Thay hệ thống sân bowling giá 120.000 USD bằng ESP32 trị giá 1.600 USD

• Việc thay nguyên hệ thống chấm điểm đời 2008 cần tới 80.000~120.000 USD, nên họ đã phát triển OpenLaneLink bằng ESP32 và linh kiện phổ thông với chi phí từ khoảng 200 USD cho mỗi cặp lane
• Sự kiện từ cảm biến và lệnh điều khiển được trao đổi qua mesh topo hình sao ESPNow, và trong môi trường có nhiễu không dây mạnh thì dùng kết nối có dây RS485 làm phương án dự phòng
• Máy tính lane Raspberry Pi chuyển các gói tin từ gateway ESP32 thành sự kiện Redis, rồi kết nối tới giao diện React và hoạt ảnh thông qua state machine cùng cấu trúc WebSocket·publish/subscribe
• Dùng linh kiện có sẵn như relay, optocoupler và cảm biến chặn tia IR nên có thể thay thiết bị hỏng trong khoảng 5 phút, còn thiết bị cho một cặp lane thì trong dưới 10 phút
• Họ dự định công khai toàn bộ phần cứng, firmware và phần mềm dưới dạng mã nguồn mở để giảm sự phụ thuộc vào nhà cung cấp và phí cộng thêm theo từng tính năng, đồng thời để người vận hành tự kiểm soát giao diện và dữ liệu

---

Vì sao tự thay thế hệ thống đắt đỏ hiện có

• Cùng gia đình mua lại một sân bowling 8 lane bị bỏ hoang ở vùng nông thôn Trung Tây nước Mỹ với giá 105.000 USD
  • Có dột mái và hiện tượng tăng áp điện lặp lại, còn thiết bị bowling 70 năm tuổi cũng không hoạt động hoàn hảo
  • Hệ thống chấm điểm lắp năm 2008 khi đó có chi phí tới sáu chữ số
• Hệ thống hiện có phụ trách tính tốc độ và quỹ đạo bóng, phát hiện pin bằng camera, xác định phạm lỗi, hoạt ảnh, cùng điều khiển máy xếp pin và trả bóng
• Nếu thay đồng loạt bằng hệ thống cùng cấp thì sẽ tốn 80.000~120.000 USD tùy tính năng, nhà cung cấp và tuổi đời thiết bị, chưa bao gồm nâng cấp và hợp đồng dịch vụ
  • Mỗi tính năng và tùy chỉnh đều bị tính phí riêng
  • Chỉ riêng phụ tùng thay thế cũng cần 4.000 USD cho mỗi cặp lane
• Công việc cốt lõi mà hệ thống điện tử đảm nhiệm trên thiết bị cơ khí 70 năm tuổi thực chất là kích hoạt một relay đơn, còn lại được xử lý cơ học
• Họ đánh giá có thể tự triển khai các chức năng hiện có bằng phần cứng mở và computer vision, event streaming thời gian thực và mã nguồn mở

Cấu trúc và cách vận hành của OpenLaneLink

• Chi phí bản mẫu vào khoảng 200 USD cho mỗi cặp lane, còn cấu hình cao hơn cũng chỉ khoảng 400 USD

• Lớp điều khiển dựa trên ESP32

  • Mỗi node phát ra sự kiện cảm biến và nhận lệnh điều khiển
  • Node gateway của mesh topo hình sao ESPNow được nối với Raspberry Pi qua UART
  • Gói tin nhận được được chuyển tới Redis, còn các lệnh cần thiết sẽ được gửi trở lại mạng mesh
  • Trong môi trường nhiều nhiễu RF, RS485 hoạt động như kết nối có dây dự phòng

• Linh kiện phổ thông và firmware

  • Phần cứng gồm các vi điều khiển phổ thông nối với relay, optocoupler và cảm biến chặn tia IR; mỗi thiết bị chạy firmware phù hợp với vai trò của mình
  • Phần khó nhất trong quá trình triển khai là viết firmware và giao thức
  • Có thể flash sẵn ESP32 dự phòng hoặc chuẩn bị ngay tại chỗ nên việc sửa chữa khá đơn giản

• Phần mềm dựa trên công nghệ web

  • Sau lớp Redis là các công nghệ web thông dụng như state machine, middleware, React, WebSocket và publish/subscribe
  • Lập trình viên React có thể tự xây dựng UI và hoạt ảnh bowling riêng
  • Người vận hành sở hữu toàn bộ dữ liệu và có thể tự áp dụng tính năng lẫn giao diện theo ý muốn
  • Việc sửa chữa mất khoảng 5 phút, còn thay thiết bị cho một cặp lane thì dưới 10 phút
  • Với sân bowling tương tự, họ cho rằng có thể đưa vào vận hành trong 1~2 giờ ngay từ đầu
  • Khi OpenLaneLink sẵn sàng, họ dự định công khai toàn bộ phần cứng, firmware và phần mềm dưới dạng mã nguồn mở
  • Mục tiêu là tránh sự phụ thuộc vào nhà cung cấp đến từ hệ thống đóng, nhu cầu hỗ trợ khách hàng ngay cả với vấn đề nhỏ, và chi phí white-label cho thiết bị riêng
  • Họ muốn hỗ trợ các sân bowling quy mô nhỏ bằng một hệ thống rẻ và có thể tùy biến tự do

[GN⁺]

Ý kiến trên Hacker News

• Tôi đã mua một lane bowling mini tự động hoàn toàn cơ khí, hoạt động không cần CPU ngoại trừ Intel D8749H (MCS-48) của thập niên 1970 trong bộ hiển thị điểm
  Nguồn được bật bằng một relay, và hệ thống có thể nhận trạng thái pin cùng tín hiệu nhận bóng để bắt đầu tính điểm. Sau khi trích xuất firmware, tôi đã thay PCB hiển thị bằng PCB tự làm dựa trên Arduino để hỗ trợ giao thức mở hiện đại và ScoreMore. Ảnh và thông tin chi tiết có tại https://www.bowltech.com/forum/small-scale-bowling/small-sca..., có thể liên hệ trên Discord qua @vik8

  • Tôi cũng từng tìm hiểu tích hợp ScoreMore, nhưng khi bước vào phần phần cứng thì khó chấp nhận việc bộ phát hiện foul giá 750 USD mỗi chiếc, lại còn là sản phẩm rất cũ
    Tôi cũng định đăng lên Bowltech, nhưng vẫn còn cảm giác ngại kiểu người mới nên chưa dám công khai OpenLaneLink. Những người ở đó thật sự hiểu lĩnh vực này đến từng ngóc ngách
  • Hay đến mức tôi cũng muốn bằng cách nào đó trở thành người thứ ba của nhóm này
  • Tôi tò mò không hiểu một relay thì có gì đặc biệt. Ô tô cũng khởi động bằng một solenoid mà

• Cha tôi sửa máy bowling ở nhiều nơi vùng Midwest, nên thời thơ ấu tôi thường ở phía sau máy. Những hôm ông trực bảo trì trong ngày thi đấu league, tôi hay đi theo
  Sân bowling 16 lane ở địa phương dùng máy AMF cũ, và chassis của từng máy đều được cấu thành từ mạch logic relay. Khi relay hỏng, đủ chuyện xảy ra: pin và bóng đi sai chỗ, hoặc người chơi lăn bóng vào bộ quét. Pinsetter đúng là một cỗ máy Rube Goldberg thực thụ, và có lẽ nó cũng góp phần khiến tôi trở thành kỹ sư
  Ngay cả trong thập niên 1980 cũng từng có vài cơ hội mua sân bowling ở thị trấn nhỏ, nhưng tính kinh tế không tốt. Phần lớn lợi nhuận kinh doanh đến từ bán đồ uống có cồn, mà đó là một ngành hoàn toàn khác. Gần đây thấy nội dung về bowling xuất hiện nhiều, hy vọng sẽ dẫn đến một sự hồi sinh thật sự

  • Chưa biết có hồi sinh hay không, nhưng sự quan tâm đang tăng lên. Phim tài liệu HBO Born to Bowl do Ben Stiller sản xuất cũng rất thú vị: https://en.wikipedia.org/wiki/Born_to_Bowl

• Điều này một lần nữa xác nhận rằng có rất nhiều cơ hội cải tạo các hệ thống cũ bằng công nghệ nhúng chi phí thấp
  Khoảng năm 2019, tôi gặp một kỹ sư chuyên cải tạo các máy công cụ cũ như máy tiện lớn và máy bào giường bằng bộ điều khiển chuyển động hiện đại. Để tương thích với bộ điều khiển mới thì phải can thiệp cả motor trục, một việc tốn kém; nhưng nếu chuyển đổi tín hiệu vị trí analog hiện có để bộ điều khiển hiện đại đọc được thì gần như có thể biến thành plug-and-play
  Chúng tôi tạo bộ chuyển đổi đầu tiên với chi phí linh kiện dưới 50 USD và dưới 50 giờ phát triển. Tôi đã tìm thêm các cơ hội tương tự, nhưng đa số là việc một lần, nên nếu chưa sẵn làm sản phẩm tương tự thì giá trị so với thời gian bỏ ra khá thấp

  • Một người bạn không có kinh nghiệm lập trình đã tự động hóa dây chuyền sản xuất bơ đậu phộng và muesli cũ. Anh ấy dùng siêu âm để đo mức bơ đậu phộng, và kết nối máy móc để đo nhiệt độ rang, tốc độ quay, v.v.
    Hoàn toàn không có quản lý phiên bản, cách triển khai cũng rất đáng kinh ngạc, nhưng độ an toàn và thông lượng được cải thiện lớn nên rất ấn tượng

• Tôi muốn thêm LED và điều khiển đèn DMX để dải LED chạy theo khi bóng lăn xuống lane hoặc đi lên bộ trả bóng. Tôi cũng dự định chạy show laser bằng bộ điều khiển DMX
  Về dài hạn, tôi muốn làm một sân bowling không người trực, nơi khách có thể thanh toán không tiếp xúc trước lane rồi bắt đầu chơi ngay. Có quá nhiều thứ để thử nên rất hào hứng

  • Hãy xếp lane chồng lên nhau để làm lane hai tầng thủ công, và ngăn không cho mọi người chà bóng lên những lane quý giá. Thêm show laser và giấy phép bán rượu nữa là thành Bowling Alley Wine Mixer
  • Nếu đồng bộ nháy sáng với chuyển động quay của bóng, có thể khiến bóng trông như đang đứng yên hoặc quay ngược. Cũng có thể trực quan hóa xoáy ngang để hỗ trợ học tập; nếu đánh dấu chấm hoặc dải trên bóng thì việc đọc chuyển động quay sẽ dễ hơn
  • Thanh toán không tiếp xúc có vẻ hữu ích hơn cho việc khiến khách trả tiền thêm một ván nữa hơn là tăng lượt khách mới. Người mới dù sao cũng phải đến lấy giày, và cũng cần hướng dẫn để không giao lane đã đặt lúc 7 giờ cho người đến lúc 6 giờ 30
  • Đây là một dự án tuyệt vời: đào sâu vào công nghệ thú vị mà người khác cũng có thể tận hưởng thành quả. Nhờ vậy tôi đã bắt đầu tìm các sân bowling đang rao bán
  • Tôi có thể giúp bằng kinh nghiệm DMX/DJ tích lũy từ thời làm digital signage

• Việc còn lại bây giờ chỉ là kiếm bản LightWave thập niên 1990 để làm thêm các hoạt ảnh strike kỳ quặc

• Tôi chơi bowling ở lane cũ, thống kê ngoài điểm số chỉ có tốc độ bóng, mà cái đó cũng chỉ hoạt động đúng ở khoảng một nửa số lane. Chắc sân bowling sẽ không lắp thiết bị tự chế, nhưng tôi rất quan tâm đến quá trình làm ra nó
  Nếu công bố blog, ảnh hoặc thông tin triển khai thì tôi muốn đọc thêm. Chúc công việc kinh doanh mới thuận lợi, từ sửa mái cho đến thu hút khách hàng

  • Nếu kẻ sọc lên bóng một cách có chiến lược thì có thể thu được cả những thống kê thú vị như vận tốc góc. Xa hơn nữa, cũng có thể gắn vi mạch có gia tốc kế và con quay hồi chuyển vào mọi quả bóng

• Cần một URL có thể gửi cho người khác. Tôi muốn cho một người quen từng là vận động viên chuyên nghiệp xem, vì anh ấy đang lưỡng lự chuyện mua lại và hiện đại hóa một sân bowling do cùng vấn đề này
  Xã hội đang rất cần không gian thứ ba, và sân bowling rất phù hợp với vai trò đó

  • Quá trình một kỹ sư mua sân bowling cũ rồi xử lý vấn đề một cách thông minh chính là loại nội dung internet rất cần, nên rất nên bắt đầu một Substack

• Sân candlepin bowling Needham Bowlaway ở khu vực Boston cũng đã làm việc tương tự. Ngoài New England, hiếm ai biết cách tính điểm, nên chủ sân đã xây hệ thống chấm điểm tự động và nó hoạt động khá tốt
  Có vẻ là cách khá cơ bản bằng Java: nếu một pixel cụ thể trên màn hình màu trắng thì coi là có pin, nếu không thì không có. Mỗi lần tôi đến, họ cũng đang phát triển video game. Giao điểm giữa người vận hành sân bowling và kỹ sư phần mềm có thể lớn hơn tưởng tượng

• Tôi nhớ đến bài gần đây của Texas Monthly về sân bowling ninepin https://www.texasmonthly.com/being-texan/ninepin-bowling-end.... Việc hiện đại hóa như thế này có thể giúp thu hút khách mới
  Khi lớn lên ở miền Trung Texas, bowling là một sự kiện gia đình lớn. Cha tôi tham gia league địa phương và các giải pro-am, từng cân nhắc chuyển sang chuyên nghiệp nhưng thôi vì đổi việc; con cái cũng chơi trong league thiếu niên. Thời chưa có video game, chúng tôi chơi pinball và bi-a ở sân bowling; nơi đó cũng bán đồ ăn, đồ uống để cả gia đình có thể ở lại cả ngày
  Bowling là môn thể thao kỹ năng dễ học nhưng đòi hỏi kỷ luật để thành thạo

• Thời trung học tôi làm thợ bảo trì sân bowling, xử lý Brunswick A2, và nhận ra thiết bị thay thế đắt đến phi lý
  Có lần ai đó làm đổ cà phê lên bàn phím điều khiển hệ thống chấm điểm, chi phí thay thế khoảng 400 USD. Cái bàn phím chuyên dụng đặc biệt nhận được với giá đó chỉ là một bàn phím được đổi dây cáp sang đầu cắm điện thoại