CN104470597B - 画线方法 - Google Patents

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Abstract

一种画线方法，所述画线方法包括提供一种画线装置，该画线装置包括主体(21)、能够相对所述主体运动的画线头部(29)以及用于确定所述画线头部的地理位置的定位系统(35、37、41、43)。此外，提供了用于要由所述画线头部绘制的线的数学模型，所述数学模型响应由所述定位系统获得的位置坐标点(61)来累计地更新。所述画线头部相对于所述主体的位置基于所述数学模型来调整。

Description

画线方法
技术领域
本发明涉及一种在表面上画线的方法，该线例如是，用于运动场的线、道路上的线或停车场上的线或飞机场上的线。
背景技术
已知的是，使用定位系统，例如差分GPS、IMU(惯性测量单元)或激光系统来将画线装置的画线头部定位在所需的地理位置中，以便绘制一部分的线，例如直线或弧线。
该画线头部可以安装在运输装置上，以便能够横向的位移。以该方式，通过画线头部横向地沿运输装置运动，能够矫正方向上的微小误差，同时操作者或自动控制系统可以对画线头部的横向运动做出反应，并且调整画线装置的方向以使画线头部朝向中间位置返回，该中间位置位于运输装置的横向端部之间的中央。
差分GPS(例如)以足够的精度确定画线头部的地理位置，但位置“坐标点”布置成在要绘制的理想线的两侧仍是可能的，例如偏离理想线多达大致5至10cm。这会导致被绘制的线至少局部具有曲折的形状。
发明内容
由此，本发明的目的是提供一种画线方法，其能够克服或至少缓解上述的问题。
根据本发明，提供了一种画线方法，该方法包括以下步骤：提供一种画线装置，该画线装置包括主体、可相对该主体运动的画线头部以及用于确定该画线头部的地理位置的定位系统；提供一种数学模型，其用于要由该画线头部绘制的线；以及，响应由定位系统获取的位置坐标点来累计地更新该数学模型，从而根据该数学模型来调整画线头部相对于主体的位置。
该定位系统可以包括一级定位系统和二级定位系统。一级定位系统可以初始地用于确定画线头部的位置，而二级定位系统(其可以是定位系统或定向系统)用于更新所述数学模型。
该数学模型可以包括由可获得的位置坐标点预测的平均线。在一个实施例中，当各个另外的位置坐标点提供额外的数据时，最小二乘法曲线拟合可以用于重新计算所述数学模型。
所述方法可以包括以下在画线之前的另一步骤：沿着与数学模型一致的预定线行进，并且响应由定位系统获取的位置坐标点来累计地更新所述数学模型，从而根据该数学模型来调整画线头部相对于主体的位置，而不需要直到抵达开始点时才画线。
附图说明
为更好地理解本发明，并且更清楚地展现如何能够将本发明有效实施，现在将通过示例的方式来参考附图的内容，所述附图中：
图1是根据本发明的用于画线的画线装置的一个实施例的正视示意图；
图2是图1中所示的画线装置的侧视图；以及
图3是显示图1和图2中的所述画线装置在使用中的状态的平面示意图。
具体实施方式
图1和2简要地显示了根据本发明的用于画线的画线装置的一个实施例。该画线装置包括主体21，该主体形成了底盘，并且该主体设置有四个轮23，以及把手25，以使使用者能够推动该画线装置。该主体21还设置有用于画线材料的储仓，并且具有可拆卸的封盖27。画线材料通过泵31被供给至画线头部29。该画线头部29安装在横向调节装置33(例如专利WO2006013386中所述的)上，由于是GNSS(全球导航卫星系统)传感器35，使得该传感器与画线头部一起横向地运动。该GNSS传感器35连接至无线电收发器37，该无线电收发器与固定基站39连通，该基站进而结合了GNSS传感器41以及无线电收发器43，以及合适的电源45。两个GNSS装置35和GNSS装置41以及两个无线电收发器37和43的组合提供了差分GPS系统，该系统对本领域的技术人员而言是公知的。
设置在画线装置的主体21上的GNSS传感器35，以及无线电收发器37、泵31以及马达49连接至网络集线器47，用于通过横向调节装置33来控制画线头部29的横向运动。计算机51和显示器53也连接至网络集线器47，显示器53显示不同的控制选项和设置选项，以及与要绘制的线相关的信息，例如距离和方向。天线提供与远程数据库(未显示)的连通，并且允许(例如)购买用于使用该画线装置的信用额度。
在图1和2中显示的该画线装置通过选择一条或更多条要绘制的线来使用。在需要的情况下，计算器51和显示器53(以及可选地，该画线装置本身)能够用于确定并且保存一条或更多条要绘制的线，以及至少一个地理数据点，用于对线进行定位。
为了画线，该线的信息可以从远程数据库下载到计算机51，并且可能要进行任何需要的支付。可替代地，该线的位置和方向可以就地确定。该画线装置的使用可以被记录，并且数据被返回至远程数据库，例如，在完成任务时，或者之后的时间(当可以合适地连接至远程数据库时)。GNSS传感器35和41确定画线头部的位置，并且通过计算机51和显示器53引导使用者至开始位置。在画线时，横向调节装置33通过横向地移动画线头部29(例如，移动至中央位置标志器的右边或者左边)来矫正该画线装置的位置中的细小的横向误差，但是额外地或可替代地，显示器可以向使用者提示是否需要向左或向右运动。中央位置标志器的使用，特别是在组合了另外的刻度的情况下(该刻度显示画线头部从中央位置标志器处运动的程度)，使得使用者能够改变画线装置的方向，以便使该画线装置处于一方向和位置上，在该方向和位置上画线头部朝向中央位置标志器返回。泵31在计算机51的控制下进行操作，并且当要画线时所述泵开启，而在绘制线的不同部分的间隔中关闭(在需要的情况下)。该显示器可以向使用者提示线要被绘制的方式，例如，线被绘制所沿的方向。当线已经完成时，计算机51通过显示器53向使用者报告。
清楚地，作为图1和2中手动推动的画线装置的可替代实施例，该画线装置可以被自动控制，例如通过计算机51。此外，可替代的定位系统可以用于提供位置坐标点，该定位系统包括惯性测量单元(IMU)、激光系统、指南针等。
为克服与不精确的位置坐标点关联的问题，本发明提议的是：没有必要将画线头部移动至位置坐标点，而是使用位置坐标点来确定由可获得的位置坐标点预测的平均线。例如，直线、环形线、弧线或能具有与其关联的数学模型的其他图形线，该数学模型能够基于由连续的各位置坐标点提供的数据来累计地更新。在一个实施例中，当各另外的位置坐标点提供额外的数据时，最小二乘法曲线拟合能够用于重新计算该数学模型，这使得当画线操作进行时，能够以更高的精度预测要绘制的线。该技术消除由单个的位置坐标点导致的局部误差，并且由此避免，或者至少显著地缓解所画的线围绕理想的线形成曲折形状的趋势。即，使用采用了全部可获得的位置坐标点的平均线消除了任何明显的误差，这些明显的误差由一个或更多个不准确的位置坐标点导致，其将妨碍画线头部绘制平滑的线。不论该画线装置是由使用者推动或引导，或者该画线装置是否完全自动地操作，例如在计算机51的控制下，根据基于由位置坐标点提供的数据而调整的数学模型来确定要画的线，使得由此允许绘制出更加平滑的线。
特别是在绘制直线的情况中，可能期望不使用一级差分GPS系统来确定要绘制的线的方向，以及来沿该方向行进。作为可替代的实施例，可能期望使用二级定位系统(例如，指南针)，甚至当失去卫星通信时，该二级定位系统将继续工作，并且该二级定位系统将不会在工作时出现与所述差分GPS系统的那些误差相同的误差。即，该二级定位系统可以是定位系统或定向系统，并且由此，位置坐标点可以是地理位置坐标点或方向坐标点。在不要求外部参考系统的情况下，本文提到的其他定位系统也可以以相同的方式工作。该二级定位系统随后提供位置坐标点来更新所述数学模型。
存留的问题是，在要画的线的开始处可能缺少位置坐标点来能够确定平滑的预测线。该问题可以通过沿预定线行进来克服，该预定线从着手画线操作的确定的点开始与要画的线共线。这样的步骤可以被实现以用于直线和弧线以及其他形式的线。该预定线有效地沿与要绘制的线相同的步骤行进，因此沿该预定线的位置坐标点不仅能够用于预测和沿该预定线引导画线装置，并且还能额外地提供位置坐标点，该额外提供的位置坐标点使要绘制的线能够从绘制操作的开始处以更高的精度被确定，由此避免，或者至少显著地缓解从要绘制的理想的线出现任何早期的偏离的情况。
图3显示了上述参考图1和2的画线装置在使用中的状态。画线装置56包括主体21以及画线头部，并且该画线装置被要求绘制完整显示的绘制线57。绘制线57基于预测线59，该预测线显示为虚线，该预测线借助各位置坐标点61来逐步地更新。在着手画绘制线57之前，借助预绘制线63进行画线操作，该预绘制线显示为点状线。如能够从图中看到的，预绘制线63包括与预测线59的初始偏离，但是该初始偏离从所述预绘制线的开始处随着行进距离而减少，并且当该线过渡至绘制线57时，甚至在位置坐标点没有直接位于预测线上的情况下，明显不存在任何偏离。该平滑的结果归结于位置坐标点增加的数量，其减少了单个位置坐标点的影响。

Claims (9)

1.一种画线方法，该画线方法包括以下步骤：提供画线装置，所述画线装置包括主体(21)、能够相对所述主体运动的画线头部(29)以及用于确定所述画线头部的地理位置的定位系统(35、37、41、43)；提供用于要由所述画线头部绘制的线的数学模型；以及响应由所述定位系统获得的位置坐标点(61)来累计地更新所述数学模型，从而基于所述数学模型来调整所述画线头部相对于所述主体的位置。
2.根据权利要求1所述的画线方法，其中，所述定位系统包括一级定位系统以及二级定位系统。
3.根据权利要求2所述的画线方法，其中，所述一级定位系统初始地用于确定所述画线头部(29)的位置，而所述二级定位系统用于更新所述数学模型。
4.根据权利要求3所述的画线方法，其中，所述二级定位系统包括基于位置的定位系统。
5.根据权利要求3所述的画线方法，其中，所述二级定位系统包括定向系统。
6.根据前述任一项权利要求所述的画线方法，其中，已更新的所述数学模型包括由能够获得的所述位置坐标点(61)预测的平均线(59)。
7.根据权利要求6所述的画线方法，其中，当各另外的位置坐标点(61)提供额外的数据时，使用最小二乘法曲线拟合重新计算所述数学模型。
8.根据权利要求1至5和权利要求7中的任意一项所述的画线方法，所述画线方法包括在画线之前的另一步骤：沿与所述数学模型一致的预定线行进，并且响应由所述定位系统获取的位置坐标点来累计地更新所述数学模型，从而基于所述数学模型来调整所述画线头部(29)相对于所述主体(21)的位置，而不需要在直到抵达开始点时才进行画线。
9.根据权利要求6所述的画线方法，所述画线方法包括在画线之前的另一步骤：沿与所述数学模型一致的预定线行进，并且响应由所述定位系统获取的位置坐标点来累计地更新所述数学模型，从而基于所述数学模型来调整所述画线头部(29)相对于所述主体(21)的位置，而不需要在直到抵达开始点时才进行画线。
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