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A;zeigevorrichtung für die Position der Kugel eines
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Kegelspiels Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige der
Position der Kugel eines Kegelspiels in einer zur Kugellauffläche senkrechten Richtung.
Beim Kegel spiel gibt es bekanntlich verschiedene Spielarten, bei denen äe nach
Spielart das Fallen eines Kegels in unterschiedlicher Weise bewertet wird. Von diesen
Seielarten gewinnt das sogenannte "Gassenspielen" in letzter Zeit immer mehr an
Beliebtheit. Bei dieser Spielart wird gewertet, in welche Gasse des Kegelspiels
die Kugel einläuft. So unterscheidet man beispielsweise zwei Gassen, eine rechts
und die andere links der Mittellinie der Kugellauffläche. Die Wertung des Spiels
ist also von der Position der Kugel abhängig, die sie vor dem Auftreffen auf die
Kegelaufstellfläche in einer zur Kugellauffläche senkrechten Richtung einnimmt.
Die Position muß subjektiv durch Beobachtung festgestellt werden und da dies von
der Stelle aus, an der der Regler steht, schwierig und unzuverlässig ist, wird eine
weitere Person in der Nahe der Kegelaufstellfläche benötigt Von dieser Person wird
große Konzentration und Aufmerksamkeit verlangt, da auch nur ein Augenblick der
Unaufmerksamkeit keine Wertung mehr ermaglichtO Die der Erdindung zugrundeliegende
Aufgabe besteht nun darin, eine Vorrichtung so auszubilden, daß in exakter und von
jeder subåektiven Beurteilung freier Weise die Position der Kugel festgestellt und
diese Position für alle Spieler erkenntlich angezeigt wird.
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Diese Aufgabe wird nun gemaß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine
Abtastvorrichtung vorgesehen wird, durch die die Lage aer kugel vor Erreichung der
Kegelaufstellfäche enfäßt und mittels eines Signals angezeigt wird.
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Eine solche Abtasteinrichtung besteht vorzugsweise aus einer Lichtschranke,
die eine Lichtquelle, einen Reflektor und eine Fotozelle aufweist. Bei einer Ausführungsform
der Erfindung wird eineeinzige solche Lichtschranke verwendet, wobei Lichtquelle
und Empfänger über der Kugellauffläche so angebracht sind; daß der Lichtstrahl etwa
in senkrechter Richtung nach unten fällt und auf eine Stelle auftrifft, die in Laufrichtung
der Kugel vor der Kegelaufstellfläche und seitlich der Mittellinie liegt. In der
Kugellauffläche Ist am Auftreffpunkt des Lichtstrahls ein Reflektor vorgesehen,
der das Licht ebenfalls in etwa senkrechter Richtung zum Foto empfänger, beispielsweise
zi einer Fotozelle zurückwirft. Diese Foto zelle ist nun mit einer elektronischen
Einrichtung verbunden, in der bei Unterbrechung des Lichtstrahls durch die Kugel
ein Signal abgegeben wird. Die Empfindlichkeit dieser Einrichtung wird nun so abgestimmt,
daß nur dann ein Signal abgegeben wird, wenn die Kugel die Achse der Lichtschranke
berührt. Da eine solche Abstimmung sehr genau vorgenommen werden kann, erhält man
auch eine sehr präzise Anzeige der Position der Kugel.
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Nach einer weitere Ausführungsform der Erfindung wird zu beiden Seiten
der Mittellinie äe eine Lichtschranke vorgesehen.
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Eine besonders zweckmäßige Anordnung erhält man dann, wenn man zwei
Lichtschranken so vorsieht, daß die Lichtbahnen etwa in Höhe des Kugelmittelpunktes
parallel zur Oberfläche der Kugel lauffläche so angeordnet werden, daß sich die
beiden Lichtbahnen auf der Mittellinie vor der KegelaufstellfläcEe kreuzen.
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Wenn die Kugel dann geaau auf der Mittellinie rollt, dann werden beiden
Lichtbahnen gleichzeitig unterbrochen. Wenn sich die Kugel Jedoch auf einer Linie
seitlich der Mittellinie bewegt, dann wird erst eine und dann die andere Lichtbahn
unterbrochen.
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Je nachdem, ob die Kugel rechts oder links der Mittellinie rollt,
wird erst der von der rechten und dann der von der linken Lichtquelle kommende Lichtstrahl
unterbrochen oder umgekehrt.Auf diese Weise kann man unterscheiden, auf welcher
Seite sich die I(rigel bewegt. Aus dem
zeitlichen Unterschied der
Unterbrechung der beiden Lichtbahnen läßt sich dann auch der Abstand der Kugel von
der Mittellinie bestimmen. Wenn bestimmte Gassen festgelegt werden, dann wird für
diese Gassen der zeitliche Unterschied einmal festgelegt und in eine elektronische,
din Lichtempfängern nachgeschaltete Einrichtung eingegeben. Nur dann, wenn dieser
zeitliche Abstand innerhalb vorbestimmter Grenzen gehalten wird, erfolgt die Weitergabe
eines Signals von der eleKtronischen Einrichtung an die Anzeigeeinrichtung. Für
die Zeitspanne muß man natürlich eine gewisse Toleranz geben, weil nicht alle Kugeln
gleich schnell rollen, Jedoch sind, wie die Praxis gezeigt hat, die Unterschiede
der Kugelgeschwindigkeiten so gering, daß immer noch eine präzise Definition der
Lage der Kugel möglich ist0 Diese Ausführungsform ist deshalb besonders vorteilhaft,
weil Lichtquelle, Empfänger und Reflektor sehr günstig seitlich der Kugellauffiäche
angebracht werden können Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden
eine Reihe von kapazitiven Näherungsschaltern in die Kugellauffläche eingearbeitet.
Die Näherungsschalter sind dabei längs einer oder mehrerer Linien angeordnet, die
senkrecht zur Kugellaufrichtung verlaufen. Der Abstand dieser Näherungsschalter
ist dabei so gewählt, daß wenigstens ein Näherungsschalter anspricht, wenn die Kugel
über diese Linie rollt. Will man gnauere Angaben über die Position, so wählt man
die Abstände geringer und/oder man ordnet weitere Reihen von Näherungsschaltern
an, die längs Linien vorgesehen werden, die parallel zur ersten Linie verlauSenswobei
Jedoch die Näherungsschalter in den weiteren Linien auf Lücke zu denen der ersten
Linie angeordnet sind. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß mehrere
Näherungsschalter beim Durchgang einer Kugel ansprechen und eine den Lichtempfängern
nachgeschaltete elektronische Einrichtung kann entsprechend programmiert werden,
daß die Lage der Kugel je nach Anzahl der betätigten Näherungsschalter präzise angegeben
werden kann0
Die Anzeige der Position erfolgt zweckmäßig mittels
einer opti schen Anzeige, wobei im einfachsten Fall eine Lampenanzeige für eine
rechte und eine linke Gasse vorgesehen wird.
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Eine sehr vorteilhafte Art der Anzeige besteht darin, daß eine Reihe
von Leuchtflächen in Form eines Lichtbandes angeordnet werden, wobei man dann in
einer sehr übersichtlichen Weise die Lage der Kugel erfassen kann.
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Der Anzeigeeinflchtung kann noch eine weitere Einrichtung nachgeschaltet
werden, in der die Ergebnisse digitalisiert und gespeichert werden, so daß Jederzeit
nach Ablauf eines Spieles die Kugelpositionen rekonstruiert werden können und evt.
aufgetretene Zweifelsfälle obJektiv geklärt werden können.
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Die Erfindung wird nun im folgenden anhand der Zeichnung erläutert,
wobei Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Kegelaufstellfläche darstellt, in die die
Lage des Lichtstrahls und die einer Kugel eingezeichnet ist.
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Fig. 2 zeigt die Anordnung der Fig. 1 sehr schematisch in einem Vertikal
schnitt.
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Fig. 3 zeigt die Anordnung von zwei Lichtstrahlen, und Fig. 4 die
Anordnung der Fig. 3 in einem Vertikal schnitt.
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Fig. 5 zeigt eine Kegelaufstellfläche, bei der zwei Lichtschranken
so angeordnet sind, daß sich ihre Bahnen auf der Mittellinie überkreuzen.
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Fig. 6 zeigt die Anordnung von kapazitiven Näherungsschaltern Von
oben, und Fig. 7 eine entsprechende Anordnung in einem Vertikalschnitt.
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In Fig. 1 ist die Anordnung 7on Kegeln 1 bis 9 auf einer Kugel lauffläche
10 dargestellt. Die Mittellinie M geht durch die Mitte der Kegel 1, 5 und 9. Seitlich
der Mittellinie ist die Bahn eines Lichtstrahls 11 eingezeichnet, der gerade von
einer Kugel 12 bewahrt wird. Der Abstand des Kugelmittelpunktes von der Mitellinie
ist mit a bezeichnet. Aus der Fig. 2 ersieht man, daß an der Stelle, an der der
von der Lichtschranke 20 ausgehende Lichtstrahl die Kugellauffläche 10 berührt,
ein Reflektor 21 eingearbeitet ist. Die Lage der Kugel und des Kegels 1 sind in
entsprechender Weise eingezeichnet. Von der Lichtschranke 20 führt eine Leitung
22 zu einer elektronischen Einrichtung 23, die wiederum mit einer Anzeigeeinrichtung
24 verbunden ist, an die Anzeigelampen 25 und 26 angeschlossen sind.
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Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Anordnung die denen der Figuren 1
und 2 entspricht, wobei jedoch zwei Lichtschranken beidseits der Mittell-inie vorgesehen
sind. Jeder dieser Lichtschranken 20 und 30 ist eine elektronische Einrichtung 23
bzw. 31 zugeordnet.
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Die Ausgänge dieser Einrichtung werden einer Anzeigeeinrichtung 32
zugeführt, die Signallampen 33 und 34 betätigt.
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Die Figur 5 zeigt nun eine äbweichende Anordnung, die besonders vorteilhaft
ist. Es sind hier zwei Lichtschranken 50 und 51 vorgesehen, deren Lichtbahnen 52
und 53 sich kreuzen. Den Lichtschranken gegenüber sind Reflektorcn 54 und 55 vorgesehen.
Die Strahlen 52 und 53 verlaufen parallel zur Rugeloberfläche, in einem Abstand
von dieser Fläche, der etwa dem Kugelradius entspricht. Der Schnittpunkt 56 der
beiden Lichtbahnen liegt genau in der Mittellinie M der Kugellauffläche. Wenn sich
nun die Kugel 12 von der mit ausgezeichneten Linien gezeigten Stellung in die mit
gestrichelten Linien eingezeichnete Stellung bewegt, dann unterbricht sie zunächst
den Lichtstrahl 52 und anschließencl den Lichtstrahl 53. Zwischen den beiden Unterbrechungen
liegt eine Zeitspanne t, die bei vorgegebener Kugelgeschwindigkeit um so größer
ist, je weiter sich die Bahn der Kugel von der Mittellinie entfernt. Will man nun
einen bestimmten Abstand von der Mittellinie festlegen, so entspricht dieser Abstand
einer
Zeitspanne t, die exakt berechnet oder durch Versuch festgestellt
werden kann. Diese Zeitspanne wird nun in der Anzeigevorrichtung 57 gespeichert,
die ein Signal nur dann abgibt, wenn diese Zeitspanne innerhalb einer vorbestimmban
Grenze liegt. Eine geringe Toleranz muß vorhanden sein, aa die Eugelgeschzindigkeiten
nicht exakt gleich sind und da man auch für die Gasse eine wenn auch geringe Breite
vorsehen kann. Wird die Kugelgeschwindigkeit gemesser, so kann diese rechnerisch
berileksichtigt werden. Die Schaltung dieser Anzeigevorrichtung 57 muß auch noch
so ausgelegt sein, daß sie erfassen kann, ob die Lichtbahn 52 oder 53 als erste
unterbrochen wird. Dies ist ein Zeichen dafür, ob sich die Bahn der Kugel rechts
oder links der Mittellinie befindet.
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Ein Blick auf die Figur 5 läßt diese Verhältnisse sofort erkennen.
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Bei der Anordnung gemäß Fig. 5 könnte man grundsätzlich auf die Reflektoren
verzichten und anstelle der Reflektoren Fotoempfänger einsetzen. Dies hätte den
Vorteil, daß man eine etwas schärfere Bündelung der Lichtstrahlen erhalten kann.
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Fig. 6 zeigt nun eine Anordnung, bei der kapazitive Näherungsschalter
in die Kugellauffläche eingesetzt sind. Derartige Schalter sind bekannt und im Handel
erhältlich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Reihen 60 und 61 dieser
Schalter vorgesehen und man sieht, daß diese Reihen in Linien angeordnet sind, die
senkrecht zur Mittellinie M verlaufen. Die Abstände dieser Schalter sind so gewählt,
daß jeweils mehrere Näherungsschalter ansprechen, wenn die Kugel über sie hinwegrollt.
Durch eine entsprechende Programmierung einer elektronischen Einrichtung, deren
Eingänge mit den Schaltern verbunden sind, sorgt man dafür, daß man eine Anzeige
erhält, wenn die Bahn der Kugel in der vorgesehenen Gasse liegt.
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In der Fig. 7 ist nun in einem Vertikalschnitt eine Anordnung dargestellt,
bei der eine Reihe von kapazitiven Näherungsschaltern 70 vorgesehen ist. Die Schalter
sind über einen Mehrkanalverstärker 71 mit einer Anzeigeeinrichtung 72 verbunden,
deren Ausgänge an eine Lichtbandanzeige 73 angeschlossen sind.
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Im vorliegenden Ball enthält die Lichtbandanzeige ebensoviele Leuchtfelder
wie Schalter vorgesehen sind. Dies ist Jedoch nicht zwingend, da die Anzahl der
Leuchtfelder auch verschieden von der Anzahl der Schalter sein kann0 Im folgenden
werden nunmehr einige Beispiele für den Betrieb einer solchen Anlage gegeben. Regeln
für ein Kegel spiel können beispielsweise folgendermaßen lauten: Linke Gasse: Es
dürfen die Kegel 3 und 6 lt. Fig. 2 nicht durch direkte Kugeleinwirkung fallen.
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Rechte Gasse: Es dürfen die Kegel 2 und 4 lt Fig. 2 nicht durch direkte
Eugeleinwirkung fallen.
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Die Einhaltung dieser Regel kann beispielsweise mit der Ausführungsform
nach den Figuren 3 und 4 einwandfrei überwacht, angezeigt undgewünschtenfaIls registriert
werden. Man kann somit feststellen, ob der Kegler die vorbestimmte Gasse laut obiger
Regeln eingehalten hat und wenn nicht, wird der Wurf als ungültig gewertet.
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Auch bei Verwendung einer einzigen Lichtschranke gemäß den Figuren
1 und 2 kann nach dem folgenden Schema vorgegangen werden: Rechte Gass: Lichtschranke
nicht unterbrochen, aber K 1 fällt Lichtschranke nicht unterbrochen, aber K 7 und/oder
K 6 fällt Lichtschranke nicht unterbrochen, aber Jede Kombination K 1/E 3, 6 fällt.
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Linke Gasse: Lichtschranke unterbrochen und K 1 und/oder K 2 fällt
Lichtschranke nicht unterbrochen, aber K 2 und/oder K 4 fällt Lichtschranke nicht
unterbrochen, aber K 1, jedoch nicht K 3 und K 6 fällt.
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Mit der Anordnung gemäß Fig. 5 können, wobei die Lichtbahnen parallel
zu den vorderen Kegelreihen verlaufen, folgende Bedingungen überwacht und angezeigt
werden: Rechte Gasse: Lichtschranke 55wird als erste unterbrochen Lichtschranke
52und anschließend Lichtschranke 53 innerhalb einem Minimum von n ms (millisekunden)
oder: beide Lichtschranken werden gleichzeitig unterbrochen Linke Gasse: Lichtschranke
52 wird als erste unterbrochen Lichtschranke 53 und anschließend Lichtschranke 52
innerhalb einem Minimum von n ms oder: beide Lichtschranken werden gleichzeitig
unterbrochen.
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