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Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung
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des Laufweges einer Kugel bei einem Kegelspiel Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Bestimmung des Laufweges einer Kugel bei einem Regelspiel 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 Beobachtung 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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Erfindungsgemäß kann der Kugelweg im Bereich des Kegelstandes durch
die Fallfolge der Kegel zuverlässig bestimmt werden, indem die Reihenfolge des Falls
der Kegel gemessen und aus dieser Reihenfolge der Kugelweg ermittelt und aann angezeigt
wird.
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Durch Versuche wurde bestätigt, daß jene Kegel, die durch direkte
Kugeleinwirkung zu Fall gebracht werten als erste fallen.
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Eine andere Lösung nach der Erfindung ist in den Ansprüchen 2 und
8 wiedergegeben. 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 ugeordnet werden. Durch den Vergleich der
Meßwerte an zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Abschnitten der Laufbahn erhält
man zuaem einen von der Kugelgeschwindigkeit unabhängigen Wert, weil sich die Kugelgeschwindigkeit
auf den relativ kurzen Abschnitten der Laufbahn, die für die Messung ausreichen,
nahezu nicht hundert.
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Werden die aufeinanderfolgenden Abschnitte nach Anspruch 3 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 4 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 Kegelstand getroffen werden kann, auch wenn der Kugelweg
in einer zur Vjittelachse der Laufbahn gekrümmten Linie verläuft.
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Werden die Abschnitte quer zur Laufbahn nach Anspruch 5 in Teilbereiche
unterteilt, so kann durch die Berücksichtigung dieser Teilbereiche bei der Messung
auch eine Angabe über ale Kugelposition auf der Laufbahn erhalten werden.
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Da das Kegelspiel auch die Möglichkeit, "rechte und linke Gasse zuläßt,
wird im Bereich der Mittellinie ein parallel zu dieser verlaufender Teilbereich
vorgesehen, der as neutral gewertet wird und durch die Messung sowohl der linken
als auch der rechten Gasse zugeordnet wird, wie in Anspruch 6 angegeben.
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Wenn bei einem bestimmten Kugelweg die für die Messung vorgesehnen
Abschnitte nicht ausreichen, um eine eindeutige ssage "rechte Gasse" oder "lionke
Gasse" zu erhalten, so wird nach Anspruch in die Messung miteinbezogen, welche Kegel
nach dem 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 näher erl--iutert. 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. 7 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 Krgelbild 10 sind arei
aufeinanderfolgende Lichtschranken vorgesehen, deren Lichtquellen 11,12 und 13 mit
zugtordneten Reflektoren 14, 15 ud 16 außerhalb der Laufbahn 25 angeordnet sind.
Die Licntschranken 11-14 und 13-16 sind parallel zueinander und senkrecht zur Mittellinie
der Laufbahn 25 angeordnet.
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Die mittlere ichtschranke 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 läng. 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 und hinteren Lichtschranke
verbleibt, wobei der Schnittpunkt der mittleren Lichtschranke 12-15 mit der linken
Begrebzungslinie der laufbahn 25 den gleichen Abstand voii der vorderen lichtschranke
11-14 hat wie der OeUcnüberliegende Schnittpunkt von der hinteren Lichtschranke
13-15.
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Bei dieser Z-förmigen Anordnung der Lichtschranken werden zwei unmittelbar
aufeinanderfolgende Abschnitte der Laufbahn 25 festgelegt, deren Längserstreckung
(parallel zur Mitteiachse) sich quer zur Laufbahn kontinuierlich. ändert, wobei
die aufeinanderfo3genden 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 Signal erzeugt, das an den
den Lichtschranken entsprechenden Klemmen LI bis L3 (Fig. 3) an einen Mikroprozessor
26 gegeber wird. Die auf diese welse ermittelten Laufzeiten über die Distanzen 17
und 18 werden in zwei Zählern 27 und 28 digital erfaßt und im Rechner bzw. 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 17größer ist als die Distanz 18, so wird damit festgestellt, daß sich die
Kugel in der rechten Hälfte der Laufbahn befindet. Bei umgekehrtem Verhältnis der
gemessenen Zeiten bz. 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
29 einer Lampe 30 oder 31 zugeleitet, welche die Anzeige "linke Gasse" oder "rechte
Gasse" dem 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 parall ei
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 Aufteilung kann je
nach Anzahl der Teilbereiche eine mehr oder weniger exakte Bestimmung der Kugelposition
auf der Breitenabmes-Sung 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
rechts als auch"links" sein. Die Breite des neutralen Bereichs 22 kann durch ein
entsprechendes Programm im Mikroprozessor 26 vorbestimn1t 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
nacheinander in der Welse, 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 "linke Gasse" führen würde, während die Kugel tatsächlich, wie
in Fig. 1 dargestellt, im Kegelbild 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 Spielre;eln wird als Definition für die Gassenwertung z.I3.
vorgegeben, daß für einc recjite Gasse die Kegel 2 und 4 durch direkte Kugeleinwirkung
nicht umgeworfen werden dürfen, während fUr eine linkc Gasse die Kegel 3 und 6 nicht
durch
direkte Kugeleinwirkung fallen dürfen. Bei dieser Definition
wird gemessen, ob nach dem Durchlauf der Kugel diese 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) au 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 Kegelbild 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" als 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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Läuft die Kugel im neutralen Teilbereich 22 parallel zur Mittellinie
und fallen die Kegel 1-4 und 6, so kann selbst bei Einbeziehung der von den Kegeln
abgenommenen Meßwerte K2 bis K5 keine Anzeige für die Gassenwertung erfolgen.Um
auch diesen Fall zu erfassen, wird die Fallfolge der Kegel gemessen, wobei davon
ausgegangen wird, daß die von der Kugel direkt O proffenen Kegel als erste fallen.
Bei dem in Fig. 1 wiedergegebenen Beispiel anhand der Kugel 24 können beispielsweise
die Kegel 1,3 und 6 durch direkte Kugeleinwirkung fallen, während die Kegel 2 und
4 durch die Einwirkung fallender Kegel umgestoßen werden. Es hat sich durch Versuche
bestätigt, daß in diesem Falle die Fallfolge der Kegel 1-3-2 ist, so daß sich durch
die Messung der Fallfolge eine zuverlässige Angabe für die Gassenwertung ergibt.
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Bei dem angegebenen Beispiel werden die von den nacheinander fallenden
Kegeln 1-4 und 6 abgenommenen Meßwerte an den Mikroprozerssor 26 gegeben, wobei
die Signale nach der Fallfolge in einem Speicher abgespeichert und anschließend
verglichen werden, worauf entsprechend dem vorgegebenen Programm die Anzeige "linke
Gasse" oder "rcchte Gasse11 an den Lampen 30 bzw.
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31 erfolgt.
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Für die Bestimmung "rechte Gasse" gilt bei der zuvor angegebenen Definition
beispielsweise die Fallfolge 1-3-2 oder 1 und 3 oder nur 3 oder 3 und 6 oder nur
6. Zur Bestimmung "linke Gasse" gilt in entsprechender eise die Fallfolge 1-2-3
oder 1 und 2 ode nur 2 oder 2 und 4 oder nur 4. Fällt nur der Kegel 1, so gilt dies
für rechte und linke Gasse.
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Die Messulig wer Fallfolge der Kegel kann auch unabhängig von der
in Fig. 1 wiedergegebenen Lichtschrankenanordnung vorgesehen werden, wobei alleine
durch die Fallfolge der Kugelweg gemessen und damit eine zuverlässige Aussage für
die Gassenwertung gemacht werden kann.
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Bei der zuvor beschriebenen Z-Anordnung von Lichtschranken nach Fig.
1 können 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 voneinander
haben, wobei die Lichtquellen 11,12 und 13 sowie die ReflekWo-@en 14,15 und 16 in
Schienen 32 und 33 angeordnet sein können, die beiderseits der Laufbahr-,25 befestigt
werden.
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Zur Bestimmung der Kugelposition, d.h. des Kugelweges zwischen Aufsetzstelle
und Bereich des Kugeleinschlags in Legebild 10, können beispielsweise zwei derartige
Z-Anordnungen von Lichtschranken längs der laufbahn 25 vorgesehen werden, webei
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 Lichtschranken können auch andere berührungslose Abtasteinrichtungen
vorgesehen werden, wie beispielsweise Kontaktfolien mit linienförmigen Kontakten,
Reihen von in der Laufbahn 25 eingelassenen Sensoren, wie kapazitiven Häherungsschaltern,
und dergl.
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Der in Fig. 1 wiedergegebene neutrale Teilbereich 22 ist insofern
variabel, als er durch entsprechende elektronische Einstellung am Rechner in verschiedenen
Breiten ausgelegt werden kann. Entsprechend kann für die Anzeige der Kugelposition
auf der Breite der Laufbahn 25 die Lichtschrankenanordnung in beliebig viele optische
Segmente aufgeteilt werden, die mit entsprechenden Anzeigeeinrichtungen, beispielsweise
einem Lichtband, verbunden sind. In entsprechender Weise kann die Messung der Fallfolge
der Kegel zu einer Anzeige der Kugelposition im Kegelbild 10 ven/endet werden.
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Eine weitere Ausführungsform einer Anordnung von Lichtschranken bzw.
berührungslosen, linienförmigen Abtasteinrichtungen ist in Fig. 2 wiedergegeben.
Hierbei verläuft eine Lichtschranke 34 senkrecht zur Mittellinie der Laufbahn 25,
wobei sich an dem Schnittpunkt zwischen Lichtschranke 34 und Mittelachse -wei weitere
Lichtschranken 35 und 36 im gleichen Winkel zur Mittelachse kreuzen. Auch bei dieser
zur Mittelachse spiegelbildlichen Anordnung ergeben sich zwei aufeinanderfolgende
Abschnitte der Laufbahn 25, deren Längserstreckung sich quer zur Laufbahn kontinuierlich
ändert, wobei aber die Längserstreckung dieser Abschnitte auf einer Linie parallel
zur Mittelachse jeweils gleich lang ist. Bei dieser Anordnung wird zunächs messen,
welche der Lichtschranken 35 und 36 als erste unterbrechen wird, woraus eindeutig
eine Bestimmung für die lini:e
oder rechte Hälfte der Laufbahn
vorgenommen werden kann. Verläuft de 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
ein Verhältniswert 1 festgestellt. Läuft dagegeLl die Kugel schräg zur Mittelachse,
wie es durch die gestrichelte Linie 37 angedeutet ist, so werden zwischen den drei
aufeinanderfolgenden Lichtschranken zwei unterschiedliche Zeiten gemessen. Durch
einen Vergleici 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 zul 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 der Mitte ein neutraler
Bereich vorgesehen werden kann, wie dies anhand der Fig. 1 erläutert wurde.
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Durch die Messungen der Richtung des Kugelweges in Verbindung mit
der IIessung "rechte oder linke Hälfte" kann bei dieser Anordnung nach Fig. 2 eine
eirdeutige Gassenwertung vorgenommen werden, wobei z ß. das Meßergebnis "linke Hälfte"
(beiUnterbrechung der Lichtschranke 35 als erste 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 e Kugel von der linken 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 Kugelweges erhält.Wie bei der zuvor beschriebenen Z-Anordnung
können auch mehrere solcher Anordnungen über die Laufbahnlänge verteilt angeordnet
werden, wie auch in beiden Fällen mchrere durch Lichtschranken oder berührungslose
Abtasteinrichtungen begrenzte Abschnitte hintereinander geschaltet werden können,
wodurch man eine Verfeinerung des Meßergebnisses erhalt.
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Die Einbeziehung der Kegel und der Fallfolge der Kegel in die Messung
ist bei der Anordnung nach Fig. 2 in der gleichen Weise wie bei der Anordnung nach
Fig. 1 möglich.
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L e e r s e i t e