一种智能篮球场划线方法及系统与流程

本发明涉及一种体育智能化设施系统，具体涉及一种用于篮球场边界划线方法及系统。

背景技术：

在“健康中国”国家政策的引领下，体育设施得到了逐步的完善。由于篮球场占地面积相对足球更小，篮球运动普及程度较高。近年，各地不论是在城市社区、学校乃至村镇都陆续建起了许多篮球场。但在实际的篮球场建设过程中，球场的划线工作往往是件费时，费力，花费资金较大(约1000元/球场)，油漆损耗大(线宽5厘米)，及划线美观度低，技术型较强的一项工作。这就对“健康中国”普遍推进产生了一定的阻碍。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种用于篮球场场地界线智能划线方法。

本发明另一个目的在于提供一种基于上述智能划线方法的一种智能篮球场划线系统，解决当前篮球场地划线困难、费时、费力、油漆损耗大、花费大及划线美观度低等问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种智能篮球场划线方法，依次包括：

实地坐标系建立方法、位置测量坐标法、篮球场定位方法、篮球场界线建模方法以及篮球场界线喷漆方法；

所述实地坐标系建立方法，采用直角坐标系法；具体为：在实地边缘区域确定一个直角，直角内角所对区域为待划线篮球场区域，选取直角顶点为坐标系原点o，选择原点为中心，直角对角线起沿顺时方向第一条边为x轴，其上选择一点为横轴点x，与原点o距离为dox；另一条直角边为y轴，其上选择一点为纵轴点y，与原点o距离为doy；

所述位置测量坐标法，通过测距工具计算篮球场中任一点坐标值，具体为计算p(x,y)的坐标值，公式如下：

得点p(x,y)的坐标：

式中，dpo、dpx、dpy分别为测距工具测量点p(x,y)与点o、x、y的距离；

所述篮球场定位方法，任意选取待划线篮球场4个顶点中的三个顶点a、b、c，并确定其在实地中位置，通过上述位置测量坐标法，分别计算其坐标；并依据篮球场标准尺寸，计算篮球场所有交点、顶点及圆弧圆心坐标，

所述篮球场界线建模方法，包括篮球场线段建模方法和篮球场圆弧建模方法完成所有线段模型和圆弧模型的建立；

所述篮球场线段建模方法：根据线段的两个端点坐标，求解线段坐标方程，即该线段模型由线段的两个端点坐标和其线段坐标方程组成；

所述篮球场圆弧建模方法：根据圆弧的圆心坐标和篮球场标准尺寸中规定的其半径，求解圆弧坐标方程，即该圆弧模型由圆弧的两个端点坐标和其圆弧坐标方程组成；

所述篮球场界线喷漆方法，遍历所有的线段模型和圆弧模型，由线段模型或者圆弧模型中x坐标小的端点开始沿着线段坐标方程或者圆弧坐标方程的轨迹，沿x坐标增大方向行进进行喷漆，到达x坐标大的端点停止喷漆。

所述一种智能篮球场划线系统，由划线机器人、原点坐标杆、横轴坐标杆、纵轴坐标杆组成；

所述原点做标杆、横轴坐标杆、纵轴坐标杆为便于安装固定的垂直指示杆，具有固定的高度；

所述划线机器人由激光测距扫描仪、可控喷头、计算系统及可控行车系统组成；

所述计算系统负责划线机器人划线过程中计算和控制；

所述激光测距扫描仪安装于划线机器人顶部，可扫描形成以划线机器人为中心的障碍物距离平面二维图；用于测定分别与原点坐标杆、横轴坐标杆、纵轴坐标杆的距离，从而计算划线机器人坐标；

所述可控喷头，安装于划线机器人底部，接收计算系统控制，完成喷墨的开启和关闭，实现划线机器人划线功能；

所述行车系统，接收计算系统控制，完成对划线机器人行进运动的控制。

更优的，所述一种智能篮球场划线系统完成篮球场界线划线步骤如下：

步骤1、建立坐标系，在实地边缘区域确定一个直角，直角内角所对区域为待划线篮球场区域，选取直角顶点为坐标系原点o，选择原点为中心，直角对角线起沿顺时方向第一条边为x轴，其上选择一点为横轴点x，与原点o距离为dox；另一条直角边为y轴，其上选择一点为纵轴点y，与原点o距离为doy，将原点坐标杆、横轴坐标杆以及纵轴坐标杆分别固定于点o、x、y三点位置；

将划线机器人安置于原点o处，激光测距扫描仪扫描障碍物距离平面二维图，分别测定点o与x和y的距离，标记为dox，doy，并输入划线机器人计算系统存储；

步骤2、定位篮球场位置，任意选取待划线篮球场4个顶点中的三个顶点a、b、c，并确定其在实地中位置，将划线机器人分别置于a、b、c三点，激光测距扫描仪扫描障碍物距离平面二维图，分别测定与原点坐标杆、横轴坐标杆以及纵轴坐标杆的距离，通过如下公式求解其坐标参数，输入划线机器人计算系统存储：

式中，dpo、dpx、dpy分别为划线机器人测量点与点o、x、y的距离；

划线机器人计算机系统根据坐标系和篮球场三个顶点a、b、c的参数坐标，并依据篮球场标准尺寸，计算篮球场所有交点、顶点及圆弧圆心坐标；

步骤3、篮球场界线建模，划线机器人计算机系统根据篮球场所有交点、顶点及圆弧圆心坐标为所有界线建立线段模型或圆弧模型，

其中线段模型为：根据线段的两个端点坐标，求解线段坐标方程，即该线段模型由线段的两个端点坐标和其线段坐标方程组成；

圆弧模型为：根据圆弧的圆心坐标和篮球场标准尺寸中规定的其半径，求解圆弧坐标方程，即该圆弧模型由圆弧的两个端点坐标和其圆弧坐标方程组成；

步骤4、篮球场界线喷漆，依次遍历所有的线段模型和圆弧模型，划线机器人在计算机系统和行车系统控制下，行进到线段模型或者圆弧模型中x坐标小的端点；计算机系统通过行车系统控制划线机器人开始沿着线段坐标方程或者圆弧坐标方程的轨迹，沿x坐标增大方向行进，并计算机系统控制划线机器人的可控喷嘴进行喷漆，到达x坐标大的端点停止喷漆，完成所有的篮球场界线喷漆。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种智能篮球场界线划线方法和系统，通过自动化的篮球场建模和篮球场界线喷漆，取代人工，降低了劳动成本；同时通过计算机系统控制的可控喷头自动喷漆，一次性均匀喷漆成型，节省原材料，进一步降低耗材成本；激光测距扫描仪，计算机系统计算控制，保证了球场的测量和模型建立、球场边界划线的准确性和高效性，减少出错概率。

附图说明

图1、一种标准篮球场尺寸示意图。

图2、一种智能篮球场划线系统流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

一种智能篮球场划线系统，完成如图1所示的篮球场标准尺寸的球场界线喷漆，由划线机器人、原点坐标杆、横轴坐标杆、纵轴坐标杆组成；

其中原点坐标杆、横轴坐标杆、纵轴坐标杆，分别用于帮助建立坐标系并标记原点和x轴和y轴；

划线机器人由激光测距扫描仪、可控喷头、计算系统及可控行车系统组成；

其中计算系统负责划线机器人划线过程中计算和控制及存储；

激光测距扫描仪安装于划线机器人顶部，可扫描形成以划线机器人为中心的障碍物距离平面二维图；用于测定分别与原点坐标杆、横轴坐标杆、纵轴坐标杆的距离，从而计算划线机器人的坐标；

可控喷头，安装于划线机器人底部，接收计算系统控制，完成喷墨的开启和关闭，实现划线机器人划线功能；

行车系统，接收计算系统控制，完成对划线机器人行进运动的控制，包括方向和速度；

划线机器人在上述硬件支撑下，按照如下步骤完成篮球场界线划线：

步骤1：建立坐标系，在实地边缘区域确定一个直角，直角内角所对区域为待划线篮球场区域，选取直角顶点为坐标系原点o，选择原点为中心，直角对角线起沿顺时方向第一条边为x轴，其上选择一点为横轴点x，与原点o距离为dox；另一条直角边为y轴，其上选择一点为纵轴点y，与原点o距离为doy，将原点坐标杆、横轴坐标杆以及纵轴坐标杆分别固定于点o、x、y三点位置；

将划线机器人安置于原点o处，激光测距扫描仪扫描障碍物距离平面二维图，∠xoy呈直角，且ox边在oy边顺时针方向，即可分别测定点o与x和y的距离，标记为dox，doy，并输入划线机器人计算系统存储；

步骤2、定位篮球场位置，任意选取待划线篮球场4个顶点中的三个顶点a、b、c，并确定其在实地中位置，将划线机器人分别置于a、b、c三点，激光测距扫描仪扫描障碍物距离平面二维图，分别测定与原点坐标杆、横轴坐标杆以及纵轴坐标杆的距离，通过如下公式求解其坐标参数，输入划线机器人计算系统存储，计算过程以任一点p(x,y)为例进行结算如下：

进一步求解得：

式中，dpo、dpx、dpy分别为划线机器人测量点与点o、x、y的距离；

划线机器人计算机系统根据坐标系和篮球场三个顶点a、b、c的参数坐标，并依据篮球场标准尺寸，计算篮球场所有交点、顶点及圆弧圆心坐标；

步骤3、篮球场界线建模，划线机器人计算机系统根据篮球场所有交点、顶点及圆弧圆心坐标为所有界线建立线段模型或圆弧模型，

其中线段模型为：根据线段的两个端点坐标，求解线段坐标方程，即该线段模型由线段的两个端点坐标和其线段坐标方程组成；

圆弧模型为：根据圆弧的圆心坐标和篮球场标准尺寸中规定的其半径，求解圆弧坐标方程，即该圆弧模型由圆弧的两个端点坐标和其圆弧坐标方程组成；

步骤4、篮球场界线喷漆，依次遍历所有的线段模型和圆弧模型，划线机器人在计算机系统和行车系统控制下，行进到线段模型或者圆弧模型中x坐标小的端点；计算机系统通过行车系统控制划线机器人开始沿着线段坐标方程或者圆弧坐标方程的轨迹，沿x坐标增大方向匀速行进，并计算机系统控制划线机器人的可控喷嘴进行固定宽度的均匀喷漆，到达x坐标大的端点停止喷漆，完成所有的篮球场界线喷漆；

其中，划线机器人通过激光测距扫描仪测量与原点坐标杆、横轴坐标杆、纵轴坐标杆的距离，从而实时计算划线机器人的坐标，计算机系统通过实时的坐标和目标位置实时决策并修正划线机器人的行进方向和距离，使得划线机器人能按照预定轨迹曲线行进。