автоматическое устройство для розыгрыша случайной комбинации цветных шаров

Формула изобретения

1. Устройство для розыгрыша случайной комбинации цветных шаров, содержащее прозрачный сосуд, заполненный разноцветными шарами с возможностью их свободного перемешивания воздушным потоком и пневматически связанный с дисплеем выпадающих шаров, оптический идентификатор выпадающих шаров, размещенный в зоне дисплея, заслонку с приводом и компрессор, подключенные к блоку управления, отличающееся тем, что устройство содержит коллектор для хранения шаров с воздушным патрубком в донной части и горловиной, патрубок, установленный в боковой части сосуда, средство поштучной выдачи шаров и пневмоклапан с приводами, подключенные к блоку управления, при этом сосуд выполнен в форме сферы, дисплей - в виде трубы, одним концом сообщенной с донной частью сферы, а другим - через заслонку и средство поштучной выдачи шаров с горловиной коллектора, воздушный патрубок которого через пневмоклапан соединен с компрессором, причем компрессор связан с патрубком в боковой части сосуда с возможностью подачи в полость сосуда воздушного потока для свободного перемешивания шаров, а оптический идентификатор размещен в зоне дисплея, примыкающей к донной части сферы, и выполнен с возможностью определения общего количества шаров и количества шаров заданного цвета в процессе их перемещения из коллектора в сферу и в процессе заполнения дисплея выпавшими шарами.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический идентификатор включает фотоприемник, группу осветителей, осветитель опорного сигнала и периферийный контроллер, причем фотоприемник подключен к аналоговому входу контроллера, к выходным портам которого подключены осветители, при этом осветители группы выбраны со спектрами излучения, лежащими в области спектров отражения шаров, и размещены с фотоприемником по одну сторону дисплея, осветитель опорного сигнала размещен по другую сторону дисплея соосно фотоприемнику, а контроллер выполнен с возможностью идентификации шаров по соотношению величин, характеризующих отражательную способность поверхности шаров в различных спектральных областях и сравнении их с величинами, полученными при калибровке, и связан по шине обмена данными и управления с блоком управления.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления включает центральный процессор, связанный с блоком коммутации, выходы которого через драйверы подключены к приводам заслонки, средства поштучной выдачи шаров и пневмоклапана, и платой запуска двигателя компрессора.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что коллектор для хранения шаров имеет поперечный размер, обеспечивающий свободное перемещение шаров воздушным потоком в вертикальном направлении.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство поштучной выдачи шаров из коллектора представляет заслонку, установленную относительно заслонки с приводом на расстоянии не меньше одного, и не больше двух диаметров шара, при этом заслонки выполнены с возможностью ограничения перемещения шара без перекрытия воздушного потока.

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что патрубок для свободного перемешивания шаров, установленный в боковой части сферы, имеет сужение по типу сопла.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для формирования случайной комбинации игровых элементов и может быть использовано в лотерейных устройствах и игровых автоматах.

Описано большое число вариантов электромеханических генераторов случайной комбинации игровых элементов (далее - ГСК), цель которых состоит в обеспечении максимальной наглядности и непредсказуемости процесса. Наиболее удачно это достигается использованием шаров, хаотично перемешиваемых в прозрачном сосуде и поштучно, в случайном порядке, из него извлекаемых. Так, известна игровая машина, в которой ГСК выполнен в виде прозрачного барабана с множеством шаров, поштучно извлекаемых и идентифицируемых по цвету оптической системой, работающей на просвет. Величина выигрыша определяется вычислителем по последовательности цветов выпавших шаров (JP 11096425, Matsunaga et al., 1999). Перемешивание шаров проводится воздушными струями.

Описан ГСК, содержащий пронумерованные шары, размещенные в прозрачном сосуде, воздушный компрессор для их перемешивания и средство поштучного извлечения, выполненное в виде полой штанги, подключенной к аспиратору, и откидных створок. Захваченный аспиратором шар переносится вверх штангой в лоток и там освобождается (US 4961578, Chateau, 1990). Однако механическая система переноса шара с аспирацией сложна, а сам процесс - длителен, что снижает занимательность игры в целом.

В другом изобретении (US 5743526, Haruo, 1998) ловушка для выигрышных шаров помещена непосредственно внутрь сосуда, при этом компрессор обеспечивает циркуляцию воздушного потока. Ловушка имеет электромеханический привод, обеспечивающий перевод выигрышных шаров в накопитель. В изобретении (US 5121920, Laezzo, 1992) сосуд для перемешивания шаров имеет дополнительно вакуумные средства для укладки выпавших шаров в цилиндрические индикаторы для обозрения. В патентных публикациях (US 6533660 В2, Seelig et al., 2003; US 6764396 В2, Seelig et al., 2004 и др.) описан игровой автомат с ГСК, который выполнен в виде сосуда с хаотичными шарами ("jumbled balls"). Сосуд в донной части имеет отверстие, сообщенное трубой с дисплейным окном; ГСК включает держатель шаров, блок управления, дисплейный механизм и позиционирующий механизм. Однако это устройство лишь создает иллюзию того, что в дисплейном окне появляется выпавший шар, который содержался в сосуде с хаотичными шарами. На самом деле, в розыгрыше участвуют иные шары, содержащиеся в кассете позиционирующего механизма, что снижает риск фальсификации, но вместе с тем резко усложняет конструкцию.

Наиболее близким к патентуемому изобретению является автоматическое устройство для розыгрыша случайной комбинации шаров (US 5050880, Sloan, 1991). Оно содержит цветные шары, размещенные в сосуде, инициируемом вакуумной системой, и дисплей. Дисплей имеет ячейки для приема выпавших шаров и оптоэлектронный анализатор цвета шаров. Система автоматического управления подключает компрессоры и регулирует положение заслонки, осуществляя попеременно перемешивание и выкладку. Тираж считается сформированным, когда все шары (25 штук) заполняют предусмотренные для них ячейки, что, однако не отражает истинного количества шаров и номенклатуры в сосуде - их может быть гораздо больше из-за несанкционированного вмешательства. Это следует расценивать как основной недостаток генератора. Кроме того, устройство обеспечивает лишь двумерное движение шаров при их перемешивании, что снижает наглядность процесса, а также требует использования двух раздельных компрессоров при перемешивании и выкладке шаров.

Настоящее изобретение направлено на повышение достоверности получаемого результата путем защиты от несанкционированного доступа при сохранении надежности, обеспечение простоты обслуживания и повышение наглядности, что и является техническим результатом изобретения.

Технический результат достигается тем, что устройство для розыгрыша случайной комбинации цветных шаров содержит прозрачный сосуд, заполненный разноцветными шарами с возможностью их свободного перемешивания воздушным потоком, пневматически связанный с дисплеем выпадающих шаров, оптический идентификатор выпадающих шаров, размещенный в зоне дисплея, заслонку с приводом и компрессор, подключенные к блоку управления. Введены коллектор для хранения шаров с воздушным патрубком в донной части и горловиной, патрубок, установленный в боковой части сосуда, средство поштучной выдачи шаров и пневмоклапан с приводами, подключенные к блоку управления. При этом сосуд выполнен в форме сферы, дисплей - в виде трубы, одним концом сообщенной с донной частью сферы, а другим - через заслонку, и средство поштучной выдачи шаров с горловиной коллектора, воздушный патрубок которого через пневмоклапан соединен с компрессором, причем компрессор связан с патрубком в боковой части сосуда с возможностью подачи в полость сосуда воздушного потока для свободного перемешивания шаров. Оптический идентификатор размещен в зоне дисплея, примыкающей к донной части сферы, и выполнен с возможностью определения общего количества шаров и количества шаров заданного цвета в процессе их перемещения из коллектора в сферу и в процессе заполнения дисплея выпавшими шарами.

Устройство может характеризоваться тем, что оптический идентификатор включает фотоприемник, группу осветителей, осветитель опорного сигнала и периферийный контроллер, причем фотоприемник подключен к аналоговому входу контроллера, к выходным портам которого подключены осветители. При этом осветители группы выбраны со спектрами излучения, лежащими в области спектров отражения шаров, и размещены с фотоприемником по одну сторону дисплея, осветитель опорного сигнала размещен по другую сторону дисплея соосно фотоприемнику. Контроллер выполнен с возможностью идентификации шаров по соотношению величин, характеризующих отражательную способность поверхности шаров в различных спектральных областях и сравнении их с величинами, полученными при калибровке, и связан по шине обмена данными и управления с блоком управления.

Устройство может характеризоваться также тем, что блок управления включает центральный процессор, связанный с блоком коммутации, выходы которого через драйверы подключены к приводам заслонки, средства поштучной выдачи шаров и пневмоклапаны.

Устройство может характеризоваться, кроме того, тем, что коллектор для хранения шаров имеет поперечный размер, обеспечивающий свободное перемещение шаров воздушным потоком в вертикальном направлении.

Устройство может характеризоваться также и тем, что средство поштучной выдачи шаров из коллектора представляет заслонку, установленную относительно заслонки с приводом на расстоянии не меньше одного и не больше двух диаметров шара, при этом заслонки выполнены с возможностью ограничения перемещения шара без перекрытия воздушного потока.

Устройство может характеризоваться и тем, что патрубок для свободного перемешивания шаров, установленный в боковой части сферы, имеет сужение по типу сопла.

В отличие от прототипа, пневматическая подача, перемешивание и розыгрыш шаров осуществляется только от одного компрессора, что повышает надежность устройства в целом. Достоверность получаемого результата, с точки зрения влияния на цвет выпадающего шара, обеспечивается постоянным автоматическим контролем количества и номенклатурой шаров. Наглядность процесса розыгрыша шаров обеспечивается за счет размещения дисплея со стороны донной части сосуда. Указанные преимущества позволяют использовать патентуемое устройство как генератор (датчик) случайной комбинации цветовых символов в различных игровых машинах.

Существо изобретения поясняется на чертежах, где:

на фиг.1 представлена функциональная схема генератора;

на фиг.2 - блок-схема оптического идентификатора и блока управления генератором;

на фиг.3 - блок-схема алгоритма функционирования блока управления;

на фиг.4 - блок-схема алгоритма функционирования оптического идентификатора.

Функциональная схема генератора представлена на фиг.1. Устройство содержит прозрачный сосуд 10 сферической формы, заполненный шарами 11 с возможностью их свободного перемешивания воздушным потоком. Шары 11 имеют различную окраску, например, по одному или нескольку шаров одного из основных цветов - красного, зеленого, синего и т.д.

Сосуд 10 через выполненное в его донной части отверстие 12 сообщается с протяженным пневматическим каналом 13, соединенным с источником воздушного потока - компрессором 14. Проходное сечение канала 13 выполнено таким, чтобы шары под действием сил гравитации один за другим свободно перемещались вниз и также свободно, под действием воздушного потока от компрессора 14, перемещались вверх в полость сосуда 10.

Пневматический канал 13 имеет три функционально обособленные зоны (сверху вниз): дисплей 15, средство 16 поштучной выдачи шаров и коллектор 17 для хранения шаров в нерабочий период. Коллектор 17 имеет горловину 18 и воздушный патрубок 19 в донной части. Перекрытие воздушного патрубка осуществляется посредством пневмоклапана 21, имеющего электрический привод 22.

Устройство также снабжено пневматическим каналом 26, соединяющим компрессор 14 с патрубком 27, установленным в боковой части сосуда 10 для подачи в полость сосуда 10 воздушного потока, обеспечивающего перемешивание шаров 11. Отверстие патрубка 27 имеет размер меньший, чем диаметр шара, что соответственно исключает попадание шаров в канал 26. Кроме этого, канал 26 в месте присоединения к сосуду 10 (патрубок 27) может иметь сужение 28 по типу сопла для формирования в полости сосуда воздушной струи.

Протяженность дисплея 15 отграничена снизу заслонкой 30 с приводом 31. Место установки заслонки 30 определяется количеством выпадающих шаров, используемых в тираже и экспонируемых на дисплее 15 (на фиг.1 показано четыре таких шара). Дисплей 15 выполнен в виде трубы из прозрачного материала.

Средство 16 поштучной выдачи шаров представляет собой заслонку 32 с приводом 33, работающую попеременно с заслонкой 30. Расстояние между заслонками 30 и 32 несколько больше диаметра одного шара, но меньше суммарного диаметра двух шаров, что позволяет при попеременном открытии заслонок 30, 32 обеспечивать поштучную выдачу шаров из коллектора 17. Заслонки 30, 32 возвратно-поступательного перемещения имеют площадь много меньшую, чем проходное сечение канала 13: они практически не влияют на воздушный поток в канале 13, но в то же время, в выдвинутом (закрытом) состоянии, препятствуют движению шаров. Заслонки 30, 32 могут быть выполнены, например, в виде штырей.

Коллектор 17 представляет сосуд с горловиной 18 для ввода и вывода шаров и воздушный патрубок 19 в донной части для эвакуации шаров воздушным потоком от компрессора 14. Поступление воздуха в пневматический канал 13 (коллектор 17, средство 16 и дисплей 15) регулируется пневмоклапаном 21, управляемым приводом 22. Конструкция пневмоклапана 21 предусматривает его защиту от попадания шаров (например, в виде сетки, упора). Форма коллектора 17 должна обеспечивать свободную эвакуацию шаров 11 через горловину 18, а объем (или протяженность) коллектора - свободную укладку всех используемых в тираже шаров. В частном случае, коллектор может быть выполнен в форме трубы с поперечным размером не менее проходного сечения трубчатого дисплея 15.

В зоне соединения дисплея 15 с сосудом 10 установлен оптический идентификатор 40. Он выполняет функции: а) пересчета общего количества шаров и количества шаров заданного цвета (номенклатуры шаров) в процессе их перемещения из коллектора 17 в сосуд 10 (при запуске генератора) и б) определения цвета разыгранных шаров в дисплее 15 в процессе их перемещения из сосуда 10 в дисплей 15. Совокупность выпавших цветов (например: красный, зеленый, синий, красный) составляет искомую случайную комбинацию по числу цветов (2 красных, 1 - зеленый, 1 - синий) или последовательность самих цветов.

На фиг.2 представлена схема оптического идентификатора 40, который включает собственно оптическую часть и схему регистрации и управления.

Оптическая часть включает фотоприемник 401 и имеет два канала: "на отражение" и "на прохождение". Канал "на отражение" реализует односторонний доступ к шарам и включает группу осветителей 402, 403, 404, излучающих свет в различных областях видимого спектра, например в красной (r), зеленой (g) и синей (b) областях. Канал "на прохождение" включает осветитель 405 для формирования опорного сигнала при отсутствии шара 11 в дисплее. Он установлен соосно с фотоприемником 401 на противоположной стороне дисплея 15. Поле зрения фотоприемника 401 сформировано в виде узкой горизонтальной щели, чтобы обеспечить прием отраженного излучения в процессе движения одного шара и избежать обзора двух шаров одновременно.

Схема регистрации и управления реализована на базе периферийного контроллера 407. Фотоприемник 401 подключен к аналоговому входу контроллера 407, который содержит встроенный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 409. К выходным портам контроллера 407 подключены осветители 402-405, выполненные в виде светодиодов, для их последовательного включения в соответствии с программой работы устройства (см. фиг.3). Контроллер 407 управляет работой идентификатора 40 - осуществляет идентификацию шаров по соотношению величин, характеризующих отражательную способность поверхности шаров в различных спектральных областях, а также подсчитывает их общее количество.

Периферийный контроллер 407 по шине обмена данными и управления связан с блоком 50 управления и анализа, который содержит центральный процессор 501, связанный с ним блок 502 коммутации, выходы которого через драйверы 503, 504 и 505 подключены соответственно к электрическим приводам 22, 31, 33. Центральный процессор 501 через плату 506 запуска двигателя управляет компрессором 14.

Блок 50 управления и анализа управляет включением/выключением силовых элементов через приводы 22, 31 и 33, а также управляет работой оптического идентификатора 40. При включении блока 50 управления подается питание на компрессор 14, который постоянно включен в процессе функционирования устройства.

Центральный процессор 501 обеспечивает три режима функционирования устройства:

а) режим запуска из выключенного состояния ("Исходное состояние"). Проводится пересчет общего количества шаров и заданного количества шаров каждого цвета (т.е. номенклатура шаров) посредством оптического идентификатора 40 при их перемещении из коллектора 17 в сосуд 10. Этот режим реализуется с момента включения компрессора 14;

б) собственно режим генерации случайной комбинации цветов. Проводится перемешивание шаров в сосуде 10 с последующей их выкладкой в дисплей 15 и определение цвета выпавших шаров посредством оптического идентификатора 40. Выходной сигнал с идентификатора составляет искомую комбинацию цветовых символов. Режим генерации может осуществляться многократно, а результат - искомая комбинация и/или последовательность цветовых символов - использоваться в соответствии с алгоритмом функционирования игрового автомата (алгоритм не приводится как не отражающий существо патентуемого решения);

в) режим перевода в исходное состояние. Этот режим реализуется при открытии обеих заслонок 30, 32 до момента выключения компрессора 14.

Устройство работает следующим образом (см. фиг.3, 4).

В выключенном состоянии все шары сохраняются в коллекторе 17. Их номинальное число N_HOM и номенклатура n_r , n_g, n_b...n_j заданы, т.е. N _HOM=n_r+n_g+n_b...+n _j, где n_j - число шаров одного цвета, j - количество цветов. Например, номенклатура шаров составляет: по 5 штук красных, зеленых, синих и желтых шаров +1 белый шар, т.е. N=21. Заслонки 30, 32 - открыты, пневмоклапан 21 - закрыт, компрессор 14 - выключен.

При запуске устройства включается компрессор 14, который обеспечивает создание заданного давления в пневматических магистралях в течение всего процесса функционирования. Далее, центральный контроллер 501 блока 50 инициализирует оптический идентификатор 40.

Затем привод 22 открывает пневмоклапан 21 и в пневматических каналах 13 и 26 создается направленный поток воздуха. Поток в коллекторе 17 увлекает шары и направляет их вверх к заслонкам 32, 30. На приводы 31 и 33 от блока 50 подаются сигналы управления, которые обеспечивают попеременное открытие заслонок 30, 32. Вследствие этого через зону дисплея 15 в сосуд 10 поштучно подаются шары.

Перед поступлением шаров в дисплей 15 оптический идентификатор 40 калибруется. Для этого фотоприемником 401 регистрируется интенсивность светового потока, проходящего через прозрачные стенки дисплея 15 при отсутствии шара, который обнуляет предыдущие показания и готовит идентификатор 40 к анализу цвета шаров и их количества. Подсветка осуществляется от осветителей 402-404 в нескольких областях спектра с последующим сравнением с допустимыми значениями, измеренными при тарировке системы. Периферийный контроллер 407 подсчитывает и определяет общее количество шаров, поданных в сосуд 10, и их номенклатуру.

Далее проводится операция сравнения количества шаров N номинальному значению N_HOM , а также их номенклатуры: n_r, n_g, n _b...n_j. Если подсчитанное количество шаров N _HOM=n_r+n_g+n_b...+n _j и их номенклатура не соответствуют номинальным значениям, то дается команда на отключение устройства, если соответствуют - проводится розыгрыш случайной последовательности.

Для этого заслонка 30 приводится в закрытое состояние и перекрывается пневмоклапан 21. Обнуляется информация в блоке 407, включается режим определения цвета шаров. Вследствие того, что поток воздуха в канале 13 прекращается, а по каналу 26 воздух продолжает поступать в сосуд 10, перемешиваемые потоком воздуха шары 11 под действием сил гравитации и воздушного потока, выходящего из сопла патрубка 27, поштучно проскальзывают в канал дисплея 15.

В момент проскальзывания шаров оптическим идентификатором 40 определяется цвет каждого шара, совокупность которых и определяет искомую случайную комбинацию и/или последовательность цветовых символов. Для этого проводится последовательная регистрация фотоприемником 401 отраженного от шара света в нескольких областях спектра подсветки, обеспечиваемых осветителями 402-404, с последующим сравнением с допустимыми значениями, измеренными при калибровке системы. В каждый момент времени работает только один осветитель с индивидуальным спектром, что обеспечивается программой работы периферийного контроллера 407. Обработка сигнала осуществляется по схеме амплитудного детектора; обеспечивается регистрация и хранение сигнала с фотоприемника 401 для каждого спектрального диапазона подсветки.

Опрос цвета проводится в процессе падения шара по каналу дисплея 15, что составляет несколько десятков миллисекунд. Резкое изменение амплитуды сигнала на фотоприемнике 401 (падение/нарастание сигнала) одновременно во всех спектральных диапазонах свидетельствует о выходе текущего и входе следующего шара в оптический идентификатор 40. Если число N_P выпавших шаров не равно установленному разряду Р последовательности (на фиг.1 показано условно четыре шара, т.е. Р=4), то производится перевод в исходное состояние.

Если P=N_P после того, как в блоке 407 проанализирован цвет всех разыгранных в тираже шаров 11, информация о номенклатуре выпавших шаров (и/или последовательности их выпадения) передается в центральный контроллер 501 и далее используется в соответствии с алгоритмом работы игрового автомата (для определения выигрыша в соответствии со ставкой), а также воспроизводится на цифровом индикаторе (на фигурах не показан).

Далее осуществляется подготовка к новому розыгрышу: пневмоклапан 21 открывается и производится возврат шаров из дисплея 15 в сосуд 10, их перемешивание и розыгрыш. Этот цикл может повторяться многократно в соответствии с алгоритмом работы игрового автомата.

По окончании розыгрышей осуществляется режим перевода в исходное состояние. Для этого, без выключения компрессора 14, перекрывается пневмоклапан 21 и открываются обе заслонки 30, 32. В результате этого все шары при перемешивании воздухом, поступающим через отверстие патрубка 27 в сферический сосуд 10, под действием сил гравитации проскальзывают через отверстие дисплея 15 в коллектор 17 и сохраняются там до следующей фазы функционирования генератора. По истечении заданного промежутка времени, достаточного для перевода шаров в коллектор, компрессор 14 выключается.

На фиг.4 приведена блок-схема алгоритма функционирования периферийного контроллера 407 оптического идентификатора. Контроллер осуществляет попеременное подключение осветителей по циклу: 402-403-404-402 и т.д. За время перемещения одного шара через оптическую систему проводится несколько десятков измерений (М - число измерений). Одновременно и синхронно с переключением осветителей фотоприемником 401 регистрируются текущие уровни сигнала (F_r, F_g, F_b, F_k ).

При прохождении шара между осветителем 405 и фотоприемником 401 сигнал F_k изменяется и имеет вид перевернутого колокола с явно выраженным минимумом. Максимальное значение сигнала F_k(max) используется далее для установления граничного условия при регистрации и определении цвета шара: F_lim =F_k(max)/2, где F_lim - пороговое значение. Если текущее значение F_k меньше F_lim, то значение сигнала учитывается, если больше F_lim - не учитывается.

Поскольку для текущего шара производится М измерений по каждому из осветителей 402(r), 403(g), 404(b), то проводится аккумулирование сигналов F_r, F_g , F_b по каждому спектральному диапазону и числу измерений: A_r, A_g, А_b, М - аккумулированные значения.

Перед началом регистрации каждого последующего шара проводится обнуление всех накопленных ранее значений: A _r=A_g=A_b=M=0.

Далее регистрируются текущие значения F_r, F_g, F_b, F_k. Проводится сопоставление F_k с пороговым значением F_lim. Если условие не выполняется, то продолжается регистрация текущих значений. Если удовлетворяется, то вычисляются аккумулированные значения А_r, A_g, А _b.

По этим значениям вычисляются усредненные по М измерениям интегральные показатели R_avg, G_avg , B_avg, т.е. R_avg=A_r/M; G _avg=A_g/M; B_avg=A_b/M. Интегральные показатели используются как входной аргумент для функции определения цвета, полученной по результатам предварительной тарировки. Цвет всех разыгранных в тираже шаров, информация о номенклатуре выпавших шаров (и/или последовательности их выпадения) передается в центральный контроллер 501 и далее используется в соответствии с алгоритмом работы игрового автомата (для определения выигрыша в соответствии со ставкой), а также воспроизводится на цифровом индикаторе (на фигурах не показан).

Общее количество шаров N и число Р шаров, участвующих в розыгрыше, контролируется путем сравнения с константами, полученными при калибровке и предварительно внесенными в блок 50.

Испытания показали, что патентуемое техническое решение обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к разыгрываемым шарам, что повышает достоверность получаемого результата и обеспечивает наглядность розыгрыша.