体育场地标志线的激光清洗装置的制作方法

本发明涉及一种体育场地标志线的激光清洗装置，属于激光清洗技术领域。

背景技术：

体育场地标志线应用很广，如田径场跑道标志线、篮球、足球场地标志线等，经过长时间运动员足底的冲击磨损，标志线势必会产生磨损或自然腐蚀，其表面反光能力和色泽度都会下降，从而影响其可见度。因此，为了确保观众更好地观看比赛以及运动员更清晰地辨认，每隔一段时间就要对标志线进行清洗并重新设置。

传统的标志线去除方法主要有打磨清除法和高压水射流清除法。其中，打磨清除法是利用刀片对标志线进行充分接触打磨来达到去除标志线的目的，其效率较低，清洗过程中会产生较大的噪音和纷乱的粉尘，对场地也会有一定的损伤。

高压水射流清除法是利用增压后的水射流冲击标志线表面，从而实现对标志线的清除，具有效率高、对场地无损坏、环保的特点。但其需要浪费大量的水来保持清洗效果，此外清洗过程中会产生很大的噪声，清洗后所产生的标志线材质碎屑随水流覆盖在体育场，难以清理。

激光清洗技术具有无研磨、非接触，且适用于各种材质的物体等清洗特点，被认为是最可靠、最有效的解决办法。利用激光和标志线的相互作用，使得标志线涂层从场地上剥离，从而实现清洗的效果。

典型地，中国专利文献cn208023375u公开了一种道路标线清除设备，其在一个基础机架上安装有激光清洗装置、发动机、喷气装置、吸气除渣装置和储渣罐，使用时，激光清洗装置对标线进行清洗，喷气装置将标线废渣吹开，进而位于喷气装置后侧的吸气除渣装置将吹起的废渣吸入并储存在储渣罐内。道路标线相对简单，主要是直线，对循迹要求相对较低。其配有独立的扶手，以方便人力推进或者控制基础机架前进，工作人员距离清洗位置较近，易于吸入较多的粉尘。进而，在该专利文献中，粗略的给出了通过控制面板调节激光头角度与位置的瞄准灯，所谓瞄准，就是通过瞄准灯调整激光头的焦距和角度。可以理解的是，激光头在标线宽度方向上如果存在一定的角度，则在标线宽度方向上对标线各处的作用不同，基于短板原理，影响整体的效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动化程度相对较高，从而能够连续清洗体育场地标志线的激光清洗装置。

依据本发明的实施例，提供一种体育场地标志线的激光清洗装置，其基本结构包括：

底盘，该底盘作为载具而具有载板，该载板前部设有第一装配孔，中部设有第二装配孔；

激光器，该激光器的主体安装在底盘上，且激光器的激光头固定安装在第一装配孔，使激光头向下；

吸尘器，该吸尘器的储尘箱安装在底盘上，吸尘口通过所述第二装配孔横列在载板底部；

光电传感器组，横列在底盘前端，基于反射对标志线循迹；

动力舱，安装在载板上，动力舱设有控制器，该控制器连接光电传感器组并输出连接底盘的驱动机构，根据光电传感器组基于反射所确定的标志线边界驱动底盘循迹。

上述体育场地标志线的激光清洗装置，可选地，光电传感器组的横列宽度大于目标标志线的宽度；

相应地，光电传感器组在横列方向的两端均有光电传感器位于目标标志线外，而记为边界传感器，以在边界传感器采样到目标标志线时驱动底盘向相应侧偏转。

可选地，光电传感器组中光电传感器的数量为大于等于五的奇数个，位于横列两端的各一个光电传感器作为所述边界传感器，其余的光电传感器用于标志线本身的识别，且其余的光电传感器有多数个光电传感器识别为真时，则表示底盘沿目标标志线运行。

可选地，边界传感器相对于其余光电传感器位置靠后。

可选地，动力舱位于载板的中部，储尘箱偏置在载板后侧。

可选地，吸尘口具有多行多列。

可选地，所述吸尘口为两行，且不少于五列且不多于九列。

可以理解的是，体育场地标志线与场地间具有较高的区分度，从而才能够满足较高的标识作用。尤其是，标志线多是白色漆线，对光线有比较高的反射率，而场地普遍是冷色调，对光线的反射率相对较低，因此，通过光电传感器组对标志线进行采样，以驱动底盘对标志线进行循迹，从而能够自动的对体育场地标志线进行激光清洗。此外可以理解的是，体育场地标志线区别于其他类型的标志线，体育场地标志线普遍是封闭线，从而具有自动清洗所适配的技术条件，基于光电传感器的循迹工作连续性比较好。

附图说明

图1为一实施例中体育场地标志线的激光清洗装置一个方向的结构示意图。

图2为相应于图1的再一个方向的结构示意图。

图3为一实施例中体育场地标志线的激光清洗装置仰视结构示意图。

图4为一实施例中激光器结构示意图。

图中：1.定向轮，2.载板，3.储尘箱，4.动力舱，5.控制面板，6.转向轮，7.仪器舱，8.定位板，9.光电传感器，10.吸尘口，11.激光头，12.yag激光发生器，13.激光耦合透镜，14.准直透镜，15.出射透镜，16.场镜，16.振镜。

具体实施方式

在机械领域，可以理解的是，底盘基于其正常的行进方向所冲的方向为前，相反的方向为后。与前后方向一致的方向为纵向，在水平面内与纵向相垂直的方向为横向或者左右方向。

关于激光清洗所使用激光器，在中国专利文献cn208023375u中并没有涉及，经过较多的实验确定，使用脉冲nd-yag激光器效果最佳，该激光器所出射激光的波长为1064nm，属于近红外波段。相应地，近红外波段的其它波长的激光也具有相对于其他波段激光较好的效果。

激光清洗的原理是当漆膜吸收激光受到交变加热时，由于声光效应而向周围发射声波，光致声波能量只是激光能量的一部分。在漆膜表面产生的光致声波，相当于一个声波源向外发射声波。进入漆膜的声波在到达漆膜下的物体表面后又反射回来，如此产生的声波具有较大的振幅和良好的相干性，所以反射声波和入射声波就会发生干涉，因而使一些地方的振动成倍地增加，在漆膜内犹如产生了微力爆炸，将油漆变成极其微小的尘埃而清除掉。

在图1~3所示的结构中，体育场地标志线的激光清洗装置，需要配置一个载具，基于本发明的原理，该载具降低人工介入的因素，能够尽可能的实现自动控制。

底盘优选轮式底盘，在于体育场地工况相对良好，轮式底盘控制更加灵活，且能耗相对较低。也不排除其他类型底盘的使用，例如履带式底盘，履带式底盘相对平稳，制动性能比较好，但速度相对较慢。

相对而言，在本发明的实施例中，底盘行进的精度要求不高，并且也不要求有相对可靠的匀速性能，尤其是体育场地普遍比较平整，对底盘而言，其方向控制更为重要。

体育场地的标志线普遍是闭合线，例如跑道线，包含直线段和弧形线段整体上组配成一个环形，适于连续作业。

底盘用于承载物品的部分通常称为载板2，如平车、台车、过跨车等，其承载部分为台面，台面由坐落在行驶系上的板件提供，板件在此称为载板2。

由于载于载板2上的部件的输出部分多安装在载板2的下表面，例如吸尘部分和激光器部分，为降低装配难度，载板2前部设有第一装配孔，中部设有第二装配孔，从而，例如吸尘部分，其主体部分位于载板2的台面上，而其吸尘口10则位于载板2的下表面。

相应地，对于激光器，该激光器的主体安装在底盘上，且激光器的激光头11固定安装在第一装配孔，使激光头11向下，激光头11主要包括出射透镜15和用于安装出射透镜15的机械部分。

使用时，底盘跨在目标标志线上，底盘的载板2的下表面大致与目标标志线平行，出射透镜15的轴线相应与地面或目标标志线垂直。

关于吸尘器，如前所述，其主体部分安装在底盘上，具体是安装在底盘的载板2的台面上，吸尘口10通过第二装配孔横列在载板2底部，可以理解的是，吸尘口10用于吸取前侧激光头11清除标志线所形成粉碎物，吸尘口10在载板2横向的阵列宽度应大于等于目标标志线的宽度。

可以理解的是，吸尘口10的阵列宽度也不易过大，否则会产生不必要的浪费。

对于标志线的循迹，提供光电传感器组，所适配的多个光电传感器9横列在底盘前端，具体而言，可以是载板2的前端下表面，也可以是载板2的前端面。

关于光电传感器9，还可以是主动式光电传感器，也可以是被动式光电传感器，主动式光电传感器通过发射给定波段的光，基于投射到目标物上的反射光而采样。对于被动式光电传感器，则有赖于外部光源，例如白天条件下的自然光。

可以理解的是，标志线不仅本体颜色反射率高，而且其表面相对平整，漫反射效应比较弱，而对于跑道面，其是例如彩色沥青砼摊铺所形成的表面，表面粗糙，漫反射效应非常强，两者对光的反射效果具有非常大的区别。相对而言，无论是主动式光电传感器还是被动式光电传感器，都能够有效的区分标志线和原始跑道面。

考虑到标志线可能会污损，单个光电传感器9可能会产生误判，当多个光电传感器9横列时，就能够有效的降低误判率。

关于动力舱4，主要安装驱动设备，还可以安装控制设备，控制设备基于自动控制应保护智能器件，例如控制器，由于底盘的运动形式比较简单，所适配的算法也比较简单，对于多个光电传感器9，则主要是真与假的判断，所适配算法也非常简单，例如多个用于检测目标标志线的光电传感器9均为真或者多数为真时，说明底盘没有偏航。如果左边真多，右边真少，则底盘可能产生偏航，可以进行下一步的判断或者基于概率进行偏航调整，即驱动例如转向轮6做小角度调整，例如判断为偏航时，调整1度，避免调整过量。

如果光电传感器9全部用于标志线自身的判断，产生误判的概率偏大，为了降低误判概率，在优选的实施例中，光电传感器组的横列宽度大于目标标志线的宽度，从而相对于标志线宽出的部分可以进行偏航判断。

具体地，光电传感器组在横列方向的两端均有光电传感器9位于目标标志线外，而记为边界传感器，以在边界传感器采样到目标标志线时驱动底盘向相应侧偏转，例如位于左侧的边界传感器采样到目标标志线，则表示底盘相对于目标标志线向右偏航，在此情况下，控制器控制转向轮6向左转，如前所述，纠正偏航的角度比较小，通常控制在1~5度，避免短时间内纠偏过量。

此外，由于标志线存在交叉部分，例如环形跑道上的横向标志线，如果对环形标志线清洗时，在标志线交叉处，位于两边的边界传感器有极大概率可能同时采样到标志线，在此条件下，应判断为底盘没有偏航，即两边的边界传感器都采样到标志线时，应判断为底盘没有偏航。

为避免产生存在横向标志线时的干扰，可以设定一个阈值，即一侧边界传感器采样到标志线后不马上纠偏，给定一个时间阈值，在该时间阈值内如果另一侧边界传感器也检测到标志线，则认为底盘没有偏航，如果在该时间阈值内，另一侧边界传感器没有检测到标志线，则认为产生了偏航，从而进行纠偏处理。

优选地，光电传感器组中光电传感器9的数量为大于等于五的奇数个，位于横列两端的各一个光电传感器9作为所述边界传感器，其余的光电传感器9用于标志线本身的识别，且其余的光电传感器9有多数个光电传感器9识别为真时，则表示底盘沿目标标志线运行。

对于底盘的停止和开启，则由人工来控制，例如一闭合的或者开放的标志线完成后，由人工停止激光器或底盘，然后挪到底盘位置进行下一标志线的清洗或者停止作业。

在优选的实施例中，边界传感器相对于其余光电传感器9位置靠后，能够更加有效的控制底盘偏航。

为了提高清洗装置的运行平稳性，动力舱4位于载板2的中部，储尘箱3偏置在载板2后侧。

进而，吸尘口10具有多行多列，以提高清理率。

所述吸尘口10为两行，且不少于五列且不多于九列。

关于激光器，如图4所示，属于常规的结构，在此不再赘述。

对于其中的出射透镜15，是输出矩形光斑的出射透镜15，在激光技术领域，基于整形，最终输出矩形光斑的激光器属于激光技术领域的公知常识，在此不再赘述。