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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Schiesssimulationsgerät und insbesondere, jedoch
nicht ausschließlich,
auf ein Schiesssimulationsgerät
zur Verwendung beim Sport des Tontaubenschiessens.
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Beim Schiessen und insbesondere beim Tontaubenschiessen
ist die Entwicklung zahlreicher unterschiedlicher Fähigkeiten
erforderlich, die über eine
Zeitdauer hinweg durch ausgiebiges Üben des Schiessens auf Ziele,
wie z. B. Tonteile, erlangt werden. Das Aneignen der Fähigkeiten
erfordert das Wiederholen einer guten Technik. Schließlich werden die
notwendigen Fähigkeiten
bzw. Fertigkeiten mental intuitiv, was zu einem Muskel-Lernen führt, wobei die
richtige Technik ohne nachzudenken verwendet wird. Die Lerndauer
ist oftmals kostspielig, da sie die Kosten zahlreicher Stunden für Schiessstandgebühren und
tausender Patronen und Zielscheiben mit sich bringt.
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Für
Einzelheiten des technischen Hintergrunds wird auf die US-A-4 229 009 verwiesen.
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Gemäss der vorliegenden Erfindung
wird ein Schiesssimulationsgerät
bereitgestellt zur Verwendung mit einer Schiessvorrichtung, wobei
das Gerät aufweist:
ein Projektionsmittel zum Projizieren eines sich bewegenden Zielbildes
auf eine Projektionsfläche;
ein Steuerungsmittel zum Steuern der Bewegung des Zielbildes; ein
Initiierungsmittel, das mit dem Steuerungsmittel in Verbindung steht,
um dem Steuerungsmittel den Befehl zu geben, die Bewegung des Zielbildes
zu beginnen; ein Schusssimulationsmittel zum Simulieren des Weges
eines durch die Schiessvorrichtung abgefeuerten Schusses; und ein
Schusserfassungsmittel zum Erfassen des Ortes des simulierten Schusses
auf der Projektionsfläche, wobei
das Schusserfassungsmittel derart montiert ist, dass es mit dem
Projektionsmittel beweglich ist und den Ort eines simulierten Schusses
nur innerhalb eines Erfassungsbereichs auf der Projektionsfläche erfassen
kann, wobei der Erfassungsbereich in Abhängigkeit von der Bewegung des
Zielbildes beweglich ist.
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Die Schiessvorrichtung ist vorzugsweise eine
Schusswaffe. Die Schusswaffe ist vorzugsweise eine Schrotflinte
und noch bevorzugter eine Schrotflinte, die sich für den Sport
des Tontaubenschiessens eignet.
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Das Projektionsmittel weist vorzugsweise
ein erstes optisches Strahlerzeugungsmittel zum Emittieren eines
optischen Zielstrahls sowie ein optisches Strahllenkungsmittel auf.
Das erste optische Strahlerzeugungsmittel ist vorzugsweise eine
Laserdiode. Die Laserdiode emittiert vorzugsweise einen roten Laserstrahl.
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Eine optische Linsenanordnung kann
vor der Laserdiode im wesentlichen in dem Laserstrahlweg vorgesehen
sein, wobei die Linsenanordnung betätigbar ist, um den Durchmesser
des optischen Zielstrahls und somit die Größe des Zielbildes zu verändern. Die
optische Linsenanordnung enthält
vorzugsweise eine beweglich montierbare optische Linse und ein Motormittel,
das betätigbar
ist, um die optische Linse zu der Laserdiode hin oder von ihr weg
zu bewegen.
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Das optische Strahllenkungsmittel
umfasst vorzugsweise ein Mittel zum unabhängigen Bewegen des optischen
Zielstrahls in jeder zweier im wesentlichen senkrechter Richtungen.
Das optische Strahllenkungsmittel ist vorzugsweise betätigbar,
um den optischen Zielstrahl über
einen Bogenweg von 120°, vorzugsweise
in einer Zeit von weniger als zwei Sekunden, zu bewegen. Das optische
Strahllenkungsmittel umfasst vorzugsweise ein beweglich montiertes
reflektierendes Glied, wobei eine Bewegung des reflektierenden Glieds
eine Bewegung des optischen Zielstrahls in einer Richtung bewirkt,
sowie einen beweglichen Arm, um das erste optische Strahlerzeugungsmittel
darauf zu montieren, wobei eine Bewegung des Arms eine Bewegung
des optischen Zielstrahls in der anderen Richtung bewirkt.
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Alternativ kann das optische Strahllenkungsmittel
zwei beweglich montierte reflektierende Glieder aufweisen, wobei
eine Bewegung jedes reflektierenden Glieds jeweils eine Bewegung
des optischen Zielstrahls in jeder der beiden Richtungen bewirkt.
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Alternativ kann das optische Strahlerzeugungsmittel
einen beweglichen Arm aufweisen, um das erste optische Strahlerzeugungsmittel
darauf zu montieren, wobei eine Bewegung des Arms in jeder der beiden
Richtungen eine dazu in Beziehung stehende Bewegung des optischen
Zielstrahls in jeder der beiden Richtungen bewirkt.
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Das oder jedes reflektierende Glied
kann ein Glasspiegel sein oder kann eine Beschichtung aus reflektierendem
Material auf einem Substrat, wie z. B. Kunststoffmaterial, sein.
Das oder jedes reflektierende Glied ist vorzugsweise für eine Drehbewegung
gelagert.
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Das oder jedes reflektierende Glied
ist vorzugsweise drehbar unter der Steuerung eines Motors, wie z.
B. eines Servomotors oder eines Gleichstrommotors. Wo es zwei reflektierende
Glieder gibt, kann jedes reflektierende Glied unter der Steuerung eines
gesonderten Motors drehbar sein, oder beide reflektierende Glieder
können
unter der Steuerung eines einzigen Motors steu erbar sein, der so
mit einem Getriebe versehen ist, dass er eine Drehbewegung in beiden
Richtungen bewirkt.
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Das oder jedes reflektierende Glied
ist vorzugsweise drehbar zwischen einer ersten Position und einer
zweiten Position in der einen Richtung oder in der entgegengesetzten
Richtung. Der erste optische Strahlerzeuger kann betätigbar sein,
um im wesentlichen nur während
der Bewegung des oder jedes reflektierenden Glieds betätigt zu
werden. Alternativ kann das oder jedes reflektierende Glied im wesentlichen
kontinuierlich in einer Richtung drehbar sein, wobei der erste optische
Strahlerzeuger vorzugsweise betätigbar
ist, um nur für
einen Teil jeder vollständigen
Drehung betätigt
zu werden.
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Das Steuerungsmittel umfasst vorzugsweise einen
Mikroprozessor und kann außerdem
einen Anzeigeschirm aufweisen. Das Steuerungsmittel ist vorzugsweise
ein Personal-Mikroprozessor. Das Steuerungsmittel ist vorzugsweise
betätigbar,
um die Bewegung des Zielbildes über
einen ausgewählten
Weg einer Vielzahl unterschiedlicher Bewegungswege zu bewegen. Das
Steuerungsmittel umfasst vorzugsweise ein Auswahlmittel, um einen
Benutzer in die Lage zu versetzen, einen Bewegungsweg für das Zielbild
auszuwählen.
Es gibt vorzugsweise mindestens einen Bewegungsweg des Zielbildes
für jede Tontauben-Schiessdisziplin.
Vorzugsweise zeigt das Steuerungsmittel den ausgewählten Bewegungsweg auf
dem Anzeigeschirm an. Das Steuerungsmittel kann auch ein Hintergrundbild
auf dem Anzeigeschirm anzeigen, um einen Benutzer in die Lage zu versetzen,
die Schiessposition bezüglich
des Ziels und eines ausgewählten
Hintergrunds einzuschätzen.
Das Hintergrundbild ist vorzugsweise für den ausgewählten Bewegungsweg
des Zielbildes und die ausgewählte
Schiessdisziplin geeignet.
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Das Initiierungsmittel ist vorzugsweise
ein durch die Stimme betätigtes
Schaltermittel, das vorzugsweise ein Mikrofon und ein elektrisches
Signalerzeugungsmittel aufweist, um ein Signal an das Steuerungsmittel
zu senden, wenn ein Stimmbefehl bzw. Sprachbefehl empfangen wird.
Das Initiierungsmittel ist vorzugsweise ein akustischer Auslöser.
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Alternativ kann das Initiierungsmittel
ein manuell betätigbares
Schaltermittel sein und kann einen Mikroprozessor-Mausknopf oder
eine Mikroprozessor-Tastaturtaste aufweisen.
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Das Schiesssimulationsgerät umfasst
vorzugsweise außerdem
ein Schusssimulationsmittel zum Simulieren des Weges eines durch
die Schiessvorrichtung abgefeuerten Schusses. Das Schusssimulationsmittel
umfasst vorzugsweise ein Schaltermittel und ein zweites optisches
Strahlerzeugungsmittel in Verbindung mit dem Schaltermittel. Das Schaltermittel
wird vorzugsweise betätigt,
wenn durch einen Benutzer ein Schuss abgefeuert wird. Das zweite
optische Strahlerzeugungsmittel emittiert vorzugsweise einen optischen
Strahl, wenn das Schaltermittel betätigt wird. Das Schaltermittel
ist vorzugsweise an dem Schrotflinten-Abzug montierbar, so dass
das Drücken
des Abzugs das Schaltermittel und den zweiten optischen Strahlerzeuger
betätigt. Das
Schaltermittel ist vorzugsweise ein elektrischer Mikroschalter.
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Das zweite optische Strahlerzeugungsmittel ist
vorzugsweise eine Laserdiode. Die Wellenlänge des von der Schusssimulations-Laserdiode emittierten
Lichts hat vorzugsweise eine weit verteilte Wellenlänge von
der Wellenlänge
des optischen Zielstrahls. Die Schusssimulations-Laserdiode ist
vorzugsweise betätigbar,
um einen Infrarot-Laserstrahl zu emittieren. Die Schusssimulations-Laserdiode
ist vorzugsweise betätigbar,
um Laserlicht-Impulse zu emittieren. Die Impulse haben vorzugsweise
eine Dauer von etwa 20 ms. Die Schusssimulations-Laserdiode ist
vorzugsweise am Lauf der Schrotflinte montierbar und ist noch bevorzugter
im Innern eines Laufes der Schrotflinte im Bereich der Mündung der Schrotflinte
montierbar.
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Das Schusssimulationsmittel umfasst
vorzugsweise außerdem
ein Signalemissionsmittel, das mit dem Schaltermittel in Verbindung
steht, zum Aussenden eines Signals zu einem Signalempfangsmittel
an dem Steuerungsmittel, um dem Steuerungsmittel anzuzeigen, dass
ein Schuss abgefeuert worden ist. Das Signalemissionsmittel ist
vorzugsweise an einem Lauf der Schrotflinte montierbar und ist noch
bevorzugter im Bereich der Mündung
der Schrotflinte montierbar. Das Signalemissionsmittel ist vorzugsweise
ein drittes optisches Signalerzeugungsmittel und noch bevorzugter
eine Infrarot-Leuchtdiode. Das Signalempfangsmittel ist vorzugsweise
ein erstes optisches Erfassungsmittel, das für die Erfassung von Infrarotlicht
geeignet ist.
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Das Schusssimulationsmittel enthält vorzugsweise
außerdem
ein elektrisches Stromversorgungsmittel, das an der Schrotflinte
montierbar ist, um der Schusssimulations-Laserdiode und der Leuchtdiode
(LED) Energie zuzuführen.
Das elektrische Stromversorgungsmittel ist vorzugsweise eine Batterie.
Vorzugsweise ist das Gewicht der Batterie im wesentlichen gleich
wie das kombinierte Gewicht der Schusssimulations-Laserdiode und
der LED. Vorzugsweise ist die Batterie auf der Abzugsseite des Gleichgewichtspunkts
der Schrotflinte montierbar, so dass das Gewicht der Batterie das
kombinierte Gewicht der im Bereich der Mündung der Schrotflinte vorgesehenen
Schusssimulations-Laserdiode und der LED ausgleicht, wodurch gewährleistet
wird, dass die Schrotflinte ausbalanciert ist.
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Das Gerät kann außerdem ein Rückstoss-Simulationsmittel
enthalten, das an der Schrotflinte montierbar ist, um einen Rückstoss
beim Abfeuern eines Schusses zu simulieren. Das Rückstoss- Simulationsmittel
umfasst vorzugsweise eine Waffenkartusche bzw. Waffenpatrone, welche
komprimiertes Gas, wie z. B. Luft enthält. Die Kartusche lässt sich
in die Schusswaffe des Benutzers, vorzugsweise an demselben Ort
laden, an dem auch eine Standardpatrone geladen wird. Das komprimierte
Gas in der Kartusche bzw. Patrone wird vorzugsweise freigegeben, wenn
die Waffe abgefeuert wird, wodurch der Rückstoss simuliert wird, den
man beim Abfeueren einer Standardpatrone durch die Waffe erfährt.
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Ein Audio-Lautsprecher kann vorgesehen sein,
der mit dem Steuerungsmittel in Verbindung steht, um ein Hörsignal
beim Abfeuern des Schusses zu emittieren. Das Hörsignal simuliert vorzugsweise das
Geräusch,
das von einer Schrotflinte beim Abfeuern erzeugt wird.
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Das Schiesssimulationsgerät umfasst
vorzugsweise außerdem
ein Schusserfassungsmittel zum Erfassen des Ortes eines simulierten
Schusses auf der Projektionsfläche.
Das Schusserfassungsmittel umfasst vorzugsweise ein zweites optisches
Erfassungsmittel zum Erfassen des Schusssimulations-Laserdiodenstrahls
auf der Projektionsfläche. Das
zweite optische Erfassungsmittel ist vorzugsweise ein CMOS-Flächenbildsensor
mit einem darüber vorgesehenen
Infrarot-Filterglied oder kann alternativ eine ladungsgekoppelte
Vorrichtung (CCD-Vorrichtung) aufweisen. Das zweite optische Erfassungsmittel
ist vorzugsweise innerhalb des Projektionsmittels vorgesehen und
noch bevorzugter im allgemeinen entlang des ersten optischen Strahlerzeugungsmittels
vorgesehen. Das zweite optische Erfassungsmittel hat vorzugsweise
ein Sichtfeld von etwa 20° vorzugsweise
im wesentlichen um den optischen Zielstrahl herum.
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Das Schusserfassungsmittel steht
vorzugsweise mit dem Steuerungsmittel in Verbindung, um Information
an das Steuerungsmit tel bezüglich
des Ortes des Schusssimulations-Laserdiodenstrahls
zu senden. Das Steuerungsmittel umfasst vorzugsweise ein Verarbeitungsmittel
zum Bestimmen des Orts des simulierten Schusses bezüglich des
Ortes des Zielstrahls auf der Projektionsfläche. Der abgeschätzte Ort
des simulierten Schusses auf dem Zielbild kann auf dem Anzeigeschirm
angezeigt werden, damit der Benutzer sehen kann, ob das Zielbild
durch den simulierten Schuss getroffen wurde oder ob das Zielbild
verfehlt wurde, und falls dies der Fall ist, den Ort des simulierten
Schusses in Bezug auf das Zielbild.
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Das Schiesssimulationsgerät kann außerdem ein
Bildprojektionsmittel aufweisen, um das Hintergrundbild auf die
Projektionsfläche
zu projizieren.
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Das Schiesssimulationsgerät kann außerdem ein
Messmittel aufweisen zum Bestimmen des Abstands zwischen dem Projektionsmittel
und der Projektionsfläche.
Das Messmittel ist vorzugsweise eine Sonarvorrichtung, wie z. B.
eine Ultraschall-Messvorrichtung.
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Das Schiesssimulationsgerät kann eine
Vielzahl von Projektionsmitteln aufweisen, um zu ermöglichen,
dass eine Vielzahl von Zielbildern auf die Projektionsfläche projiziert
werden.
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Das Steuerungsmittel enthält vorzugsweise ein
Mittel, wodurch der Benutzer die zum Erzeugen von Zielen, ihrer
Anzeige und ihrer Projektion notwendigen Daten erzeugen und editieren
kann. Derartige Mittel liegen vorzugsweise in Form eines oder mehrerer
Rechnerprogramme vor, die auf einem Rechner (PC) laufen können.
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Das Steuerungsmittel enthält vorzugsweise ein
Mittel zum Simulieren eines Doppel-Schiessens und eines Einzel-Schiessens.
Das Steuerungsmittel kann ein Mittel enthalten zum Simulieren von
Hintereinander-Doppeln, bei denen das Freigeben des zweiten Ziels
stattfindet, wenn der Benutzer auf das erste feuert, und Simultan-Doppeln,
bei denen beide Ziele gleichzeitig freigegeben werden.
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Die Zielbilder für das Simultan-Doppel werden
vorzugsweise durch gesonderte Projektionsmittel für jedes
Ziel projiziert.
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Alternativ können die Zielbilder für das Simultan-Doppel
durch ein Projektionsmittel projiziert werden, welches das erste
Zielbild projiziert und dann unmittelbar zum Projizieren des weiteren
zweiten Zielbildes umschaltet, wenn der Benutzer auf das erste feuert.
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Das Steuerungsmittel enthält vorzugsweise eine
sichtbare Bereitschaftsanzeige für
das Schiessen. Dies wird für
viele Schiessdisziplinen, insbesondere für olympische Disziplinen verlangt.
Die Sichtanzeige ist vorzugsweise eine mehrfarbige Leuchtdiode (LED).
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Das Steuerungsmittel enthält vorzugsweise einen
Verzögerungsmechanismus,
der verwendet werden kann, um eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt
des Auslösens
der Zielprojektion und der tatsächlichen
Projektion zu erzeugen. Ein solcher Verzögerungsmechanismus ist für zahlreiche Schiessdisziplinen,
insbesondere für
olympische Disziplinen erforderlich, die eine zufällige Verzögerung von
etwa 0 bis 3 Sekunden erfordern, bevor das Ziel freigegeben wird.
Der Verzögerungsmechanismus enthält vorzugsweise
einen Zufallszahlen-Generator.
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Das Steuerungsmittel enthält vorzugsweise ein
Mittel, bei dem die Firmware und die Software, welche die Mikroprozessoren
steuern, jeder Zeit durch. den Benutzer durch aktualisierte Da ten
ausgetauscht werden kann, die für
diesen Zweck vorgesehen sind. Diese Form der Aktualisierung kann
die Lebensdauer von Produkten verlängern, die gemäss der vorliegenden
Erfindung entwickelt werden, und kann dem Benutzer neue Produkteigenschaften
liefern, wenn und falls sie verfügbar
werden.
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Das Steuerungsmittel enthält vorzugsweise ein
unabhängiges
Steuerungsgerät
für einen
Rechner, so dass die Schiessdisziplin und das Ziel ausgewählt werden
können,
die Freigabe des simulierten Ziels initiiert werden kann und der
Ort des erfassten Schusses erfasst und angezeigt werden kann, wobei das
Steuerungsgerät
verwendet wird. Das unabhängige
Steuerungsgerät
ist vorzugsweise ein Fernsteuerungsgerät.
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Das Steuerungsmittel enthält vorzugsweise ein
Mittel zum Steuern des Zugangs zu dem Schiesssimulationsgerät. Das Zugangsteuerungsmittel
kann eine Smartcard und einen zugeordneten Lese/Schreib-Mechanismus
enthalten. Die Smartcard kann vorzugsweise Schiesskredite speichern,
für die man
zahlen muss oder nicht zahlen muss, so dass das Steuerungsmittel
die Anzahl der Kredite um einen oder mehrere jedes Mal dann verringert,
wenn ein Schuss abgegeben wird, und nicht mehr funktioniert, wenn
keine Kredite übrig
sind.
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Alternativ kann das Steuerungsmittel
die Anzahl der durchgeführten
Schüsse
auf der Smartcard speichern, so dass geladen werden kann, nachdem das
Schiessen beendet ist.
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Die Smartcard ist vorzugsweise auch
in der Lage, Daten über
den Benutzer, die Schrotflinte, die Patronen und andere Faktoren
zu speichern, so dass der Benutzer solche Daten erzeugen und editieren kann,
wodurch die Smartcard verwendet werden kann, um das Simulationsgerät für solche
Daten maßgeschneidert
einzustellen.
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Die Smartcard enthält vorzugsweise
Sicherheitseinrichtungen, um einen Missbrauch zu verhindern.
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Gemäss der vorliegenden Erfindung
wird außerdem
ein Verfahren bereitgestellt zum Simulieren eines Schiessens, wobei
das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Projizieren eines
sich bewegenden Zielbildes auf eine Projektionsfläche und Steuern
der Bewegung des Zielbildes, wobei eine Bewegung des Zielbildes
durch ein Signal von einem Benutzer initiiert werden kann; Simulieren
des Weges eines durch eine Schiessvorrichtung abgefeuerten Schusses;
und Erfassen des Ortes des simulierten Schusses auf der Projektionsfläche, wobei
das Schusserfassungsmittel mit dem Projektionsmittel beweglich ist
und den Ort eines simulierten Schusses nur innerhalb eines Erfassungsbereichs
auf der Projektionsfläche
erfassen kann, wobei der Erfassungsbereich in Abhängigkeit
von der Bewegung des Zielbildes bewegbar ist.
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Vorzugsweise wird das Zielbild durch
einen optischen Zielstrahl erzeugt, der ein roter Laserstrahl sein
kann.
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Das Verfahren kann einen Schritt
enthalten zum Bewegen des optischen Zielstrahls in einer oder in
beiden zweier im wesentlichen senkrechter Richtungen.
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Das Verfahren kann einen Schritt
enthalten zum Erzeugen des optischen Strahls unter Verwendung eines
optischen Strahlerzeugungsmittels, das eine Laserdiode sein kann.
Das Verfahren kann einen Schritt enthalten zur Bewegung des optischen Zielstrahls
durch Bewegen des optischen Strahlerzeugungsmittels. Das Verfahren
kann einen Schritt enthalten zum Reflektieren des optischen Zielstrahls von
einem beweglich montierten reflektierenden Glied. Das Verfahren
kann einen Schritt enthalten zum Bewe gen des reflektierenden Glieds,
um eine Bewegung des optischen Zielstrahls zu bewirken.
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Das Verfahren kann einen Schritt
enthalten zum Betätigen
des optischen Strahlerzeugers im wesentlichen nur während der
Bewegung des reflektierenden Glieds. Alternativ kann das reflektierende Glied
im wesentlichen kontinuierlich in einer Richtung gedreht werden,
wobei der erste optische Strahlerzeuger nur für einen Teil jeder vollständigen Drehung betätigt wird.
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Das Verfahren kann die Verwendung
eines Steuerungsmittels beinhalten, um die Bewegung des Zielbildes über die
Projektionsfläche
zu steuern. Das Zielbild kann gesteuert werden, so dass es sich über einen
ausgewählten
Weg einer Vielzahl unterschiedlicher Bewegungswege bewegt. Das Verfahren
kann die Auswahl eines Bewegungswegs für das Zielbild enthalten.
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Das Verfahren kann die Anzeige des
ausgewählten
Bewegungswegs auf einem Anzeigemittel des Steuerungsmittels enthalten.
Das auf dem Anzeigemittel angezeigte Ziel kann seine Größe verändern, wenn
es sich entlang des ausgewählten
Bewegungswegs bewegt, um dadurch einem Benutzer Information hinsichtlich
des Abstands des Zieles von dem Benutzer zu liefern, wobei der Benutzer
die Bewegung des Ziels auf dem Anzeigemittel beobachtet, bevor er
in Stellung geht und auf das Zielbild auf der Projektionsfläche schießt. Das
Verfahren kann außerdem
das Anzeigen numerischen Entfernungsdaten auf dem Anzeigemittel
während
der Anzeige des ausgewählten
Bewegungswegs enthalten, wobei der Benutzer die Bewegung des Ziels
auf dem Anzeigemittel beobachtet, bevor er in Stellung geht und
auf das Zielbild auf der Projektionsfläche schießt. Das Verfahren kann außerdem die
Anzeige eines Hintergrundbildes auf dem Anzeigemittel enthalten,
damit der Benutzer eine Schiessstellung bezüglich des Hintergrunds mit
ausgewähltem
Ziel einschätzen
kann.
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Das Verfahren kann einen Schritt
enthalten zum Initiieren der Bewegung des Zielbildes unter Verwendung
eines sprachaktivierten Schaltermittels. Alternativ kann die Bewegung
durch ein manuell betätigbares
Schaltermittel initiiert werden, das einen Mikroprozessor-Mausknopf
oder eine Mikroprozessor-Tastaturtaste enthalten kann.
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Das Verfahren enthält vorzugsweise
außerdem
einen Schritt zum Simulieren eines Schusses, der durch eine Schiessvorrichtung
abgefeuert wird. Das Verfahren kann einen Schritt enthalten zum
Bereitstellen eines optischen Strahls, wenn ein Schaltermittel durch
einen Benutzer betätigt
wird. Die Betätigung
des Schaltermittels kann hervorgerufen werden, indem der Benutzer
einen Abzug einer Schiessvorrichtung drückt. Die Wellenlänge des
Lichts in dem zweiten optischen Strahl ist vorzugsweise von der
Wellenlänge
des Lichts des optischen Zielstrahls beabstandet. Vorzugsweise enthält der zweite
optische Strahl Impulse aus Infrarot-Laserlicht, die eine Dauer
von etwa 20 Millisekunden haben können.
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Das Verfahren kann außerdem einen
Schritt enthalten zum Aussenden eines Signals an ein Signalempfangsmittel
des Steuerungsmittels, um dem Steuerungsmittel anzuzeigen, dass
ein Schuss abgefeuert worden ist. Vorzugsweise wird das Aussenden des
Signals durch das Drücken
des Abzugs der Schrotflinte initiiert. Das Signal wird vorzugsweise mittels
eines dem Steuerungsmittel zugeordneten optischen Erfassungsmittels
erfasst.
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Das Verfahren enthält außerdem vorzugsweise
einen Schritt zum Erfassen des Ortes des zweiten optischen Strahls
auf der Projektionsfläche. Das
Verfahren kann die Verwendung eines optischen Erfassungsmittels
enthalten, um den zweiten optischen Strahl auf der Projektionsfläche zu erfassen.
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Das Verfahren kann einen Schritt
enthalten zum Verarbeiten der Ausgabe des Schusserfassungsmittels,
um zu bestimmen, ob der simulierte Schuss das Ziel getroffen hätte. Der
Schritt des Verarbeitens enthält
vorzugsweise die Berechnung der Verschiebung des zweiten optischen
Strahls von dem Ort, den das Ziel zu dem Zeitpunkt erreicht hätte, zu
dem der simulierte Schuss denselben Bereich wie das Ziel erreicht
hätte.
Das Verfahren kann einen Schritt enthalten zum Anzeigen des geschätzten Ortes
des simulierten Schusses und des geschätzten Ortes des Ziels, wodurch
der Benutzer sehen kann, ob das Zielbild durch den simulierten Schuss
getroffen wurde.
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Es werden nun spezielle Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung als nicht einschränkend aufzufassende Beispiele
anhand der begleitenden Zeichnung beschrieben, wobei:
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1 eine
schematische Draufsicht eines Schiesssimulationsgeräts gemäss der vorliegende Erfindung
ist;
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2 eine
schematische Seitenansicht eines Schiesssimulationsgeräts gemäss der vorliegenden
Erfindung ist;
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3 eine
bildliche Darstellung eines Projektionsmittels zur Verwendung in
dem Schiesssimulationsgerät
von 1 und 2 ist;
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4 eine
bildliche Darstellung eines alternativen Projektionsmittels zur
Verwendung in dem Schiesssimulationsgerät von 1 und 2 ist;
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5 eine
bildliche Darstellung einer Schrotflinte zur Verwendung mit dem
Gerät von 1 ist;
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6 eine
bildliche Darstellung eines Bewegungswegs des Zielbildes über die
Projektionsfläche des
Geräts
von 1 ist;
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7A ein
Beispiel der Simulator-Steuerungssprache für die Kommunikation zwischen
dem Steuerungsmittel und dem Projektionsmittel von 1 ist;
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7B ein
Beispiel eines Satzes weiterer/alternativer Befehle für die Simulator-Steuerungssprache
ist;
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8A eine
bildliche Seitenansicht und 8B eine
bildliche Draufsicht eines alternativen Projektionsmittels zur Verwendung
in einem Schiesssimulationsgerät
gemäss
der vorliegenden Erfindung ist;
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9 eine
bildliche Seitenansicht und 9B eine
bildliche Draufsicht eines alternativen Projektionsmittels zur Verwendung
in einem Schiesssimulationsgerät
gemäss
der vorliegenden Erfindung ist;
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10 eine
bildliche Darstellung eines Bewegungswegs des Zielbildes über die
Projektionsfläche
des Schiesssimulationsgeräts
der Erfindung ist, wobei das Sichtfeld des Bildsensors und die simulierte
Streuung des Schusses gezeigt sind;
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11 eine
bildliche Darstellung eines Mündungseinsatzes
ist, der in dem Gerät
der Erfindung verwendet wird; und
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12 eine
bildliche Darstellung einer Fernsteuerung zur Verwendung mit dem
Gerät der
vorliegenden Erfindung ist.
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Wie man in der Zeichnung sieht, ist
ein Schiesssimulationsgerät 10 vorgesehen.
Das Gerät 10 enthält ein Projektionsmittel
12 zum Projizieren eines sich bewegenden Zielbildes auf eine Pro jektionsfläche 14.
Das in 3 gezeigte Projektionsmittel 12 enthält einen
optischen Strahlerzeuger in Form einer Laserdiode 24, die
einen roten Laserstrahl emittiert. Ein Spiegel 30 ist mit
der Laserdiode ausgerichtet so angeordnet, dass ein durch die Laserdiode
erzeugter Laserstrahl von dem Spiegel reflektiert und zu der Projektionsfläche gelenkt
wird.
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Die Laserdiode 24 ist auf
einem Schwenkarm 26 montiert, der um einen unterhalb des
Spiegels 30 angeordneten Drehpunkt in der Ebene des Papiers
geschwenkt werden kann. Der Spiegel 30 ist auf einer Achse 32 montiert,
die durch Lager 34 abgestützt ist. Die Achse 32 ist
unter der Steuerung eines Motors 36 drehbar.
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Im Betrieb kann der Schwenkarm 26 um
den Drehpunkt 28 so geschwenkt werden, dass sich sein distales
Ende 26A zwischen den Positionen A und B bewegt, wodurch
der Winkel verändert
wird, mit dem der von der Laserdiode 24 emittierte Laserstrahl
auf den Spiegel 30 auftrifft. Der Laserstrahl wird von
dem Spiegel 30 reflektiert und zu der Projektionsfläche 14 gelenkt.
Da sich der Winkel des Laserstrahls ändert, bewegt sich das durch
den Laserstrahl auf der Projektionsfläche 14 gebildete Zielbild 18 von
rechts nach links über
die Projektionsfläche 14.
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Der Motor 36 kann die Achse 32 im
Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn drehen, das heißt er bringt
den unteren Rand 30a des Spiegels zu der Laserdiode 24 hin
bzw. von der Laserdiode weg. Dies bewirkt, dass der Laserstrahl
höher oder
niedriger auf die Projektionsfläche
gelenkt wird.
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Das Projektionsmittel 12 wird
unter der Steuerung eines Mikroprozessors 40 betätigt. Der
Mikroprozessor 40 steuert die Bewegung des Schwenkarms 26 und
des Spiegels 30, um das Zielbild 18 entlang eines
ausgewählten
Bewegungswegs 42 über
die Projektionsfläche 14 zu
bewegen. Um z. B. einen Weg zu erzeugen, der den Flugweg einer Tontaube
nachahmt, wird der Schwenkarm nach und nach geschwenkt, so dass
sich sein distales Ende zwischen den Positionen A und B bewegt,
wie oben beschrieben. Während
sich der Schwenkarm 26 zwischen den Positionen A und B
bewegt, wird dann der Spiegel 30 auf der Achse 32 gedreht,
und zwar zunächst
im Gegenuhrzeigersinn, das heißt,
der untere Rand 30a des Spiegels 30 wird in der
aus dem Papier herausragenden Richtung bewegt, um das Zielbild 18 in
einer nach oben gerichteten Richtung über die Projektionsfläche zu bewegen,
und anschließend
im Uhrzeigersinn, um das Zielbild in einer nach unten gerichteten
Richtung über
die Projektionsfläche
zu bewegen. Die kombinierte Wirkung der Bewegung der Laserdiode 24 und
des Spiegels 30 besteht darin, dass das Zielbild 18 über die
Projektionsfläche 14 in einen
nach oben gewölbten
Weg 42 bewegt wird, wie es in 6 gezeigt ist. Die Form des Wegs 42 ist
dieselbe wie die eines Weges, den eine echte Tontaube zurücklegt.
Die Erfahrung des Benutzers beim Schiessen auf echte Tontauben ermöglicht es
dem Benutzer, die simulierte Entfernung zu dem simulierten Ziel
aus der Form des Weges 42 abzuschätzen.
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Information bezüglich einer Vielzahl unterschiedlicher
Bewegungswege 42 des Zielbildes 18 wird innerhalb
des Mikroprozessors 40 abgespeichert. Der Benutzer 16 kann
einen Bewegungsweg 42 aus einem Menu auf einem Anzeigeschirm
auswählen,
wobei er entweder die Tastatur oder die Maus eines Mikroprozessors
verwendet. Nach der Auswahl eines Bewegungswegs wird der Weg 42 auf dem
Anzeigeschirm angezeigt. Zusätzlich
zu der Information bezüglich
der verfügbaren
Bewegungswege des Zielbilds 18 wird auch Information bezüglich des
Schiessgeländes, über das
sich das Zielbild 18 bewegt, ebenfalls von dem Mikroprozessor 40 gespeichert
und kann auf dem Anzeigeschirm angezeigt werden, wodurch der Benutzer
in die Lage versetzt wird, seine Schiessstellung bezüglich des
Ziels und des Geländes
im Hintergrund einzuschätzen. Um
den Benutzer 16 beim Abschätzen der simulier ten Entfernung
zu dem Zielbild 18 zu unterstützen, ändert sich die Größe des auf
dem Anzeigeschirm gezeigten Ziels, wenn sich das Ziel entlang des
auf dem Anzeigeschirm angezeigten ausgewählten Wegs 42 bewegt.
Numerische Entfernungsdaten können
ebenfalls auf dem Anzeigeschirm entlang des Weges 42 angezeigt
werden, um den Benutzer 16 beim Abschätzen der simulierten Entfernung
zu dem Zielbild 18 zu unterstützen.
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Um den Weg 42 des Zielbilds 18 zu
erzeugen, berücksichtigt
der Mikroprozessor 40 die folgenden Variablen: die Größe, die
Form und das Gewicht des Tonziels; die Meereshöhe des simulierten Schiessstands;
die Windrichtung und die Windstärke; die
Entfernung des Benutzers 16 von dem Projektionsmittel 12;
und die Höhe
des Projektionsmittels 12 oberhalb der Bodenhöhe.
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Eine Ultraschall-Messvorrichtung
(nicht gezeigt) kann an dem Projektionsmittel 12 vorgesehen sein,
um das Messen der Entfernung zwischen dem Projektionsmittel 12 und
der Projektionsfläche 14 zu ermöglichen.
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Ein akustischer Auslöser 20 ist
vorgesehen, um die Bewegung des Zielbildes 18 zu initiieren.
Der akustische Auslöser 20 umfasst
ein Mikrofon und eine elektrische Signalerzeugungsvorrichtung und steht
mit dem Steuerungs-Mikroprozessor 40 in Verbindung. Das
Mikrofon in dem akustischen Auslöser 20 ist
für den
Sprachbefehl von einem Benutzer 16 empfindlich, und wenn
ein Sprachbefehl durch das Mikrofon empfangen wird, wird der elektrische
Signalgenerator aktiviert, und es wird ein Signal zu dem Steuerungs-Mikroprozessor 40 gesendet,
wodurch dem Mikroprozessor 40 signalisiert wird, dass die
Bewegung des Zielbildes 14 beginnen sollte. Insbesondere
wenn das Schiesssimulationsgerät 10 beim Sport
des Tontaubenschiessens verwendet wird, ist der akustische Auslöser 20 für den Ruf "Pull" des Benutzers empfindlich,
da dies im Freien auf einem Schiessstand gerufen wird.
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Wie man in 5 sieht, umfasst das Schiesssimulationsgerät 10 zusätzlich ein
Schusssimulationsmittel, das an einer Schrotflinte 22 angebracht
ist, um den Weg eines durch die Schrotflinte 22 abgefeuerten
Schusses zu simulieren. Das Schusssimulationsmittel umfasst einen
elektrischen Mikroschalter 44, der am Auslöser 46 der
Schrotflinte 22 vorgesehen ist, sowie eine Infrarot-Laserdiode 48, die
innerhalb eines Laufs 50 der Schrotflinte 22 im Bereich
der Mündung 52 der
Schrotflinte vorgesehen ist. Es ist auch eine Batterie innerhalb
einer Kammer 54 an der Schrotflinte 22 vorgesehen,
um den Mikroschalter 44 und die Infrarot-Laserdiode 48 mit
elektrischer Energie zu versorgen. Die Infrarot-Laserdiode 48 steht
mit dem elektrischen Mikroschalter 44 in elektrischer Verbindung,
so das beim Abdrücken
des Abzugs 46 der Schrotflinte der Mikroschalter 44 umgelegt
wird und die Infrarot-Laserdiode 48 betätigt wird. Die Infrarot-Laserdiode 48 emittiert
Impulse aus Infrarotlicht, wobei die Impulse eine Dauer von etwa 20
Millisekunden haben.
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Wie man in 3 sieht, ist ein Schusserfassungsmittel
in Form eines CMOS-Flächenbildsensors 38 an
dem Schwenkarm 26 vorgesehen. Der Schusssensor 38 ist
an dem Schwenkarm 26 im allgemeinen neben der Laserdiode 24 vorgesehen.
Der Schusssensor 38 erfasst das Abfeuern eines simulierten
Schusses durch die Schrotflinte 22 und erfasst den Ort
eines simulierten Schusses auf der Projektionsfläche 14.
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Ein Infrarotfilter 64 ist über der
Fläche
des CMOS-Sensors 38 vorgesehen, um zu gewährleisten,
dass der Sensor 38 nur für Infrarotlicht empfindlich
ist, wie es durch die Infrarot-Laserdiode 48 an
der Schrotflinte 22 emittiert wird. Der Schusssensor 38 hat
ein Gesichtsfeld von etwa 20° um
den durch die Laserdiode emittierten Zielstrahl herum. Wenn sich das
Zielbild 18 über
die Projektionsfläche 14 bewegt, bewegt
sich das Gesichtsfeld des Schusssensors 38 entsprechend über die
Projektionsfläche 14.
Da die Mehrzahl der Schüsse
entweder das Zielbild 18 treffen oder das Zielbild 18 knapp
verfehlen, ist es nur notwendig, dass der Schusssensor 38 nach
Schüssen
innerhalb eines kleinen Bereichs um das Zielbild 18 herum Ausschau
hält.
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Der Schusssensor 38 steht
mit dem Steuerungs-Mikroprozessor 40 in Verbindung und
leitet ein Signal an den Mikroprozessor 40 weiter, nachdem der
Schusssimulationsstrahl von der Infrarot-Laserdiode 48 erfasst wurde.
Die Information wird dann durch den Mikroprozessor 40 verarbeitet,
um den Ort des simulierten Schusses bezüglich des Ortes des Zielbildes 18 zu
bestimmen. Um zu bestimmen, ob der simulierte Schuss das Zielbild 18 getroffen
hat oder nicht, berücksichtigt
die durch den Mikroprozessor 40 durchgeführte Verarbeitung
verschiedene Parameter bezüglich
des Ziels, der Schrotflinte und des zu simulierenden Schusses. Dies
kann einen oder mehrere der folgenden Parameter enthalten: die Länge des
Schrotflintenlaufs; die Art der in dem Lauf verwendeten Drossel,
die Größe des zu
simulierenden Schusses; das Gewicht des zu simulierenden Schusses;
die Mündungsgeschwindigkeit
des zu simulierenden Schusses; und die Flugbahn sowie Geschwindigkeit
des zu simulierenden Ziels. Diese Variablen ermöglichen es dem Mikroprozessor 40,
die Größe und die
Form des simulierten Schussballes vorherzusagen, wenn er denselben
Bereich wie das simulierte Ziel erreicht. Hieraus kann der Mikroprozessor 40 die
seitliche und vertikale Verschiebung des Schusssimulationsstrahls
auf der Projektionsfläche 14 zu
dem Ort berechnen, den das simulierte Ziel zu dem Zeitpunkt erreicht
haben wird, bei dem der simulierte Schuss denselben Bereich wie
das simulierte Ziel erreicht hat. Der Mikroprozessor kann dabei bestimmen,
ob der simulierte Schuss das Ziel getroffen oder verfehlt hat, und,
falls das simulierte Ziel verfehlt wurde, um wie viel das Ziel durch
den simulierten Schuss ver fehlt wurde und in welche Richtung bezüglich des
simulierten Ziels der simulierte Schuss wanderte.
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Ein Signalemissionsmittel in Form
einer Infrarot-Leuchtdiode 56 ist an dem anderen Lauf 58 der Schrotflinte
im Bereich der Mündung 52 der
Schrotflinte vorgesehen (siehe 5).
Die Infrarot-LED 56 steht auch mit dem elektrischen Mikroschalter 44 in Verbindung
und wird durch die Batterie 54 mit Energie versorgt. Wenn
der Auslöser 46 gedrückt wird und
der Mikroschalter 4 umgelegt wird, wird die Infrarot-LED 56 betätigt und
emittiert ein optisches Infrarotsignal für den Empfang durch einen optischen
Detektor 60, der mit dem Steuerungs-Mikroprozessor 40 in
Verbindung steht. Der Empfang eines Signals von der Infrarot-LED 56 durch
den optischen Detektor 66 gibt dem Steuerungs-Mikroprozessor 40 den Hinweis,
dass ein Schuss durch die Schrotflinte 22 abgefeuert wurde.
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Der elektrische Mikroschalter 44,
die Infrarot-Laserdiode 48, die Batterie 54 und
die Infrarot-LED 56 sind an der Schrotflinte 22 so
angeordnet, dass das kombinierte Gewicht der Infrarot-Laserdiode 48 und
der Infrarot-LED 56 durch das Gewicht des Mikroschalters 44 und
der Batterie 54 ausgeglichen werden, so dass das Gleichgewicht
der Schrotflinte 22 um ihren Gleichgewichtspunkt 62 beibehalten wird.
Es ist wichtig, dass diese Bedingung erfüllt wird, damit, wenn die Schrotflinte
des Benutzers die zuvor erwähnten
Teile des Schiesssimulationsgeräts 10 aufweist,
sich die Schrotflinte des Benutzers genauso anfühlt als ob der Benutzer eine
unbestückte Schrotflinte
verwenden würde.
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Ein Audio-Lautsprecher 66 ist
in Verbindung mit dem Steuerungs-Mikroprozessor 40 vorgesehen und
emittiert ein Hörsignal,
wenn die Schrotflinte 22 abgefeuert wird, um das durch
einen Schrotflinte erzeugte Geräusch
beim Abfeuern zu simulieren.
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Es können Rückstoss-Simulationsmittel in Form
einer Druckluft enthaltenden Waffen-Kartusche bzw. Waffen-Patrone 68 in
die Schrotflinte 22 geladen werden, und zwar so wie eine
standardmäßige Patrone
in die Schrotflinte geladen würde.
Wenn die Schrotflinte 42 abgefeuert wird, schlägt ein Zündmechanismus
innerhalb der Schrotflinte 22 auf ein Ende der Patrone 68,
wodurch die Freigabe von Druckluft bewirkt wird und somit der von
einer standardmäßigen Patrone
beim Abfeuern in einer Schrotflinte empfundene Rückstoss simuliert wird.
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Ein Hintergrundbild-Projektor 70 kann
auch vorgesehen werden, der mit dem Steuerungs-Mikroprozessor 40 in
Verbindung steht, um das ausgewählte
Hintergrundbild auf die Projektionsfläche 14 zu projizieren.
Obwohl sich das Zielbild 18 in einer relativ kurzen Entfernung
von dem Benutzer befinden kann, ist es notwendig, dass der Benutzer
die Waffe so abfeuert, als ob sich das Ziel an einem Ort befinden
würde,
wie es bei einem Tontauben-Schiessstand der Fall wäre. Das
Hintergrundbild hilft dem Benutzer beim Durchführen dieser Anpassung. Das Zielbild 18 bewegt
sich über
das projizierte Hintergrundbild und an speziellen Gegenständen innerhalb des
Hintergrundbilds vorbei. Indem er die durch diese Gegenstände dargestellte
Entfernung kennt, kann der Benutzer 16 die simulierte Entfernung
zu dem Zielbild 18 beurteilen. Es ist auch hilfreich, wenn
der Benutzer Erfahrung im Tontaubenschiessen hat, so dass er erfahrungsgemäss weiß, wie weit
weg das Ziel sein sollte.
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Zu Beginn jeder Schiess-Sitzung wird
ein Kalibrationsschuss unter Verwendung des Schiesssimulationsgeräts 10 durchgeführt, um
zu ermöglichen,
dass der Steuerungs-Mikroprozessor 40 jegliche Fehlausrichtung
zwischen den Sichtvorrichtungen an der Schrotflinte 22 und
dem durch die Infrarot-Laserdiode emittierten Simulationsschuss-Laserstrahl
berechnet. Der Mikroprozessor 40 kann dann automatisch
jegliche Fehlausrichtung während
der tatsächlichen
Verwendung des Schiesssimulationsgeräts kompensieren. Die aus dem
Kalibrationsschuss gewonnene Information liefert dem Mikroprozessor 40 auch
zusätzliche
Informationen, die für
den Mikroprozessor 40 notwendig sind, damit man berechnen
kann, ob der simulierte Schuss das Zielbild 18 getroffen
hat oder nicht.
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Um die Verwendung des Schiesssimulationsgeräts 10 zu
beginnen, wählt
der Benutzer 16 einen Bewegungsweg 47 für das Zielbild 18 und
einen Hintergrund, über
den sich das Zielbild 18 bewegt, von einem Bildschirm-Menu
oder unter Verwendung geeigneter Befehle, die in den Mikroprozessor 40 eingegeben
werden. Der ausgewählte
Hintergrund und Bewegungsweg des Zielbildes 18 wird dann
auf dem Mikroprozessor-Bildschirm angezeigt, um den Benutzer 16 beim
Vorbereiten des Schusses zu unterstützen.
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Der Benutzer 16 steht hinter
dem Projektionsmittel 12, wobei die Mündung 52 der Schrotflinte 22 unmittelbar
oberhalb des Projektionsmittels 12 positioniert ist, damit
die Winkelstellung des Gewehrlaufs mit der Winkelstellung des Zielbildes 18 koordiniert
werden kann. Der Benutzer 16 stellt dann die Schrotflinte 22 auf
Bereitschaft, um einen simulierten Schuss auf das Zielbild 18 abzufeuern.
Wenn der Benutzer fertig ist, ruft der Benutzer "pull",
was durch den akustischen Auslöser 20 erfasst
wird. Der akustische Auslöser 20 sendet
ein Signal zu dem Steuerungs-Mikroprozessor 40, um den
Steuerungs-Mikroprozessor 40 anzuweisen,
die Bewegung des Zielbildes 18 entlang des ausgewählten Bewegungswegs über die
Projektionsfläche 14 zu
beginnen. Der Steuerungs-Mikroprozessor 40 aktiviert die
Schusssimulations-Laserdiode 24 und bewirkt, dass der Spiegel 30 und
der Schwenkarm 26 eine passende Bewegung ausführen, um
zu bewirken, dass sich das Zielbild 18 durch den ausgewählten Bewegungsweg 47 bewegt.
Der Steuerungs-Mikroprozessor 40 bringt gleichzeitig den
Schusssensor 38 in Bereitschaft, damit er nach dem simulierten
Schusssignal von der Schusssimulations-Laserdiode 48 auf der Projektionsfläche 14 Ausschau
hält.
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Der Benutzer 16 folgt dem
Zielbild 18 durch die Sichtvorrichtungen an der Schrotflinte 22 so
wie er ein Tonziel verfolgen würde,
und feuert einen Schuss zum geeigneten Zeitpunkt ab, indem er den Abzug 46 an
der Schrotflinte 22 drückt.
Wenn der Abzug 46 gedrückt
wird, wird der elektrische Mikroschalter 44 betätigt, wodurch
die Schusssimulations-Laserdiode 48 aktiviert wird und
Impulse aus Infrarot-Laserlicht zu der Projektionsfläche 14 emittiert werden.
Das Drücken
des Abzugs 46 aktiviert gleichzeitig die Signalemissions-LED 56,
die ein Infrarot-Lichtsignal
zu einem optischen Infrarotdetektor 60 aussendet, der mit
dem Mikroprozessor 40 in Verbindung steht, um dem Mikroprozessor 40 anzuzeigen, dass
durch die Schrotflinte 22 ein Schuss abgefeuert wurde.
Der Mikroprozessor 40 beginnt dann, nach einem Signal von
dem Schusssensor 38 Ausschau zu halten, um anzuzeigen,
dass ein Schuss durch den Schusssensor 38 erfasst worden
ist, der den Ort der Schusssimulations-Laserdiode 24 auf
der Projektionsfläche 14 erfasst.
Das Drücken
des Abzugs 46 bewirkt auch, dass die den Rückstoss
simulierende Patrone bzw. Kartusche 48 die in ihr gespeicherte Druckluft
ablässt,
um den Rückstoss
der Waffe beim Feuern zu simulieren, und der Audio-Lautsprecher 66 emittiert
ein das Feuern der Waffe simulierendes Signal.
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Der Mikroprozessor 40 verarbeitet
dann die empfangenen Informationen bezüglich des Orts des Schusssimulations-Laserdiodenstrahls
und des entsprechenden Orts des Zielbildes 18 auf der Projektionsfläche 14.
Die gespeicherte Information bezüglich des
Ziels, der Schrotflinte und des Schusses ist in der Rechnung enthalten,
um zu bestimmen, ob der simulierte Schuss das Zielbild 18 getroffen
hat, und wenn das Zielbild 18 durch den simulierten Schuss
verfehlt wurde, berechnet der Mikroprozessor 40, wohin
der simulierte Schuss bezüglich
des Zielbildes 18 geschossen wurde. Der Mikroprozessor
muss wissen, wie weit weg von dem Benutzer das Ziel sein soll, um zu
berücksichtigen,
wie weit vor dem Ziel der Benutzer geschossen haben sollte (um die
durch das Ziel zurückgelegte
Entfernung zu berücksichtigen,
während
der "Schuss" sich zu ihm hin
bewegt).
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Ein alternatives Projektionsmittel 72 ist
in 4 gezeigt, wobei
dieselben Bezugsziffern für
entsprechende Merkmale verwendet werden. Das Projektionsmittel 72 umfasst
einen Schwenkarm 74, der in der Papierebene beweglich ist
von der Position x zu y und in einer Richtung in die Papierebene
hinein und aus ihr heraus. Eine Schusssimulations-Laserdiode 24 ist
an dem Schwenkarm 74 vorgesehen und wird durch eine Linse 78 hindurch
zu einem Spiegel 76 gelenkt. Die Bewegung der Linse 78 unter
der Steuerung eines Motors (nicht gezeigt) zu der Laserdiode 24 hin
oder von ihr weg bewirkt, dass sich der Durchmesser des von der
Laserdiode 24 emittierten Laserstrahls ändert. Die Bewegung des Schwenkarms 74 von
der Position x zu der Position y bewirkt eine Änderung des Winkels, mit dem
der durch die Laserdiode 74 emittierte Laserstrahl auf
den Spiegel 76 auftrifft. Der Laserstrahl wird dann durch
den Spiegel 76 auf die Projektionsfläche 14 reflektiert,
auf der er sich in einer Richtung von rechts nach links bewegt.
Eine Bewegung des Schwenkarms 74 in einer Richtung in die
Ebene des Papiers hinein bewirkt, dass der durch die Laserdiode 24 emittierte
Laserstrahl sich im wesentlichen über den Spiegel nach unten
und somit über
die Projektionsfläche 14 im
wesentlichen nach oben bewegt.
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Eine Bewegung der Linse 78 bewirkt,
dass sich die Größe des Zielbildes 18 verändert. Eine
Zunahme der Größe des Zielbildes 18 bei
seiner Bewegung entlang des Bewegungswegs 42 zeigt dem
Benutzer 16, dass sich das simulierte Ziel zu dem Benutzer 16 hin
bewegt. Eine Abnahme der Größe des Zielbildes 18 zeigt,
dass sich das Ziel von dem Benutzer 16 wegbewegt.
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Ein Schusssensor 38 ist
an dem Schwenkarm 74 im wesentlichen neben der Laserdiode 24 vorgesehen,
um den Strahl von der Schusssimulations-Laserdiode 48 auf
die Projektionsfläche 14 zu
erfassen. Das Infrarotlicht von der Schusssimulations-Laserdiode 48 wird
von der Projektionsfläche 14 reflektiert
und wird über
den Spiegel 76 und eine Linse 80 auf den Schusssensor 38 gelenkt.
Die Bewegung des Schwenkarms 74 und der Linse 78 wird durch
den Mikroprozessor 40 gesteuert, um das Zielbild 18 über einen
ausgewählten
Bewegungsweg zu bewegen, wie oben beschrieben wurde.
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Das Projektionsmittel 12, 72 wird
durch den Mikroprozessor 40 gesteuert, wobei eine Simulator-Steuerungssprache
(SCL) verwendet wird, wie z. B. in 7 gezeigt
ist. Die Simulator-Steuerungssprache
ist eine Befehl-und-Antwort-Sprache, in welcher die Befehle in Form
eines Befehl-Bytes mit anschließendem
Parameter-Byte bzw. anschließenden Parameter-Bytes
vorliegen. Das Befehl-Byte und die Parameterwerte sind binär. Die in 7 beispielhaft gezeigten
Befehle sind die folgenden:
-
Befehl 00: bringt das Projektionsmittel 12, 72 in
einen Standardzustand (voreingestellter Zustand, wenn nichts anderes
definiert ist), in welchem die Laserdiode 24 ausgeschaltet
ist, der Spiegel 30 und/oder der Schwenkarm 26, 74 für den Start
des Bewegungswegs 42 des Zielbildes 18 positioniert
ist und der Audio-Lautsprecher 66 ausgeschaltet ist.
- Befehl 01: ermöglicht, dass die Laserdiode 24 ein- oder
ausgeschaltet wird; 0 = aus; 1 = ein.
- Befehl 02: ermöglicht,
dass der durch die Laserdiode 24 emittierte optische Strahl
und damit das Zielbild 18 in zwei senkrechten Richtungen
bewegt wird.
- Befehl 03: geeignete Ton-Frequenzen und Dauern werden für den Audio-Lautsprecher 66 ausgewählt.
- Befehl 05: verlangt einen Sitzungsschlüssel von dem Projektionsmittel 12, 72.
- Befehl 06: liefert Einstellungsdaten, die unter Verwendung des
Sitzungsschlüssels
verschlüsselt sind,
und einen geeigneten Verschlüsselungs-Algorithmus,
wie z. B. "Twofish". Dieser Befehl wird verworfen,
wenn der Befehl 05 nicht unmittelbar vor ihm verwendet wird. Die
Einstelldaten enthalten Eigenschaften, die durch dieses Projektionsmittel 12, 72 unterstützt werden.
- Befehl 07: Information wird von dem Projektionsmittel 12, 72 durch
den Mikroprozessor 40 angefordert. Die Information wird
unter Verwendung des bereitgestellten Schlüssels und eines geeigneten
Verschlüsselungsalgorithmus,
wie Twofish, verschlüsselt.
Die Information besteht aus Daten, wie z. B. der Art des Projektionsmittels 12, 72,
der Versionsnummer der auf das Projektionsmittel 72 geladenen
Firmware und durch das Projektionsmittel 12, 72 unterstützte Eigenschaften.
- Befehl 08: gibt dem Projektionsmittel 12, 72 die Anweisung,
seinen Speicher zu löschen.
- Befehl 10: überführt eine
Disziplin-Datei, die Einzelheiten jeder Schiessdisziplin und jedes
Ziels enthält
und auch Koordinaten enthält,
die zum Erzeugen eines simulierten Ziels durch das Projektionsmittel 12, 72 notwendig
sind.
- Befehl 11: beendet das Überführen einer
Schiessdisziplin-Datei.
- Befehl 12: verlangt, dass das Projektionsmittel 12, 72 die
Entfernung zwischen ihm und der Projektionsfläche 14 berechnet.
- Befehl 13: sendet einen Befehl an den Hilfsanschluss des Projektionsmittels 12, 72.
Der Hilfsanschluss ermöglicht,
dass das Projektionsmittel 12, 72 mit einem zweiten
Projektionsmittel verbunden wird, wodurch einer Vielzahl von Projektionsmitteln
und somit Zielbildern ermöglicht
wird, durch den Mikroprozessor 40 gesteuert zu werden.
- Befehl 128: zeigt an, dass die Schrotflinte 22 abgefeuert
wurde, und berichtet über
die seitliche und vertikale Abweichung des simulierten Schusses
von dem Ziel.
- Befehl 129: zeigt an, dass der akustische Auslöser 20 einen
Ton oberhalb seiner Schwelle gehört hat.
Diese Information wird zu dem Mikroprozessor 40 weitergeleitet,
um anzuzeigen, dass die Bewegung des Zielbildes 18 beginnen
sollte.
- Befehl 130: dies ist eine Fehlermeldung. Das Projektionsmittel 12, 72 verwendet
diesen Befehl, um den Mikroprozessor 40 darüber zu informieren, dass
eine geeignete Nachricht für
den Benutzer 16 angezeigt werden kann.
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Ein alternatives Projektionsmittel 88 ist
in 8A und 8B gezeigt, wobei dieselben
Bezugszeichen für
entsprechende Merkmale verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel
enthält
die Laserdiode 24 einen Abstandshalter 86 und
eine Linse 78 und ist entlang einer CMOS-Bildsensor-Pixelanordnung 38,
eines Infrarotfilters 64 und eines Abstandshalters 85 und
einer Linse 80 angeordnet. Diese Gesamtanordnung ist mit
einem Motor 82 in ei ner Kammer 84 montiert, die
wiederum auf einer Klammer 83 an einem Motor 81 montiert
ist.
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Im Betrieb kann der Motor 81 die
Klammer 83 und die Kammer 84 über eine Bogen 180° horizontal
drehen. Der Motor 82 kann sich selbst und die Kammer 84
um ihre eigene Achse und die horizontale Achse der Klammer 83 drehen,
wodurch die Kammer 84 in die Lage versetzt wird, sich über einen
Bogen 180° vertikal
zu drehen. Die Kammer 84 zusammen mit der Laserdiode 24 und
dem Bildsensor 38 ist somit in der Lage, eine horizontale
und vertikale Bewegung durchzuführen.
Dies ermöglicht
es der Laserdiode 24, ein Zielbild zu projizieren, das
sich entlang eines Weges 42 bewegt, wie dies in 10 gezeigt ist.
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Die kombinierten Bewegungen des Motors 81 und
des Motors 82 ermöglichen
es dem Projektionsmittel 88, einen Punkt des Laserlichts
von der Laserdiode 24 auf einen beliebigen Punkt auf einer
vertikalen Fläche
oder horizontalen Fläche 14 vor
oder oberhalb des Benutzers zu projizieren.
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Da der Bildsensor 38 entlang
der Laserdiode montiert ist, erfasst er Licht innerhalb eines Erfassungsbereichs 92 auf
der Projektionsfläche,
wobei die Erfassungsfläche
dem Zielbild 93 nachläuft.
Der Bildsensor 38 hat näherungsweise
ein rechteckförmiges
Gesichtsfeld um den durch die Laserdiode 24 emittierten
Zielstrahl herum. Wenn sich das Zielbild 18 über die
Projektionsfläche 14 bewegt,
bewegt sich das Gesichtsfeld des Bildsensors 38 entsprechend über die
Projektionsfläche 14 (siehe 10).
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Der Bildsensor 38 unterliegt
der Steuerung eines Mikroprozessors 87, der die auf die
Bildsensor-Pixelanordnung 24 fallenden Bilder kontinuierlich überwacht,
um den Ort und die Größe irgendeines hellen
Lichtflecks zu erfassen, der innerhalb dieses Gesichtsfeldes auftrifft
(das heißt
innerhalb des Erfassungsbereichs 93). Ein Infrarotfilter 64 vor
dem Bildsensor 24 gewährleistet,
dass der Bildsensor 38 vorwiegend empfindlich für Infrarotlicht
ist, wie es durch den zweiten optischen Strahlerzeuger 48 emittiert
wird, der in das Ende des Laufs 50 der Schrotflinte 22 eingebracht
wird.
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Ein alternatives Projektionsmittel 91 ist
in 8A und 8B gezeigt. Hierbei handelt
es sich um eine abgewandelte Version des in 8A und 8B gezeigten
Projektionsmittels 88 mit zwei hinzugefügten Spiegeln 90,
die so angeordnet sind, dass ein auf einem Weg 89 ankommendes
Bild durch die Linse 80 zu dem Bildsensor 38 reflektiert
wird. Dies gewährleistet,
dass die "Sicht" des Bildsensors 38 mit
dem projizierten Ziel richtig koaxial ist.
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11 zeigt
die Mündung 52 der
Schrotflinte 22 ausführlicher.
Die Infrarot-Laserdiode 56, ein Abstandshalter 99 und
eine Linse 100 sind im Bereich der Mündung 52 innerhalb
eines Laufs 50 der Schrotflinte 22 angeordnet.
Ein leicht einführbarer
vorwiegend ovaler Kunststoffring 94 ist so ausgelegt, dass er
für eine
Vielzahl von Laufkalibern mit oder ohne Drosseln passend ist und
um eine perfekte Ausrichtung des Laserdiode 56 mit der
Längsachse
des Laufs 50 aufgrund des scheibenförmigen flachen Ausrichtungsgießstücks 97 zu
gewährleisten.
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Wie man in 5 und 11 sieht,
sind eine Batterie, ein Mikroprozessor und eine zugeordnete Elektronik
einschließlich
einer Anzeige-LED innerhalb der Kammer 54 an der Schrotflinte 22 vorgesehen,
um den Mikroschalter 44 und den zweiten optischen Strahlerzeuger 52 mit
elektrischer Energie zu versorgen. Die Infrarot-Laserdiode 56 ist
mit einem Mikroprozessor in der Kammer 54 derart elektrisch
verbunden, dass beim Drücken
des Mikroschalters 44 an dem Abzug die Infrarot-Laserdiode 56 betätigt wird. Unter
der Steuerung des Mikroprozessors in der Kammer 54 emittiert
die Infrarot-Laserdiode 56 Impulse aus Infrarotlicht während einer
Dauer von näherungsweise
30 Millisekunden und mit maximal zwei solcher Impulse innerhalb
einer beliebigen Zeitdauer von 10 Sekunden.
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Ein Gerät gemäss der vorliegenden Erfindung
kann außerdem
eine Fernsteuerungsvorrichtung 101 mit einem Smartcord-Leser/Schreiber 104, eine
Anzeige 102 zum Anzeigen von Menüs und den Ergebnissen jedes
Schusses und Knöpfen 103 zum Auswählen von
Disziplinen oder Zielen enthalten.
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Zu dem Zeitpunkt, bei dem der Mikroschalter 44 gedrückt wird
und ein Fleck aus Infrarotlicht 93 durch den Bildsensor 38 und
seinen Mikroprozessor 87 erfasst wird, berücksichtigt
der Steuerungs-Mikroprozessor 40 die Daten, die von einer
in den Smartcord-Leser/Schreiber 104 eingeführten Smartcard gelesen
werden. Die Daten beziehen sich auf die verwendete Schrotflinte
und die verwendete Kartusche bzw. Patrone (Gewehrtyp, Lauflänge, verwendete Laufdrosseln,
Mündungsgeschwindigkeit,
Pulverart, Pulvermenge, Schussart, Schussgewicht, etc.), und werden
verwendet, um die Zeit zu berechnen, die der Schuss brauchen würde, um
denselben Bereich wie den des Ziels 18 zu erreichen. Der
Mikroprozessor 40 berechnet dann den Punkt 92,
bei dem sich das Ziel zu dem Zeitpunkt befinden würde, wenn
der Schuss ankommt (siehe 10).
Der Mikroprozessor 40 berücksichtigt die der Schrotflinte
und der Patrone zugeordneten Daten, um die Ausbreitung des Schusses 94 zu
berechnen, wenn er den Zielbereich erreicht. Wenn die vorwärtsschreitende
berechnete Zielposition 92 innerhalb der Streuung des Schusses 94 liegt,
wird der Schuss als Treffer gezählt.
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Der Mikroprozessor 40 kann
dadurch bestimmen, ob der simulierte Schuss das simulierte Ziel getroffen
oder verfehlt hat, und, falls das simulierte Ziel verfehlt wurde,
wie weit das Ziel durch den simulierten Schuss verfehlt wurde und
in welche Richtung bezüglich
des simulierten Ziels der simulierte Schuss abwanderte.
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Eine Mehrfarben-LED 105 (siehe 8A und 9A) ist vorgesehen, um Zustandsinformation über das
System anzuzeigen und um einen schussbereiten Zustand dem Nutzer
anzuzeigen.
-
Die Mehrfarben-LED 105 wird
zusammen mit einem Zufallszahlgenerator innerhalb des Mikroprozessors 40 verwendet,
um irgendeine beliebige Verzögerung
zu erzeugen, die zwischen dem initiierten Schuss und dem projizierten
Ziel benötigt
wird. Diese Eigenschaft wird für
olympische und andere Schiessdisziplinen gefordert.
-
Der Mikroprozessor 40, der
z. B. ein Rechner (PC) sein kann, kann verwendet werden, um das Schiesssimulationsgerät zu steuern
und um Einrichtungen bereitzustellen zum Erzeugen, Editieren, Speichern
und Verarbeiten von Daten bezüglich
Zielbahnen, dreidimensionaler virtueller Schiessstandanzeigen, Schrotflinten-Daten
(Typ, Lauflänge,
verwendete Drosseln, etc.), Patronendaten (Mündungsgeschwindigkeit, verwendetes
Pulver, Schussart und Schussgewicht, etc.) und Umgebungsdaten (Windgeschwindigkeit,
Windrichtung, Windart und allgemeine Wetterbedingungen, etc.).
-
Der Mikroprozessor 40 stellt
auch Mittel bereit, um den Benutzer in die Lage zu versetzen, eine Disziplin
oder ein individuelles Ziel auszuwählen und eine dreidimensionale
Vorab-Ansicht des Zielbereichs einschließlich des Ziels und der Schussbahnen
vor und nach dem Schuss bereitzustellen.
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Der Mikroprozessor 40 kann
auch eine digitale Simulation des Zielbereichs erzeugen, wie man ihn
durch den Bildsensor 38 sieht. Diese Simulation zeigt den
Ort des Ziels, wenn es von dem Schuss erreicht wurde, die genaue
Mitte des Schusses und die Streuung des Schusses. Der Mikroprozessor 40 kann
auch den Ort jedes Schusses bezüglich
der Position des Ziels analysieren und einen speziellen Ratschlag
liefern, wie der Benutzer seine Fähigkeiten verbessern kann.
-
Der Mikroprozessor 40 kann
auch Mittel bereitstellen zum Herunterladen einer Teilmenge seines gesamten
Zielbereichs in den Speicher der Fernsteuerung 101.
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Der Mikroprozessor 40 kann
Mittel bereitstellen, um die Organisation eines Wettkampfschiessens unter
Verwendung des Schiesssimulationsgeräts zu ermöglichen, und kann ermöglichen,
dass der Zugang zu dem Schiesssimulationsgerät kontrolliert oder kostenpflichtig
gemacht wird, indem man Smartcards verwendet, die auf den Smartcard-Leser/Schreiber 105 geschrieben
oder von ihm gelesen werden.
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Der Mikroprozessor 40 kann
außerdem
Mittel für
den Benutzer bereitstellen, um weitere Zieldaten und Aktualisierungen
der Software oder Mikroprozessor-Firmware über das Internet zu erhalten, sowie
Mittel zum Herunterladen irgendwelcher Änderungen der Firmware unmittelbar
zu dem Fernsteuerungs-Prozessor 101 und dem Bildsensor-Prozessor 87.
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Die Fernsteuerung 101 kann
viele der Funktionen des Mikroprozessors 40 durchführen.
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Die beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen
somit ein Schiesssimulationsgerät 10 bereit zum
Projizieren eines simulierten Ziels auf eine passende Projektionsfläche, wobei
das Ziel über
die Fläche
entlang derselben abgewinkelten Flugbahn und mit derselben abgewinkelten
Geschwindigkeit wie ein echtes Tonziel bewegt wird. Ein Schuss von
einer Schrotflinte 22 kann simuliert werden, und die Genauigkeit
des Schusses bezüglich
des simulierten Zielbildes kann abgeschätzt und für einen Benutzer angezeigt
werden. Man erkennt, dass die Erfindung es ermöglicht, die Fertigkeiten beim
Tontaubenschiessen zu üben,
ohne dass man echte Patronen und Tonziele verwenden muss, wodurch
die betreffenden Kosten vermieden werden. Man erkennt auch, dass
das Gerät
vom Benutzer mit seiner eigenen Schrotflinte verwendet werden kann,
wodurch der Benutzer in die Lage versetzt wird, das Gerät als Übungshilfe
für den
Sport des Tontaubenschiessens zu verwenden. Da das Schusserfassungsmittel
dem simulierten Ziel folgt, kann das Ziel auf eine Projektionsfläche vor
oder oberhalb des Benutzer projiziert werden.
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Man erkennt, dass die Erfindung in
Verbindung mit vielen unterschiedlichen Arten von Schiessdisziplinen
außer
der beschriebenen Anwendung bezüglich
des Tontaubenschiessens verwendet werden kann. Man erkennt auch,
dass die SCL-Befehle sich von den hier beschriebenen unterscheiden
können. Die
SCL-Befehle hängen
mindestens teilweise von den verwendeten Projektionsmitteln ab,
die sich ebenfalls von den beschriebenen unterscheiden können.
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Der Mikroprozessor kann innerhalb
des Projektionsmittels vorgesehen sein. Eine Vielzahl von Projektionsmitteln 12, 72 können unter
der Steuerung einer oder mehrerer Steuerungsvorrichtungen 40 gemeinsam
verwendet werden, um dadurch zu ermöglichen, dass eine Vielzahl
von Zielbildern 18 auf die Projektionsfläche 14 projiziert
werden können.
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In der vorstehenden Beschreibung
wurde zwar versucht, die Aufmerksamkeit auf diejenigen Merkmale
der Erfindung zu lenken, die als besonders wichtig betrachtet werden,
doch versteht es sich, dass der Anmelder Schutz begehrt bezüglich jedes patentierbaren
Merkmals oder jeder patentierbaren Kombination von Merkmalen, auf
die weiter oben Bezug genommen wurde und/oder die in der Zeichnung gezeigt
wurden, und zwar unabhängig
davon, ob sie speziell hervorgehoben wurden oder nicht.