JP7052247B2

JP7052247B2 - Golf club simulation method, golf club simulation program and golf club simulation device

Info

Publication number: JP7052247B2
Application number: JP2017152872A
Authority: JP
Inventors: 亘男鈴木; 紀彦中原
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2037-08-08
Also published as: JP2019030464A

Description

本発明は、砂地上のゴルフボールを打撃する際のゴルフクラブの挙動をシミュレーションするゴルフクラブのシミュレーション方法、ゴルフクラブのシミュレーションプログラムおよびゴルフクラブのシミュレーション装置に関する。 The present invention relates to a golf club simulation method for simulating the behavior of a golf club when hitting a golf ball on a sandy ground, a golf club simulation program, and a golf club simulation device.

従来、砂地上のゴルフボールを打撃する際のゴルフクラブの挙動をシミュレーションする各種方法が提案されている。
例えば、下記非特許文献１では、ゴルフクラブ、ゴルフボールおよび砂粒を２次元でモデル化してシミュレートする方法が提案されており、また下記非特許文献２では、ゴルフクラブ、ゴルフボールおよび砂粒を３次元でモデル化してシミュレートする方法が提案されている。 Conventionally, various methods for simulating the behavior of a golf club when hitting a golf ball on a sandy ground have been proposed.
For example, Non-Patent Document 1 below proposes a method of modeling and simulating a golf club, a golf ball, and sand grains in two dimensions, and Non-Patent Document 2 below proposes a method of modeling a golf club, a golf ball, and sand grains in three dimensions. A method of modeling and simulating in dimensions has been proposed.

堀井宏祐、他５名、「粒子要素法を用いたサンドウェッジの形状特性評価」、ジョイント・シンポジウム２００４講演論文集、２００４年、Ｎｏ．０４－２６、ｐｐ．１５６－１６１Kosuke Horii, 5 others, "Evaluation of Sand Wedge Shape Characteristics Using Particle Element Method", Joint Symposium 2004 Proceedings, 2004, No. 04-26, pp. 156-161 青木尊之、「動的負荷分散によるＧＰＵスパコンを用いた粒子法の大規模シミュレーション手法の開発」、学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点平成２６年度共同研究最終報告書、２０１５年５月Takayuki Aoki, "Development of Large-Scale Simulation Method for Particle Method Using GPU Spacon by Dynamic Load Distribution", Interdisciplinary Large-Scale Information Infrastructure Joint Usage / Research Center 2014 Joint Research Final Report, May 2015

しかしながら、上述した従来技術では、アドレス、トップ、インパクト、フォローというスイングの一連の動きを考慮していないため、バンカー（砂地）における力学現象を精度よく再現することができないという課題がある。
上述した従来技術では、ゴルフクラブのスイングを円運動とみなして解析を行っており、実際にはしなりが生じるシャフトを剛体として取り扱っている。よって、実際に人間がショットを打った場合におけるゴルフクラブやゴルフボール、砂粒などの挙動を再現し、評価するのは困難である。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、砂地上のゴルフボールを打撃する際のゴルフクラブの挙動を精度よくシミュレーションすることにある。 However, since the above-mentioned conventional technique does not consider a series of swing movements such as address, top, impact, and follow, there is a problem that the mechanical phenomenon in a bunker (sandy area) cannot be accurately reproduced.
In the above-mentioned conventional technique, the swing of a golf club is regarded as a circular motion for analysis, and the shaft in which bending actually occurs is treated as a rigid body. Therefore, it is difficult to reproduce and evaluate the behavior of golf clubs, golf balls, sand grains, etc. when a human actually hits a shot.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to accurately simulate the behavior of a golf club when hitting a golf ball on a sandy ground.

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかるシミュレーション方法は、砂地上のゴルフボールを打撃する際のゴルフクラブの挙動をシミュレーションするシミュレーション方法であって、前記ゴルフクラブのスイング時における移動軌跡データを取得する移動軌跡取得ステップと、前記ゴルフクラブおよびゴルフボールを有限要素で離散化するとともに、前記砂地の解析領域の境界を剛体枠として決定して前記剛体枠内の砂地を離散粒子である砂粒の集合に離散化する離散化ステップと、前記ゴルフクラブを前記移動軌跡データに沿って移動させた際の前記ゴルフクラブ、前記ゴルフボールおよび前記砂粒の挙動を動的解析により算出する動的解析ステップと、前記打撃前後における前記ゴルフクラブ、前記ゴルフボールおよび前記砂粒の挙動に基づいて、前記ゴルフクラブの性能を評価する評価ステップと、を含み、前記打撃前後における前記ゴルフクラブ、前記ゴルフボールおよび前記砂粒の挙動に前記ゴルフクラブの前記打撃前後のヘッドスピード差が含まれる、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかるシミュレーション方法は、前記動的解析ステップでは、前記打撃時における前記ゴルフクラブと前記ゴルフボールとの鉛直方向の相対距離を複数設定可能とし、それぞれの相対距離における前記ゴルフクラブ、前記ゴルフボールおよび前記砂粒の挙動を算出する、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかるシミュレーション方法は、前記砂粒の自重による前記剛体枠内の砂地の沈下量を推定する沈下量推定ステップを更に含む、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかるシミュレーション方法は、前記移動軌跡取得ステップでは、計測者が前記ゴルフクラブをスイングした際の前記ゴルフクラブの位置情報を所定間隔ごとに記録した前記移動軌跡データを取得する、ことを特徴とする。
請求項５の発明にかかるシミュレーションプログラムは、請求項１から４のいずれか１項記載のゴルフクラブのシミュレーション方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
請求項６の発明にかかるシミュレーション装置は、砂地上のゴルフボールを打撃する際のゴルフクラブの挙動をシミュレーションするシミュレーション装置であって、前記ゴルフクラブのスイング時における移動軌跡データを取得する移動軌跡取得部と、前記ゴルフクラブおよびゴルフボールを有限要素で離散化するとともに、前記砂地の解析領域の境界を剛体枠として決定して前記剛体枠内の砂地を離散粒子である砂粒の集合に離散化する離散化処理部と、前記ゴルフクラブを前記移動軌跡データに沿って移動させた際の前記ゴルフクラブ、前記ゴルフボールおよび前記砂粒の挙動を動的解析により算出する動的解析部と、前記打撃前後における前記ゴルフクラブ、前記ゴルフボールおよび前記砂粒の挙動に基づいて、前記ゴルフクラブの性能を評価する評価部と、を備え、前記打撃前後における前記ゴルフクラブ、前記ゴルフボールおよび前記砂粒の挙動に前記ゴルフクラブの前記打撃前後のヘッドスピード差が含まれることを特徴とする。
請求項７の発明にかかるシミュレーション装置は、前記動的解析部では、前記打撃時における前記ゴルフクラブと前記ゴルフボールとの鉛直方向の相対距離を複数設定可能とし、それぞれの相対距離における前記ゴルフクラブ、前記ゴルフボールおよび前記砂粒の挙動を算出する、ことを特徴とする。
請求項８の発明にかかるシミュレーション装置は、前記砂粒の自重による前記剛体枠内の砂地の沈下量を推定する沈下量推定部を更に備える、ことを特徴とする。
請求項９の発明にかかるシミュレーション装置は、前記移動軌跡取得部では、計測者が前記ゴルフクラブをスイングした際の前記ゴルフクラブの位置情報を所定間隔ごとに記録した前記移動軌跡データを取得する、ことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the simulation method according to the invention of claim 1 is a simulation method for simulating the behavior of a golf club when hitting a golf ball on a sandy ground, and the movement of the golf club during a swing. The movement locus acquisition step for acquiring locus data, the golf club and the golf ball are separated by finite elements, and the boundary of the analysis area of the sandy ground is determined as a rigid frame, and the sandy ground in the rigid frame is made of discrete particles. A dynamic analysis that calculates the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains when the golf club is moved along the movement trajectory data and the dispersal step that disperses into a set of sand grains. The analysis step includes an evaluation step of evaluating the performance of the golf club based on the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains before and after the hit, and the golf club, the golf, before and after the hit. The behavior of the ball and the sand grains includes a difference in head speed before and after the hit of the golf club .
In the simulation method according to the invention of claim 2, in the dynamic analysis step, a plurality of vertical relative distances between the golf club and the golf ball at the time of hitting can be set, and the golf club at each relative distance can be set. , The golf ball and the sand grains are calculated.
The simulation method according to the third aspect of the present invention further includes a subsidence amount estimation step for estimating the subsidence amount of the sand in the rigid frame due to the weight of the sand grains.
In the simulation method according to the fourth aspect of the present invention, in the movement locus acquisition step, the movement locus data in which the position information of the golf club when the measurer swings the golf club is recorded at predetermined intervals is acquired. It is characterized by that .
The simulation program according to the invention of claim 5 is characterized in that a computer executes the simulation method of a golf club according to any one of claims 1 to 4 .
The simulation device according to the invention of claim 6 is a simulation device that simulates the behavior of a golf club when hitting a golf ball on a sandy ground, and acquires a movement trajectory data during a swing of the golf club. The golf club and the golf ball are separated by a finite element, and the boundary of the analysis area of the sand is determined as a rigid frame, and the sand in the rigid frame is separated into a set of sand grains which are discrete particles. The dispersal processing unit, the dynamic analysis unit that calculates the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains when the golf club is moved along the movement trajectory data by dynamic analysis, and the before and after the impact . The golf club, the golf ball, and the evaluation unit for evaluating the performance of the golf club based on the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains in the above. It is characterized in that the difference in head speed before and after the hit of the golf club is included .
In the simulation device according to the invention of claim 7 , the dynamic analysis unit can set a plurality of vertical relative distances between the golf club and the golf ball at the time of hitting, and the golf club at each relative distance. , The golf ball and the sand grains are calculated.
The simulation apparatus according to the eighth aspect of the present invention is further provided with a subsidence amount estimation unit that estimates the subsidence amount of the sand in the rigid frame due to the weight of the sand grains.
In the simulation apparatus according to the invention of claim 9 , the movement locus acquisition unit acquires the movement locus data in which the position information of the golf club when the measurer swings the golf club is recorded at predetermined intervals. It is characterized by that .

請求項１および６の発明によれば、アドレスからフォローに到るまでの一連のゴルフスイングに対応する移動軌跡データを用いて砂地上のゴルフボールを打撃する際のゴルフクラブの挙動をシミュレーションするので、実際のショット時に近いゴルフクラブ、ゴルフボールおよび砂粒の挙動を再現することができ、シミュレーションの精度を向上させる上で有利となる。特に、バンカーショットは再現がしにくく実験が困難であるが、請求項１および７の発明により様々なシチュエーションを机上で再現することができる。またシミュレーション結果に基づいてゴルフクラブの性能を評価するので、各ユーザにおけるゴルフクラブの選択やゴルフクラブの設計を精度よく行う上で有利となる。
請求項２および７の発明によれば、打撃時におけるゴルフクラブとゴルフボールとの鉛直方向の相対距離を任意に設定可能なので、砂地上のゴルフボールを打撃する際に影響が大きいゴルフクラブヘッドの砂地への潜り度合いを変更してシミュレーションを行うことができ、シミュレーションの有用性を向上させる上で有利となる。
請求項３および８の発明によれば、砂粒の自重による砂地の沈下量を推定するので、ゴルフボールの初期位置や砂地の状態をより正確に算出することができ、シミュレーションの精度を向上させる上で有利となる。
請求項４および９の発明によれば、計測者が実際にゴルフクラブをスイングした際のゴルフクラブの位置情報を記録することにより移動軌跡データを生成するので、実際のゴルフクラブの動きを反映したシミュレーションを行う上で有利となる。
請求項５の発明によれば、コンピュータに請求項１から４のいずれか１項記載のシミュレーション方法を実行させることができる。 According to the inventions of claims 1 and 6 , the behavior of a golf club when hitting a golf ball on a sandy ground is simulated using the movement trajectory data corresponding to a series of golf swings from the address to the follow. , The behavior of golf clubs, golf balls and sand grains that are close to the actual shot can be reproduced, which is advantageous in improving the accuracy of simulation. In particular, the bunker shot is difficult to reproduce and the experiment is difficult, but various situations can be reproduced on the desk by the inventions of claims 1 and 7. Further, since the performance of the golf club is evaluated based on the simulation result, it is advantageous for each user to select the golf club and design the golf club with high accuracy.
According to the inventions of claims 2 and 7 , since the relative distance between the golf club and the golf ball in the vertical direction at the time of hitting can be arbitrarily set, the golf club head having a great influence when hitting the golf ball on the sandy ground The simulation can be performed by changing the degree of diving into the sand, which is advantageous in improving the usefulness of the simulation.
According to the inventions of claims 3 and 8 , since the amount of sand subsidence due to the weight of the sand grains is estimated, the initial position of the golf ball and the state of the sand can be calculated more accurately, and the accuracy of the simulation can be improved. It becomes advantageous in.
According to the inventions of claims 4 and 9 , since the movement trajectory data is generated by recording the position information of the golf club when the measurer actually swings the golf club, the movement of the actual golf club is reflected. It is advantageous for performing simulations .
According to the invention of claim 5 , the computer can execute the simulation method according to any one of claims 1 to 4 .

シミュレーション装置１０の機能的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the simulation apparatus 10. コンピュータ３０の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a computer 30. シミュレーション対象物を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the simulation object schematically. 移動軌跡データＤを計測する計測システム６０の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the measurement system 60 which measures the movement locus data D. 移動軌跡データＤを計測する計測システム６０の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the measurement system 60 which measures the movement locus data D. ゴルフクラブモデル２０ＡおよびゴルフボールＢの有限要素モデルを模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematically the finite element model of a golf club model 20A and a golf ball B. 砂粒Ｓの自重による砂地ＳＰの沈下を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the subsidence of a sand ground SP by the own weight of a sand grain S. ヘッドスピードの時系列データを示すグラフである。It is a graph which shows the time series data of a head speed. 相対距離ｄｉｆｆの設定例を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the setting example of a relative distance diff. シミュレーション装置１０による処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing procedure by a simulation apparatus 10. インパクト後の挙動のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the behavior after an impact. インパクト後におけるヘッドスピードの時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of a head speed after an impact. シミュレーション結果と試打結果との比較を示す表である。It is a table which shows the comparison between the simulation result and the trial hit result.

以下に添付図面を参照して、本発明にかかるゴルフクラブのシミュレーション方法、ゴルフクラブのシミュレーションプログラムおよびゴルフクラブのシミュレーション装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
図１は、実施の形態にかかるゴルフクラブのシミュレーション方法を実施するシミュレーション装置１０の機能的構成を示すブロック図である。
シミュレーション装置１０は、図３に示すように、砂地ＳＰ上のゴルフボールＢを打撃する際のゴルフクラブ２０の挙動をシミュレーションする。すなわち、シミュレーション装置１０は、主にバンカーショット時におけるゴルフクラブ２０の挙動をシミュレーションにより得るための装置である。 Hereinafter, preferred embodiments of a golf club simulation method, a golf club simulation program, and a golf club simulation device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a simulation device 10 that implements a golf club simulation method according to an embodiment.
As shown in FIG. 3, the simulation device 10 simulates the behavior of the golf club 20 when hitting the golf ball B on the sandy ground SP. That is, the simulation device 10 is a device for mainly obtaining the behavior of the golf club 20 at the time of a bunker shot by simulation.

図２は、シミュレーション装置１０として機能するコンピュータ３０の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、コンピュータ３０は、ＣＰＵ３２と、不図示のインターフェース回路およびバスラインを介して接続されたＲＯＭ３４、ＲＡＭ３６、ハードディスク装置３８、ディスク装置４０、キーボード４２、マウス４４、ディスプレイ４６、プリンタ４８、入出力インターフェース５０などを有している。
ＲＯＭ３４は制御プログラムなどを格納し、ＲＡＭ３６はワーキングエリアを提供するものである。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a computer 30 that functions as a simulation device 10.
As shown in FIG. 2, the computer 30 is connected to the CPU 32 via an interface circuit (not shown) and a ROM 34, a RAM 36, a hard disk device 38, a disk device 40, a keyboard 42, a mouse 44, a display 46, and a printer. It has 48, an input / output interface 50, and the like.
The ROM 34 stores a control program and the like, and the RAM 36 provides a working area.

ハードディスク装置３８は、ゴルフクラブ２０およびゴルフボールＢの有限要素解析と、砂地ＳＰを構成する砂粒Ｓの離散要素解析とを同時に行うとともに、この解析プログラムによって得られたシミュレーション結果を用いてゴルフクラブ２０の評価データを計算するシミュレーションプログラムを格納している。
この種の計算プログラムは、専用のプログラムを用いても、あるいは、市販の表計算ソフトウェア（アプリケーションプログラム）およびそのマクロプログラムを用いるなど任意である。 The hard disk device 38 simultaneously performs finite element analysis of the golf club 20 and the golf ball B and discrete element analysis of the sand grains S constituting the sand ground SP, and the golf club 20 uses the simulation results obtained by this analysis program. Contains a simulation program that calculates the evaluation data of.
This kind of calculation program is optional, such as using a dedicated program, or using commercially available spreadsheet software (application program) and its macro program.

シミュレーションプログラムとして、有限要素解析および離散要素解析を行う従来公知のさまざまな市販の解析ソフトウェア、例えば、Ａｂａｑｕｓ（ＤａｓｓａｕｌｔＳｙｓｔｅｍｅｓまたはＤａｓｓａｕｌｔＳｙｓｔｅｍｅｓ子会社のアメリカ合衆国および（または）その他の国の登録商標）などを用いることができる。
解析プログラムは、以下のプログラムを含んで構成されている。
１）有限要素モデルを作成するためのプログラム：
本実施の形態ではゴルフクラブ２０の有限要素モデルと、ゴルフボールＢの有限要素モデルとを作成するためのプログラムである。
２）離散要素モデルを作成するためのプログラム：
本実施の形態ではゴルフボールＢが載置された砂地を構成する砂粒Ｓの離散要素モデルを作成するためのプログラムである。
３）有限要素モデルおよび離散要素モデルを用いてシミュレーション（解析）を行うためのプログラム：
本実施の形態では、上記有限要素モデルおよび離散要素モデルを用いてゴルフクラブ２０、ゴルフボールＢおよび砂粒Ｓの挙動の解析を行うためのプログラムである。
４）シミュレーション結果を出力するためのプログラム：
シミュレーション結果をコンター図などを含むさまざまな形態の図や数表として可視化して出力するためのプログラムである。 As a simulation program, use various conventionally known commercially available analysis software for performing finite element analysis and discrete element analysis, such as Abaqus (registered trademark of Dassault Systèmes or Dassault Systèmes subsidiary in the United States and / or other countries). Can be done.
The analysis program includes the following programs.
1) Program for creating a finite element model:
In this embodiment, it is a program for creating a finite element model of a golf club 20 and a finite element model of a golf ball B.
2) Program for creating a discrete element model:
In this embodiment, it is a program for creating a discrete element model of sand grains S constituting a sandy area on which a golf ball B is placed.
3) A program for performing simulation (analysis) using a finite element model and a discrete element model:
In the present embodiment, it is a program for analyzing the behavior of the golf club 20, the golf ball B, and the sand grain S by using the finite element model and the discrete element model.
4) Program for outputting simulation results:
This is a program for visualizing and outputting simulation results as diagrams and mathematical tables in various forms including contour diagrams.

ディスク装置４０はＣＤやＤＶＤなどの記録媒体に対してデータの記録および／または再生を行うものである。
キーボード４２およびマウス４４は、操作者による操作入力を受け付けるものである。
ディスプレイ４６はデータを表示出力するものであり、プリンタ４８はデータを印刷出力するものであり、ディスプレイ４６およびプリンタ４８によってデータを出力する。
入出力インターフェース５０は、外部機器との間でデータの授受を行うものである。 The disk device 40 records and / or reproduces data on a recording medium such as a CD or a DVD.
The keyboard 42 and the mouse 44 receive operation input by the operator.
The display 46 displays and outputs data, the printer 48 prints out the data, and the display 46 and the printer 48 output the data.
The input / output interface 50 exchanges data with and from an external device.

図１に示すように、コンピュータ３０は、上記ＣＰＵが上記シミュレーションプログラムを実行することにより、移動軌跡取得部１０２、離散化処理部１０４、沈下量推定部１０６、動的解析部１０８、評価部１１０を備えるシミュレーション装置１０として機能する。
移動軌跡取得部１０２は、ゴルフクラブ２０のスイング時における移動軌跡データＤを取得する。移動軌跡データＤは、計測者（人間）が実際にゴルフクラブ２０をスイングした際のゴルフクラブ２０の位置情報を所定間隔ごとに記録したデータである。本実施の形態では、移動軌跡データＤを予め計測、記録しておき、必要に応じて移動軌跡取得部１０２により読み出すように構成している。 As shown in FIG. 1, in the computer 30, when the CPU executes the simulation program, the movement locus acquisition unit 102, the discretization processing unit 104, the subsidence amount estimation unit 106, the dynamic analysis unit 108, and the evaluation unit 110 Functions as a simulation device 10 including.
The movement locus acquisition unit 102 acquires the movement locus data D during the swing of the golf club 20. The movement locus data D is data in which the position information of the golf club 20 when the measurer (human) actually swings the golf club 20 is recorded at predetermined intervals. In the present embodiment, the movement locus data D is measured and recorded in advance, and is read out by the movement locus acquisition unit 102 as needed.

図４および図５は、移動軌跡データＤを計測する計測システム６０の構成を示す説明図である。
図４および図５に示すように、計測システム６０は、ゴルフクラブ２０のグリップ部２３およびゴルフクラブヘッド２４の３次元位置と向き（方向）とを示す時系列データを計測するものである。
計測システム６０は、トランスミッタ６２と、３次元磁気センサ６４と、コントローラ・データ処理装置６６と、パーソナルコンピュータ６８とを含んで構成されている。 4 and 5 are explanatory views showing the configuration of the measurement system 60 for measuring the movement locus data D.
As shown in FIGS. 4 and 5, the measurement system 60 measures time-series data indicating the three-dimensional positions and orientations (directions) of the grip portion 23 and the golf club head 24 of the golf club 20.
The measurement system 60 includes a transmitter 62, a three-dimensional magnetic sensor 64, a controller / data processing device 66, and a personal computer 68.

トランスミッタ６２は、予め定められた位置に設置されており、図５に示すように、トランスミッタ６２は、お互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に各々ループ状に巻かれた３つのコイルによって構成されている。
トランスミッタ６２は、Ｘ軸およびＹ軸が水平面上を延在し、Ｚ軸が鉛直方向を向くように設置されている。
図４に示すように、トランスミッタ６２の中心位置を予め定められた基準位置６２０２とし、基準位置６２０２を通るＹ軸方向を予め定められた基準方向６２０４とする。
トランスミッタ６２は、コントローラ・データ処理装置６６から供給される駆動信号により、強さと方向に関する分布が既知である磁場を発生させる。 The transmitter 62 is installed at a predetermined position, and as shown in FIG. 5, the transmitter 62 is wound in a loop shape in three axes (X-axis, Y-axis, Z-axis) orthogonal to each other. It is composed of only three coils.
The transmitter 62 is installed so that the X-axis and the Y-axis extend on the horizontal plane and the Z-axis faces the vertical direction.
As shown in FIG. 4, the center position of the transmitter 62 is set to a predetermined reference position 6202, and the Y-axis direction passing through the reference position 6202 is set to a predetermined reference direction 6204.
The transmitter 62 generates a magnetic field with a known strength and direction distribution by a drive signal supplied by the controller data processing device 66.

３次元磁気センサ６４は、図５に示すように、お互いに直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向に各々ループ状に巻かれた３つのコイルによって構成されている。
図５に示すように、３次元磁気センサ６４は、測定点６４０２および測定方向６４０４を有している。
３次元磁気センサ６４は、測定点６４０２の周りの磁気を互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向で感知すると共に、基準位置６２０２に対する測定点６４０２の３次元位置および基準方向６２０４に対する測定方向６４０４の向きに応じて検出信号Ｓ１を出力
するものである。
測定点６４０２は３次元磁気センサ６４の中心位置であり、測定方向６４０４は測定点６４０２を通るＹ軸方向である。
３次元磁気センサ６４は、ゴルフクラブ２０のグリップ部２３の端部に固定されている。
３次元磁気センサ６４は、Ｙ軸（測定方向６４０４）をゴルフクラブ２０の打撃方向と平行させ、かつ、Ｚ軸をシャフト軸と平行させている。
このような計測システム６０として、例えば、ＬＩＢＥＲＴＹ（Ｐｏｌｈｅｍｕｓ社製）を挙げることができる。 As shown in FIG. 5, the three-dimensional magnetic sensor 64 is composed of three coils wound in a loop shape in each of the three axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis) orthogonal to each other.
As shown in FIG. 5, the three-dimensional magnetic sensor 64 has a measurement point 6402 and a measurement direction 6404.
The three-dimensional magnetic sensor 64 senses the magnetism around the measurement point 6402 in the three axis directions of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis orthogonal to each other, and the three-dimensional position of the measurement point 6402 with respect to the reference position 6202 and the reference direction 6204. The detection signal S1 is output according to the direction of the measurement direction 6404 with respect to the above.
The measurement point 6402 is the center position of the three-dimensional magnetic sensor 64, and the measurement direction 6404 is the Y-axis direction passing through the measurement point 6402.
The three-dimensional magnetic sensor 64 is fixed to the end of the grip portion 23 of the golf club 20.
In the three-dimensional magnetic sensor 64, the Y axis (measurement direction 6404) is parallel to the striking direction of the golf club 20, and the Z axis is parallel to the shaft axis.
As such a measurement system 60, for example, LIBERTY (manufactured by Polhemus) can be mentioned.

図５に示すように、コントローラ・データ処理装置６６は、駆動回路６６０２、検出回路６６０４、コンピュータ６６０６を有している。
駆動回路６６０２は、トランスミッタ６２に所定の３種類の磁場を順次発生させる駆動信号を生成し、該駆動信号をトランスミッタ６２に供給するものである。
検出回路６６０４は、３次元磁気センサ６４から供給される第１の検出信号Ｓ１を検出するものである。 As shown in FIG. 5, the controller data processing device 66 includes a drive circuit 6602, a detection circuit 6604, and a computer 6606.
The drive circuit 6602 generates a drive signal for sequentially generating three types of predetermined magnetic fields in the transmitter 62, and supplies the drive signal to the transmitter 62.
The detection circuit 6604 detects the first detection signal S1 supplied from the three-dimensional magnetic sensor 64.

コンピュータ６６０６は、データ処理用ソフトウェアを実行することにより次の機能を実現する。
すなわち、コンピュータ６６０６は、駆動回路６６０２および検出回路６６０４を制御し、検出回路６６０４から得られた出力電圧よりデータ処理を行って、３次元磁気センサ６４の位置と向きを示すデータを生成する。
コンピュータ６６０６は、トランスミッタ６２の位置を基準位置６２０２とし、お互いに直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを基準とする３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）の時系列データを演算して出力する。
また、コンピュータ６６０６は、トランスミッタ６２を中心とするＹ軸方向を基準方向６２０４とし、この基準方向６２０４に対する３次元磁気センサ６４の向きを表す姿勢角度、すなわちヨー角、ピッチ角およびロール角（以降では、（θｙ，θｐ，θｒ）と表す）の時系列データを演算して出力するものである。
したがって、３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）の時系列データが３次元磁気センサ６４の位置を示すデータであり、ヨー角θｙ、ピッチ角θｐおよびロール角θｒの時系列データが３次元磁気センサ６４の向きを示すデータである。 The computer 6606 realizes the following functions by executing data processing software.
That is, the computer 6606 controls the drive circuit 6602 and the detection circuit 6604, performs data processing from the output voltage obtained from the detection circuit 6604, and generates data indicating the position and orientation of the three-dimensional magnetic sensor 64.
The computer 6606 sets the position of the transmitter 62 as the reference position 6202, and calculates and outputs the time-series data of the three-dimensional position coordinates (x, y, z) with respect to the three axes X, Y, Z orthogonal to each other. ..
Further, the computer 6606 sets the Y-axis direction centered on the transmitter 62 as the reference direction 6204, and the posture angle indicating the direction of the three-dimensional magnetic sensor 64 with respect to the reference direction 6204, that is, the yaw angle, the pitch angle, and the roll angle (hereinafter,). , (Represented as θy, θp, θr)) is calculated and output.
Therefore, the time-series data of the three-dimensional position coordinates (x, y, z) is the data indicating the position of the three-dimensional magnetic sensor 64, and the time-series data of the yaw angle θy, the pitch angle θp and the roll angle θr is the three-dimensional magnetism. This is data indicating the orientation of the sensor 64.

次に、３次元磁気センサ６４の測定点６４０２の基準位置６２０２に対する３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と、測定方向６４０４の基準方向６２０４に対する姿勢角度（θｙ，θｐ，θｒ）の時系列データの生成について説明する。
駆動回路６６０２は、コンピュータ６６０６の指令信号にしたがって、周波数と位相が常時一定の同一信号を出力し、トランスミッタ６２の３軸方向に巻かれた３つのループ状コイルを順次励磁する。
各ループ状コイルは、励磁のたびに各々異なる磁場を発生し、それに基づいて３次元磁気センサ６４の３軸方向に巻かれた３つのループ状コイルに各々独立な出力電圧Ｖを発生させる。
この出力電圧Ｖは、トランスミッタ６２の３つのループ状コイルによって励磁される３つの磁場に応じて、３次元磁気センサ６４の３つのループ状コイルに発生する３つの出力電圧Ｖが得られるため、合計９個（３×３個）の出力電圧Ｖが得られる。 Next, a time series of the three-dimensional position coordinates (x, y, z) of the measurement point 6402 of the three-dimensional magnetic sensor 64 with respect to the reference position 6202 and the attitude angle (θy, θp, θr) with respect to the reference direction 6204 of the measurement direction 6404. Data generation will be described.
The drive circuit 6602 outputs the same signal whose frequency and phase are always constant according to the command signal of the computer 6606, and sequentially excites three loop-shaped coils wound in the triaxial direction of the transmitter 62.
Each loop-shaped coil generates a different magnetic field each time it is excited, and based on this, an independent output voltage V is generated in each of the three loop-shaped coils wound in the three-axis direction of the three-dimensional magnetic sensor 64.
This output voltage V is a total because three output voltages V generated in the three loop-shaped coils of the three-dimensional magnetic sensor 64 are obtained in response to the three magnetic fields excited by the three loop-shaped coils of the transmitter 62. Nine (3 × 3) output voltages V can be obtained.

一方、磁場を形成させるトランスミッタ６２が所定の位置に固定設置されているので、発生する磁場の強さと方向に関する分布はトランスミッタ６２の設置された基準位置６２０２および、基準方向６２０４に対して既知となる。
この形成された磁場によって生じる９つの出力電圧Ｖを用いることによって、上記基準方位置６２０２に対する３次元磁気センサ６４の３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と上記基準方向６２０４に対する姿勢角度（θｙ，θｐ，θｒ）の６つの未知数を求めることができる。
コントローラ・データ処理装置６６のコンピュータ６６０６において、検出回路６６０４から送られてきた９つの出力電圧Ｖを用いて、３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θｙ，θｐ，θｒ）のデータを演算して求める。 On the other hand, since the transmitter 62 that forms the magnetic field is fixedly installed at a predetermined position, the distribution regarding the strength and direction of the generated magnetic field becomes known with respect to the reference position 6202 and the reference direction 6204 in which the transmitter 62 is installed. ..
By using the nine output voltages V generated by the formed magnetic field, the three-dimensional position coordinates (x, y, z) of the three-dimensional magnetic sensor 64 with respect to the reference square position 6202 and the attitude angle (θy) with respect to the reference direction 6204. , Θp, θr), 6 unknowns can be obtained.
In the computer 6606 of the controller data processing device 66, the three-dimensional position coordinates (x, y, z) and the attitude angle (θy, θp, θr) are determined by using the nine output voltages V sent from the detection circuit 6604. Calculate the data.

コントローラ・データ処理装置６６で得られた３次元位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）と姿勢角度（θｙ，θｐ，θｒ）は、パーソナルコンピュータ６８に取り込まれ、ＡＤ変換され、グリップ部２３のスウィング中の挙動の時系列データ（移動軌跡データ）を得ることができる。
なお、パーソナルコンピュータ６８と、シミュレーション装置１０として機能するコンピュータ３０とは同一の装置であってもよいし、異なる装置であってもよい。
また、上述した説明では磁気センサを用いて移動軌跡データを計測するものとしたが、これに限らず、例えばゴルフクラブ２０に小型の加速度センサを取付けて移動軌跡データを計測するなど、従来公知の様々な移動軌跡データ計測方法を適用可能である。 The three-dimensional position coordinates (x, y, z) and attitude angles (θy, θp, θr) obtained by the controller data processing device 66 are taken into the personal computer 68, AD-converted, and during the swing of the grip portion 23. It is possible to obtain time-series data (movement locus data) of the behavior of.
The personal computer 68 and the computer 30 functioning as the simulation device 10 may be the same device or different devices.
Further, in the above description, the movement locus data is measured by using a magnetic sensor, but the present invention is not limited to this, for example, a small acceleration sensor is attached to the golf club 20 to measure the movement locus data. Various movement trajectory data measurement methods can be applied.

図１の説明に戻り、離散化処理部１０４は、ゴルフクラブ２０およびゴルフボールＢを有限要素で離散化するとともに、砂地ＳＰを離散粒子である砂粒Ｓの集合に離散化する。
第１に、離散化処理部１０４は、ゴルフクラブ２０の有限要素モデルであるゴルフクラブヘッドモデルと、ゴルフボールＢの有限要素モデルであるゴルフボールモデルとを作成する。
これら有限要素モデルの作成は従来公知の有限要素法に基づいてなされるものである。
具体的には、３次元ＣＡＤプログラムを用いて作成されたゴルフクラブ２０およびゴルフボールＢの３次元形状データ、すなわち、設計データ（ＣＡＤデータ）をコンピュータ３０に入力する。
また、ゴルフクラブ２０およびゴルフボールＢの有限要素モデルを作成するために必要な拘束条件や材料定数を含むさまざまなデータをコンピュータ３０に入力する。
コンピュータ３０が有限要素解析プログラムを実行することにより、ゴルフクラブ２０およびゴルフボールＢの３次元形状データがそれぞれメッシュ分割される。
有限要素としては、シェル要素およびソリッド要素の何れを用いてもよいが、シェル要素を用いるとソリッド要素に比較して計算に要する時間の短縮化を図る点で有利となる。
これにより、図６に示すように、ゴルフクラブ２０の有限要素モデルとしてのゴルフクラブモデル２０ＡおよびゴルフボールＢの有限要素モデルとしてのゴルフボールモデルＢＡが作成される。なお、図６ではゴルフクラブモデル２０Ａのうち、ゴルフクラブヘッド２４に対応する部分のみを図示している。 Returning to the description of FIG. 1, the discretization processing unit 104 discretizes the golf club 20 and the golf ball B with finite elements, and discretizes the sand ground SP into a set of sand grains S which are discrete particles.
First, the discrete processing unit 104 creates a golf club head model, which is a finite element model of the golf club 20, and a golf ball model, which is a finite element model of the golf ball B.
These finite element models are created based on the conventionally known finite element method.
Specifically, the three-dimensional shape data of the golf club 20 and the golf ball B created by using the three-dimensional CAD program, that is, the design data (CAD data) is input to the computer 30.
Further, various data including constraint conditions and material constants necessary for creating a finite element model of the golf club 20 and the golf ball B are input to the computer 30.
When the computer 30 executes the finite element analysis program, the three-dimensional shape data of the golf club 20 and the golf ball B are mesh-divided.
Either a shell element or a solid element may be used as the finite element, but using the shell element is advantageous in that the time required for calculation is shortened as compared with the solid element.
As a result, as shown in FIG. 6, a golf club model 20A as a finite element model of the golf club 20 and a golf ball model BA as a finite element model of the golf ball B are created. Note that FIG. 6 shows only the portion of the golf club model 20A corresponding to the golf club head 24.

第２に、離散化処理部１０４は、砂地ＳＰを離散粒子である砂粒Ｓの集合に離散化する。
砂粒Ｓは、指定された半径を有する剛球形状の単一節点要素としてモデル化される。
これら離散要素モデルの作成は従来公知の離散要素法に基づいてなされるものである。
具体的には、砂地ＳＰを構成する砂粒Ｓの半径（形状）、重量等をコンピュータ３０に入力する。
コンピュータ３０が離散要素解析プログラムを実行することにより、砂地ＳＰが離散粒子である砂粒Ｓの集合にモデル化される。
なお、砂地ＳＰはゴルフクラブ２０のような物体と異なり、その境界が明確ではない。このため、図３に示すような剛体枠２８を定義し、砂地ＳＰの領域を決定する。 Second, the discretization processing unit 104 discretizes the sand ground SP into a set of sand grains S which are discrete particles.
The sand grain S is modeled as a rigid sphere-shaped single node element with a specified radius.
The creation of these discrete element models is based on the conventionally known discrete element method.
Specifically, the radius (shape), weight, and the like of the sand grains S constituting the sand ground SP are input to the computer 30.
When the computer 30 executes the discrete element analysis program, the sand ground SP is modeled as a set of sand grains S which are discrete particles.
The sandy SP is different from an object such as a golf club 20, and its boundary is not clear. Therefore, the rigid frame 28 as shown in FIG. 3 is defined, and the region of the sand SP is determined.

沈下量推定部１０６は、砂粒Ｓの自重による砂地ＳＰの沈下量を推定する。
上述のように、離散化処理部１０４では砂地ＳＰを砂粒Ｓにモデル化するが、初期段階では図７Ａに示すように砂粒Ｓは均等に配置され、上面も平面となっている。しかしながら、実際の砂地ＳＰではそれぞれの砂粒Ｓは自重の影響により、図７Ａのような均等な配置とはならない。すなわち、それぞれの砂粒Ｓは、図７Ｂに示すように、隣接する砂粒Ｓとの隙間に入り込み下方に変位していく。
沈下量推定部１０６は、自重の影響による砂粒Ｓの変位をシミュレートして、モデル上の砂地ＳＰの状態を実際の砂地ＳＰの状態に近づける。例えば、図７Ａに示す初期状態の砂深さＨ０を１００とすると、図７Ｂに示す沈降状態の砂深さＨ１は９５．２となっている。
このような処理により、ゴルフボールＢの初期位置の再現精度を向上させることができる。 The subsidence amount estimation unit 106 estimates the subsidence amount of the sandy area SP due to the weight of the sand grains S.
As described above, the discretization processing unit 104 models the sand ground SP into sand grains S, but in the initial stage, the sand grains S are evenly arranged and the upper surface is also flat as shown in FIG. 7A. However, in the actual sand SP, the sand grains S are not evenly arranged as shown in FIG. 7A due to the influence of their own weight. That is, as shown in FIG. 7B, each sand grain S enters the gap with the adjacent sand grain S and is displaced downward.
The subsidence amount estimation unit 106 simulates the displacement of the sand grains S due to the influence of its own weight, and brings the state of the sand area SP on the model closer to the state of the actual sand area SP. For example, assuming that the sand depth H0 in the initial state shown in FIG. 7A is 100, the sand depth H1 in the subsided state shown in FIG. 7B is 95.2.
By such processing, the reproduction accuracy of the initial position of the golf ball B can be improved.

動的解析部１０８は、ゴルフクラブ２０（より詳細にはゴルフクラブモデル２０Ａ）を移動軌跡データＤに沿って移動させた際のゴルフクラブ２０（ゴルフクラブモデル２０Ａ）、ゴルフボールＢ（ゴルフボールモデルＢＡ）および砂粒Ｓの挙動を動的解析により算出する。
すなわち、動的解析部１０８は、離散化処理部１０４により作成されたゴルフクラブモデル２０Ａ、ゴルフボールモデルＢＡ、砂地モデル（砂粒Ｓの集合）、および移動軌跡取得部１０２により取得された移動軌跡データＤを用いて、ゴルフスイングを再現したシミュレーション演算の演算処理を行う部分である。具体的には、ゴルフクラブモデル２０Ａのグリップ部２３に対応する部分に移動軌跡データ（３次元時系列データ）を境界条件として与えることで、ゴルフクラブモデル２０Ａの動的挙動、ゴルフクラブモデル２０Ａにより打撃されるゴルフボールモデルＢＡの動的挙動、ゴルフクラブモデル２０Ａにより飛散される砂粒Ｓの動的挙動を演算する。具体的には、運動方程式の時間差分スキームを用いた陽解法により時間経過に沿って逐次解く公知の方法で演算を行う。 The dynamic analysis unit 108 includes a golf club 20 (golf club model 20A) and a golf ball B (golf ball model) when the golf club 20 (more specifically, the golf club model 20A) is moved along the movement trajectory data D. BA) and the behavior of the sand grains S are calculated by dynamic analysis.
That is, the dynamic analysis unit 108 has the golf club model 20A created by the discretization processing unit 104, the golf ball model BA, the sandy ground model (a set of sand grains S), and the movement locus data acquired by the movement locus acquisition unit 102. This is a part for performing arithmetic processing of a simulation calculation that reproduces a golf swing using D. Specifically, by giving movement locus data (three-dimensional time series data) as a boundary condition to the portion corresponding to the grip portion 23 of the golf club model 20A, the dynamic behavior of the golf club model 20A and the golf club model 20A can be used. The dynamic behavior of the golf ball model BA to be hit and the dynamic behavior of the sand grains S scattered by the golf club model 20A are calculated. Specifically, the calculation is performed by a known method of sequentially solving along the passage of time by an explicit method using the time difference scheme of the equation of motion.

また、動的解析部１０８は、シミュレーション演算によって得られた演算結果からゴルフクラブモデル２０Ａ、ゴルフボールモデルＢＡ、および砂地ＳＰの挙動を示す特性物理量を算出する。
動的解析部１０８は、例えばゴルフクラブモデル２０Ａにおけるゴルフクラブヘッド２４に対応する部分の移動速度（ヘッドスピード）、インパクト（打撃）前後のヘッドスピード差、ゴルフクラブヘッド２４とシャフト２２の位置関係（ヘッドの先行度合い）等、ゴルフボールモデルＢＡの打ち出し速度、打ち出し角、スピン量等、砂粒Ｓの飛散度合い等を特性物理量として算出する。 Further, the dynamic analysis unit 108 calculates characteristic physical quantities indicating the behaviors of the golf club model 20A, the golf ball model BA, and the sandy ground SP from the calculation results obtained by the simulation calculation.
The dynamic analysis unit 108 may, for example, move the moving speed (head speed) of the portion corresponding to the golf club head 24 in the golf club model 20A, the head speed difference before and after the impact (hit), and the positional relationship between the golf club head 24 and the shaft 22 (. The launch speed, launch angle, spin amount, etc. of the golf ball model BA, the degree of scattering of sand grains S, etc. are calculated as characteristic physical quantities.

図８は、動的解析部１０８により算出される特性物理量の一例であるヘッドスピードの時系列データであり、縦軸はゴルフクラブヘッド２４の速度、横軸は時間である。
図８では、アドレス（符号Ａ）、トップ（切り返し：符号Ｂ）、インパクト（符号Ｃ）およびフォロー（符号Ｄ）に到るまでのヘッドスピードが時系列に示されている。このようなデータから、例えばインパクト直前のヘッドスピードやインパクト前後のヘッドスピード差なども算出することができる。 FIG. 8 is time-series data of the head speed, which is an example of the characteristic physical quantity calculated by the dynamic analysis unit 108. The vertical axis is the speed of the golf club head 24, and the horizontal axis is the time.
In FIG. 8, the head speeds to reach the address (reference numeral A), top (return: reference numeral B), impact (reference numeral C), and follow (reference numeral D) are shown in chronological order. From such data, for example, the head speed immediately before the impact and the head speed difference before and after the impact can be calculated.

ここで、動的解析部１０８では、打撃時におけるゴルフクラブ２０（ゴルフクラブモデル２０Ａ）とゴルフボールＢ（ゴルフボールモデルＢＡ）との鉛直方向の相対距離、より詳細には、ゴルフクラブモデル２０Ａのヘッド重心点とゴルフボールモデルＢＡの中心点との鉛直方向の相対距離を複数設定可能とし、それぞれの相対距離におけるゴルフクラブ２０（ゴルフクラブモデル２０Ａ）、ゴルフボールＢ（ゴルフボールモデルＢＡ）および各砂粒Ｓの挙動を算出する。
すなわち、図９に示すように、ゴルフボールモデルＢＡの中心点Ｏ１と、ゴルフクラブヘッドモデルの重心点Ｏ２との鉛直方向の相対距離ｄｉｆｆとし、複数の相対距離ｄｉｆｆを設定可能とする。図９Ａは相対距離ｄｉｆｆを相対的に大きくし、図９Ｂは相対距離ｄｉｆｆを相対的に小さくした状態を模式的に示している。なお、図９では砂地ＳＰ（砂粒Ｓ）の図示を省略している。 Here, in the dynamic analysis unit 108, the relative distance in the vertical direction between the golf club 20 (golf club model 20A) and the golf ball B (golf ball model BA) at the time of hitting, more specifically, the golf club model 20A. A plurality of vertical relative distances between the head center point and the center point of the golf ball model BA can be set, and the golf club 20 (golf club model 20A), the golf ball B (golf ball model BA), and each of them at each relative distance. The behavior of the sand grains S is calculated.
That is, as shown in FIG. 9, the relative distance diff in the vertical direction between the center point O1 of the golf ball model BA and the center point O2 of the golf club head model is set, and a plurality of relative distance diffs can be set. FIG. 9A schematically shows a state in which the relative distance diff is relatively large, and FIG. 9B schematically shows a state in which the relative distance diff is relatively small. In addition, in FIG. 9, the illustration of the sand ground SP (sand grain S) is omitted.

このように相対距離ｄｉｆｆを設定可能とするのは、相対距離ｄｉｆｆの大小に応じて、砂の抵抗の大小が異なるためである。すなわち、相対距離ｄｉｆｆが相対的に大きいと、ゴルフクラブ２０が砂に深く潜ることになり、砂の抵抗も相対的に大きくなる。また、相対距離ｄｉｆｆが相対的に小さいと、ゴルフクラブ２０は砂に浅く潜ることになり、砂の抵抗は相対的に小さくなる。
このような違いにより、ゴルフクラブモデル２０Ａ、ゴルフボールモデルＢＡ、および砂地ＳＰの挙動に差異が生じる。例えば、砂の抵抗が大きいと、ゴルフクラブ２０のシャフト２２のしなりが小さくなり、ヘッドの先行が抑制され、ヘッドスピードが減速することになる。また、例えば、砂の抵抗が大きいとゴルフボールＢの飛びが抑制される。また、砂の抵抗が大きいと、砂粒Ｓの飛散量も多くなる。
動的解析部１０８では、相対距離ｄｉｆｆの違いによるゴルフクラブモデル２０Ａ、ゴルフボールモデルＢＡ、および砂地ＳＰの挙動の違いを反映させるため、シミュレーション時における相対距離ｄｉｆｆを複数設定可能としている。 The reason why the relative distance diff can be set in this way is that the magnitude of the resistance of the sand differs depending on the magnitude of the relative distance diff. That is, when the relative distance diff is relatively large, the golf club 20 is deeply submerged in the sand, and the resistance of the sand is also relatively large. Further, if the relative distance diff is relatively small, the golf club 20 will dive shallowly in the sand, and the resistance of the sand will be relatively small.
Such a difference causes a difference in the behavior of the golf club model 20A, the golf ball model BA, and the sandy ground SP. For example, when the resistance of sand is large, the bending of the shaft 22 of the golf club 20 becomes small, the leading of the head is suppressed, and the head speed is decelerated. Further, for example, when the resistance of sand is large, the flight of the golf ball B is suppressed. Further, when the resistance of sand is large, the amount of scattered sand grains S also increases.
In the dynamic analysis unit 108, in order to reflect the difference in behavior of the golf club model 20A, the golf ball model BA, and the sandy ground SP due to the difference in the relative distance diff, a plurality of relative distance diffs at the time of simulation can be set.

なお、本実施の形態では、相対距離ｄｉｆｆを、ゴルフボールモデルＢＡの中心点Ｏ１と、ゴルフクラブモデル２０Ａのヘッド重心点Ｏ２との鉛直方向の距離としている。
このうち、ゴルフクラブモデル２０Ａのヘッド重心点Ｏ２は、従来公知の方法で検出可能なゴルフクラブ２０の質量中心（重力作用点）である。通常、ドライバーのような中空構造の重心点はヘッド内部にあるが、砂地ＳＰでのショットに用いられるサンドウェッジは中実構造のため、重心点Ｏ２は必ずしもヘッド内部にある訳ではなく、またフェース中心からも外れた位置である場合もある。
また、ゴルフボールＢおよびゴルフクラブ２０の形状は既知であるため、相対距離ｄｉｆｆの基準となる位置は任意に変更可能である。例えばゴルフボールＢの接地点とゴルフクラブ２０の下端点との距離を相対距離ｄｉｆｆとして設定してもよい。 In the present embodiment, the relative distance diff is the distance in the vertical direction between the center point O1 of the golf ball model BA and the head center of gravity point O2 of the golf club model 20A.
Of these, the head center of gravity point O2 of the golf club model 20A is the mass center (gravity action point) of the golf club 20 that can be detected by a conventionally known method. Normally, the center of gravity of a hollow structure like a driver is inside the head, but since the sand wedge used for shots on sandy SP is a solid structure, the center of gravity O2 is not necessarily inside the head, and the face. It may be off-center.
Further, since the shapes of the golf ball B and the golf club 20 are known, the reference position of the relative distance diff can be arbitrarily changed. For example, the distance between the ground contact point of the golf ball B and the lower end point of the golf club 20 may be set as the relative distance diff.

評価部１１０は、打撃前後におけるゴルフクラブ２０（ゴルフクラブモデル２０Ａ）、ゴルフボールＢ（ゴルフボールモデルＢＡ）および砂地ＳＰ（砂粒Ｓ）の挙動に基づいて、ゴルフクラブ２０の性能を評価する。すなわち、評価部１１０は、動的解析部１０８で算出された特性物理量に基づいてゴルフクラブ２０を評価する。
評価部１１０は、例えば所定の環境下におけるゴルフクラブ２０の性能を評価する。
環境の一例として、例えばバンカー（ゴルフボールＢの初期位置）からピンまでの距離を挙げて説明すると、距離が短い場合には、一般にゴルフクラブヘッドを砂に深く入れて、ボールの打ち出し角を高くして、ボールの勢いを抑え、ふわっと上げて砂と一緒にバンカーから脱出させる打ち方が好ましい。一方、距離が長い場合には、一般にヘッドを砂に浅く入れて、ボールの打ち出し角を低くし、ボールに勢いをつけて飛距離をアップさせるのが好ましい。なお、上記に挙げた評価指標は一般的な例であり、全てのケースがあてはまるものではない。評価部１１０における評価指標は、シミュレーション内容に応じて適宜設定がなされる。
このように、同じゴルフクラブが同じ移動軌跡で移動しても、周囲の環境（上記の例ではバンカーからピンまでの距離）によってそのショットに対する評価は変わってくる。評価部１１０は、打撃前後における各部の挙動を異なる環境に当てはめて、それぞれのシミュレーション結果の評価を行う。 The evaluation unit 110 evaluates the performance of the golf club 20 based on the behaviors of the golf club 20 (golf club model 20A), the golf ball B (golf ball model BA), and the sand ground SP (sand grains S) before and after the impact. That is, the evaluation unit 110 evaluates the golf club 20 based on the characteristic physical quantity calculated by the dynamic analysis unit 108.
The evaluation unit 110 evaluates, for example, the performance of the golf club 20 under a predetermined environment.
As an example of the environment, for example, the distance from the bunker (initial position of the golf ball B) to the pin will be described. If the distance is short, the golf club head is generally deeply inserted into the sand to increase the launch angle of the ball. Then, it is preferable to suppress the momentum of the ball, raise it softly, and let it escape from the bunker together with the sand. On the other hand, when the distance is long, it is generally preferable to put the head shallowly in the sand to lower the launch angle of the ball and give the ball momentum to increase the flight distance. The evaluation indexes listed above are general examples and do not apply to all cases. The evaluation index in the evaluation unit 110 is appropriately set according to the simulation content.
In this way, even if the same golf club moves on the same movement trajectory, the evaluation of the shot changes depending on the surrounding environment (distance from the bunker to the pin in the above example). The evaluation unit 110 applies the behavior of each unit before and after the impact to different environments, and evaluates the simulation results.

図１０は、シミュレーション装置１０による処理手順を示すフローチャートである。
シミュレーション装置１０による処理に先立って、計測システム６０で移動軌跡データＤを計測・記録しておく（ステップＳ１００）。このとき、移動軌跡データＤは例えば複数計測しておくものとする。
シミュレーション実行時には、まずシミュレーション作業者がシミュレーション装置１０に対して所望の移動軌跡データＤを指定する。移動軌跡取得部１０２が指定された移動軌跡データＤを読み出す（ステップＳ１０２）。
つぎに、シミュレーション作業者がゴルフクラブ２０およびゴルフボールＢの仕様（形状・材料・重さ）を決定する（ステップＳ１０４）。このステップは、例えばシミュレーション作業者がゴルフクラブ２０およびゴルフボールＢの型番を指定し、シミュレーション装置１０が予め記憶されている当該型番のゴルフクラブ２０およびゴルフボールＢの３次元形状データを読み出すことによって実行される。
つづいて、シミュレーション作業者が砂粒Ｓの仕様（形状・重さ）および砂地ＳＰの領域（剛体枠２８の範囲）を決定する（ステップＳ１０６）。
また、シミュレーション作業者は、ゴルフクラブ２０の重心点とゴルフボールＢの中心点との鉛直方向の相対距離ｄｉｆｆを設定する（ステップＳ１０８）。 FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure by the simulation device 10.
Prior to the processing by the simulation device 10, the movement locus data D is measured and recorded by the measurement system 60 (step S100). At this time, it is assumed that a plurality of movement locus data D are measured, for example.
At the time of executing the simulation, the simulation operator first designates the desired movement locus data D for the simulation device 10. The movement locus acquisition unit 102 reads out the designated movement locus data D (step S102).
Next, the simulation worker determines the specifications (shape, material, weight) of the golf club 20 and the golf ball B (step S104). In this step, for example, a simulation worker specifies the model numbers of the golf club 20 and the golf ball B, and the simulation device 10 reads out the three-dimensional shape data of the golf club 20 and the golf ball B of the model numbers stored in advance. Will be executed.
Subsequently, the simulation operator determines the specifications (shape / weight) of the sand grains S and the region of the sand ground SP (range of the rigid frame 28) (step S106).
Further, the simulation worker sets the relative distance diff in the vertical direction between the center of gravity of the golf club 20 and the center point of the golf ball B (step S108).

離散化処理部１０４は、ゴルフクラブ２０およびゴルフボールＢを有限要素で離散化してゴルフクラブモデル２０ＡおよびゴルフボールモデルＢＡを生成するとともに、砂地ＳＰを離散粒子である砂粒Ｓの集合に離散化する（ステップＳ１１０）。
つぎに、沈下量推定部１０６により、モデル化した砂地ＳＰにおける砂粒Ｓの自重による沈下量を推定する（ステップＳ１１２）。 The discretization processing unit 104 discretizes the golf club 20 and the golf ball B with finite elements to generate the golf club model 20A and the golf ball model BA, and discretizes the sand ground SP into a set of sand grains S which are discrete particles. (Step S110).
Next, the subsidence amount estimation unit 106 estimates the subsidence amount of the sand grains S in the modeled sandy area SP due to their own weight (step S112).

動的解析部１０８は、ゴルフクラブモデル２０Ａを移動軌跡データＤに沿って移動させた際のゴルフクラブモデル２０Ａ、ゴルフボールモデルＢＡおよび砂粒Ｓの挙動を動的解析し、各種特性物理量を算出する（ステップＳ１１４）。
評価部１１０は、各種特性物理量（打撃前後におけるゴルフクラブモデル２０Ａ、ゴルフボールモデルＢＡおよび砂粒Ｓの挙動）に基づいて、ゴルフクラブ２０の性能を評価し、その結果を出力して（ステップＳ１１６）、本フローチャートによる処理を終了する。 The dynamic analysis unit 108 dynamically analyzes the behavior of the golf club model 20A, the golf ball model BA, and the sand grains S when the golf club model 20A is moved along the movement trajectory data D, and calculates various characteristic physical quantities. (Step S114).
The evaluation unit 110 evaluates the performance of the golf club 20 based on various characteristic physical quantities (behavior of the golf club model 20A, the golf ball model BA, and the sand grain S before and after the impact), and outputs the result (step S116). , The process according to this flowchart is terminated.

＜実施例＞
実施の形態にかかるシミュレーション装置１０を用いたシミュレーション結果を以下に示す。
シミュレーションに用いたゴルフクラブ２０の長さは３５インチ、質量は４４６．６ｇ、ゴルフクラブ２０全体の質量に対するヘッドの質量の比率を示すクラブバランスはＤ－１．６、クラブ振動数は３４８ｃｐｍである。
本実施例では、ゴルフクラブ２０の重心点とゴルフボールＢの中心点との鉛直方向の相対距離ｄｉｆｆを、１５．５０ｍｍ、１０．００ｍｍ、５．００ｍｍ、０．２６ｍｍの４条件に設定した。 <Example>
The simulation result using the simulation apparatus 10 according to the embodiment is shown below.
The length of the golf club 20 used in the simulation is 35 inches, the mass is 446.6 g, the club balance indicating the ratio of the mass of the head to the mass of the entire golf club 20 is D-1.6, and the club frequency is 348 cpm. ..
In this embodiment, the relative distance diff in the vertical direction between the center of gravity of the golf club 20 and the center of the golf ball B is set to four conditions of 15.50 mm, 10.00 mm, 5.00 mm, and 0.26 mm.

図１１は、インパクトから１．１００ｅ－０２秒後におけるゴルフクラブ２０、ゴルフボールＢおよび砂粒Ｓの挙動のシミュレーション結果を示す図である。
図１１Ａは相対距離ｄｉｆｆを１５．５０ｍｍとした場合、図１１Ｂは相対距離ｄｉｆｆを１０．００ｍｍとした場合、図１１Ｃは相対距離ｄｉｆｆを５．００ｍｍとした場合、図１１Ｄは相対距離ｄｉｆｆを０．２６ｍｍとした場合である。
相対距離ｄｉｆｆが大きいほど、ゴルフクラブ２０のヘッドが深く砂に潜り、砂の抵抗が大きくなる。このため、相対距離ｄｉｆｆが大きいほど、ゴルフクラブ２０のシャフト２２のしなりが小さくなり、ヘッドの先行が抑制されている。また、相対距離ｄｉｆｆが大きいほど、ゴルフボールＢの飛びが抑制されている。また、相対距離ｄｉｆｆが大きいほど、砂粒Ｓの飛散量も多くなっている。 FIG. 11 is a diagram showing simulation results of the behavior of the golf club 20, the golf ball B, and the sand grains S 1.100 e-02 seconds after the impact.
11A shows a relative distance diff of 15.50 mm, FIG. 11B shows a relative distance diff of 10.00 mm, FIG. 11C shows a relative distance diff of 5.00 mm, and FIG. 11D shows a relative distance diff of 0. This is the case of .26 mm.
The larger the relative distance diff, the deeper the head of the golf club 20 dives into the sand, and the greater the resistance of the sand. Therefore, the larger the relative distance diff, the smaller the bending of the shaft 22 of the golf club 20, and the leading of the head is suppressed. Further, the larger the relative distance diff, the more the flight of the golf ball B is suppressed. Further, the larger the relative distance diff, the larger the amount of scattered sand grains S.

図１２は、インパクト後におけるヘッドスピードの時間変化を示すグラフである。
インパクト時（０秒）におけるヘッドスピードは、相対距離ｄｉｆｆに関わらず同一であるが、その後は相対距離ｄｉｆｆが大きいほど、ヘッドスピードの低下が大きくなっている。すなわち、相対距離ｄｉｆｆが大きいほど、砂の抵抗によりヘッドスピードが減少していることがわかる。 FIG. 12 is a graph showing the time change of the head speed after the impact.
The head speed at the time of impact (0 seconds) is the same regardless of the relative distance diff, but after that, the larger the relative distance diff, the greater the decrease in the head speed. That is, it can be seen that the larger the relative distance diff, the lower the head speed due to the resistance of sand.

図１３は、シミュレーション結果と実際のゴルフクラブ２０を用いた試打結果との比較を示す表である。
図１３には、相対距離ｄｉｆｆを１５．５０ｍｍ、１０．００ｍｍ、０．２６ｍｍとした場合におけるインパクト前後のヘッドスピード差と、試打により相対距離ｄｉｆｆを２３．００ｍｍ、９．００ｍｍ、５．００ｍｍとした場合におけるインパクト前後のヘッドスピード差を示している。
なお、試打は人打ちによるもので、ヘッドとボールの相対距離、ヘッドスピード差の値は各条件で３回試打を行った際の平均値を示している。計測データは高速度カメラを利用して取得した。
シミュレーションにおけるヘッドスピード差は、ｄｉｆｆ１５．５０ｍｍで１２．０２ｍ／ｓ、ｄｉｆｆ１０．００ｍｍで１０．０２ｍ／ｓ、ｄｉｆｆ０．２６ｍｍで６．６１ｍ／ｓであった。また、試打におけるヘッドスピード差は、ｄｉｆｆ２３．００ｍｍで１３ｍ／ｓ、ｄｉｆｆ９．００ｍｍで８ｍ／ｓ、ｄｉｆｆ５．００ｍｍで７ｍ／ｓであった。
シミュレーション、試打のいずれにおいても、ｄｉｆｆが大きいほどヘッドスピード差が大きくなっており、シミュレーションが実際のショットにおける傾向を再現できていることがわかる。 FIG. 13 is a table showing a comparison between the simulation result and the trial hitting result using the actual golf club 20.
In FIG. 13, the head speed difference before and after the impact when the relative distance diff is 15.50 mm, 10.00 mm, and 0.26 mm, and the relative distance diff is 23.00 mm, 9.00 mm, and 5.00 mm by trial hitting. The difference in head speed before and after the impact is shown.
It should be noted that the test hits are based on human hits, and the values of the relative distance between the head and the ball and the difference in head speed show the average values when the test hits are performed three times under each condition. The measurement data was acquired using a high-speed camera.
The head speed difference in the simulation was 12.02 m / s at diff 15.50 mm, 10.02 m / s at diff 10.00 mm, and 6.61 m / s at diff 0.26 mm. The head speed difference in the trial hit was 13 m / s at diff 23.00 mm, 8 m / s at diff 9.00 mm, and 7 m / s at diff 5.00 mm.
In both the simulation and the trial hit, the larger the diff, the larger the head speed difference, and it can be seen that the simulation can reproduce the tendency in the actual shot.

以上説明したように、実施の形態にかかるシミュレーション装置１０は、アドレスからフォローに到るまでの一連のゴルフスイングに対応する移動軌跡データＤを用いて砂地ＳＰ上のゴルフボールＢを打撃する際のゴルフクラブ２０の挙動をシミュレーションするので、実際のショット時に近いゴルフクラブ２０、ゴルフボールＢおよび砂粒Ｓの挙動を再現することができ、シミュレーションの精度を向上させる上で有利となる。
また、シミュレーション装置１０は、打撃時におけるゴルフクラブ２０とゴルフボールＢとの鉛直方向の相対距離ｄｉｆｆを任意に設定可能なので、砂地ＳＰ上のゴルフボールＢを打撃する際に影響が大きいゴルフクラブヘッドの砂地への潜り度合いを変更してシミュレーションを行うことができ、シミュレーションの有用性を向上させる上で有利となる。
また、シミュレーション装置１０は、砂粒Ｓの自重による砂地ＳＰの沈下量を推定するので、ゴルフボールＢの初期位置や砂地ＳＰの状態をより正確に算出することができ、シミュレーションの精度を向上させる上で有利となる。
また、シミュレーション装置１０は、計測者が実際にゴルフクラブ２０をスイングした際のゴルフクラブ２０の位置情報を記録することにより移動軌跡データＤを生成するので、実際のゴルフクラブ２０の動きを反映したシミュレーションを行う上で有利となる。
また、シミュレーション装置１０は、シミュレーション結果に基づいてゴルフクラブ２０の性能を評価するので、各ユーザにおけるゴルフクラブ２０の選択やゴルフクラブ２０の設計を精度よく行う上で有利となる。 As described above, the simulation device 10 according to the embodiment is used when hitting a golf ball B on a sandy ground SP by using a movement trajectory data D corresponding to a series of golf swings from an address to a follow. Since the behavior of the golf club 20 is simulated, the behavior of the golf club 20, the golf ball B, and the sand grain S can be reproduced close to the actual shot, which is advantageous in improving the accuracy of the simulation.
Further, since the simulation device 10 can arbitrarily set the relative distance diff in the vertical direction between the golf club 20 and the golf ball B at the time of hitting, the golf club head having a great influence when hitting the golf ball B on the sandy SP. The degree of diving into the sand can be changed to perform the simulation, which is advantageous in improving the usefulness of the simulation.
Further, since the simulation device 10 estimates the amount of subsidence of the sand ground SP due to the weight of the sand grains S, the initial position of the golf ball B and the state of the sand ground SP can be calculated more accurately, which improves the accuracy of the simulation. It becomes advantageous in.
Further, since the simulation device 10 generates the movement trajectory data D by recording the position information of the golf club 20 when the measurer actually swings the golf club 20, the movement of the golf club 20 is reflected. It is advantageous for performing simulations.
Further, since the simulation device 10 evaluates the performance of the golf club 20 based on the simulation result, it is advantageous for each user to accurately select the golf club 20 and design the golf club 20.

１０シミュレーション装置
１０２移動軌跡取得部
１０４離散化処理部
１０６沈下量推定部
１０８動的解析部
１１０評価部
２０ゴルフクラブ
２０Ａゴルフクラブモデル
２２シャフト
２３グリップ部
２４ゴルフクラブヘッド
２８剛体枠
３０コンピュータ
Ｂゴルフボール
ＢＡゴルフボールモデル
Ｄ移動軌跡データ
Ｓ砂粒
ＳＰ砂地 10 Simulation device 102 Movement trajectory acquisition unit 104 Discrimination processing unit 106 Sinking amount estimation unit 108 Dynamic analysis unit 110 Evaluation unit 20 Golf club 20A Golf club model 22 Shaft 23 Grip unit 24 Golf club head 28 Rigid frame 30 Computer B Golf ball BA Golf Ball Model D Movement Trajectory Data S Sand Grains SP Sand

Claims

It is a simulation method that simulates the behavior of a golf club when hitting a golf ball on sandy ground.
A movement locus acquisition step for acquiring movement locus data during a swing of the golf club, and
A discretization step in which the golf club and the golf ball are discretized by a finite element, the boundary of the analysis area of the sandy ground is determined as a rigid body frame, and the sandy ground in the rigid body frame is discretized into a set of sand grains which are discrete particles. When,
A dynamic analysis step for calculating the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains when the golf club is moved along the movement trajectory data by dynamic analysis, and
An evaluation step for evaluating the performance of the golf club based on the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains before and after the impact.
The method for simulating a golf club, comprising the above, wherein the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains before and after the hit includes a head speed difference of the golf club before and after the hit .

In the dynamic analysis step, a plurality of vertical relative distances between the golf club and the golf ball at the time of hitting can be set, and the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains at each relative distance is calculated. do,
The method for simulating a golf club according to claim 1.

A subsidence amount estimation step for estimating the subsidence amount of the sand in the rigid frame due to the weight of the sand grains is further included.
The method for simulating a golf club according to claim 1 or 2, wherein the golf club is characterized in that.

In the movement locus acquisition step, the movement locus data in which the position information of the golf club when the measurer swings the golf club is recorded at predetermined intervals is acquired.
The method for simulating a golf club according to any one of claims 1 to 3, wherein the golf club is characterized by the above.

A golf club simulation program comprising causing a computer to execute the golf club simulation method according to any one of claims 1 to 4 .

A simulation device that simulates the behavior of a golf club when hitting a golf ball on sandy ground.
A movement locus acquisition unit that acquires movement locus data during a swing of the golf club, and a movement locus acquisition unit.
The golf club and the golf ball are discretized by a finite element, and the boundary of the analysis area of the sandy ground is determined as a rigid body frame, and the sandy ground in the rigid body frame is discretized into a set of sand grains which are discrete particles. Department and
A dynamic analysis unit that calculates the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains when the golf club is moved along the movement trajectory data by dynamic analysis.
An evaluation unit that evaluates the performance of the golf club based on the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains before and after the impact.
A golf club simulation apparatus comprising the above, wherein the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains before and after the hit includes a head speed difference of the golf club before and after the hit .

The dynamic analysis unit can set a plurality of vertical relative distances between the golf club and the golf ball at the time of hitting, and calculates the behavior of the golf club, the golf ball, and the sand grains at each relative distance. do,
The golf club simulation apparatus according to claim 6 .

A subsidence amount estimation unit for estimating the subsidence amount of the sand in the rigid frame due to the weight of the sand grains is further provided.
The golf club simulation apparatus according to claim 6 or 7 .

The movement locus acquisition unit acquires the movement locus data in which the position information of the golf club when the measurer swings the golf club is recorded at predetermined intervals.
The golf club simulation apparatus according to any one of claims 6 to 8 .