DE102014104504A1 - Pipe processing apparatus and apparatus and method for measuring a distance from a predetermined position to a pipe processing apparatus and method for processing at least one inner wall of a pipe - Google Patents
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Abstract
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Rohr-Bearbeitungsvorrichtung (104) bereitgestellt, aufweisend: einen in ein Rohr einzuführender Korpus (142); eine Komponente (126) einer Messanordnung (106), welche eingerichtet ist zum berührungslosen Messen der Entfernung von einer vorgegebenen Position (130) zu der Rohr-Bearbeitungsvorrichtung (104) in dem Rohr.In various embodiments, a pipe processing apparatus (104) is provided, comprising: a body (142) to be inserted into a pipe; a component (126) of a measuring assembly (106) arranged to contactlessly measure the distance from a predetermined position (130) to the tube processing device (104) in the tube.
Description
Die Erfindung betrifft eine Rohr-Bearbeitungsvorrichtung, eine Anordnung und ein Verfahren zum Messen einer Entfernung von einer vorgegebenen Position zu einem Rohr-Bearbeitungsvorrichtung, sowie ein Verfahren zum Bearbeiten mindestens einer Innenwand eines Rohrs.The invention relates to a pipe processing apparatus, an arrangement and a method for measuring a distance from a predetermined position to a pipe processing apparatus, and a method for processing at least one inner wall of a pipe.
Um ein aufwendiges Aufgraben von Schadstellen in unbegehbaren Rohrleitungen zum Zwecke der Sanierung zu vermeiden werden die Sanierungsarbeiten üblicherweise mit Hilfe von ferngesteuerten Robotern vorgenommen, welche die Rohrleitungen selbständig befahren oder durch die Rohrleitungen bewegt werden, beispielsweise durch diese geschoben oder gezogen werden.In order to avoid an expensive digging up of damaged areas in non-accessible pipelines for the purpose of rehabilitation, the remediation work is usually carried out with the aid of remote-controlled robots, which drive the pipelines independently or are moved through the pipelines, for example, pushed or pulled by them.
Zur Sanierung einer Rohrleitung oder eines Rohres wird das geschädigte Rohr üblicherweise mit einer innenliegenden Gewebeauskleidung (auch bezeichnet als Inliner) versehen. Diese Gewebeauskleidung verschließt zunächst auch Rohreinläufe oder Rohrabzweigungen. Um das sanierte Rohr wieder vollständig nutzen zu können ist es erforderlich, die Gewebeauskleidung an den Positionen der Rohreinläufe oder Rohrabzweigungen wieder zu öffnen. Dies erfolgt in der Regel mittels eines so genannten Fräsroboters. Bei dem Öffnen der Gewebeauskleidung ist eine genaue Positionierung des Fräsroboters und damit beispielsweise eines Fräswerkzeugs hinsichtlich des jeweiligen (zunächst ja noch mit der Gewebeauskleidung verschlossenen) Rohreinlaufs oder der jeweiligen Rohrabzweigung von erheblicher Bedeutung, um mögliche Schädigungen des Rohrs neben dem Rohreinlauf oder der Rohrabzweigung zu vermeiden und somit zu vermeiden, dass die Sanierung fehlschlägt.For rehabilitation of a pipeline or a pipe, the damaged pipe is usually provided with an internal fabric lining (also referred to as inliner). This fabric lining initially closes pipe inlets or pipe branches. In order to be able to fully use the rehabilitated pipe again, it is necessary to reopen the fabric lining at the positions of the pipe inlets or pipe branches. This is usually done by means of a so-called milling robot. When opening the fabric lining is a precise positioning of the milling robot and thus for example a milling tool with respect to the respective (initially yes still closed with the fabric lining) pipe inlet or the respective pipe branch of considerable importance to avoid possible damage to the pipe next to the pipe inlet or the pipe branch and thus to avoid that the refurbishment fails.
Zur Positionsbestimmung eines Fräsroboters in einem Rohr wird üblicherweise eine Ausbuchtung in der Gewebeauskleidung ermittelt und basierend auf der ermittelten Position der Ausbuchtung die Position bestimmt, an der der Fräsroboter die Öffnung durch die Gewebeauskleidung fräst. Diese Art der Positionsbestimmung ist aber häufig zu ungenau und fehlerbehaftet.In order to determine the position of a milling robot in a tube, a bulge in the tissue lining is usually determined and, based on the determined position of the bulge, the position at which the milling robot mills the opening through the tissue lining is determined. However, this type of position determination is often too inaccurate and error-prone.
Alternativ wird herkömmlicherweise mittels eines an einem Fräsroboter befestigten Drahtes eine Entfernung von einer Position, an welcher ein freies Ende des Drahtes befestigt ist, bis zu dem an dem Fräsroboter befestigten Draht in einer Kalibrierungsphase ermittelt (beispielsweise bevor der Inliner in das Rohr eingeführt wird) und dann wird nach dem Einführen und Aushärten des Inliners der Fräsroboter erneut bis zu der zuvor ermittelten und mittels des Drahtes „aufgezeichneten” Position geführt und dann wird das Fräsen durchgeführt. Diese Vorgehensweise ist einerseits relativ aufwendig und damit teuer und andererseits ebenfalls fehleranfällig.Alternatively, conventionally, by means of a wire attached to a milling robot, a distance from a position at which a free end of the wire is fixed to the wire attached to the milling robot is determined in a calibration phase (for example, before the inliner is inserted into the tube) and then, after the insertion and hardening of the inliner, the milling robot is again guided to the position previously determined and "recorded" by the wire, and then the milling is performed. This approach is on the one hand relatively expensive and therefore expensive and on the other hand also error-prone.
In verschiedenen Ausführungsformen werden eine Rohr-Bearbeitungsvorrichtung, beispielsweise ein Rohr-Fräsroboter, sowie eine Anordnung und ein Verfahren zum Messen einer Entfernung von einer vorgegebenen Position zu einer Rohr-Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, bei dem oder bei der eine einfache, kostengünstige und dennoch zuverlässige Positionsermittlung möglich ist. Weiterhin wird ein Verfahren zum Bearbeiten mindestens einer Innenwand eines Rohrs bereitgestellt.In various embodiments, a pipe processing apparatus, such as a pipe milling robot, as well as an arrangement and method for measuring a distance from a predetermined position to a pipe processing apparatus, are provided which allows for simple, inexpensive yet reliable position detection is. Furthermore, a method for processing at least one inner wall of a pipe is provided.
Dies gewinnt Bedeutung mit zunehmender Entfernung eines jeweiligen Einlaufs oder Zulaufs von der vorbestimmten Position. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Entfernungsmessung sehr exakt erfolgen muss.This gains importance with increasing distance of a respective inlet or inlet from the predetermined position. It should be noted that the distance measurement must be very accurate.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein sehr genaues und dennoch kostengünstiges Ermitteln oder Messen einer Entfernung zu beispielsweise einem jeweiligen Rohreinlauf ermöglicht.In various embodiments, a very accurate and yet cost-effective determining or measuring a distance to, for example, a respective pipe inlet is made possible.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Rohr Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, aufweisend: einen in ein Rohr einzuführender Korpus; und eine Komponente (
Das berührungslose Messen bietet eine sehr kostengünstige und dennoch äußerst exakte Möglichkeit zur Entfernungsmessung im Rahmen einer Rohrsanierung.Non-contact measuring offers a very cost-effective and yet extremely accurate way of measuring distance during pipe rehabilitation.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann die Rohr-Bearbeitungsvorrichtung ferner einen mit dem Korpus verbundenen Arbeitskopf aufweisen.In various embodiments, the tube processing apparatus may further comprise a working head connected to the body.
Anschaulich kann somit die Rohr-Bearbeitungsvorrichtung als ein Rohr-Fräsroboter eingerichtet sein. Alternativ kann beispielsweise die Rohr-Bearbeitungsvorrichtung als ein so genannter Packer (auch bezeichnet als Rohr-Auskleidungspacker) eingerichtet sein, mittels dessen ein Rohr-Auskleidungsmaterial wie beispielsweise eine wie oben beschriebene Gewebeauskleidung zum Auskleiden mindestens einer Innenwand eines Rohrs zu einer Rohr-Bearbeitungsposition gebracht werden kann zum Auskleiden der Innenwand des Rohrs, beispielsweise an der Rohr-Bearbeitungsposition.Illustratively, the pipe processing device can thus be set up as a pipe milling robot. Alternatively, for example, the pipe processing apparatus may be configured as a so-called packer (also referred to as a pipe liner packer) by which a pipe lining material such as a fabric lining as described above for lining at least one inner wall of a pipe to a pipe working position can be used to line the inner wall of the pipe, for example at the pipe processing position.
In einer Ausgestaltung kann die Komponente der Messanordnung an der Rohr-Bearbeitungsvorrichtung, beispielsweise an dem Rohr-Fräsroboter angebracht sein. Die Komponente kann beispielsweise eine elektromagnetische Wellen reflektierende Struktur, beispielsweise eine elektromagnetische Wellen reflektierende Platte sein, die an dem Korpus der Rohr-Bearbeitungsvorrichtung, beispielsweise des Rohr-Fräsroboters, angebracht sein kann.In one embodiment, the component of the measuring arrangement can be attached to the tube processing device, for example to the tube milling robot. The component can for example, an electromagnetic wave reflecting structure, for example, an electromagnetic wave reflecting plate, which may be attached to the body of the pipe processing apparatus, for example, the pipe milling robot.
In noch einer Ausgestaltung kann die Komponente der Messanordnung Teil des Korpus der Rohr-Bearbeitungsvorrichtung sein, beispielsweise ein elektromagnetische Wellen reflektierender Bereich eines Gehäuses des Korpus (beispielsweise eine Außenseite des Korpus) der Rohr-Bearbeitungsvorrichtung.In yet another embodiment, the component of the measuring arrangement may be part of the body of the tube processing device, for example an electromagnetic wave reflecting region of a housing of the body (for example an outer side of the body) of the tube processing device.
In noch einer Ausgestaltung kann die Komponente der Messanordnung eine Quelle zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung aufweisen, beispielsweise eine Lichtquelle, eine Radar-Quelle (anders ausgedrückt einer Quelle gemäß einer Radar-Sende/Empfänger-Technologie (es können ein Sender und ein Empfänger vorgesehen sein oder auch nur ein Sender, in welchem Fall die Reflektion der emittierten Strahlung verwendet wird) oder eine Schallquelle (beispielsweise eine Ultraschallquelle). Die Lichtquelle kann beispielsweise eine Laser-Lichtquelle oder eine Photogrammetrie-Lichtquelle sein oder aufweisen.In yet another embodiment, the component of the measuring arrangement may comprise a source for emitting electromagnetic radiation, for example a light source, a radar source (in other words a source according to a radar transceiver technology (a transmitter and a receiver may be provided) also only one transmitter, in which case the reflection of the emitted radiation is used) or a sound source (for example an ultrasound source) .The light source may be or comprise, for example, a laser light source or a photogrammetric light source.
Im Falle einer Lichtquelle kann das Messen der Entfernung gemäß verschiedenen Technologien erfolgen, beispielsweise gemäß einer Laufzeitmessung, einer Phasenlagenmessung, einer Lasertriangulation oder einem Lasertracking.In the case of a light source, the measurement of the distance can be carried out according to various technologies, for example according to a propagation time measurement, a phase position measurement, a laser triangulation or a laser tracking.
In dem Fall einer Messung der Entfernung gemäß einer Radar-Technologie kann beispielsweise ein Impulsradar oder ein FMCW-Radar (frequenzmodulierter Dauerstrichradar – frequency modulated continuous wave radar) eingesetzt werden.In the case of measuring the distance according to a radar technology, for example, a pulse radar or an FMCW radar (Frequency Modulated Continuous Wave Radar) may be used.
Eine Lichtquelle, beispielsweise eine Laser-Lichtquelle bietet eine Quelle für eine äußerst exakte Entfernungsmessung.A light source, such as a laser light source, provides a source for extremely accurate range finding.
In noch einer Ausgestaltung kann die Rohr-Bearbeitungsvorrichtung ferner eine Nachführeinrichtung zum Nachführen der Quelle aufweisen. Die Nachführeinrichtung kann eingerichtet sein zum Verändern/Steuern oder Regeln der Emissionsrichtung der von der Quelle emittierten elektromagnetischen Strahlung. Auf diese Weise kann eine verlässlichere Entfernungsmessung erzielt werden.In yet another embodiment, the tube processing apparatus may further comprise a tracking device for tracking the source. The tracking device may be configured to alter / control or regulate the emission direction of the electromagnetic radiation emitted by the source. In this way, a more reliable distance measurement can be achieved.
In noch einer Ausgestaltung kann die Rohr-Bearbeitungsvorrichtung, beispielsweise der Rohr-Fräsroboter, ferner eine Trägerstruktur aufweisen, an welche der Korpus gekuppelt ist, wobei die Trägerstruktur eingerichtet sein kann zum Transportieren des Korpus. Die Trägerstruktur kann mit Rädern ausgestattet sein und somit ein Fahrwerk bilden. Alternativ kann die Trägerstruktur allerdings auch anschaulich einen Schlitten aufweisen, der den Korpus trägt, so dass der Schlitten beispielsweise in das Rohr eingeschoben oder eingezogen werden kann.In yet another embodiment, the pipe processing device, for example, the pipe milling robot, further comprise a support structure to which the body is coupled, wherein the support structure may be arranged to transport the body. The support structure may be equipped with wheels and thus form a chassis. Alternatively, however, the support structure can also illustratively have a carriage, which carries the body, so that the carriage can be inserted or retracted, for example, into the pipe.
In noch einer Ausgestaltung kann die Komponente der Messanordnung zumindest teilweise an der Trägerstruktur angebracht sein. So kann beispielsweise eine elektromagnetische Wellen reflektierende Struktur, beispielsweise eine Reflektionsplatte, an der Trägerstruktur befestigt sein.In yet another embodiment, the component of the measuring arrangement can be at least partially attached to the carrier structure. For example, an electromagnetic wave reflecting structure, such as a reflection plate, may be attached to the support structure.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine Anordnung zum Messen einer Entfernung von einer vorgegebenen Position zu einer Rohr-Bearbeitungsvorrichtung, beispielsweise einem Rohr-Fräsroboter, bereitgestellt. Die Anordnung kann eine Rohr-Bearbeitungsvorrichtung, beispielsweise einen Rohr-Fräsroboter aufweisen, wie sie/er oben beschrieben worden ist und im Folgenden noch näher erläutert wird. Ferner kann die Anordnung die Messanordnung aufweisen, welche eingerichtet ist zum berührungslosen Messen der Entfernung von der vorgegebenen Position zu der Rohr-Bearbeitungsvorrichtung, beispielsweise dem Rohr-Fräsroboter.In various embodiments, an arrangement for measuring a distance from a predetermined position to a pipe processing apparatus, such as a pipe milling robot, is provided. The arrangement may comprise a tube processing device, for example a tube milling robot, as described above and will be explained in more detail below. Furthermore, the arrangement can have the measuring arrangement which is set up for non-contact measurement of the distance from the predetermined position to the tube processing device, for example the tube milling robot.
In einer Ausgestaltung kann die Messanordnung eine zusätzliche Komponente aufweisen, die an der vorgegebenen Position angeordnet ist. Die zusätzliche Komponente kann eine Quelle zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung aufweisen, beispielsweise eine Lichtquelle oder eine Schallquelle, beispielsweise eine Laser-Lichtquelle.In one embodiment, the measuring arrangement may have an additional component, which is arranged at the predetermined position. The additional component may comprise a source for emitting electromagnetic radiation, for example a light source or a sound source, for example a laser light source.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Messen einer Entfernung von einer vorgegebenen Position zu einem Rohr-Fräsroboter bereitgestellt, wobei das Messen der Entfernung mittels eines berührungslosen Messverfahrens erfolgtIn various embodiments, a method for measuring a distance from a predetermined position to a tube milling robot is provided, wherein the measuring of the distance is performed by means of a non-contact measuring method
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Bearbeiten mindestens einer Innenwand eines Rohrs bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: ein Messen einer Entfernung von einer vorgegebenen Position in dem Rohr zu einer Rohr-Bearbeitungsposition mittels eines berührungslosen Messverfahrens; ein Bearbeiten der mindestens einen Innenwand des Rohrs zumindest an der Rohr-Bearbeitungsposition; und ein Bewegen einer Rohr-Bearbeitungsvorrichtung zu der Rohr-Bearbeitungsposition unter Verwendung der gemessenen Entfernung.In various embodiments, there is provided a method of processing at least one inner wall of a pipe, the method comprising: measuring a distance from a predetermined position in the pipe to a pipe machining position by a non-contact measuring method; machining the at least one inner wall of the tube at least at the tube processing position; and moving a tube processing apparatus to the tube processing position using the measured distance.
In einer Ausgestaltung kann das Messen der Entfernung aufweisen ein Messen der Entfernung von der vorgegebenen Position in dem Rohr zu der Rohr-Bearbeitungsposition, an der sich die Rohr-Bearbeitungsvorrichtung befindet.In one embodiment, measuring the distance may include measuring the distance from the predetermined position in the tube to the tube processing position at which the tube processing device is located.
In noch einer Ausgestaltung kann das Bearbeiten der mindestens einen Innenwand des Rohrs von der Rohr-Bearbeitungsvorrichtung durchgeführt werden. In yet another embodiment, the machining of the at least one inner wall of the tube may be performed by the tube processing device.
In noch einer Ausgestaltung kann das Bearbeiten der mindestens einen Innenwand des Rohrs ein Auskleiden der mindestens einen Innenwand des Rohrs aufweisen, beispielsweise ein Sanieren der Innenwand des Rohrs.In yet another embodiment, machining the at least one inner wall of the tube may include lining the at least one inner wall of the tube, for example, rehabilitating the inner wall of the tube.
In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren ferner aufweisen ein teilweises Öffnen der Auskleidung der mindestens einen Innenwand des Rohrs mittels der Rohr-Bearbeitungsvorrichtung.In yet another embodiment, the method may further include partially opening the lining of the at least one inner wall of the tube by means of the tube processing device.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and are explained in more detail below.
Es zeigenShow it
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, ”vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in. einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the described figure (s). Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is illustrative and is in no way limiting. It should be understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It should be understood that the features of the various exemplary embodiments described herein may be combined with each other unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.As used herein, the terms "connected," "connected," and "coupled" are used to describe both direct and indirect connection, direct or indirect connection, and direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference numerals, as appropriate.
Auch wenn die folgenden Ausführungsbeispiele anhand eines Rohr-Fräsroboters beschrieben werden ist darauf hinzuweisen, dass verschiedene Ausführungsbeispiele nicht darauf beschränkt sind. So kann beispielsweise anstelle eines Rohr-Fräsroboters ein so genannter Packer vorgesehen sein oder eine andere Bearbeitungsvorrichtung, die beispielsweise in einem Rohr bewegbar, beispielsweise längsbewegbar, ist.Although the following embodiments will be described with reference to a pipe milling robot, it should be understood that various embodiments are not limited thereto. Thus, for example, instead of a pipe milling robot, a so-called packer may be provided or another machining device which is movable, for example longitudinally movable, in a pipe, for example.
In
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird im Rahmen von auszuführenden Rohrinnenarbeiten eine Rohrsanierung des Rohres
Im Rahmen der Sanierung des Rohres
Weiterhin wird (beispielsweise vor oder nach der Reinigung) eine Kalibrierung durchgeführt, in der mittels der Messanordnung
So wird beispielsweise eine erste Komponente
Eine zweite Komponente
Die Messanordnung
Die erste Komponente
Wenn die erste Komponente
Die vorgegebene Position
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass ein zu sanierendes Rohr
Die zweite Komponente
Wie im Folgenden noch näher erläutert wird, kann die zweite Komponente
In alternativen Ausführungsbeispielen kann die erste Komponente
Die erste Komponente
Der Rohr-Fräsroboter
Wie oben beschrieben kann die zweite Komponente
Der Rohr-Fräsroboter
Somit wird anschaulich in einer Kalibrierungsphase eine berührungslose Messung durchgeführt von einer vorgegebenen Position zu der zweiten Komponente
Somit ist die Entfernung ermittelt worden ausgehend von der vorgegebenen Position zu dem Rohr-Fräsroboter
Nach Abschluss der Kalibrierungsphasen sind alle Entfernungen zu den jeweiligen vordefinierten Positionen der jeweiligen Rohreinläufe oder Rohrzuläufe
Nachdem alle Entfernungen (und gegebenenfalls die exakten Raumkoordinaten der vordefinierten Positionen relativ zu den Rohreinläufen oder Rohrzuläufen
Anschließend (siehe Block
Dann (siehe Block
Dann (siehe Block
Die Prozesse
Anschaulich werden in verschiedenen Ausführungsbeispielen Entfernungen (wenn gewünscht auch die restlichen Koordinaten (wenn nicht beispielsweise der Rohr-Fräsroboter
Es ist darauf hinzuweisen, dass die zweite Komponente
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |