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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftrag von Farben auf einen natürlichen Untergrund, etwa eine Rasen- oder Schneefläche, zur Erzeugung eines vorgegebenen Bildes auf diesen Untergrund.
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Hierzu ist es aus der
DE 94 16 073 U1 bekannt, eine Werbefläche, also ein Bild, etwa im Bereich eines Sportspielfeldes, direkt auf den Rasen zu applizieren. Hierzu werden in dem fraglichen Gebrauchsmuster verschiedene Vorgehensweisen angegeben, dass die Schnittlänge des Rasens mit unterschiedlichen Grassorten von den Farben derart ausgesät werden, dass ein entsprechender Bildeindruck erzeugt wird, die aus Sicht der Zuschauerränge sichtbar sind und beispielsweise Werbebotschaften erkennen lassen.
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Aus der
DE 10 2008 031 314 A1 ist es ebenfalls bekannt, eine Werbebotschaft auf eine Rasenfläche aufzubringen, in dem Pflanzen verschiedener Farben verwendet werden. Hierzu wird eine Vorrichtung zum Ausbringen des Saatgutes mit einem Rasentraktor verbunden, der mithilfe einer elektronischen Software gesteuerten Datenverarbeitungseinrichtung gesteuert wird. Dabei wird das Saatgut anhand eines Rasterplanes so ausgebracht, dass das für bestimmte Punkte bestimmte Saatgut an diesen Punkten eingebracht wird. Aus dieser Schrift ist es auch bekannt, das Saatgut so auszubringen, dass das Bild aus vorgegebenen Blickwinkeln optimal einzusehen ist.
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Aus der
DE 298 23 951 U1 ist es ebenfalls bekannt, auf einer Rasenfläche dreidimensionale Schriftbilder zu erzeugen. Hierzu sind jedoch die entsprechenden Schriftbilder auf einem Träger angeordnet, welcher dann auf die Rasenfläche aufgelegt wird. In dieser Schrift ist auch angesprochen, einen entsprechenden Druck direkt auf den Rasen bzw. den Untergrund aufzubringen, wobei allerdings aus dieser Schrift nicht hervorgeht, wie der Auftrag der Farben auf dem Untergrund erfolgen soll.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der ein vorgegebenes Bild lagerichtig auf einen natürlichen Untergrund so aufzubringen ist, dass von einem vorgebbaren Beobachtungspunkt der Bildeindruck des vorgegebenen Bildes in möglichst zutreffender Form entsteht.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mittels einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des geltenden Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den abhängigen Ansprüchen 2 bis 10 entnommen werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Fahreinheit, der eine Steuereinheit mit einem GPS-Empfänger zugeordnet ist, wobei die Fahreinheit eine fahrbare Fahrdüseneinheit bewegt, welche wenigstens drei Farbdüsen umfasst, wobei etwa bei der Verwendung der Komplementärfarben Rot, Grün und Blau im Prinzip jede Farbe darstellbar ist. Die Fahreinheit wird so verfahren und die Farbdüsen mittels der Steuereinheit so angesteuert, dass in Abhängigkeit von dem empfangenen GPS-Signal die Bilddaten des vorgebbaren Bildes in eine positionsrichtige Ansteuerung der Farbdüsen in Echtzeit umgesetzt wird und so mittels der Fahreinheit das Bild auf den natürlichen Untergrund aufgebracht wird.
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Die Farbe wird in Farbendrucktanks mitgeführt, wobei unterschiedliche Farben durch Mahrfachauftrag unterschiedlicher Farben erzeigt werden können. je nach gewünschter Farbintensität kann die Farbe unverdünnt oder mit Wasser vermischt eingesetzt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung werden die Farben in speziellen Farbdrucktanks mitgeführt, in denen die Farbe bereist druckbeaufschlagt vorgehalten wird, wobei die hierzu erforderliche Druckluft durch eine Membran von der Farbe separiert ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die fahrbare Farbdüseneinheit einen Wassertank, dem eine gesteuerte Pumpe zugeordnet ist, mit der das Wasser aus dem Wassertank entnehmbar ist und einer Dosiereinheit zugeführt wird, die mit einem Farbentank verbunden ist und ebendort die zur Herstellung der jeweils gewünschten Farben und Farbintensität erforderlichen Farben und Farbmenge entnimmt und zu einem Farb-Wassergemisch zusammenstellt, das dann einer der Dosiereinheit nachgeschalteten Spritzgestänge zugeleitet wird, auf dem mehrere voneinander räumlich beabstandete Düsen angeordnet sind, mit denen dann die Farben lagerichtig auf dem Untergrund positioniert werden. Mischfarben werden üblicherweise durch den Auftrag mehrer unterschiedlicher Farben auf einen Bildpunkt erzeugt.
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Die Farbe wird durch eine Druckleitung von der Dosiereinheit zu den Düsen geführt. Dabei hat sich gezeigt, dass mittels herkömmlicher Druckregler weder die erforderliche Dynamik zur Versorgung der Düsen erreicht werden konnte, noch die Durchflussmenge konstant gehalten werden konnte. Es hat sich daher bewährt statt dessen mehrere Magnetventile nebeneinander in der Druckleitung anzuordnen, die von der zentralen Steuereinheit angesteuert werden. Die Magnetventile sind ihrerseits jeweils mit einer Rücklaufleitung zum Wassertank verbunden, so dass eine bezogene, aber nicht benötigte Wassermenge in den Wassertank zurück geführt wird. Die Steuereinheit bezieht dann in Abhängigkeit von den jeweils geöffneten Düsen die erforderliche Farbmenge und steuert hierzu die Magnetventile entsprechend über deren Durchflussbegrenzer an.
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Durch die Parallelschaltung der Magnetventile in der Druckluftleitung kann mittels der Steuereinheit mehr oder minder in Echtzeit jede beliebige Rückflussmenge des bezogenen Wassers in den Wassertank eingestellt werden in dem regelungstechnisch gesehen die Magnetventile digital angesteuert werden, also aus oder an, und hierdurch wie durch Bits in einem Byte jede beliebige Ganzzahl in einem Zahlenraum zwischen 0 und 63 darstellbar ist. Die stellt die feinjustierte hochdynamische Ansteuerung der Düsen und damit des jeweiligen Farbauftrages sicher.
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In vorteilhafter Ausgestaltung ist jede einzelne Düse des Spritzgestänges mittels der Steuereinheit elektronisch oder pneumatisch steuerbar, so dass die Düsen bedarfsweise zu- und abgeschaltet werden können.
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Nachdem das Spritzgestänge üblicherweise nicht in gleicher Höhe wie der GPS-Sensor angeordnet ist, ist ein Höhensensor, mit dem Spritzgestänge verbunden, um insoweit gegenüber dem GPS-Signal erforderliche Korrekturdaten zu ermitteln und im Übrigen kann mittels des Höhensensors sichergestellt werden, dass das Spritzgestänge in jeweils konstanter Höhe über dem Untergrund geführt wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass die auf der Fläche erzeugten Bildpunkte jeweils die gleiche Größe besitzen.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist dem Spritzgestänge überdies ein Neigungssensor zugeordnet, mit dem das jeweilige Neigungsbild des Untergrundes in Echtzeit erfasst wird und ebenfalls zur Ergänzung der GPS-Daten und damit den für den Farbauftrag zu errechnenden Daten zugespielt wird, so dass auch die unterschiedliche Neigung des Untergrundes berücksichtigt wird, so dass hierdurch sichergestellt ist, dass ein möglichst verzerrungsfreies Bild zumindest in Bezug auf den relevanten Beobachtungspunkt erstellt wird. Im übrigen werden die Daten des Neigungssensors benötigt, um ein möglichst paralleles Fahren der Fahreinheit auch in abschüssigem bzw. geneigten Gelände sicherzustellen.
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In weiterer Ausgestaltung ist die Fahreinheit mit einer Lenk- und Geschwindigkeitsautomatik versehen, so dass der Fahrweg und die Fahrgeschwindigkeit von der Steuereinheit insbesondere anhand der GPS-Daten bzw. anhand der korrigierten GPS-Daten vorgebbar ist und die Fahreinheit mehr oder minder selbsttätig fahrbar ist.
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In alternativer Ausgestaltung kann das Spritzgestänge und die dem Spritzgestänge zugeordneten Düsen auch dazu eingesetzt werden, Saatgut, Unkrautvernichter oder Dünger auszubringen. Anstelle der Düsen könnten auch Gasbrennerdüsen so installiert sein, dass anhand einer Vorgabe entweder gezielt durch Abflammen Unkrautvernichtung betrieben werden kann oder aber durch die erzeugten Brandspuren ebenfalls ein Bildeindruck in dem Untergrund, etwa auf einem Rasen, erzeugt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden die Bilddaten des auf dem Untergrund zu erzeugenden Bildes mittels einer Software derart bearbeitet, dass bewusst eine perspektivische Verzerrung der Bilddaten erzeugt wird, um auf diese Weise sicherzustellen, dass das Bild von dem als Bezugspunkt ausgewählten Beobachtungspunkt lagerichtig dargestellt wird. Die auf diese Weise erzeugte perspektivische Bearbeitung der Bilddaten kann auch dazu eingesetzt werden, 3D-Effekte bezüglich des darzustellenden Bildes für den jeweiligen Beobachter zu erzielen. Die Berücksichtigung des Beobachterstandpunktes ist beispielsweise in größeren Sportarenen wichtig, so dass eingestellt werden kann, dass beispielsweise von dem Bereich der größten Zuschauerdichte oder aber auch von dem gegebenenfalls wichtigsten Bereich des Sportstadions (VIP-Bereich) der optimale Bildeindruck entsteht.
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In konkreter Ausgestaltung werden die von dem GPS-Empfänger empfangenen GPS-Daten in Echtzeit in lokale Koordinaten umgerechnet und anhand dieser lokalen Koordinaten, also der korrigierten GPS-Daten, der für jeden Bildpunkt des Bildes erforderliche Farbauftrag hinsichtlich der Farbauswahl und der Farbmenge festgelegt.
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In weiterer Ausgestaltung der Korrektur der GPS-Daten können auch weitere Fehlereinflüsse, wie etwa das übliche GPS-Rauschen oder aber die Trägheit des eingesetzten Düsenspritzsystems insgesamt durch entsprechende Extrapolationen berücksichtigt werden.
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Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei dient das Ausführungsbeispiel nur dem besseren Verständnis der Erfindung, ohne dabei den ausschließlich durch die Schutzansprüche bestimmten Schutzumfang in irgendeiner Weise zu beschränken.
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Es zeigen:
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1: eine Vorrichtung zum Farbauftrag in einem Blockschaltbild und
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2 den Wassertank der Vorrichtung gemäß 1 in einer Detailansicht.
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1 zeigt zunächst ein Spritzgestänge 1 mit einer Vielzahl von räumlich voneinander beabstandet nebeneinander angeordneten Düsen 2. Dieses Spritzgestänge 1 ist als fahrbare Einheit ausgebildet, die von einer Fahreinheit, etwa einem Rasentraktor, der in dieser Figur nicht dargstellt ist, gezogen wird. Das Spritzgestänge 1 und die gegebenenfalls in mehreren Reihen in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Düsen 2 sind dabei quer zum Fahrweg der Fahreinheit angeordnet. Jede einzelne Düse 2 des Spritzgestänges 1 wird mittels einer zentralen Steuereinheit 3 angesteuert. Die Steuereinheit 3 ist mit einem GPS-Empfänger 4 verbunden. Der GPS-Empfänger 4 übermittelt die von ihm empfangenen GPS-Daten an einen Optimierungsrechner 5, in dem die Bilddaten eines mittels der Düsen 2 des Spritzgestänges 1 aufzubringenden Bildes gespeichert sind. Die Bilddaten können mittels des Optimierungsrechners 5 unter Berücksichtigung der Situation vor Ort derart umgerechnet werden, dass das Bild so aufgetragen wird, dass sich für einen ausgewählten Beobachtungsstandpunkt, etwa auf einer Tribune, ein verzerrungsfreies Bild oder ein dreidimensionaler Eindruck des aufzubringenden Bildes ergibt. Der Optimierungsrechner 5 übergibt die entsprechenden Steuerungsdaten nach der beschriebenen Umrechnung an die Steuereinheit 3.
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2 zeigt in einer Detaildarstellung, dass dem Wassertank 12 eine Pumpe 14 zur Beschickung der Druckleitung 17 zugeordnet ist. Die Druckleitung 17 ist dann im weiteren mit 6 einander parallel geschalteten Magnetventilen 9 versehen, die ihrerseits den Zustrom zu angeschlossenen Rücklaufleitungen 18 zum Wassertank 12 regeln. Entsprechend der Ansteuerung durch die Steuerungseinheit 3 nicht benötigtes Wasser strömt somit in den Wassertank 12 zurück. Die Ventile sind dabei auf unterschiedliche Durchflusswerte eingestellt um in der hier erforderlichen Dynamik reagieren zu können.
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Zur Korrektur der empfangenen GPS-Daten ist das Spritzgestänge 1 oder die Fahreinheit mit einem Neigungssensor 6 zur Erfassung der aktuellen Neigung des zu bearbeitenden Untergrundes versehen. Die GPS-Daten werden anhand der vom Neigungssensor 6 empfangenen Daten so überarbeitet, dass sich auch unter Berücksichtigung der Neigung des Untergrundes ein korrekter Bildeindruck ergibt. Der Neigungssensor 6 dient auch dazu den Fahrweg unter Berücksichtigung der Geländeneigung so zu berechnen, dass der Fahrweg der Fahreinheit trotz der Geländeneigung möglichst parallel vorgegeben wird.
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Im Übrigen ist das Spritzgestänge 1 mit einer Höhenverstellung 7 versehen, die wiederum mit einem mit dem Spritzgestänge 1 verbundenen Ultraschallsensor 10 zur Erfassung des aktuellen Abstandes des Spritzgestänges 1 vom Untergrund datenverbunden ist. Dabei kann der Ultraschallsensor 10 entweder mit der zentralen Steuereinheit 3 datenverbunden sein oder als autonome Einheit mit der Höhenverstellung 7 derart zusammenwirken, dass sichergestellt ist, dass das Spritzgestänge 1 und damit der Austrittspunkt der Düsen 2 sich unabhängig vom jeweiligen Untergrund immer in der selben Relativposition gegenüber dem Untergrund befindet. Hierdurch ist sichergestellt dass die jeweils durch auf Farbauftrag auf den Untergrund erzeugten Bildpunkte jeweils gleich groß sind.
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Im Übrigen können die Daten des Ultraschallsensors 10 ebenfalls dazu eingesetzt werden, eine Korrektur der mittels des GPS-Empfängers 4 empfangenen GPS-Daten vorzunehmen, weil üblicherweise der GPS-Empfänger nicht in derselben Höhe wie das Spritzgestänge 1 und damit die Düsen 2 angeordnet sind, so dass schon deshalb ein entsprechendes Korrigendum erforderlich ist. Außerdem muss beim Überfahren von Bodenwellen der Abstand des Spritzgestänges 1 zur Hinterachse der Fahreinheit berücksichtigt werden.
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Die zentrale Steuereinheit 3 regelt anhand der GPS-Daten bzw. gegebenenfalls korrigierten GPS-Daten den Fahrweg und die Fahrgeschwindigkeit, die zum Auftrag des Bildes auf den Untergrund erforderlich sind und steuert mit diesen Daten eine Lenk- und Geschwindigkeitsautomatik 11 der hier nicht weiter dargestellten Fahreinheit.
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Im Übrigen ist die zentrale Steuereinheit 3 mit einer Dosiereinheit 8 verbunden und übergibt an die Dosiereinheit 8 die jeweils für jede Düse 2 aktuell erforderliche Farbe, Farbmischung und Farbintensität in Echtzeit. Die Dosiereinheit 8 steuert in Abhängigkeit von diesen Vorgaben einen mit der Fahreinheit mitgeführten Wassertank 12 an, der mittels eines Druckreglers 13 und einer Pumpe 14, die jeweils zur Farbmischung erforderliche Wassermenge entnimmt, wobei als Rücklaufsicherung der Dosiereinheit 8 ein Rückschlagventil 15 zugeordnet ist. Das Rückschlagventil 15 verhindert, dass insbesondere nach abgeschlossenen Mischprozess und Abschaltung der Pumpe 14 in Folge eines sich einstellenden Unterdrucks und resultierenden Rücklaufs Farbe in den Wassertank 12 gelangt.
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Zur Mischung des aus dem Wassertank 12 bezogenen Wassers mit der Farbe ist die Dosiereinheit 8 mit einem Farbtank 16 strömungsverbunden. Dabei ist der Farbtank 16 in unterschiedliche Farbkammern unterteilt, die etwa die drei Komplementärfarben Rot, Grün und Blau umfassen, so dass mittels der im Farbtank 16 mitgeführten unterschiedlichen Farben grundsätzlich jede beliebige Farbe durch entsprechende Mischung der Farben auf dem Untergrund durch Mehrfachauftrag erzeugt werden kann. Die jeweils bezogene Farbe wird mit der jeweils vorgegebenen Wassermenge zu einem Farb-Wassergemisch vermischt wird, das dann den einzelnen Düsen 2 gemäß den von der zentralen Steuereinheit 3 vorgegebenen Daten zugeführt wird. Dabei sind auch die Düsen 2 selbst mit einer elektronischen oder pneumatischen Steuerung versehen, die ihrerseits mit der Steuereinheit 3 datenverbunden ist, so dass jede Düse 2 separat impuls- oder intervallgesteuert die jeweils erforderlichen Farbstöße punktgenau abgibt.
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Es ist somit eine Vorrichtung zum Auftrag von Farben auf einem natürlichen Untergrund, etwa einer Rasen- oder Schneefläche, zur Erzeugung eines vorgebbaren Bildes beschrieben. Mittels dieser Vorrichtung ist es möglich, etwa in einem Fußballstadion ein vorgegebenes Bild auf eine Rasenfläche perspektivisch korrekt zumindest aus der Sicht eines vorgebbaren Beobachtungspunktes in vergleichsweise kurzer Zeit weitgehend selbsttätig zu applizieren und hierdurch einen Bildeindruck zu erzeugen, wie ansonsten durch entsprechende Bildbearbeitung etwa eines Fernsehbildes, darstellbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spritzgestänge
- 2
- Düsen
- 3
- Steuereinheit
- 4
- GPS-Empfänger
- 5
- Optimierungsrechner
- 6
- Neigungssensor
- 7
- Höhenverstellung
- 8
- Dosiereinheit
- 9
- Magnetventil
- 10
- Ultraschallsensor
- 11
- Lenk- und Geschwindigkeitsautomatik
- 12
- Wassertank
- 13
- Druckregler
- 14
- Pumpe
- 15
- Rückschlagventil
- 16
- Farbtank
- 17
- Druckleitung
- 18
- Rücklaufleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9416073 U1 [0002]
- DE 102008031314 A1 [0003]
- DE 29823951 U1 [0004]
