DE3003691A1 - Vorrichtung zur bestimmung und anzeige der aufwurfposition und der kugelaufrichtung einer kugel eines kegelspiels - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Bestimmung und Anzeige der Auiwurf-
• position und der Kugellaufrichtung einer Kugel eines Kegelspiels Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung und Anzeige der Aufwurfposition und der Kugellaufrichtung einer Kugel eines Kegelspiels.
• Für die Einschlagposition einer Kugel im Kegelstand ist es wichtig, wie die Aufwurfposition der Kugel auf der Aufwurfbohle gewählt wird. Der geübte Kegler wählt seine Aufwurfposition auf der Aurwurfbohle de nach Kegelbild sehr sorgfältig aus und versucht, diese Position genau einzuhalten. Neben der Aufwurfposition ist auch die Laufrichtung der Kugel von dieser Position aus für den Kegelspieler von ausschlaggebender Bedeutung.
• Da der Kegler beim Wurf den Blick auf die Kegel gerichtet hat, so kann er nicht gleichzeitig die Stelle im Auge behalten, an der die Kugel die Aufwurfbohle berührt. Eine automatische Anzeigeeinriciitung für die Aufwurfposition und die Kugellaufrichtung ist daher wünschenswert.
• Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, eine Vorrichtung so auszubilden, daß die Aufwurfposition und Kugellaufrichtung automatisch bestimmt und angezeigt werden.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Reihe von Sensoren in die Aufwurfbohle in einen Randstreifen eingesetzt werden, der der Kugellauffläche benachbart ist und eine weitere Reihe von Sensoren in größerem Abstand von der Aufwurfbohle in der Kugellauffläche angeordnet werden. Die Sensoren geben dann, wenn sie von einer Kugel überrollt werden, ein Ausgangssignal abs das in einer elektronischen Einrichtung so verarbeitet wird, daß das Anzeigefeld eines Leuchtbandes aufleuchtet.
• Fur solche Sensoren kommen verschiedene Ausführungsformen in Betracht, beispielsweise eine nach Art der Tretkontake aufgebaute Kontaktleiste oder, was sich als vorteilhaft erwiesen hat, Sensoren, die aus kapazitiven Näherungsschaltern bestehen, Werden die Sensoren in die Aufwurfbohle oder n die Kugellauf fläche eingearbeitet, dann muß die Abdeckung dieser Sensoren so sein, daß die glatte und ebene Fläche in keiner Weise beeinträchtigt wird.
• Der Abstand einzelner Sensoren voneinander wird so bemessene daß beim Durchgang der Kugel wenigstens ein Sensor anspricht Zweckmäßig wählt man Abstand und Empfindlichkeit sos daß dann9 wenn die Bahn der Kugel zwischen zwei Sensoren zu liegen kommt9 beide Sensoren ansprechen0 Die Zahl der verwendeten Sensoren hängt davon ab9 wie genau die Anzeige erfolgen soll. Anstelle einfacher Sensorenreihen können Doppelreihen oder Nehrfachreihen verwendet werden2 was von der Genauigkeit abhängt, mit der man die Anzeige wünscht Die Zuordnung der Sensoren zu einzelnen Anzeigefeldern des Leuchtbandtes kann so gewählt werden9 daß jedem Sensor ein Anzeigefeld zugeordnet wird, es kann jedoch auch so gewählt werden9 daß zwar jedem Sensor ein Anzeigefeld zugeordnet wird2 jedoch weitere Anzeigefelder dann in Tätigkeit treten9 wenn zwei nebeneinanderliegende Sensoren gleichzeitig ansprechens d.h., wenn die Kugel durch die FEtte zwischen zwei Sensoren läuft.
• Anstatt daß man die Sensoren einzeln in die Flächen einarbeitet9 kann man auch äus diesen Sensoren Leisten bildend die dann in vorbereiteten Nuten der Aufwurfbohle bzw. der Kugellauffläche eingesetzt werden. Benötigt man keine Sensoren, dann kann eine Blindleiste in diese Nut eingesetzt werden. Wünscht man jedoch eine Anzeige, beispielsweise dann, wenn sich Sportkegler auf einen Wettkampf vorbereiten und trainieren, dann können diese Leisten mit den Sensoren rasch eingesetzt werden.
• Eine spezielle Art von Sensoren können auch Lichtschranken darstellen. Setzt man zwei Lichtschranken so ein, daß ihre Lichtbahnen die Breite der Kugellauffläche überstreichen, jedoch miteinander einen Winkel bilden, dessen Scheitel seitlich ausserhalb der Kugellauffläche liegt, dann werden die beiden Lichtbahnen durch die Kugel nacheinander unterbrochen. Der zeitliche Abstand der beiden Unterbrechungen wird umso größer, je weiter die Bahn der Kugel vom Scheitel des Winkels entfernt is;t.-Durch Bestimmung der Zeitdifferenz der beiden Unterbrechungen erhält man nun eine genaue Angabe darüber, wieweit die Bahn der Kugel vom Scheitelpunkt oder auch von der Mittellinie der Kugellauffläche entfernt ist.
• Anstelle von zwei Lichtschranken kann man mit einer auskommen, wenn man beispielsweise rechts der Kugellauffläche die Lichtquelle,links der Kugellauffläche einen Reflektor und ebenfalls wieder rechts einen Empfänger aufbaut. Hier ist jedoch darauf zu achten, daß die beiden Lichtbahnen in der Nähe des Reflektors nicht so nahe beisammen liegen, daß nicht mehr zwei getrennte Unterbrechungen auftreten. Wenn es nicht möglich rist, den Reflektor genügend weit von der Kugellaufflache aufzustellen, dann kam man zwei Spiegel verwenden, so daß der Lichtstrahl erst von der Lichtquelle zu einem Spiegel verläuft, von diesem ersten Spiegel zu einem zweiten auf der gleichen Seite der KugellauSfläche liegenden Spiegel und dann erst über die Kugellauffläche zum Empfänger gelangt.
• Auf die Genauigkeit der Anzeige hat nun die Richtung der Kugel einen gewissen Einfluß, jedoch ist dieser Einfluß unbedeutend, wenn man die Länge der Bahn in Betracht zieht. Es wird also in der Praxis nicht nötig sein, etwa verschiedene Alurfpositionen mit in die Berechnung der Zeitdifferenz einzubeziehen, obwohl dies grundsätzlich möglich ist. Eine weitere Einflußgröße ist noch die Geschwindigkeit der Kugel, und diese Geschwindigkeit kann. aber, wenn es gewünscht ist, durch eine weitere Lichtschranke berücksichtigt werden, worauf bei der Brläuterung der Ausführungsbeispiele noch näher eingegangen wird.
• Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, in der Fig. 1 eine Anzeigetafel darstellt, die aus zwei Leuchtbahnen besteht.
• Fig. 2 zeigt Anfang und Ende einer Kugellauffläche mit Aufwurfbohle.
• Fig. 3 stellt eine Anordnung dar, bei der die Sensoren durch Lichtschranken gebildet werden.
• Fig. 4 zeigt in einem Schaltschema die Auswertungsmöglichkeit der Lichtschrankensignale.
• Die in Fig. 1 dargestellte Anzeigentafel enthält zwei Leuchtbahnen 1 lLnd 2, die in einzelne Felder unterteilt sind. Die Leuchtbahn 1 ist dabei den auf der Kugellauffläche vorgesehenen Sensoren zugeordnet, während die Leuchtbahn 2 die Anzeige der Sensoren wiedergibt, die in die Aufwurfbohle eingesetzt sind. Die Anzahl der Felder kann mit der Anzahl der Sensoren übereinstimmen, jedoch kann die Anordnung auch so gewählt werden, daß immer dann, wenn die Kugel zwischen zwei Sensoren hindurchgeht,wein eigenes Feld für diese Anzeige vorgesehen ist. Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel ist gemäß dieser zweiten Möglichkeit ausgebildet.
• In Fig. 2 sind Anfang und Ende einer Kugellauffläche 20 dargestel't, wobei sich an den Anfang dieser Kugellauffläche eine Aufwurfbohle 21 anschließt. Der Kegelstand ist hier mit Aufstellplätzen für neun Kegel besetzt,und in Laufrichtung der Kugel vor diesem Kegelstand ist eine Reihe von Sensoren 22 vorgesehen. Es sind zwei Kugelbahnen eingezeichnet, wobei bei der hier gewählten Schaltung, wo sowohl jedem Sensor als auch dem Zwischenraum zwischen benachbarten Sensoren je ein Anzeigefeld zugeordnet ist, bei der mittleren Kugellaufbahn in Laufband 1 das AnzeigefeLd Null aufleuchten würde, wahrend bei der rechts eingezeichneten Kugellaufbahn im oberen Leuchtband das Feld 7 aufleuchten würde.
• Der Beginn der Kugellauffläche mit der Aufwurfbohle 21 ist im unteren Teil der Fig. 2 dargestellt. In dem gezeigten Beispiel würde im unteren Leuchtband 2 das Anzeigefeld 1 des Leuchtbandes 2 aufleuchten, wenn die Kugel die rechte Bahn einschlägt,und das Anzeigefeld Null des Leuchtbandes 2, wenn die Kugel längs der Mittellinie verläuft.
• Gewünschtenfalls können diese Anzeigen auch gepeicbert werden, so daß der Spieler auch nach Beendigung des Spieles nochmals seine Aufwurfpositionen und die Kugellaufrichtungen überprüfen und die einzelnen Würfe miteinander vergleichen kann.
• Die elektrische Schaltung bereitet keine Schwierigkeiten, so daß hier auf eine ins einzelne gehende Darstellung verzichtet werden kann.
• Fig. 3 zeigt eine Kugellauffläche 30, von der hier nur ein Ausschnitt dargestellt ist. In Laufrichtung der Kugel ist vor dem Kegelstand 31 eine Lichtschranke dargestellt, die aus einer Lichtquelle 32, einem Reflektor 33 und einem Empfänger 34 besteht. Man sieht nun, daß die beiden Lichtbahnhälften 35 und 36 miteinander einen Winkel bilden. Falls nun eine Kugel durch diese Lichtschranken rollt, dann wird der Lichtstrahl zweimal unterbrochen, und die Differenz der beiden IJnterbrechungen ist umso kürzer, je weiter links die Lichtbahn unterbrochen wird. Diesen Zeitdifferenzen kann man nun einzelne AnzeAgeSelder zuordnen, beispielsweise so, daß Zeitdifferenzen, die zwischen t1 und t2 liegen, einem linken Anzeigefeld zugeordnet werden, Zeitdifferenzen jedoch, die zwischen den Zeiten t3 und t4 liegen, einem rechts liegenden Anzeigefeld Im unteren Teil der Figo 3 ist eine weitere Lichtschranke eingezeichnet, die aus Lichtquelle 37 und Empfänger -38 besteht.
• Diese weitere Lichtschranke dient zur Bestimmung der Geschwino digkeit der Kugel9 und mit dieser Lichtschranke kann die Zeitdifferenz gemessen werden9 die zwischen der Unterbrechung der Lichtbahn 39 und der Lichtbahn 35 liegt Die Eugelgeschwindigkeit kann als Korrekturgröße für die seitliche Lage eingesetzt werden.
• Fig. 4 zeigt nun sehr schematisch eine elektrische Schaltung, mit der die Ergebnisse der Messung mit der Lichtschranke 52, 33 und 34 ausgewertet werden können. Die Lichtbahn zwischen Lichtquelle 32 und Empfänger 34 wird durch die Kugel 35 unterbrotchen. Der hierbei auftretende elektrische Impuls wird in einem Verstärker 40 zunächst verstärkt und gegebenenfalls geformt und dann jeweils einem Eingang einer Reihe von UND-Verknüpfungsgliedern 41 zugeführt. Die anderen Eingänge dieser UND-Verknüpfungsglieder werden von den einzelnen Stufen eines Schieberegisters S aus geschaltet. Das Fortschalten des Schieberegisters erfolgt mittels eines Oszillators9 dem von dem Verstärker 40 über ein Verzögerungsglied ein Impuls zugeführt wird.
• Die Schaltung arbeitet nun folgendermaßen. Wenn durch den Durchgang der Kugel 35 ein Impuls entsteht, so wird dieser Impuls verstärkt und jeweils einem Eingang dcr UND-Verknüpfungsglieder 41 zugeführt, jedoch kein Ausgangsimpuls von diesen UND-Verknüpfungsgliedern abgegeben, da am zweiten Eingang noch kein Impuls anliegt. Der vom Verstärker 40 kommende Impuls wird dann einem Verzögerungsglied zugeführt, das so eingestellt ist, daß der Impuls um eine Zeit verzögert wird, die der kleinsten Zeitdifferenz entspricht, die zwischen der zweimaligen Unterbrechung der Lichtbahn liegt. Im vorliegenden Beispiel würde diese Zeitdifferenz auftreten, wenn die Kugel eine Bahn einschlägt, die noch etwas weiter links liegt als diejenige Bahn, deren Zeitdifferenz mit t1 bezeichnet wurde. Der verzögerte Impuls wird dann in die erste Stufe des Schieberegisters als 1 eingeschrieben,und gleichzeitig wird der -Oszillator in Tätigkeit gesetzt bzw. dessen Ausgang freigegeben. Der Oszillator schiebt nun im Takte seiner Frequenz die eingeschriebene 1 durch das Schieberegister, dessen Stufen der Anzahl der UND-Verknüpfungsglieder entspricht und deren Anzahl wiederum der Anzahl der vorgesehenen Anzeigefelder des Leuchtbandes. Die Zeit, die benötigt wird, damit die eingeschriebene 1 durch das ganze Schieberegister geschoben wird, wird so gewählt, daß die letzte Stufe des Schieberegisters dann betätigt wird, wenn eine Zeitdifferenz erreicht wird, die der äußersten rechten Bahn der Kugel entspricht.
• Wird nun die Lichtbahn durch die Kugel zum zweiten Mal unterbrochen, dann liegt der hier auftretende Impuls jeweils an einem Eingang der UND-Verknüpfungsglieder, während nur bei einem dieser Verknüpfungsglieder auch am zweiten Eingang ein Impuls anliegt, nämlich an jenem Verknüpfungsglied, das mit derjenigen Stufe des Schieberegisters verbunden ist, in die der Oszillator die 1 geschoben hat. Mit den Ausgängen der UND-Verknüpfungsglieder können gegebenenfalls unter Zazischenschaltung von Verstärkern Selbsthalterelais geschaltet werden, die die Lampenströme der einzelnen Anzeigefelder schalten.
• Wenn die Geschwindigkeit der Kugel mitberücksichtigt werden soll. dann bedeutet dies dann, wenn die Kugel langsamer ist als ein vorgegebener Wert, eine Dehnung, und im umgekei-;-ten Fall eine Verkürzung des Zeitmaßstabes. Diese Korrektur könnte beispielsweise dadurch berücksichtigt werden9 daß die Frequenz des Oszillators geringfügig erniedrigt oder erhöht wird Die hier beschriebene Vorrichtung ist vor allem für den Sportkegler von Interesse, der beispielsweise bei der Vorbereitmg auf einen Wettkampf alle Möglichkeiten ausschöpfen will. Die Vorrichtung kann jedoch auch für Anhänger von Interesse sein, die den Zusammenhang zwischen Aufwurfposition und Einschlagposition lernen wollen.
• In Fig. 5 ist eine Lichtleiste 50 dargestellt9 die in eine vorbereitete Nut eingesetzt werden kann. In dieser Li.chtleiste 50 ist eine Reihe von Sensoren 51 eingesetzt, die jeweils mit einem elektrischen Anschluß versehen sind, der über ein mehradriges Kabel 52 aus der Lichtleiste.herausgeführt ist. Die Lichtleiste kann quaderförmig ausgeführt sein, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, jedoch auch nach unten leicht konisch verjüngt sein, wodurch das Einsetzen erleichtert werden kann.
• Fig. 6 zeigt nun eine Reflektoranordnung mit zwei Reflektoren.
• Ein Gehäuse 60, dessen Oberteil der Übersichtlichkeit halber weggelas-sen ist, enthält zwei Reflektoren 61 und 62. Der Lichtstrahl ist mit 63 bezeichnet und tritt bei der Öffnung 64 ein und aus der Öffnung 65 aus. Die Reflektoren sind natürlich justierbar, so daß der Winkel der Lichtbahnen eingestellt werden kann. Durch diesen Reflektor kann erreicht werden9 daß die beiden Lichtbahnen nicht so nahe zusammenrücken9 daß anstelle von zwei Unterbrechungen durch die Kugel nur eine Unterbrechung auftrifft.
• In Fig.7 sind schließlich noch scnenatisch ein Sender und Empfänger dargestellt, wobei in einem Gehause 70 ein Empfänger 71 vorgesehen ist, der durch die Öffnung 72 Lichterhält. Eine Beleuchtungsquelle 73 strahlt durch die Öffnung 74 Licht ab, das durch eine Optik 75 gebündelt wird.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE 5) Vorrichtung zur Bestimmung und Anzeige der Aufwurfposition und der Kugellaufrichtung einer Kugel eines Kegelspiels, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine in den der Kugellaufläche zugewandten Seite der Aufwuribohle liegenden Randstreifen eingearbeitete Reihe von Sensoren sowie durch eine zweite Reihe von Sensoren, die in größerem Abstand von der Aufwuribohle in die Kugellauffläche senkrecht zur Laufrichtung der Kugel eingearbeitet sindo wobei die Sensoren der Aufwuribohle mit einem der Anzeige dienenden ersten und die der Kugellaufläche mit einem zweiten Leuchtband verbunden sind
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet5 daß die Sensoren kapazitive Näherungsschalter sind
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenno zeichnet, daß Jeweils Doppel- oder Nehrfachreihen von Sensoren vorgesehen sind, wobei die Sensoren einer zweiten oder folgenden Reih¢in Laufrichtung der Kugel auf Lücke zu denen der ersten Reihe angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuordnung der Felder des Leuchtbandes zu den Sensoren so getroffen ist, daß jedem Sensor ein Anzeigeield zugeordnet ist, wobei zwischen den aufeinanderSolgenden Sensoren zugPordneten Anzeigefeldern ein weiteres Anzeigefeld freiDleibt, das dann aufleuchtet, wenn beide Sensoren gleichzeitig ansprechen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihe der Sensoren in eine Leiste eingearbeitet sind, die in eine hierzu vorgesehene Aussparung der- Aufwurfbohle oder Kugellauffläche einsetzbar ist, wobei die Leiste bei Nichtbenutzung herausnehmbar und durch eine Abdeckleiste ersetzbar ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Lichtschranlren, bei denen die Lichtquelle, gegebenenfalls Reflektor und Lichtempfänger, so seitlich der Kugellauffläche angeordnet sind, daß die Lichtbahnen die Kugellauffläche überstreichen, jedoch miteinander einen Winkel bilden, dessen Scheitel seitlich der Kugellauffläche liegt.
7. t. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Lichtbahnen durch eine einzige Lichtschranke erzeugt werden, wobei Lichtquelle und Empfänger auf einer Seite der Kugellauffläche und ein Reflektor auf der anderen Seite der Kugellauffläche aufgestellt sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor ein Doppelspiegel ist, und der Abstand der beiden Spiegel wenigstens dem Durchmesser der Kugel entspricht.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß eine der beiden Lichtbahnen in einer Richtung senkrecht zur Kugelaufrichtung angeordnet ist2 und daß eine dritte weitere Lichtbahn zur Bestimmung der Kugelgeschwindigkeit parallel zu dieser Lichtbahn verläuft.