(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライン材を対象面に付着させてラインを引くライン引き装置において、
撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像されるマーカ、吹出口から前記ライン材を出すライン材収容部、及び、進行方向を切り替える操舵輪を有して、前記撮像手段に向かって前記対象面上を走行する自走車と、
前記撮像手段の撮像画像中における前記マーカの一の所定箇所の該撮像画像の一の所定箇所に対する位置を検出して、該撮像画像の一の所定箇所に該マーカの一の所定箇所が近付くように、前記操舵輪の向きを調整しながら、前記自走車を進行させる制御手段とを備えることを特徴とするライン引き装置。
【請求項２】
請求項１記載のライン引き装置において、前記撮像手段は、撮像範囲を調整するズーム調整部を有し、前記制御手段は、前記自走車の進行中に、前記ズーム調整部を制御して、前記マーカの前記撮像画像中の大きさを所定の範囲に保つことを特徴とするライン引き装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のライン引き装置において、前記マーカは、空気が通り抜ける構造を有していることを特徴とするライン引き装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のライン引き装置において、前記操舵輪は、前記マーカの前記撮像手段によって撮像される部位より、前記自走車の進行方向後側で、前記対象面に接触することを特徴とするライン引き装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のライン引き装置において、前記吹出口は、前記マーカの前記撮像手段によって撮像される部位より、前記自走車の進行方向後側に配されることを特徴とするライン引き装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のライン引き装置において、前記ライン材収容部に収容された前記ライン材を攪拌する攪拌機、又は、前記ライン材収容部に振動を与える振動機を、更に備えることを特徴とするライン引き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動競技場や、道路、駐車場等に直線を引く装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
全国の多くの公共スポーツ施設に加えて、各市区町村に少なくとも一つは総合型地域スポーツクラブを育成することを目標に掲げるスポーツ振興基本計画が文部科学省により策定された。スポーツ政策では、施設の建設だけでなく、指導者の育成や運動環境などの整備を図る必要もあるが、運動施設の増加と社会の高齢化に伴い、施設を運営、管理する人員の不足が懸念される。
【０００３】
運動競技場におけるライン引きは重要な役割を担い、高い熟練度を要する。プロスポーツの試合前には、グランドキーパーにより、例えば、石灰粉を用いて、ライン引きが行われるが、近年の運動競技場の増加や、プロスポーツリーグ及びプロスポーツチームの増加に加え、グランドキーパーの高齢化が進んでいることから、グランドキーパーの熟練者が不足している。
この点、ラインを正確に引く装置として、特許文献１、２に具体例が開示されている。
特許文献１に記載の装置は、ジャイロセンサにより粉体出口のずれを相殺することが可能であり、特許文献２に記載の装置は、手振れを抑制すべく、４つの車輪を備えた設計を採用し、直線を引く際の安定性を高めるものである。
【０００４】
また、従来のライン引きは、ラインの始点と終点の間に張ったロープ又は巻尺に沿って、ラインカーを手押しで進ませて行うのが一般的である。従って、ラインを引くためには、ラインカーを押す者に加え、ロープ又は巻尺を張る者が必要となる。
これに対し、ロープ又は巻尺を張らずにラインを引くことが可能な装置の具体例が、特許文献３、４に開示されている。特許文献３に記載の装置は、鏡面を用いた方向指示具を備え、作業者が前方と粉体出口の両方を同時に見ながらラインを引ける設計になっている。特許文献４に記載の装置は、レーザと放射線を利用して位置を調整するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４０２１３号公報
【特許文献２】特開２００６−３０５０２７号公報
【特許文献３】特開２００６−１０９８６８号公報
【特許文献４】特表２００９−５２５７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載の装置は、ロープ又は巻尺を張ることを要するという課題が存在し、引用文献３に記載の装置は、ラインを正確に引く精度が低いという課題があった。そして、引用文献４に記載の装置は、照射したレーザが人の目に当たる恐れがあるという課題があった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、ロープ又は巻尺を張ることを要さず、更に、レーザを用いることなく、安全に、精度よくラインを引くことが可能なライン引き装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う本発明に係るライン引き装置は、ライン材を対象面に付着させてラインを引くライン引き装置において、撮像手段と、前記撮像手段によって撮像されるマーカ、吹出口から前記ライン材を出すライン材収容部、及び、進行方向を切り替える操舵輪を有して、前記撮像手段に向かって前記対象面上を走行する自走車と、前記撮像手段の撮像画像中における前記マーカの一の所定箇所の該撮像画像の一の所定箇所に対する位置を検出して、該撮像画像の一の所定箇所に該マーカの一の所定箇所が近付くように、前記操舵輪の向きを調整しながら、前記自走車を進行させる制御手段とを備える。
ライン材として、粉体（例えば、石灰粉）や、液体（例えば、合成樹脂塗料）を採用することができる。
【０００８】
本発明に係るライン引き装置において、前記撮像手段は、撮像範囲を調整するズーム調整部を有し、前記制御手段は、前記自走車の進行中に、前記ズーム調整部を制御して、前記マーカの前記撮像画像中の大きさを所定の範囲に保つのが好ましい。
【０００９】
本発明に係るライン引き装置において、前記マーカは、空気が通り抜ける構造を有しているのが好ましい。
【００１０】
本発明に係るライン引き装置において、前記操舵輪は、前記マーカの前記撮像手段によって撮像される部位より、前記自走車の進行方向後側で、前記対象面に接触するのが好ましい。
【００１１】
本発明に係るライン引き装置において、前記吹出口は、前記マーカの前記撮像手段によって撮像される部位より、前記自走車の進行方向後側に配されるのが好ましい。
【００１２】
本発明に係るライン引き装置において、前記ライン材収容部に収容された前記ライン材を攪拌する攪拌機、又は、前記ライン材収容部に振動を与える振動機を、更に備えるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るライン引き装置は、撮像手段の撮像画像中におけるマーカの位置を基に、操舵輪の向きを調整して、撮像画像中の所定の位置にマーカが配される方向に、自走車を進行させるので、ロープや巻尺を張ることなく、かつ、レーザを用いることなく、自走車がラインを引くべき線分から大きくずれるのを抑制して、ラインを精度よく引くことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、本発明の一実施の形態に係るライン引き装置の側面図及び平面図である。
【図２】同ライン引き装置のブロック図である。
【図３】自走車の説明図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、マーカの正面図及び側面図である。
【図５】実際に引いたラインと仮想線とのずれ量を比較する実験結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２、図３に示すように、本発明の一実施の形態に係るライン引き装置１０は、（１）撮像手段１１と、（２）吹出口１２からライン材を出すライン材収容部１３を有し、撮像手段１１に向かって対象面Ｇ上を走行する自走車１４と、（３）自走車１４の進行方向を決定する制御手段１５とを備え、吹出口１２からライン材収容部１３内のライン材を対象面Ｇに付着させてラインＬを引く装置である。以下、詳細に説明する。
【００１６】
撮像手段１１は、図１（Ａ）、（Ｂ）、図２に示すように、撮像範囲を光学的に調整可能なレンズ部１６、及び、レンズ部１６を作動させて撮像範囲を調整するズーム調整部１７を備えている。本実施の形態において、ズーム調整部１７は、サーボモータを具備し、サーボモータは、レンズ部１６を作動させる操作ボタンを動かして、撮像範囲の拡大や縮小を行う。
更に、撮像手段１１は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、レンズ部１６の対象面Ｇからの高さ及びレンズ部１６の撮像方向を調整可能な脚部１８を備え、図２に示すように、撮像した画像や撮像中の画像を記憶するメモリ１９を具備している。
【００１７】
自走車１４は、図１（Ａ）、（Ｂ）、図３に示すように、撮像手段１１によって撮像されるマーカ２０、ライン材収容部１３、自走車１４の進行方向を切り替える操舵輪２１、及び、操舵輪２１の方向転換を行うサーボモータ２２を有している。
本実施の形態のマーカ２０は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、複数の金具２３によって、支持部材２４にそれぞれ固定された４つの三角形（より具体的には、二等辺三角形）の板材２５〜２８を備えている。
板材２５〜２８は、マーカ２０を正面視して（撮像手段１１から見て）、上側に配された板材２５から時計回りに、板材２６、２７、２８が順に並べられ、４つの板材２５〜２８全体で横長の矩形状となるように配されている。
【００１８】
板材２５、２７は、同じ形状を有し、板材２７は、板材２５の下側に、板材２５に対して上下対称となるように配置され、板材２５の下端（頂角）と板材２７の上端（頂角）は接触している。板材２５、２７は、共に、表面（撮像手段１１から撮像される側の面）全体が黒に着色されている。
板材２６、２８は、同じ形状を有し、板材２８は、板材２６の左側に、板材２６に対して左右対称となるように配置され、板材２６の左端（頂角）は、板材２８の右端（頂角）に接触している。板材２６の表面（撮像手段１１から撮像される側の面）は、全体が白に着色され、板材２８の表面（撮像手段１１から撮像される側の面）は、全体が赤に着色されている。なお、板材２５〜２８の各表面の着色パターンは、本実施の形態と異なっていてもよいのは言うまでもない。
【００１９】
自走車１４の進行方向（前後方向）に沿って、板材２５、２７は、図４（Ｂ）に示すように、同じ位置に設けられ、板材２６は、板材２５、２７の後方で、板材２８と同じ位置に設けられている。支持部材２４は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、主として、長方形状の枠体２９と、枠体２９に固定された上下に長い棒材３０と、同じく枠体２９に固定された左右に長い棒材３０ａから構成され、空気が通り抜ける空間を設けている。本実施の形態では、棒材３０が、枠体２９の対向する上下の長辺の中央部を連結し、棒材３０ａが、枠体２９の対向する左右の短辺の中央部を連結している。
【００２０】
対となる板材２５、２７と対となる板材２６、２８とが前後に間隔を空けて配置され、更に、支持部材２４に空気が通り抜ける空間が設けられていることから、マーカ２０は、全体として、空気が通り抜ける構造を有している（空気が通り抜ける流路が形成されている）。このため、風が吹いている状況においても、マーカ２０に与えられる風圧を抑制可能で、自走車１４は、安定的に走行することができる。なお、マーカの空気が通り抜ける構造として、本実施の形態とは異なる設計を採用してもよい。
【００２１】
マーカ２０は、図３に示すように、水平に保たれた板状のベース部材３２の前側に立設状態で固定され、ベース部材３２の後側には、ライン材収容部１３を固定する枠体３３が連結されている。
ライン材収容部１３の下側には、複数の貫通孔からなる吹出口１２が形成され、ライン材収容部１３に蓄えられたライン材（本実施の形態では、粉状の石灰）は、吹出口１２から落下して対象面Ｇに付着する。本実施の形態では、ライン材収容部１３内に、図２、図３に示すように、ライン材収容部１３に収容されたライン材を攪拌する攪拌機３４が設けられ、ライン材収容部１３内のライン材が吹出口１２から円滑に落下する設計が採用されている。なお、攪拌機３４の代わりに、ライン材収容部１３に対して振動を与える振動機を設けてもよく、振動機を設けた場合にも、ライン材収容部１３内のライン材を吹出口１２から円滑に落下させることができる。
【００２２】
ライン材収容部１３には、図３に示すように、自走車１４において後輪として機能する対となる車輪３５、３５ａが回転可能に取り付けられている。車輪３５、３５ａは、図２に示すサーボモータ３６の作動によって駆動し、自走車１４は、車輪３５、３５ａの駆動により、所定の速度で、前進する。図３においては、サーボモータ３６の記載を省略している。
ライン材収容部１３には、手押し用のアーム３７が固定されている。
【００２３】
ベース部材３２の前側には、操舵輪２１を回転自在に支持する車輪金具３８が、回転可能に取り付けられている。車輪金具３８は、左ジョイント材３９及び右ジョイント材３９ａを介して、サーボモータ２２に連結され、操舵輪２１は、サーボモータ２２の作動によって、車輪金具３８と共に、鉛直の軸を中心に回動し、自走車１４の進行方向を切り替える。本実施の形態では、操舵輪が１つのみであるが、これに限定されず、例えば、２つの操舵輪を設けてもよいのは言うまでもない。
サーボモータ２２、３６及び攪拌機３４は、図示しない二次電池から給電されて作動する。
【００２４】
また、ライン引き装置１０は、撮像手段１１及び自走車１４に加え、図２に示すように、ズーム調整部１７及びメモリ１９に接続された制御手段１５を備えている。制御手段１５は、例えば、マイクロコンピュータ、メモリ及びプログラム（ソフトウェア）を備えて構成でき、自走車１４の走行を制御する。本実施の形態では、制御手段１５が、撮像手段１１に取り付けられているが、これに限定されず、自走車１４に取り付けられても良い。
制御手段１５は、メモリ１９から撮像手段１１が撮像中の撮像画像を取得し、ズーム調整部１７に対して、レンズ部１６の撮像範囲を調整するための指令信号を送信可能である。
【００２５】
制御手段１５及び自走車１４は、制御手段１５に取り付けられた無線通信器４０及び自走車１４に搭載された無線通信器４１を用いた無線通信によって、信号を送受信することができる。
無線通信器４１は、サーボモータ２２、３６及び攪拌機３４に接続され、サーボモータ２２、３６及び攪拌機３４は、制御手段１５が無線通信器４０を介して送信した信号を、無線通信器４１を介して受信する。
本実施の形態では、制御手段１５が、撮像手段１１に有線接続され、自走車１４に無線接続されているが、これに限定されない。
【００２６】
次に、ライン引き装置１０を用いて対象面Ｇへ直線のラインＬを引く方法について説明する。
まず、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、撮像手段１１及び自走車１４を、対象面Ｇ上で、ラインを引くべき線分の両側にそれぞれ配置する。このとき、自走車１４は、板材２５〜２８の表面（マーカ２０の表面）が、撮像手段１１に対向するように配置される。
【００２７】
そして、撮像手段１１の撮像方向を調整し、撮像画像の中心に、マーカ２０の中心（即ち、マーカ２０を正面視して、板材２５〜２８それぞれの頂角が接する箇所）が位置するようにすると共に、レンズ部１６を作動させて、マーカ２０の全体が、撮像画像内で所定の大きさに撮像されるように撮像範囲を調整する。
その後、撮像手段１１によるマーカ２０の撮像を開始し、制御手段１５から、サーボモータ３６及び攪拌機３４の作動を開始する信号が自走車１４に送信されて、撮像手段１１に向かって自走車１４が走行を始める。
【００２８】
自走車１４の走行開始後、制御手段１５は、撮像手段１１が撮像している撮像画像を撮像手段１１のメモリ１９から取得し、撮像画像中におけるマーカ２０の位置を基に、必要に応じて、サーボモータ２２を作動する指令信号を、自走車１４に送信する。
マーカ２０の中心が、撮像画像の中心より右に位置している際、自走車１４は、撮像手段１１に向かって、撮像手段１１より左に進行しようとしていることを意味し、マーカ２０の中心が、撮像画像の中心より左に位置している際、自走車１４は、撮像手段１１に向かって、撮像手段１１より右に進行しようとしていることを意味する。
【００２９】
このため、制御手段１５は、マーカ２０の中心が、撮像画像の中心より右に位置しているのを検出した際、マーカ２０の中心を、撮像画像の中心に近付けるべく、自走車１４の進行方向を右にきる信号を自走車１４に送信する。逆に、制御手段１５は、マーカ２０の中心が、撮像画像の中心より左に位置しているのを検出した際、マーカ２０の中心を、撮像画像の中心に近付けるべく、自走車１４の進行方向を左にきる信号を自走車１４に送信する。サーボモータ２２は、制御手段１５から自走車１４に送られた信号を基に、作動して、自走車１４の進行方向を修正する。
【００３０】
即ち、制御手段１５は、撮像画像中でのマーカ２０の位置を基に、操舵輪２１の向きを調整して、撮像画像中の所定の位置にマーカ２０が配される方向に、自走車１４を進行させる。従って、自走車１４は、ラインＬを引くべき線分（以下、単に「仮想線」と言う）から大きくずれることなく、ラインＬを引くことができる。
ここで、マーカ２０の表面（撮像手段１１によって撮像される部位）の位置をＰ１、操舵輪２１の進行方向を切り替える軸（鉛直の軸）の位置をＰ２、操舵輪２１が対象面Ｇに接触する位置をＰ３、及び、吹出口１２の位置をＰ４とそれぞれすると、自走車１４は、図３に示すように、自走車１４の進行方向の前から順に、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が配されている。
【００３１】
自走車１４は、Ｐ４がＰ１より、自走車１４の進行方向後側に配されているため、仮想線に対するマーカ２０のずれ量に比べ、仮想線に対する吹出口１２のずれ量を小さくすることができる。更に、Ｐ３がＰ１より、自走車１４の進行方向後側に配されているので、これによっても、仮想線に対して吹出口１２が大きくずれるのを抑制可能である。
しかも、Ｐ４がＰ２より、自走車１４の進行方向後側に配されているため、自走車１４の進行方向を適正な方向に修正する際、仮想線に対して吹出口１２がずれるのを抑制可能である。
【００３２】
また、自走車１４が撮像手段１１に向かって進行中、撮像手段１１とマーカ２０の距離は徐々に短くなるため、仮に、撮像手段１１の撮像範囲が固定されていれば、撮像画像全体に対するマーカ２０の大きさが徐々に大きくなり、制御手段１５による撮像画像中におけるマーカ２０の中心位置の検出が不安定になる。そこで、本実施の形態においては、制御手段１５が、自走車１４の進行中、ズーム調整部１７に信号を送信してズーム調整部１７を制御し、マーカ２０の撮像画像中の大きさを所定の範囲に保つようにしている。
そして、自走車１４が進行中、攪拌機３４が作動しているので、ライン材収容部１３内のライン材を、吹出口１２から円滑に対象面Ｇへ落下させることができる。
自走車１４は、仮想線の終点まで走行した時点で、停止する。
【実施例】
【００３３】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実験について説明する。
実験においては、直線状に張られたロープを目印に、人が、周知のラインカーを手で押してラインを引いた場合（これを比較例とする）と、本発明のライン引き装置を用いた場合（これを実施例とする）とで、実際に引いたラインと仮想線との間のずれ量を比較した。
【００３４】
実験の結果を示す図５において、比較例及び実施例それぞれの「ライン」欄に記した２本の直線状の点線は、それぞれ仮想線の左右の端を示し、同欄に記した２本の実線は、実際に引かれたラインの左右の端をそれぞれ示している。図５の「ライン」欄では、縦軸が、ラインのずれ量を示し、横軸が仮想線の長さを示している。
実験結果より、引かれたラインの仮想線に対する誤差（ずれ量）は、比較例が２．５ｃｍで、実施例が０．８ｃｍとなり、実施例は比較例より正確にラインを引けることが確認された。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、マーカは、制御手段が、撮像画像中のマーカを検出できればよく、表面が色づけされた４つの板材を備えている必要はない。また、マーカの大きさや、ライン引き装置の使用環境によっては、空気が通り抜ける構造をマーカに設ける必要はない。
そして、攪拌機や振動機は、必ずしも必要ではない。
更に、撮像画像中におけるマーカの大きさが徐々に異なるのに対応して、マーカの中心位置を検出可能なアルゴリズムを、制御手段が備える場合、ズーム調整部を設けなくてもよい。
また、ライン材は、粉体に限定されず、例えば、液体であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０：ライン引き装置、１１：撮像手段、１２：吹出口、１３：ライン材収容部、１４：自走車、１５：制御手段、１６：レンズ部、１７：ズーム調整部、１８：脚部、１９：メモリ、２０：マーカ、２１：操舵輪、２２：サーボモータ、２３：金具、２４：支持部材、２５〜２８：板材、２９：枠体、３０、３０ａ：棒材、３２：ベース部材、３３：枠体、３４：攪拌機、３５、３５ａ：車輪、３６：サーボモータ、３７：アーム、３８：車輪金具、３９：左ジョイント材、３９ａ：右ジョイント材、４０、４１：無線通信器、Ｇ：対象面、Ｌ：ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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