• 23/10/2012

Kiezen voor GoalRef- of Hawk-Eye-technologie?

Na jaren het been te hebben stijf gehouden, gaf de FIFA -de wereldvoetbalorganisatie- groen licht voor de ‘doellijntechnologie’ in voetbal.

Trefwoorden: #FIFA, #GoalRef, #Hawk-Eye, #voetbal

Lees verder

Magazine

Download het artikel in

De International Football Association Board (IFAB), die waakt over de regels van het voetbalspel, keurde twee technologieën goed. Eind dit jaar zullen beide systemen uitgetest worden in het WK voor clubteams in Japan. Zowel de GoalRef van het Duitse Fraunhofer IIS als de Hawk-Eye-technologie zullen de refs bij twijfel helpen uitmaken of er al dan niet is gescoord. De ultieme test op het veld moet uitmaken welk systeem het beste werkt en of het al in 2014 klaar is voor de wereldkampioenschappen in Brazilië.

De doellijntechnologie is een ‘ondersteunende’ technologie die volgens de handleiding van de FIFA enkel van toepassing is op de doellijn. Hij bepaalt enkel of de bal volledig over de doellijn ging. Het systeem moet accuraat zijn. Een goal moet onmiddellijk -binnen de seconde- aan de refs meegedeeld worden via hun polshorloge. Aanvankelijk waren er acht verschillende systemen in de running. Maar alleen GoalRef en Hawk-Eye beantwoordden aan de kwalificatiecriteria die de Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology (EMPA) had opgesteld. Beide systemen werden eerst in het labo onderzocht en vervolgens op het veld, in proefopstellingen en échte matches, met aandacht voor robuustheid en nauwkeurigheid.

De GoalRef-technologie
«Het grote voordeel van onze oplossing is dat die niet gebonden is aan enige ‘line-of-sight’», zegt René Dünkler, die bij Fraunhofer IIS in Erlangen de technologie mee ontwikkelde en straks ook verantwoordelijk is voor het vermarkten ervan. «Er komen geen camera’s aan te pas. De bal hoeft niet in beeld te zijn om een ‘goal’ te registreren. De GoalRef-technologie heeft een en ander gemeen met de anti-diefstalpoortjes die vaker gebruikt worden in winkels. Als je met een artikel, waarvan de tag niet gedesactiveerd is, door het magnetische veld tussen die poortjes loopt, weerklinkt er een signaal. Hier zijn die poortjes vervangen door een tiental antennes op de doellat. Ook onder de grond, onder de doellijn, loopt er een kabel. Samen creëren ze een zwak magnetisch veld. «Er is gekozen voor een lage frequentie van 125 kHz. Die wordt ook gebruikt voor sommige RFID-tags.»

In de voetbal zijn drie ‘spoelen’ of wikkelingen ingebouwd: horizontaal, verticaal en dwars. Wanneer deze bal in de buurt van het doel komt, heeft dat een effect op het magnetisch veld. Met een computer kan uitgemeten worden of de bal al dan niet over de doellijn ging. Dat creëert een specifieke verandering in het signaal. «Onze expertise bestaat er in het juiste signaal op te pikken», stelt Dünkler. Het systeem stuurt dan onmiddellijk een beveiligd, gecodeerd of ge-scrambled radiosignaal naar de refs die in hun polshorloge een ontvanger dragen. Bij een goal gaat die ontvanger trillen. Op het schermpje verschijnt ook de boodschap ‘goal’.» Naar verluidt zou het gaan om een toestel van TI.

De ‘challenge’
Is de bal binnen of buiten? In toptennis kan een speler of speelster de beslissing van de lijnrechter tot drie keer toe ‘challengen’. Dat legt heel even de wedstrijd stil zodat de computer de gespeelde data kan analyseren en vertalen in een animatiebeeld waar heel de wereld op meekijkt. De FIFA kiest echter voor een systeem dat alleen de ref meegeeft of er ‘gescoord’ werd. De voetbalwedstrijd zal daarvoor niet stilgelegd worden. De informatie is onmiddellijk, ‘on line’. De ref kan met die informatie trouwens nog beslissen welke kant hij uitgaat. Misschien was er net voor de goal een off-side of andere fout begaan? Aan de ref om dat uit te maken. «Het zit er dus niet onmiddellijk in dat iedereen in het voetbalstadion plots zijn polsuurwerk zal voelen trillen als er gescoord wordt», lacht Dünkler.

De iBal
«We testten verschillende metalen en houden het nu bij een koperlegering». De drie wikkelingen in de bal zorgen voor een 3D-profiel dat vandaag ‘voldoende’ nauwkeurigheid biedt. «Als er toch één van de drie wikkelingen zou onderbroken worden, zal dat -afhankelijk van de positie van de bal- wellicht een effect hebben op de nauwkeurigheid van het systeem». Redundante wikkelingen -zes spoelen, bijvoorbeeld- zouden dan meer zekerheid bieden? «De producent van de ‘iBal’ moet garanderen dat die bestand is tegen het misbruik op het veld».

Fraunhofer ging voor zijn tests scheep met de Deense voetballenproducent Select die bij ons gekend is met zijn Derbystar-voetballen. Het is de bedoeling de GoalRef-technologie in de toekomst ook in ballen van andere producenten in te bouwen. «We zullen ook met andere producenten spreken». Dergelijke gesprekken moeten ook aangeknoopt worden met toeleveranciers van goalconstructies. «Het is een voordeel dat ons systeem gebruik maakt van ‘plug & play’ componenten». Er moet wel een elektrische ‘stroomdraad’ naar de goal getrokken wordt. Het GoalRef-systeem kalibreert zichzelf automatisch.

Business case?
Roll-out, tijdlijnen, prijzen,... het moet allemaal blijkbaar nog uitgeklaard worden. Of er een business case in zit voor een spin-off bedrijf? «We kregen twee maanden geleden, begin juli, een eerste groen licht. Het voetbalseizoen is net weer begonnen. Dit seizoen zijn we er nog niet bij. Volgend seizoen misschien». Een cijfer kleven op de prijs van het systeem wil of kan Dünkler niet. «Dat zal van volumes afhangen. Hoeveel stadia zullen met het systeem uitgerust worden? Er moet nog met de verschillende voetballiga’s gepraat worden. Het integreren van de spoelen in de bal is niet complex, noch is het een grote kost», stelt Dünkler.

Fraunhofer IIS focust zijn radio-onderzoek niet enkel op het sportgebeuren. Het is heel actief op vlak van RFID-tags in de logistieke omgeving. «Aan het systeem hebben we meer dan vijf jaar gewerkt», zegt Dünkler, «maar vooral de laatste twee jaar met het oog op de FIFA-competitie». Er kan nog gesleuteld worden aan het systeem. Zo kan de veiligheid van het radiosignaal op verschillende manieren nog opgetrokken worden. Bijvoorbeeld door gebruik te maken van ‘frequency hopping’. De technologie zou ook verder kunnen getrokken worden. Met het signaal zou men kunnen registreren ‘waar’ de bal precies over de doellijn ging, geeft Dünkler mee. Daar zouden dan wellicht ook animatiebeelden aan verbonden kunnen worden. Maar zo’n functionaliteit werd lang nog niet gevraagd.

Haviksoog
Het andere systeem, dat de eerste twee proefrondes van de FIFA overleefde, is de Hawk-Eye-technologie. Die gebruikt minstens zes videocamera’s rond het veld. De camera’s zijn verbonden met een computer die in real-time de baan van de bal volgt. De combinatie van de vele kijkhoeken zorgt voor een nauwkeurig 3D-beeld dat ook in virtuele animaties gegoten kan worden. Zo heeft het bedrijf al toepassingen in tennis, cricket, snooker en voetbal. Het voordeel van dit systeem is dat het helemaal geen aanpassing van de bal vergt. Het nadeel is wellicht dat het een pak duurder is dan de GoalRef-technologie waarvan dan weer nog geen prijs bekend is.

Hawk-Eye zou naar verluidt 250.000 tot 300.000 euro per stadion kosten en 5.000 tot 10.000 euro voor onderhoud per jaar. Dat zijn zowat de cijfers voor het systeem op tennis courts. Hawk-Eye werd trouwens nog getest tijdens de oefeninterland van de Rode Duivels tegen Engeland, op 2 juli in het Wembley stadium... Toen scheidsrechter Rasmussen laatst op zijn horloge keek was het 0-1. Hawk-Eye ging ooit van start met een systeem om raketten in de vlucht te volgen. Vandaag brengt het brood op de plank met balspelen -tennis, cricket,...- en tv-spelletjes. Het systeem berekent heel nauwkeurig de baan van de ballen. Het maakt daarbij gebruik van camera’s, visuele weggevertjes en rekenkracht. Het werd in 2001 ontwikkeld op Roke Manor Research Limited en ondergebracht in Hawk-Eye Innovations Ltd dat sinds maart 2011 een deel is van Sony.


(foto’s: Fraunhofer IIS) (door Luc De Smet, Engineeringnet)

Kadertekst:
Straffe proeven

FIFA’s testhandleiding schrijft voor hoe de Goal Line Technology (GLT), het systeem en al zijn componenten, getest wordt om een FIFA-licentie te bekomen, hoe de installatie op het veld gecertificeerd wordt en hoe de scheidsrechter net voor de match de goede werking van het systeem nog eens moet uitproberen. Die criteria zijn te vinden op de website van de FIFA.

In de systeemtesten worden ballen op een dozijn manieren afgeschoten op doel. Trage, lage ballen door het midden maar ook snelle loeiers, hoog in de hoeken, missers, near-missers, ballen van ver en van nabij, missers die zich van opzij in het net boren,... De ene moeten ‘goal’ tekenen. De andere niet.

Er zijn proeven met dummy-keepers achter de doellijn om de nauwkeurigheid van het systeem te testen: een bal die maar 120mm over de doellijn komt, moet als een misser herkend worden. Een bal die 240 mm over de lijn gaat is ‘goal’. Daartussen zijn er allerlei varianten die ook met een hogesnelheidscamera gecontroleerd worden. Proeven gebeuren met propere en vuile ballen, meerdere ballen tegelijk in het veld, rook, sneeuw, laser pointers, flitslichten,...

Zelfs de ballenmachines die gebruikt worden, zijn genormeerd. Ook de polshorloge van de refs ondergaat een hele testbatterij, in klimaatkamers en daarbuiten. Zo laat men het kleinood o.a. tien keer na elkaar van op één meter hoog op een betonnen vloer vallen, wordt er een elektrische ontlading van 2.000 V op afgestuurd, komt het een halfuur in een glas water te liggen, wordt het bij -20° en bij +60° getest,...