DE102012022870A1

DE102012022870A1 - Automated marking wagon for automated marking of boundaries and lines in athletic playground field, has control unit that controls pump and spray nozzle based on camera data, and controls continuation of markings at junctions

Info

Publication number: DE102012022870A1
Application number: DE201210022870
Authority: DE
Inventors: Daniel Braun; Florian Hochwart; Fabian Scheer; Daniel Fleischer; Markus Klaiber; Thomas Baur; Julia Wick
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2014-05-22

Abstract

The marking wagon has a camera (5) arranged at the front side, so as to detect line mark. Two driving wheels (2) are arranged at the front axle of the wagon and swingable rear wheel (3) is arranged at the rear side of the wagon. The pump (19) and spray nozzle (6) are controlled by the control unit (23) based on the camera data. The continuation of markings at intersections and junctions is controlled by the control unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Markierwagen für automatisierte Markiervorgänge von Sportfeldmarkierungen. Der Markierwagen soll einen Markiervorgang ohne Bedienereinfluss vornehmen. Die Markierfarbe wird durch die Pumpe [19] und deren Druckaufbau im Flüssigkeitsfördersystem automatisch vom Flüssigkeitsbehälter [1] zur Spritzdüse [6] befördert.The present invention relates to a marking trolley for automated marking operations of sports field markings. The marking cart should make a marking operation without operator influence. The marking ink is removed by the pump [ 19 ] and their pressure build-up in the liquid delivery system automatically from the liquid container [ 1 ] to the spray nozzle [ 6 ] promoted.

Für die Ausrichtung des Wagens entlang der vorhandenen Grundmarkierung sorgt eine Kamera [5]. Sie bildet einen Kontrastabgleich zwischen der Grundmarkierung und dem Untergrund und gibt diese Informationen an die Bordelektronik weiter. Diese steuert zwei Motoren [4] an den Vorderrädern [2] an, die durch eine separate Ansteuerung entsprechende Unebenheiten des Untergrundes ausgleichen und notwendige Richtungswechsel vornehmen können. Ein Akku [18] sorgt für den Betrieb des Dreiradgestells, der Bordelektronik sowie der Antriebselemente. Im Wesentlichen liegt hier der Unterschied zu den heutigen Technologien im Markierwagen-Segment für Sportfeldlinien.The orientation of the carriage along the existing base marker is ensured by a camera [ 5 ]. It forms a contrast adjustment between the base mark and the ground and transmits this information to the on-board electronics. This controls two motors [ 4 ] on the front wheels [ 2 ], which compensate by a separate control corresponding unevenness of the ground and make necessary changes of direction. A battery [ 18 ] provides for the operation of the tricycle frame, the on-board electronics and the drive elements. Essentially, this is the difference to today's technologies in the marking cart segment for sports field lines.

Stand der Technik:State of the art:

Im Segment der Markierwagen sind nach EP1760428 A1 Markiervorgänge durch Unterstützung von Lichtschrankenerzeuger und entsprechende Empfänger geschützt. Diese Kommunikatoren bilden hierbei die virtuelle Markierlinie. Anhand dieses Lasersignals justiert sich der seitliche Ausleger des Markierwagens, in dem die Spritzdüse integriert ist, selbstständig. Durch die dauernde Führung und Anpassung der Auslegerposition in x-Richtung werden Unregelmäßigkeiten des manuellen Fortbewegens des Markierwagens kompensiert. Wird der Markierwagen außerhalb des Toleranzbereiches des Auslegers bewegt, so stoppt die Bordelektronik den Markiervorgang. Danach muss das Gerät neu angesetzt und der Markiervorgang wieder gestartet werden. Durch die technischen Systemkomponenten sind die Anschaffungskosten, aber auch die laufenden Kosten sehr hoch.In the segment of Markierwagen are after EP1760428 A1 Marking operations protected by support of photocell generators and corresponding receivers. These communicators form the virtual marking line. Based on this laser signal, the side arm of the marking trolley, in which the spray nozzle is integrated, independently adjusts itself. Due to the constant guidance and adjustment of the boom position in the x direction, irregularities in the manual movement of the marking trolley are compensated. If the marking trolley is moved outside the tolerance range of the boom, the on-board electronics stop the marking process. Thereafter, the device must be restarted and the marking process restarted. Due to the technical system components, the initial costs, but also the running costs are very high.

Die Referenzpunkte der Lichtschrankenkomponenten müssen für jede Sportfeldlinie neu gesetzt und ausgerichtet werden und der Antrieb muss manuell erfolgen. Die Automatisierung besteht lediglich in der seitlichen Justierung des Auslegers. Durch diese Technologie wird zwar eine hohe Genauigkeit der Linienmarkierung erreicht, der zeitliche und manuelle Aufwand ist jedoch mit herkömmlichen Markierwagensystemen gleichzusetzen.The reference points of the light barrier components must be reset and aligned for each sports field line and the drive must be manual. The automation consists only in the lateral adjustment of the boom. Although this technology achieves a high accuracy of the line marking, the time and manual effort can be equated with conventional marking cart systems.

Handelsübliche Basismodelle eines Markierwagens basieren auf einem manuell zu bedienenden Fahrgestell sowie einem einfachen Flüssigkeitsfördersystem. Letzteres bilden im Wesentlichen der Flüssigkeitsbehälter, die Pumpe, welche den Druckaufbau automatisiert oder manuell vornimmt, und die Spritzdüseneinheit. Durch die manuelle Fortbewegung des Markierwagens wird der Markiervorgang vollzogen.Commercially available base models of a marking trolley are based on a manually operated chassis and a simple liquid conveying system. The latter essentially constitute the liquid container, the pump which automates or manually builds up the pressure, and the spray nozzle unit. The manual movement of the marking trolley marks the marking process.

Lösungsolution

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Markierung von Sportfeldern kostengünstig und mannlos durchzuführen. Diese Aufgabe wird durch eine Markiereinrichtung mit den nachfolgenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Markiereinrichtung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.It is the object of the present invention to carry out the marking of sports fields inexpensively and unmanned. This object is achieved by a marking device with the following features. Advantageous embodiments of the marking device emerge from the dependent claims.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel ist aus den anhängenden 1–3 ersichtlich. Die 1 zeigt eine Draufsicht auf den Markierwagen ohne die Transportboxen [15][16]. Eine Seitenansicht des Markierwagens stellt die 2 dar. Aus der 3 ist eine schematische Anordnung der Komponenten in den Transportboxen [15][16] ersichtlich.A possible embodiment is from the appended 1 - 3 seen. The 1 shows a top view of the marking trolley without the transport boxes [ 15 ] [ 16 ]. A side view of the marking car represents the 2 out of the 3 is a schematic arrangement of the components in the transport boxes [ 15 ] [ 16 ] can be seen.

Das Fahrgestell der Erfindung basiert auf einem dreirädrigen System. An der Vorderachse befinden sich zwei Räder [2], die eine separate Radaufhängung [12] besitzen und jeweils mit einem Antriebsmotor [4] verbunden sind. Ein Verbindungselement [8] stellt die Verbindung zwischen den beiden Rädern [2] her. Das zentrale Hinterrad [3] ist freilaufend und durch die Vorrichtung [13] im Rahmen schwenkbar, um Richtungsänderungen des Markierwagens zu ermöglichen und erleichtern.The chassis of the invention is based on a three-wheeled system. There are two wheels on the front axle [ 2 ], which has a separate suspension [ 12 ] and each with a drive motor [ 4 ] are connected. A connecting element [ 8th ] represents the connection between the two wheels [ 2 ] ago. The central rear wheel [ 3 ] is free-running and by the device [ 13 ] pivotable in the frame to facilitate and facilitate changes of direction of the marking cart.

Auf Höhe der Vorderachse sind zwei Transportboxen [15][16] auf das Fahrgestell aufgebaut. In der vorderen Transportbox [16] befindet sich die Steuereinheit [23] und Sensoren [24]. Die Transportbox [15] beinhaltet den Akku [18], die Pumpe [19], die Motorsteuerungen [20] sowie einen USB Adapter [21]. Sie ist direkt hinter der Transportbox [16] der Steuereinheit angebracht. Durch die geschlossene Konstruktion der Behältnisse [15][16] wird sichergestellt, dass die Komponenten gegen Umwelteinflüsse geschützt sind. Der Rahmen unterhalb der Transportboxen [15][16] ist erhöht, um unter diesen die Spritzdüse [6] montieren zu können.At the height of the front axle there are two transport boxes [ 15 ] [ 16 ] on the chassis. In the front transport box [ 16 ] is the control unit [ 23 ] and sensors [ 24 ]. The transport box [ 15 ] contains the battery [ 18 ], the pump [ 19 ], the engine controls [ 20 ] and a USB adapter [ 21 ]. It is directly behind the transport box [ 16 ] of the control unit. Due to the closed construction of the containers [ 15 ] [ 16 ] ensures that the components are protected against environmental influences. The frame below the transport boxes [ 15 ] [ 16 ] is raised to lower the spray nozzle [ 6 ] to assemble.

Die Spritzdüse [6] befindet sich am Ende des Farbleitungssystems. Sie wird mittig auf Höhe der Vorderachse montiert. Dies hat den Vorteil, dass der Markiervorgang bei einer Richtungsänderung direkt fortgesetzt werden kann, da sich die Position der Spritzdüse [6] dabei nicht ändert. Die Markierfarbe wird im Flüssigkeitsbehälter [1] bevorratet, welcher auf dem Rahmen in der Mitte des Markierwagens angebracht ist. Über das Farbleitungssystem zieht die Pumpe [19] die Markierfarbe aus dem Flüssigkeitsbehälter [1] und pumpt sie weiter bis zur Spritzdüse [6]. Dort verteilt ein Zerstäuber-Mechanismus am Ende der Spritzdüse [6] die Markierfarbe auf den Untergrund. Die Spritzdüse [6] ist durch einen Stellmechanismus [14] in der Höhe verstellbar, um die Breite und Intensität der Linie anpassen zu können. Die Abgrenzungsvorrichtung [7] um die Spritzdüse sorgt für saubere Kanten der Markierungen.The spray nozzle [ 6 ] is at the end of the paint line system. It is mounted centrally at the height of the front axle. This has the advantage that the marking process can be continued directly when the direction changes, since the position of the spray nozzle [ 6 ] does not change. The marking ink is in the liquid container [ 1 ], which is mounted on the frame in the middle of the marking car. The pump pulls over the paint line system [ 19 ] the marking color from the Liquid container [ 1 ] and pump them further to the spray nozzle [ 6 ]. There, a nebulizer mechanism at the end of the spray nozzle [ 6 ] the marking ink on the underground. The spray nozzle [ 6 ] is controlled by an actuating mechanism [ 14 ] adjustable in height to adjust the width and intensity of the line. The demarcation device [ 7 ] around the spray nozzle ensures clean edges of the markings.

An der Frontseite des Markierwagens ist die Kamera [5] zur Detektion der Linienmarkierung angebracht. Die Kamera [5] wird mittig an der Frontseite mit einer entsprechenden Neigung nach unten angebracht, um die Linie vor dem Markierwagen fokussieren zu können. Über die Steuereinheit [23] werden die Signale ausgewertet und durch einen Kontrastabgleich dann die zu markierende Linie und entsprechende Fahrtrichtung ermittelt. Nach erfolgtem Kontrastabgleich werden die Antriebsräder [2] angesteuert und ggf. Korrekturmaßnahmen der Fortbewegungsrichtung eingeleitet.At the front of the marking cart, the camera [ 5 ] to detect the line marking. The camera [ 5 ] is centered on the front with a downward slope to focus the line in front of the marking car. About the control unit [ 23 ] the signals are evaluated and then the line to be marked and the corresponding direction of travel are determined by a contrast adjustment. After the contrast adjustment has been completed, the drive wheels 2 ] and if necessary initiated corrective measures of the direction of movement.

Bei Kreuzungen und Abzweigungen während dem Markiervorgang regelt die Programm- und Softwaresteuerung den weiteren Fortgang des Markiervorganges. Sobald der Markierwagen das Ende der Linie erreicht oder an eine Abzweigung kommt, steuert der Programmablauf die weitere Richtung und Fortbewegung. Durch das entgegengesetzte Drehen der beiden separat steuerbaren Antriebsräder [2] wird die Richtungsänderung eingeleitet und durchgeführt. Ein Sensor [22] sorgt dabei für die richtige Orientierung und Ausrichtung des Markierwagens. Der spezifische Programmablauf befindet sich auf dem Speicher der Steuereinheit [23] und wird durch einen externen Systemzugriff auf den Linienverlauf des Spielfeldes angepasst und konfiguriert. Damit wird eine Markierung aller zu markierenden Linien sichergestellt.At intersections and branches during the marking process, the program and software control regulates the further progress of the marking process. As soon as the marking trolley reaches the end of the line or comes to a junction, the program sequence controls the further direction and locomotion. By oppositely turning the two separately controllable drive wheels [ 2 ], the direction change is initiated and executed. A sensor [ 22 ] ensures the correct orientation and orientation of the marking cart. The specific program sequence is located on the memory of the control unit [ 23 ] and is adjusted and configured by an external system access to the course of the playing field. This ensures a marking of all lines to be marked.

Sensoren [24], die ebenfalls an der Vorderseite des Markierwagens angebracht sind, tasten einen definierten Bereich vor dem Markierwagen ab, um mögliche Störfaktoren und Hindernisse zu erkennen. Sollte während dem Markiervorgang ein Hindernis oder Störfaktor auftreten, so stoppt die Bordelektronik die Farbausgabe und leitet den Ausweichvorgang ein. Anhand der Himmelsrichtungen sorgt ein Sensor [22] für die Orientierung und Neuausrichtung des Markierwagens. Damit wird die Wiederaufnahme der ursprünglich zu markierenden Linie ermöglicht.sensors [24 ], which are also located on the front of the marking cart, scan a defined area in front of the marking cart to detect possible confounding factors and obstacles. Should an obstacle or disturbing factor occur during the marking process, the on-board electronics will stop the color output and initiate the avoidance process. Based on the cardinal directions, a sensor [ 22 ] for the orientation and realignment of the marking trolley. This allows the resumption of the original line to be marked.

Für die Energieversorgung von Bordelektronik, Antriebsmotoren [4] und Pumpe [19] wird ein wiederaufladbarer Akku [18] verwendet. Dieser wird in der Transportbox [15] platziert und ist durch die konstruktive Auslegung der Transportbox [15] vor direkten Witterungseinflüssen geschützt. Die Aufladung geschieht über ein Netzteil. Dieses wird mit dem Akku verbunden und an eine Spannungsquelle angeschlossen.For the energy supply of on-board electronics, drive motors [ 4 ] and pump [ 19 ] becomes a rechargeable battery [ 18 ] used. This is displayed in the transport box [ 15 ] and is due to the design of the transport box [ 15 ] protected from direct weather conditions. Charging takes place via a power supply. This is connected to the battery and connected to a voltage source.

Der Markierwagen wird manuell zum Startpunkt des Markiervorgangs bewegt. Als Startpunkt ist jener Ort definiert, an dem die Kamera [5] einen Kontrastabgleich vornehmen kann, um den Markierwagen steuern zu können. Gleichzeitig wird an dem Startpunkt der Markiervorgang durch das Betätigen des Ein-/Ausschalters [17] gestartet. Für die manuelle Fortbewegung des Markierwagens ermöglicht ein Mechanismus den Freilauf der Vorderräder [2]. Die an die Motoren [4] gekoppelten Zahnritzel [9] sind in die Zahnritzel [10] der Räder [2] eingeklinkt und werden durch eine Zugfeder gesichert und entsprechend in Position gehalten. Durch einen Kupplungshebel [11] und ein horizontales Verbindungsstück [8] werden nach Überwindung der Federkraft die Zahnritzel [9] der Motoren [4] ausgeklinkt. In der Umkehrung bedeutet dies, dass die Zahnritzel [9] durch das Betätigen des Kupplungshebels [11] wieder eingekuppelt werden müssen, um den Kraftübertragungsmechanismus wieder herzustellen.The marking cart is moved manually to the starting point of the marking process. The starting point is the place where the camera [ 5 ] can perform a contrast adjustment to control the marking cart. At the same time, at the starting point, the marking process is activated by pressing the on / off switch [ 17 ] started. For the manual movement of the marking trolley, a mechanism allows the free running of the front wheels [ 2 ]. The to the engines [ 4 ] coupled pinion [ 9 ] are in the pinion [ 10 ] of the wheels [ 2 ] are latched and secured by a tension spring and held in position accordingly. By a clutch lever [ 11 ] and a horizontal connector [ 8th ], after overcoming the spring force, the pinions [ 9 ] of the engines [ 4 ] disengaged. In reverse, this means that the pinions [ 9 ] by operating the clutch lever [ 11 ] must be engaged again to restore the power transmission mechanism.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Flüssigkeitsbehälterliquid container
22: Antriebsraddrive wheel
33: Hinterradrear wheel
44: Antriebsmotordrive motor
55: Kameracamera
66: Spritzeinheitinjection unit
77: Abgrenzungsvorrichtungdemarcation device
88th: Verbindungselementconnecting element
99: Zahnritzel MotorPinion motor
1010: Zahnritzel RadPinion wheel
1111: Kupplungshebelclutch lever
1212: RadaufhängungArm
1313: Schwenkvorrichtungswivel device
1414: Stellmechanismusmechanism
1515: Hintere TransportboxRear transport box
1616: Vordere TransportboxFront transport box
1717: Ein-/AusschalterOn / off switch
1818: Akkubattery pack
1919: Pumpepump
2020: Motorsteuerungmotor control
2121: USB AdapterUSB adapter
2222: Orientierungssensororientation sensor
2323: Steuereinheitcontrol unit
2424: Sensorsensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1760428 A1 [0003]

Claims

Self-powered marking trolley for sports field markers for automated marking of the field boundaries and lines, wherein - the camera [ 5 ] performs a contrast adjustment on the existing baseline at the front - and wherein the two drive wheels [ 2 ] are separately controllable at the front axle as well as a pivoting and free-wheeling, pivoting rear wheel [ 3 ] is appropriate for autonomous locomotion - and wherein the on-board electronics by signal evaluation of the camera data [ 5 ] the pump [ 19 ] and spray nozzle [ 6 ] and thus controls the marking process - and wherein the program and software control, which on a memory of the control unit [ 23 ], controls the continuation of the marking at intersections and junctions.

Marking trolley according to claim 1 has an on-board electronics, the control unit [ 23 ] and sensors [ 24 ] by a water-repellent transport box [ 16 ], which are used for setting purposes at the spray nozzle [ 6 ] is removable.

Marking trolley according to claim 1 and 2 has a further transport box [ 15 ], which is behind that for the control unit [ 23 ] is placed and the battery [ 18 ], the pump [ 19 ] includes. This transport box [ 15 ] is also removable and water repellent.

Marking cart according to claim 1 is set manually to the starting point to start the marking process from this point self-sufficient; a mechanism allows the wheels to free run [ 2 ] for manual movement.

Marking trolley according to claim 1 pumps through the pump 19 ] the liquid color from the liquid container [ 1 ] via the piping system to the spray nozzle [ 6 ], which is mounted centrally at the height of the front axle.

Marking trolley according to claim 1 has at least two ultrasonic sensors 24 ], which scan the area in front of the marking car for possible confounding factors and obstacles.

Marking trolley according to claim 1 has at least two optical sensors [ 24 ], which scan the area in front of the marking car for possible confounding factors and obstacles.

A sensor [ 22 ] on the marking trolley provides for the orientation after the avoidance process and the resumption of the original line to be marked on recognition of disturbing factors and obstacles.