurs de golf photométriques est de rechercher une résolution d'environ 1,3 mégapixels.

Voici plusieurs systèmes de caméras de vision industrielle d'Edmund Optics^® idéaux pour les simulateurs de golf photométriques :

Caméra Couleur USB 3 IDS Imaging U3-3060CP-C-HQ, 1/1,2"

Utilisée pour l'analyse du lancement
Monture C avec capteur CMOS grand format 1/1,2"
Résolution de 2,3 MP avec un taux d'images de 161 fps

ACHETEZ DÈS MAINTENANT

Caméra Couleur BFS-PGE-04S2C-CS PoE GigE Blackfly®

Caméra Couleur PoE GigE Blackfly^® S BFS-PGE-04S2C-CS

Utilisée pour l'analyse du lancement
PoE (alimentation via câble ethernet)
Facteur de forme ultra-compact
Résolution de 0,40 MP avec un taux d'images de 291 fps

ACHETEZ DÈS MAINTENANT

Caméra Couleur USB 3 IDS Imaging U3-3040LE-C-HQ, 1/3"

Peut être utilisée pour l'analyse du lancement et du putting
Résolution de 1,58 MP avec un taux d'images de 230 fps
Compatibles avec GenICam et USB3 Vision

ACHETEZ DÈS MAINTENANT

Objectifs d'imagerie pour simulateurs de golf

Pour les applications d'analyse vidéo des simulateurs de golf on peut utiliser les objectifs à distance focale fixe et les objectifs à zoom. Normalement, les objectifs grand angle avec des distances focales relativement courtes sont utilisés pour capturer des champs de vision plus larges. Le choix de l'objectif d'imagerie dépend des caméras qui vous intéressent ainsi que du champ de vision (dimensions horizontales et verticales du sujet que vous devez capturer pour l'analyse). Le choix de l'objectif dépend également de la distance de travail. Dans ce cas, il faut tenir compte de la distance entre la caméra et le golfeur et de l'espace alloué au système de vision industrielle.

Les objectifs à faible f/# sont généralement préférés pour ces applications, car les petits f/# augmentent le débit de lumière et permettent aux systèmes de vision industrielle d'atteindre des taux d’images plus élevés. La capture d'un plus grand nombre d'images par seconde est essentielle pour localiser les balles de golf qui se déplacent rapidement. Les courtes distances focales et les faibles f/# introduisent davantage d'aberrations optiques, mais la résolution n'est pas aussi importante dans les simulateurs de golf tant que la balle peut être localisée, ce qui justifie les compromis des faibles f/#. Les niveaux de distorsion plus élevés également associés aux faibles f/# sont corrigés à l'aide d'un logiciel afin d'améliorer la précision du système. Certains simulateurs de golf en intérieur ont un besoin encore plus grand de faibles f/# car ils ne peuvent pas utiliser de sources d'éclairage lumineuses pour aider les objectifs, car cela interférerait avec les images projetées sur l'écran du simulateur. Cette faible quantité d'éclairage rend plus important un débit de lumière élevé. Ces systèmes peuvent nécessiter des fréquences d'images allant jusqu'à 250 - 350 fps.

Voici plusieurs objectifs de vision industrielle d'Edmund Optics® idéaux pour les simulateurs de golf photométriques :

Objectif à Distance Focale Fixe de la Série C, 4,5 mm

Idéal pour les applications d'analyse en intérieur (traitement pour les longueurs d'onde 425 - 675 nm)
La conception compacte permet l'intégration dans des espaces restreints
Compatibles avec les capteurs jusqu’à 7,5 mégapixels, taille de pixel de 2,8 µm

ACHETEZ DÈS MAINTENANT Plus d’Objectifs à Distance Focale Fix Série C

Objectif VIS-NIR à Distance Focale Fixe Série C, 6 mm

L'objectif à monture C comprend un blocage de la focalisation et un ajustement de l'iris
Idéal pour les environnements extérieurs (traitement pour les longueurs d'onde 425 - 1000 nm)
Compatible avec les capteurs jusqu’à 7,5 mégapixels, taille de pixel de 2,8 µm

ACHETEZ DÈS MAINTENANT Plus d'Objectifs VIS-NIR à Distance Focale Fixe Série C

Objectif à Distance Focale Fixe Série UC 8 mm

L'objectif à monture C comprend un blocage de la focalisation et un ajustement de l'iris
Objectif ultra-compact
Objectif haute résolution pour petits capteurs

ACHETEZ DÈS MAINTENANT Plus d'Objectifs à Distance Focale Fixe Série UC

Logiciel pour simulateurs de golf

En conjonction avec le matériel mentionné ci-dessus, le logiciel d'analyse suit et analyse chaque frappe afin de fournir un retour d'information utile aux joueurs pour ajuster leur lancement. Le suivi automatisé des balles et le traçage des trajectoires se font par le biais de la détection d'objets, qui utilise des algorithmes d'apprentissage profond à chaque image pour localiser/identifier une balle de golf. L'algorithme utilisé pour la détection des objets diffère d'un logiciel à l'autre, il est donc essentiel de choisir l'option appropriée à vos besoins. Il existe deux principaux types de logiciels d'analyse du golf : l'analyse du coup et l'analyse de la trajectoire. L'analyse du coup se concentre sur le swing du golfeur et le contact avec la balle lors de l'impact. L'analyse de la trajectoire, quant à elle, détecte la balle en l'air et détermine l'endroit où elle va atterrir.

Quelques exemples de logiciels d'analyse :

Swing Catalyst

Utilisé pour l'analyse du coup
Prise en charge de la capture vidéo en direct à partir de quatre caméras simultanément (entièrement synchronisée)
Outils de dessin, lecture au ralenti, superposition de vidéos et comparaison côte à côte
Offre des platines de capteurs pour mesurer le déplacement du poids, la répartition de la pression du pied et la force de réaction au sol
EN SAVOIR PLUS

V1 Golf

Utilisé pour l'analyse du coup
Outils de dessin, superposition vidéo, options de lecture au ralenti et accélérée
Utilise des vidéos préenregistrées du lacement pour effectuer l'analyse
Offre une plateforme de réseautage pour entrer en contact avec des entraîneurs certifiés afin d'améliorer le jeu
***Le logiciel de la caméra doit pouvoir exporter le flux vidéo pour être compatible avec la V1 Golf***
EN SAVOIR PLUS

Bien que les informations ci-dessus puissent constituer un point de départ pour le développement d'un système de simulateur de golf, contactez nos ingénieurs d'application qualifiés pour obtenir des conseils sur la sélection des composants appropriés afin de faire de votre système un succès.