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  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Zustandserfassung von nicht begehbaren Kanälen, insbesondere aus Fertigkeiten errichteten Heizkanälen, welche im Bodenbereich Medienrohre aufweisen, mittels Inspektionsroboter, wobei der Inspektionsroboter Mittel zur Ausführung einer Bewegung sowie eine Sensorik, insbesondere eine Kamera, ein Abtastradar, einen Ultraschall- oder Laserentfernungsmesser und/oder dergleichen Einrichtungen aufweist. Erfindungsgemäß ist der Inspektionsroboter über Kopf an den Seitenwänden und/oder an der Decke des Kanals gehalten oder geführt und es wird eine Bewegung des Roboters in Kanallängsrichtung erzeugt.
    公开号:DE102004028741A1
    申请号:DE200410028741
    申请日:2004-06-14
    公开日:2006-01-05
    发明作者:Wolfgang Dr. Berger；Hartmut Solas
    申请人:FITR GES fur INNOVATION IM TI；Fitr-Gesellschaft fur Innovation Im Tief- und Rohrleitungsbau Weimar Mbh；
    IPC主号:F16L55-26
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Anordnung zur Zustandserfassung von nichtbegehbaren Kanälen,insbesondere aus Fertigteilen errichteten Heizkanälen, welcheim Bodenbereich Medienrohre aufweisen, mittels Inspektionsroboter,wobei der Inspektionsroboter Mittel zur Ausführung einer Bewegung sowie eineSensorik, insbesondere eine Kamera, ein Abtastradar, einen Ultraschall- oder Laserentfernungsmesserund/oder dergleichen Einrichtungen aufweist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs1.
    [0002] Inspektions-oder Reinigungssysteme für Abwasserkanäle gehören seitvielen Jahren zum Stand der Technik. Betreiber von Abwasserkanälen sindgesetzlich verpflichtet, in regelmäßigen Abständen die Kanäle auf Schadensbilderzu untersuchen, die die statische Tragfähigkeit, die Dichtigkeit unddie hydraulische Leistungsfähigkeitmöglicherweisebeeinträchtigen.
    [0003] Invielen Fällensind Abwasserkanälenicht begehbar oder es ist der Aufwand zur Vorbereitung einer Begehbarkeiterheblich. Aus diesem Grunde werden selbstfahrende Roboter eingesetzt.Neben der optischen Inspektion durch Kamerasysteme können Sensorsystemeintegriert werden, die auf optischem Wege nicht erkennbare Schäden frühzeitig deutlichwerden lassen.
    [0004] Einbekannter Inspektionsroboter fürLüftungskanäle, zurückgehendauf die Fraunhofer-Gesellschaft, dient der regelmäßigen Inspektion,der Reinigung und der Hygieneüberprüfung vonLüftungs-und Klimakanälenin Bürogebäuden, Krankenhäusern oderGroßküchen. DieserInspektionsroboter besitzt ein Raupenfahrwerk, wobei der Grundkörper desRoboters mit einer Kameraeinheit versehen ist und eine integrierteBeleuchtungseinrichtung aufweist. Die Kameraeinheit nebst Beleuchtungseinrichtungist dreh- bzw. verschwenkbar. Der Roboter selbst wird kabelgeführt undist in der Lage, aufgrund seiner kompakten Baugröße auch bei Rohrdurchmessernbzw. Kanälenmit einer Kantenlängevon etwa 150 mm eingesetzt zu werden. Die Steuerung des Roboterserfolgt mittels Joystick. Ein derartiger Roboter setzt jedoch voraus,dass die Oberfläche desjeweiligen Kanals im wesentlichen eben ist, um eine störungsfreieFortbewegung des Geräteszu ermöglichen.Ein Einsatz in Kanälen,die im Bodenbereich z.B. eine Vielzahl von Medienrohren mit einer entsprechendverklüftetenStruktur aufweisen, ist nicht oder nur sehr eingeschränkt möglich.
    [0005] ZurSanierung gemauerter Abwasserkanäle sindKanalroboter bekannt geworden, welche über optische Einrichtungenin der Lage sind, die Fugenstruktur zu erkennen, so dass eine Sanierungdes Mauerwerks in automatisierter Weise erfolgen kann. Bei einerauf die Technische UniversitätIlmenau zurückgehendenLösungSAN3 erfolgt mit Hilfe des Roboters ein automatisches Ausräumen derFugen im Mauerwerk und ein Einbringen von neuem Fugenmaterial imSinne einer Vollsanierung der Kanäle. Entsprechend der ovalenoder kreisförmigenQuerschnittsform des jeweiligen Kanals stützt sich der Roboter an derInnenwandung ab und führtsowohl um seine eigene Achse als auch in Längsrichtung eine Bewegung aus.Nachdem ein Ausräumender Fugen in einem ersten Abschnitt vorgenommen wurde, erfolgt danndas Umsetzen des Roboters in das nächste Verarbeitungssegmentdurch eine Schreitbewegung. Auch diese Roboterkonstruktion setztim wesentlichen ebene Oberflächeninnerhalb des Abwasserkanals voraus, wobei in Längsrichtung des Kanals keinestörendenMedienrohre oder dergleichen vorhanden sein dürfen.
    [0006] Vorder Einführungerdverlegter Kunststoffmantelrohre als Medienleitungen für Wärmemedien oderaber auch bei entsprechenden Erfordernissen erfolgte die Verlegungvon isolierten Medienrohren in begehbaren Sammelkanälen bzw.nicht begehbaren Heizkanälen.
    [0007] DieseHeizkanälewurden im Regelfall aus Betonfertigteilen im System Trog/Abdeckplatteoder Haube/Bodenplatte erstellt.
    [0008] ImBodenbereich derartiger Heizkanäleerfolgte dann die Verlegung der mit einem Isoliermaterial versehenenMedienrohre auf Gleitlagerschienen oder Festpunktlager.
    [0009] Dieseitlichen und vertikalen Räumeim Kanal wurden im Sinne einer Minimierung des Baukörpers imRegelfall vollständigoder stark ausgenutzt, ohne dass Restfreiräume verblieben.
    [0010] Nachentsprechender Liegezeit derartiger Kanäle stellt sich die Notwendigkeitder baulichen Beurteilung, um entsprechende Entscheidungen bezüglich derWeiternutzung, Sanierung oder Umnutzung treffen zu können.
    [0011] Demderzeitigen Stand der Technik entsprechend erfolgt bei solchen nichtbegehbaren Heizkanäleneine optische Begutachtung in Form von Einsichtnahme bei zugänglichenKanalöffnungen,mittels Kanalöffnungenbei zufälligenArbeiten an querenden oder näherndenLeitungen oder aber auch durch Anbohren im Abstand von beispielsweise10 m mit nachfolgender Untersuchung über ein Endoskop. All diesevorstehend erwähntenUntersuchungsvarianten liefern jedoch nur partielle bzw. stark eingeschränkte Informationen über denjeweiligen nur engen Beurteilungsraum von wenigen Metern.
    [0012] DerEinsatz von Robotern zum Zweck der Begutachtung über größere Längenabschnitte ist deshalbnicht möglich,da eine Belegung der Kanalsohle mit Medienrohren und querverlaufendenHindernissen in Form von Gleit- und Festpunktlagern vorliegt. Damitkann ein Inspektionswagen im Bereich der Kanalsohle nicht geführt werdenbzw. kann sich dort nicht ungestörtfortbewegen. Weitere Behinderungen ergeben sich durch im unterenTeil der Kanälebefindliche Verschmutzungen aufgrund beschädigter Isolierungen und gegebenenfallsvon Abplatzungen herrührendemSchutt.
    [0013] Ausdem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnungzur Zustandserfassung von nicht begehbaren Kanälen, insbesondere aus Fertigteilenerrichteten Heizkanälen,welche im Bodenbereich Medienrohre aufweisen, mittels Inspektionsroboteranzugeben, wobei die Anordnung in der Lage sein soll, auch über größere Längenabschnittedes jeweiligen Kanals signifikante Untersuchungsergebnisse zu liefern.
    [0014] DieLösungder Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Anordnung gemäß der Merkmalskombinationnach Schutzanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungenund Weiterbildungen darstellen.
    [0015] Demnachwird der eingesetzte Inspektionsroboter über Kopf an den Seitenwänden und/oderan der Decke des Kanals gehalten oder geführt und es wird über geeigneteAntriebsmittel die gewünschte Bewegungin Kanallängsrichtungrealisiert.
    [0016] Mitanderen Worten ist zum Einsatz eines Inspektionsroboters mit Kameraeine querschnittsbezogene Fixierung eines Kameraschlittens oderKamerawagens an der Kanaldecke vorgesehen. Der Kameraschlitten bzw.Kamerawagen kann mit Hilfe magnetischer Mittel unter Ausnutzungder Stahlbewehrung in der Kanaldecke oder mittels Unterdruck inForm von Saugfüßen, aberauch mechanisch über Spreizfüße an derDecke oder den Wändengehalten werden.
    [0017] Über angetriebeneRäder,mit Hilfe eines Raupenfahrwerks oder unter Rückgriff auf einen Schreitmechanismuserfolgt dann die Ausführungder Längsbewegungim Kanal.
    [0018] DieAntriebseinrichtung des Inspektionsroboters sorgt dafür, dass über Reibkräfte zwischen mindestenseinem Rad oder einer Raupe oder dergleichen und der Innenoberfläche derKanaldecke und/oder den Seitenwändendie Fortbewegung erfolgt. Auch besteht die Möglichkeit, an der Decke und/oderden Kanalseitenwändenmindestens zeitweise eine Führungsschienefür dieAufnahme des Inspektionsroboters zu befestigen. Diese Führungsschienekann wiederum mit Hilfe von Saugfüßen oder aber auch einer Spreizvorrichtungan den Innenoberflächender Seitenwändebzw. der Decke des Kanals gehalten werden.
    [0019] DerInspektionsroboter kann ausgestaltend einen verschwenkbaren Kamerakopfaufweisen, wobei die Schwenkbewegung in Kanalquerrichtung, aberauch in Kanallängsrichtungausführbarist. Damit kann, insbesondere beim Ausführen einer schreitenden Bewegung,von Schritt zu Schritt überdas Verschwenken segmentweise eine Bildaufnahme mit nachfolgenderBildverarbeitung vorgenommen werden, wobei sich die einzelnen aufgenommenenSegmente datenverarbeitungsgestütztaneinander fügen lassen,mit der Folge, dass eine zwei- oder dreidimensionale Ansicht desKanalinneren erstellbar ist.
    [0020] Beieiner alternativen Ausführungsformder Erfindung ist der Inspektionsroboter mittels eines schwebendengasgefülltenKörpers,z.B. eines Ballons oder eines Kissens, an der Kanaldecke gehalten.In diesem Falle kann dann zwischen der Ballonoberseite und der Kanaldeckeein Antriebselement zum Ausführender Längsbewegungdes Inspektionsroboters vorgesehen sein.
    [0021] DieErfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unterZuhilfenahme von Figuren nähererläutertwerden.
    [0022] Hierbeizeigen:
    [0023] 1 eineQuerschnittsdarstellung eines Heizkanals mit Inspektionsroboter,welcher über Saugfüße gehaltenist, und
    [0024] 2 eineQuerschnittsdarstellung analog 1, jedochmit einem Inspektionsroboter, welcher über eine Spreizeinrichtungzwischen den Seitenwändendes Heizkanals fixiert ist.
    [0025] Beiden Ausführungsbeispielennach 1 und 2 wird von einem aus Betonfertigteilenhergestellten Heizkanal im System Trog und Abdeckplatte ausgegangen.
    [0026] DerTrog 1 befindet sich versenkt im Erdreich und weist dieForm eines angenähertenU auf.
    [0027] ImBodenbereich des Troges 1 sind Gleit- und Festpunktlager 2 vorgesehen,die sich in Querrichtung erstrecken und eine Vielzahl von Medienrohren 3 aufnehmen.
    [0028] DieMedienrohre 3 liegen im wesentlichen eng gepackt auf denGleit- und Festpunktlagern 2 auf und sind mit einer nichtgezeigten Isolierung, z.B. aus Mineralwolle umgeben.
    [0029] DerTrog 1 wird von Abdeckplattenelementen 4 oberseitigverschlossen. Anschließendwird der so geschaffene Kanal mit Erdreich abgedeckt oder mit einerandersartigen Schutzschicht versehen.
    [0030] DieAbmessungen im Inneren des Kanals sind für die Aufnahme der Medienrohre 3 ausreichend,jedoch nicht so groß gegeben,dass eine Begehung möglichist.
    [0031] Daein Inspektionsroboter aufgrund der zerklüfteten Struktur auf der Bodenseiteim Trog 1 in herkömmlicherWeise nicht zum Einsatz kommen kann, ist gemäß 1 vorgeschlagen,den Roboter 5, welcher einen verschwenkbaren Kamerakopf 6 aufweist, mitHilfe von Saugfüßen 7 ander Innenoberseite der Abdeckplatte 4 zu halten. Die Saugfüße sindbeim Ausführungsbeispielnach 1 Elemente eines Schreitmechanismus, bei welchemjeweils mindestens ein Saugfuß inHalteposition befindlich ist und ein weiterer Saugfuß eine Schreitbewegungin Längsrichtungausführt.
    [0032] Durchdiese Schreitbewegung kann dann der Inspektionsroboter 5 über dieLänge desjeweiligen Heizkanals eine Bewegung ausführen und die gewünschtenAufnahmen zur Interpretation des Zustands im Inneren des Kanalsliefern. Eine Datenübertragungnach außenerfolgt entweder drahtgebunden oder über eine Telemetriestreckedrahtlos.
    [0033] Beidem Ausführungsbeispielnach 2 wird ein ähnlicherInspektionsroboter 5 eingesetzt, jedoch ist diesr mit Hilfeeiner im Prinzip dargestellten Spreizvorrichtung zwischen den Seitenwänden 8 des Troges 1 gehalten.
    [0034] DieSpreizvorrichtung umfasst beim gezeigten Beispiel Teleskopbeine 9 undFederelemente 10. Übereine Raupenkette oder ein Rad 11 ist dann die gewünschte Bewegungin Längsrichtungdes Heizkanals realisierbar.
    [0035] DiePfeildarstellungen in den 1 und 2 symbolisierendie möglicheVerschwenkung des Kamerakopfes sowohl in Heizkanalquer- als auchin Heizkanallängsrichtung,so dass auch der Zustand der Innenoberfläche des Troges mit erfasst werdenkann.
    [0036] Beieinem weiteren, figurlich nicht dargestellten Ausführungsbeispielbefindet sich eine miniaturisierte CCD-Kamera an der Unterseiteeines schwebenden, gasgefülltenKörpers,z.B. eines Ballons oder eines Körpersin Zeppelinform. Dieser gasgefüllteKörpermit CCD-Kamera ist dann in der Lage, an der Unterseite der Abdeckplatte 4 über einegeeignete Antriebseinrichtung entlang zu gleiten, so dass Zug umZug Aufnahmen vom Inneren des Kanals erstellt werden können.
    [0037] Beieiner Ausführungsformmit magnetischer Fixierung des Inspektionsroboters kann zum einen aufdie ferromagnetischen Eigenschaften von Bewehrungsstählen zurückgegriffenwerden, welche sich im Inneren der Abdeckplatte 4 befinden.Zum anderen kann aber auch ein externer Magnet auf der Oberfläche derAbdeckplatte 4 vorhanden sein. Hierbei besteht die Möglichkeit,nicht nur den Inspektionsroboter innenseitig zu fixieren, sondernes kann durch ein Führeneines Magnets bzw. einer Magnetanordnung auf der Oberseite der Abdeckplatteauch eine Bewegung des Roboters durch einen magnetischen Mitzieheffektvorgenommen werden.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Anordnung zur Zustandserfassung von nicht begehbarenKanälen,insbesondere aus Fertigteilen errichteten Heizkanälen, welcheim Bodenbereich Medienrohre aufweisen, mittels Inspektionsroboter, wobeider Inspektionsroboter Mittel zur Ausführung einer Bewegung sowieeine Sensorik, insbesondere eine Kamera, ein Abtastradar, einenUltraschall- oder Laserentfernungsmesser und/oder dergleichen Einrichtungenaufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Inspektionsroboter über Kopfan den Seitenwändenund/oder an der Decke des Kanals gehalten oder geführt istund eine Bewegung in Kanallängsrichtungausführt.
    [2] Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Inspektionsroboter überVakuum- oder Saugfüße an derDecke und/oder den Seitenwändenfixiert ist.
    [3] Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Inspektionsroboter übereine Spreiz- und Klemmeinrichtung zwischen den Seitenwänden desKanals fixiert ist.
    [4] Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Inspektionsroboter magnetisch an der Kanaldecke gehaltenist.
    [5] Anordnung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,dass der Inspektionsroboter eine Antriebseinrichtung aufweist, welche über Reibkräfte zwischenmindestens einem Rad oder einer Raupe oder dergleichen und der Innenoberfläche der Kanaldeckeund/oder den Seitenwändendie Bewegung in Längsrichtungausführt.
    [6] Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,dass der Inspektionsroboter eine Schreiteinrichtung zur Ausführung derBewegung in Längsrichtungaufweist.
    [7] Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass an der Decke und/oder den Kanalseitenwänden mindestens temporär eine Führungsschienefür dieAufnahme des Inspektionsroboters befestigt ist.
    [8] Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Inspektionsroboter einen verschwenkbarenKamerakopf aufweist, wobei die Schwenkbewegung in Kanalquerrichtungund/oder Kanallängsrichtungausführbarist.
    [9] Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Inspektionsroboter mittels eines schwebenden, gasgefüllten Körpers, insbesondere einesBallons, an der Kanaldecke gehalten ist.
    [10] Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass zwischen Ballonoberseite und Kanaldecke ein Antriebselementzur Ausführungder Längsbewegungdes Inspektionsroboters wirksam ist.
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    公开号 | 公开日
    DE102004028741B4|2006-04-13|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-01-05| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
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    2012-11-26| R082| Change of representative|Representative=s name: MEISSNER, BOLTE & PARTNER GBR, DE |
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    2013-01-17| R082| Change of representative|Representative=s name: MEISSNER, BOLTE & PARTNER GBR, DE Effective date: 20121126 Representative=s name: MEISSNER BOLTE PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE P, DE Effective date: 20121126 |
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE200410028741|DE102004028741B4|2004-06-14|2004-06-14|Anordnung zur Zustandserfassung von nicht begehbaren Kanälen|DE200410028741| DE102004028741B4|2004-06-14|2004-06-14|Anordnung zur Zustandserfassung von nicht begehbaren Kanälen|
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