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Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung
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des laufwehes einer Kugel bei einem Kegelspiel Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Bestimmung des Laufweges einer Kugel bei einem Kegelspiel sowie
eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei bestimmten Spielarten eines Kegelspiels kommt es für die Bewertung
des Spiels darauf an, an welcher Stelle die Kugel im Kegel stand einschlägt und
welchen Weg sie im Bereich des Kegelstandes nimmt (Gassenwertung). Dies ist häufig
durch Beobacht1zg allein nicht sicher festzustellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, mit dem in
zuverlässiger Weise der Weg der Kugel festgestellt werden kann, sowie eine Vorrichtung
zur Durchführung eines solchen Verfahrens vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird im wesentlichen durch die Merkmale im Kennzeichen
der Ansprüche 1 und 7 gelöst Durch die sich in Querrichtung ändernde Längserstreckung
der vorbestimmten Abschnitte der Laufbahn kann der Weg der Kugel, welche diese Abschnitte
durchläuft, eindeutig der linken oder rechten Seite zugeordnet werden. Durch den
Vergleich der Meßwerte an zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Abschnitten der
Laufbahn verhält man zudem einen von der Kugelgeschwindigkeit unabhängigen -,lert,
weil sich die Kugelgeschwindigkeit auf den relativ kurzen Abschnitten der Laufbahn,
die für die Messung ausreichen, nahezu nicht ändert.
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Werden die aufeinanderfolgenden Abschnitte nach Anspruch 2 vorgegeben,
so kann durch den sich ergebenden Verhältniswert eine zuverlässige Zuordnung "rechte
Gasse" oder "linke Gasse" vorgenommen werden.
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Bei dem Verfahren nach Anspruch 3 kann die Richtung des Kugel weges
auf einem relativ kurzen Laufbahnabschnitt bestimmt werden, wobei aus der Richtung
in Verbindung mit der Messung "linke Seite" oder "rechte Seite" eine Aussage über
den tatsächlichen Kugelweg im Pegelstand getroffen werden kann, auch wenn der Kugelweg
in einer zur Iiittelachse der Laufbahn gekrümmten Linie verläuft.
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Werden die Abschnitte quer zur Laufbahn nach Anspruch 4 in Teilbereiche
unterteilt, so kann durch die Berücksichtigung dieser Teilbereiche bei der Messung
auch eine Angabe über die Kugelposition auf der Laufbahn erhalten werden.
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Da das Kegelspiel auch die Möglichkeit, "rechte und zinke Gasse" zuläßt,
wird im Bereich der Mittellinie ein parallel zu dieser verlaufenderTeilbereich vorgesehen,
der als neutral gewertet wird und durch die messung sowohl der linken als auch der
rechten Gasse zugeordnet wird.
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Wenn bei einem bestimmten Kugelweg die für die messung vorgesehenen
Abschnitte nicht ausreichen, um eine eindeutige Aussae rechte Gasse" oder "linke
Gasse" zu erhalten, so wird nach Anspruch 6 in die Messung miteinbe-zogen, welche
Kegel nach den Kugeldurchlauf bewegt oder nicht bewegt werden.
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Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens
werden in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
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Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 in einer Draufsicht auf
die Laufbahn der Kugel eine erste Anordnung von Meßabschnitten; Fig. 2 in der gleichen
Ansicht eine zweite Anordnung von Meßabschnitten; und Fig. 3 eine Schaltanordnung
für die Messung und die Anzeige der Meßwerte.
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In Fig. 1 ist in einer Draufsicht auf eine Laufbahn 25 bei 10 ein
Kegelbild mit kegeln 1 bis 9 wiedergegeben. Kurz vor dem Kegelbild 10 sind drei
aufeinanderfolgende Lichtschranken vorgesehen, deren Lichtquellen 11,12 und 13 mit
zugeordneten Reflektoren 14, 15 und 16 außerhalb der Laufbahn 25 angeordnet sind.
Die Lichtschranken 1'-14 und 13-16 sind parallel zueitander und senkrecht zur Mittellinie
der Laufbahn 25 angeordnet.
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Die mittlere Lichtschranke 12-15 verläuft derart schräg zwischen den
beiden parallelen Lichtschranken, daß der Schnittpunkt 23 mit der Laufbahnmittelachse
von der ersten und von der dritten Lichtschranke längs der Mittelachse den gleichen
Abstand hat. Die Schräglage der mittleren Lichtschranke ist so gewählt, daß an den
Rändern der Laufbahn 25 jeweils noch ein Abstand zu der vorderen llnd hinteren Lichtschranke
verbleibt, wobei der Schnittpunkt der mittleren Lichtschranke 12-15 mit der linken
Begrenzungslinie der Laufbahn 25 den gleichen Abstand von der vorderen Lichtschranke
11-14 hat wie der getenüberliegende Schnittpunkt von der hinteren Lichtschranke
13-16
Bei dieser Z-förmigen Anordnung der Lichtschranken werden
zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Abschnitte der Laufbahn 25 festgelegt, deren
Längserstreckung (parallel zur Mittelachse) sich quer zur Laufbahn kontinuierlich
ändert, wobei die aufeinanderfolgenden Abschnitte auf einer Linie parallel zur Mittelachse
eine jeweils unterschiedliche Längserstreckung haben.
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Wenn sich eine Kugel 21 auf einer Linie parallel zur Mittelachse bewegt,
auf der die Kegel 1,5 und 9 angeordnet sind und auf der auch der durch den Schnittpunkt
23 gebildete Bezugspunkt für die Messung liegt, so durchläuft die Kugel 21 auf dem
ersten Abschnitt die Distanz 17 und auf dem zweiten Abschnitt die Distanz 18. Hierbei
wird jeweils beim Unterbrechen der Lichtschranken ein Signa erzeugt, das an den
den Lichtschranken entsprechenden Klemmen L1 bis L3 (-Fig. 3) an einen Mikroprozessor
26 gegeben wird. Die auf diese Diese ermittelten Lau2zeiten über die Distanzen 17
und 18 werden in zwei Zählern 27 und 28 digital erfaßt und im Rechner Mikroprozessor
26 verglichen.
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Sind diese beiden Zeiten genau gleich, so läuft die Kugel genau längs
der Mittellinie durch den Bezugspunkt 23. Verschieben sich die Zeiten so, daß die
Distanz 17 größer ist als die Distanz 18, so wird damit festgestellt, daß sich die
Kugel in der rechten Hälfte der Laufbahn befindet. Bei umgekehrtem Ver-*ältnis der
gemessenen Zeiten bzw. Distanzen 17 und 18 ergibt sich ein Laufweg der Kugel auf
der linken Hälfte der Laufbahn.
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Die vom Mikroprozessor aufbereitete Information wird über einen Decoder
.J9 einer lampe 30 oder 31 zugeleitet, welche die Anzeige "linke Gasse" ocler "rechte
Gasse" den Spieler anzeigt.
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Neben diesem Meßergebnis (Mitte-rechts-links) kann eine abgestufte
Anzeige erhalten werden, wenn die Breite der Laufbahn 25 elektronisch in Teilbereiche
aufgeteilt wird, die parallel
zur Mittelachse verlaufenden Streifen
entsprechen, wobei jedem Teilbereich eine optische Anzeige zugeordnet wird, wie
dies in Fig. 3 durch 1-n angedeutet ist. Mit einer derartigen hufteilung kann Je
nach Anzahl der Teilbereiche eine mehr oder weniger exakte Bestimmung der Kugelpositin
auf der Breitenabmessung der Laufbahn 25 vorgenommen werden.
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In Fig. 1 ist bei 22 durch gestrichelte Linien ein derartiger elektronisch
vorgegebener Teilbereich der Laufbahn 25 wiedergegeben, wobei dieser sich beiderseits
der Mittelachse erstreckende Teilbereich 22 einen neutralen Bereich darstellt.
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Für die Gassenwertung bei einem Spiel ist es erforderlich, daß ausgehend
von der Mitte der Laufbahn 25 sich ein neutraler Bereich symmetrisch nach rechts
und links erstreckt. In diesem neutralen Teilbereich 22 kann die Gassenwertung sowohl
"rechtes" als auch"links" sein. Die Breite tes neutralen Bereichs 22 kann durch
ein entsprechendes Programm im Mikroprozessor 26 vorbestimmt werden.
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Betrachtet man den Laufweg einer Kugel 24, wie in Fig. 1 angedeutet,
der nicht parallel zur Mittelachse liegt, wie der Weg der Kugel 21, sondern schräg
verläuft, so unterbricht die Kugel 24 die drei aufeinanderfolgenden Lichtschranken
nache inander in der Weise, daß zwei Zeiten gemessen werden, die im wesentlichen
den Distanzen 19 und 20 entsprechen, wobei 19 kleiner ist als 20, so daß der Meßwert
zu einer Anzeige 1,linke Gasse" führen würde, während die Kugel tatsächlich, wie
in Fig. 1 dargestellt, im K»gelbild 10 rechts einschlägt. Um bei einem derartigen
Kugelweg eine exakte Anzeige zu erhalten, werden in die Messung die Kegel miteinbezogen.
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Durch die Spielregeln wird als Definition fiir die Gassenwertung z.B.
vorgegeben, daß für eine rechte Gasse die Kegel 2 und 4 durch direkte Kugeleinwirkung
nicht umgeworfen werden dürfen, während für eine linke Gasse die Kegel 3 und 6 nicht
durch
direkte Kugeleinwirkung fallen dürfen. Bei dieser Definition
wird gemessen, ob nach dem Durchlauf der Kugel dies Kegel stehenbleiben oder fallen,
wobei die entsprechenden Werte bei K2 bis K5 an den Mikroprozessor 26 gegeben werden.
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Bei der in Fig. 1 anhand der Kugel 24 wiedergegebenen Laufrichtung
befindet sich die Kugel 24 aufgrund der Messung durch die drei aufeinanderfolgenden
Lichtschranken (19 <20) auf der linken Hälfte der Laufbahn 25. Wenn die Kugel
auf das Kegel bild 10 trifft, so kann sie sich bereits bis zur Mitte des Kegelbildes
10 bewegt haben, wie durch den Pfeil angedeutet ist. Damit in diesem Falle eine
zuverlässige Aussage gemacht werden kann, ob sich die Kugel in ihrer Wirkung auf
das Kegel bild 10 noch genauso verhält wie im neutralen Bereich 22, werden dieKegel
2 und 4 in die Messung miteinbezogen. Bleiben diese beiden Kegel stehen, so wird
der Kugelweg so angezeigt, als hätte er sich im neutralen Bereich 22 befunden, so
daß die Gassenwertung sowohl "rechts" &ls auch "links" sein kann. In entsprechender
Weise werden die Kegel 3 und 6 auf der rechten Seite der Laufbahn 25 in die Messung
miteinbezogen.
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Bei der zuvor beschriebenen Z-Anordnung von Lichtschranken nach Fig.
1 kannen die parallel zueinander liegenden Lichtschranken 13-16 und 11-14 einen
beliebigen Abstand voneinander haben. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel
können diese Lichtschranken auch nur einen Abstand von etwa 30-40 cm voneinande:
haben, wobei die Lichtquellen 11,12 und 13 sowie die Refleltoren 14,15 und 16 in
Schienen 32 und 33 angeordnet sein können, die beiderseits der Laufbahn 25 befestigt
werden.
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Zur Bestimmung der Kugelposition, d.h. des Kugelweges zwischen Aufsetzstelle
und Bereich des Kugeleinschlags im Kegebild 10, können beispielsweise zwei derartige
Z-Anordnungen von Lichtschranken längs der Laufbahn 25 vorgesehen werden, zobei
eine Anordnung am Aufwurfbereich und die andere
vor dem Kegelbild
10 angeordnet werden kann. Ebenso ist es auch möglich, über die Länge der Laufbahn
25 mehrere derartige Z-Anordnungen von Lichtschranken vorzusehen.
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Anstelle von L-i?chtschranken können aurh-andere berührungslose Abtasteinrichtungen
vorgesehen werden, wie beispielsweise Kontaktfolien mit linienförmigen Kontakten,
Reihen'von in der Laufbahn -5 eingelassenen Sensoren, wie kapazitiven Näherungsschaltern,und
dergl.
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Der in Fig. 1 wiedergegebene neutrale Teilbereich 22 ist insofcrn
variabel, als er durch entsprechende elektronische Binsteliung an Rcchner in verschiedenen
Breiten ausgelegt werden kann. Entsprechend kann für die Anzeige der Kugelposition
auf der Breite der Laufbahn zu 25 dic Lichtschrankenanordnung in beliebig viele
optische Segmente aufgeteilt werden, die mit entsprechenden Anzeigeeinrichtungen,
beispielsweise einem Lichtband, verbunden sind.
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Eine weitere Ausführungsform einer Anordnung von Lichtschranken bzw.
berührungslosen, linienförmigen Abtasteinrichtungen ist in Fig. 2 wiedergegeben.
Hierbei verläuft eine Lichtschranke 311- senkrecht zur Mittellinie der Laufbahn
25, wobei sich an dem Schnittpunkt zwischen Lichtschranke 34 und Mittelachse zwei
weitere Lichtschranken 35 und 36 im gleichen Winkel zur I-littelachse kreuzen. Auch
bei dieser zur Mittelachse spiegelbildlichen Anordnung ergeben sich zwei aufeinanderfolgende
hbschnitte der Laufbahn 25, deren Längserstreckung sich quer zur Laufbahn kontinuierlich
ändert, wobei aber die Längserstreckung dieser Abschnitte auf einer Linie parallel
zur Mittelachse jeweils ls gleich lang ist. Bei dieser Anordnung wird zunächst gemessen,
welche der Lichtschranken 35 und 36 als erste unterbrochen wird, woraus eindeutig
eine Bestir.mung für die linke
oder rechte Hälfte der Laufbahn
vorgenommen werden kann. Verläuft der Kugelweg parallel zur Mittelachse, so wird
durch die aufeinanderfolgende Unterbrechung der -Lichtschranken 35, 34,36 (linke
Hälfte) bzw. 36,34,35 (rechte Hälfte) beim Vergleich der dadurch gemessenen Zeiten
an Verhältniswert 1 festgestellt. Läuft dagegen die Kugel schräg zur Mittelachse,
wie es durch die gestrichelte Linie 37 angedeutet ist, sc werden zwischen den drei
aufeinanderfolgenden Lichtschranken zwei unterschiedliche Zeiten gemassen. Durch
einen Vergleich dieser Zeiten kann eindeutig die Richtung der Kugel bestimmt werden.
Wenn die erste Zeit größer ist als die zweite, so verläuft der Kugelweg bei einem
Einschlag der Kugel auf der linken Bahnhälfte nach rechts, während bei einer kürzeren
und einer darauffolgenden längeren gemessenen Zeit die Kugel relativ zum Kegelbild
10 nach links läuft.
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Auch bei dieser Anordnung von Lichtschranken kann die Laufbahnbreite
in beliebig viele Segmente unterteilt werden, wobei ebenso in dei Mitte ein-neutraler
Bereich vorgesehen werden kann, wie dies anhand der Fig. 1 erläutert wurde.
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Durch die T'iessungen der Richtung des Kugelweges in Verbindung mit
der Messung "rechte oder liiike Halfte" kann bei diesrr Anordnung nach Fig. 2 eine
eindeutige Gassenwertung vor genommen werden, wobei z.B. das Meßergebnis "linke
Hälfte" (bei Unterbrechung der Lichtschranke 35 als ersten)in"neutral"korrigiert
wird,wenn die zweite gemessene Zeit kleiner ist als die erstere und einen bestimmten
vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Dies bedeutet, daß die Kugel von der linien
Bahnhälfte kommend nahezu an der Mitte am Kegel 1 einschlägt.
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Die im wesentlichen k-förmige Anordnung der Lichtschranken
wird
zweckmäßigerweise nahe am Kegelbild 10 angeordnet, damit man eine möglichst genaue
Messung der Richtung des Exugelweges erhält.Wie bei der zuvor beschriebenen Anordnung
können auch mehrere solcher Anordnungen über die laufbahnlänge verteilt angeurdnet
werden, wie auch in beiden Fällen mehrere durch Lichtsc;lranke7n oder berührungslose
Abtasteinrichtungen begrenzte Abschnitte hintereinander geschaltet werden können,
wodurch man eine Vorfeinerung des Meßergebnisses erhält.
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Die Einbeziehung der Meßwerte, welche Kegel fallen, ist bei der Anordnung
nach Fig. 2 in der gleichen Weise wie bei der Anordnung nach Fig. 1 möglich.
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Während bei der Lichtschrankenanordnung nach Fig. 2 drei gesonderte
Lichtschranken mit Jeweils einer Lichtquelle und einem Reflokter erforderlich sind,
kann bei der Anordnung nach Fig. 1 gegebenenfalls auch eine einzelne Lichtquelle
vorgesehen werden, wobei die Z-Führung des Lichtstrahls durch entsprechend angeordnete
Spiegel erzielt werden kann. Hierbei werden die Reflektoren 15,16 durch einen Umlenkspiegel
ersetzt, der den von der Lichquelle 13 kommenden Lichtstrahl zu einem Spiegel lenkt,
der an der Stelle der Lichtquellen 11,12 ange @net is-t und den Lichtstrahl zum
Reflektor 14 in Fig. 1 lcibet.
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Die in L4'ig. 1 und 2 nur schematisch wiedergegebenen Schienen 32
und 33 seitlich der Laufbahn 25 werden als geschlossene langgestreckte Gehäuse ausgebildet,
die mit entsprechenden Öffnungen versehen sind. Diese Gehäuse können eine Längsabmessung
von 30-50 cr haben.
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erden anstelle von Lichtschranken in die Laufbahn 25 eingelasse Reihen
von Sensoren als Abtasteinrichtung verwendet, so werden diese Sensorenreihen zweckmäßigerweise
in der
Z- oder X-Anordnung nach Fig. 1 oder 2 in einem plattenförmigen
Teil ausgebildet, das in die Laufbahn 25 derar-t eingesetzt werden kann, daß die
Oberfläche dieser mit den Sensorenreihen versehenen Platte mit der Oberfläche der
Laufbahn 25 eine Ebene bildet und den Kugellauf nicht stört.
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