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Die Erfindung betrifft einen Kanalrohrroboter.
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Ausgangspunkt der Erfindung sind Kanalrohrroboter, bei denen an einem Anschlussbauteil eine Videokamera angeordnet ist, die zumindest um eine Vorschubachse des Kanalrohrroboters drehbar ist. Die Energieversorgung des Kanalrohrroboters wie auch die Signalübertragung von dem Kanalrohrroboter zu einer außerhalb eines Kanalrohrsystems an der Oberfläche angeordneten Außenstation, z. B. zu einem Inspektionsfahrzeug, erfolgt hierbei über mindestens ein an dem Anschlussbauteil angeschlossenes Kabel, das aus dem Kanalrohr heraus zu der Außenstation an die Oberfläche führt.
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Innerhalb des Kanalrohrroboters ist eine kabelgebundene Leitungsverbindung von dem Anschlussbauteil zu der Videokamera aufgrund der bezüglich des Anschlussbauteils drehbaren Anordnung der Videokamera nicht möglich. Daher ist zur Energieübertragung von dem Anschlussbauteil zu der Videokamera und zur Übertragung der Videosignale von der Videokamera zu dem Anschlussbauteil mindestens ein Schleifring vorgesehen. Bei Einsatz hochauflösender Videokameras ergibt sich das Problem, dass zur Übertragung der mit dem hohen Auflösungsvermögen verbundenen großen Datenmengen von der Videokamera zu dem Anschlussbauteil die zur Datenübertragung verwendeten Schleifringe vergleichsweise groß sein müssen, was allerdings im Widerspruch zu dem grundsätzlichen Bestreben steht, die Kanalrohrroboter möglichst kompakt auszubilden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kanalrohrroboter zu schaffen, der bei kompakter Größe und kostengünstigem Aufbau die Übertragung großer Datenmengen von einer Videokamera zu einem Anschlussbauteil des Kanalrohrroboters ermöglicht.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kanalrohrroboter mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Kanalrohrroboters ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung. Hierbei können gemäß der Erfindung die in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegebenen Merkmale jeweils für sich, aber auch in beliebiger Kombination die erfindungsgemäße Lösung gemäß Anspruch 1 weiter ausgestalten.
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Der erfindungsgemäße Kanalrohrroboter weist zumindest eine Videokamera und ein Anschlussbauteil auf. Die Videokamera ist an dem Anschlussbauteil befestigt und vorzugsweise relativ zu diesem beweglich. Das Anschlussbauteil ist zum Anschluss eines Kabels ausgebildet, mit dem von der Videokamera bereitgestellte Videosignale von dem Kanalrohrroboter aus einem Kanalrohr heraus an die Oberfläche zu einer dort angeordneten Außenstation übertragen werden können. Die Energieversorgung des Kanalrohrroboters kann über eine in dem Anschlussbauteil angeordnete Batterie oder vorzugsweise über eine Kabelverbindung des Anschlussbauteils mit einer außerhalb des Kanalrohrs an der Oberfläche befindlichen Spannungsquelle erfolgen, wobei gegebenenfalls ein gemeinsames Kabel zur Energieversorgung und zur Übertragung der Videosignale verwendet werden kann.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Signalverbindung zwischen der zumindest einen Videokamera und dem Anschlussbauteil zumindest abschnittsweise in Form einer Funkverbindung ausgebildet ist.
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D. h., bei dem erfindungsgemäßen Kanalrohrroboters werden die Videosignale zumindest in einen Abschnitt der Übertragungsstrecke zwischen der Videokamera und dem Anschlussbauteil drahtlos mittels Radiowellen übertragen und von dem Anschlussbauteil über das an dem Anschlussbauteil angeschlossene Kabel aus dem Kanalrohr heraus an die Oberfläche übermittelt. Vorzugsweise wird das Videosignal über die gesamte Strecke zwischen der Videokamera und dem Anschlussbauteil drahtlos übertragen. Hierzu ist videokameraseitig typischerweise ein Sender vorgesehen, über den die Videosignale zu einem in dem Anschlussteil angeordneten Funkempfänger übertragen werden.
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Zweckmäßigerweise kann bei dem erfindungsgemäßen Kanalrohrroboter beispielsweise zur Übermittlung von Steuersignalen an die Videokamera auch eine drahtlose Signalübertragung in umgekehrter Richtung, d. h. von dem Anschlussbauteil zu der Videokamera vorgesehen sein. Hierzu kann eine Funkeinrichtung des Kanalrohrroboters auch einen videokameraseitig angeordneten Empfänger und einen außerhalb der beweglichen Videokamera, insbesondere in dem Anschlussbauteil angeordneten Sender aufweisen.
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Die drahtlose Übertragung von Videosignalen von der Videokamera zu dem Anschlussbauteil zumindest abschnittsweise über eine Funkverbindung zwischen der Videokamera und dem Anschlussbauteil macht den Transfer großer Videodatenmengen möglich, sodass bei dem erfindungsgemäßen Kanalrohrroboter auch Videokameras mit einer sehr hohen Bildauflösung verwendet werden können. Da die bislang zur Signaldatenübertragung erforderlichen Schleifringe nicht erforderlich sind, kann der erfindungsgemäße Kanalrohrroboter hierbei sehr kompakt und kostengünstig ausgebildet werden.
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Vorteilhaft kann die Funkverbindung, d. h. die Funkstrecke, zwischen der Videokamera und dem Anschlussbauteil außerhalb der Baugruppe von Videokamera und Anschlussbauteil ausgebildet sein. Dementsprechend können Sender und Empfänger derart an den Kanalrohrroboter angeordnet sein, dass die Funkstrecke zwischen diesen Sendern und Empfängern außenseitig des Kanalrohrroboters verläuft. So können die seitens der Videokamera und seitens des Anschlussbauteils angeordneten Sende- und Empfangskomponenten z. B. an der Außenseite der Videokamera und des Anschlussbauteils angeordnet sein. Hierbei ist allerdings zweckmäßigerweise sicherzustellen, dass die Sender und Empfänger so angeordnet sind, dass die zwischen ihnen ausgebildete Funkstrecke nicht durch Wasser im Kanalrohr beeinträchtigt wird.
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In Zusammenhang mit einer Funkverbindung außerhalb des Kanalrohrroboters ist bevorzugt vorgesehen, dass in der Videokamera und/oder dem Anschlussbauteil jeweils mindestens ein funkdurchlässiges Fenster ausgebildet ist. Diese Fenster sind vorzugsweise so angeordnet und ausgebildet, dass sie einerseits die Sender und Empfänger des Kanalrohrroboters gegebenenfalls vor außerhalb des Kanalrohrroboters befindlichem Wasser abschirmen und andererseits von Radiowellen durchdrungen werden können. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der alle die Funkverbindung zwischen Videokameraanschlussbauteil bildeten Sende- und Empfangskomponenten innerhalb des Kanalrohroboters angeordnet sind, wobei die funkdurchlässigen Fenster einen Teil einer Außenwandung des Kanalrohrroboters bilden und eine Funkstrecke außerhalb des Kanalrohrroboters ermöglichen.
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Neben einer Funkverbindung außerhalb des Kanalrohrroboters ist vorteilhafterweise auch eine Ausgestaltung möglich, bei der die Funkverbindung zwischen der Videokamera und dem Anschlussbauteil innerhalb der Baugruppe von Videokamera und Anschlussbauteil ausgebildet ist. Hierbei ist das Innere des Kanalrohrroboters zweckmäßigerweise derart gestaltet, dass zur Vermeidung von Übertragungsstörungen zwischen dem im Inneren des Kanalrohrroboters angeordneten Sender und Empfänger eine möglichst barrierefreie Funkstrecke besteht.
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Störungen bei einer im Inneren des Kanalrohrroboter vorgesehen Funkübertragung können beispielsweise durch Reflektion der von dem Sender ausgestrahlten Radiowellen an der Innenwandung des Kanalrohrrobotergehäuses oder durch Reflektion an in dem Inneren des Kanalrohrroboters angeordneten weiteren Bauteilen bzw. Baugruppen hervorgerufen werden. Zur Vermeidung oder zumindest zur Verringerung solcher Übertragungsstörungen sind die eine im Inneren des Kanalrohrroboters ausgebildete Funkstrecke begrenzenden Flächen bevorzugt reflektionsmindernd ausgebildet. Demzufolge sind die die Funkstrecke in dem Kanalrohrroboter umgebende Flächen vorzugsweise aus einem Radiowellen absorbierenden Material ausgebildet oder mit einem solchen Material abgedeckt, sodass die auf diese Flächen auftreffenden Radiowellen von dem Absorbermaterial absorbiert werden und nicht unter Bildung von Echowirkungen in Richtung eines Empfängers zurückgeworfen werden.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Signalverbindung zwischen der Videokamera und dem Anschlussbauteil als Funkverbindung ermöglicht es, die Videokamera an dem Anschlussbauteil in beliebiger Weise relativ zu dem Anschlussbauteil bewegbar zu befestigen. So ist die Videokamera in einer bevorzugten Ausgestaltung relativ zu dem Anschlussbauteil drehbar und dementsprechend vorzugsweise über ein Drehgelenk mit dem Anschlussbauteil verbunden. Hierbei ist die Ausrichtung der Drehachse der Videokamera bezogen auf das Anschlussbauteil grundsätzlich beliebig. Besonders vorteilhaft ist allerdings eine Ausgestaltung, bei der die Drehachse der Videokamera in Vorschubrichtung des Kanalrohrroboters, d. h. parallel zu einer Vorschub- bzw. Langsachse des Kanalrohrroboters verläuft. Diese Ausrichtung der Drehachse der Videokamera ermöglicht es, auch bei einer Schräglage des Kanalrohrroboters in dem Kanalrohr immer ein lagerrichtiges Videobild zu realisieren.
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Weiter vorteilhaft kann die Videokamera relativ zu dem Anschlussbauteil schwenkbar sein. Hier ist bevorzugt vorgesehen, dass die Videokamera um eine Schwenkachse, schwenkbar ist, die quer bzw. normal zu der Vorschubachse des Kanalrohrroboters ausgerichtet ist. Besonders vorteilhaft ist die Videokamera sowohl um eine parallel zur Vorschubachse des Kanalrohrroboters verlaufende Achse drehbar, als auch um eine normal zu dieser Vorschubachse ausgerichtete Achse schwenkbar. Dies ermöglicht es, die Videokamera gezielt auf bestimmte zu inspizierende Bereiche der Kanalrohrinnenwandung auszurichten.
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Zweckmäßigerweise kann der Kanalrohrroboter fahrbar ausgebildet sein. So kann der Kanalrohrroboter und dort vorzugsweise das Anschlussbauteil mit einem bevorzugt elektrisch motorisierten Radantrieb oder Ketten- bzw. Raupenantrieb ausgestattet sein, der es dem Kanalrohrroboter ermöglicht, sich selbständig in einem Kanalsystem zu bewegen, wobei der Kanalrohrroboter von einer außerhalb des Kanalsystems befindlichen Station beispielsweise über eine Kabelverbindung mit dem Anschlussbauteil ferngesteuert wird.
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In einer alternativen vorteilhaften Weiterbildung ist der Kanalrohrroboter mittels eines Schiebestabs vorschiebbar ausgebildet. Dieser Schiebestab ist zweckmäßigerweise an einem bezogen auf die Vorschubrichtung des Kanalrohrroboters hinteren Ende des Anschlussbauteils befestigt. Außerhalb des mit dem Kanalrohrroboter zu inspizierenden Kanalsystems kann der Schiebestab auf einer Haspel aufgewickelt sein. Um den Kanalrohrroboter in einem Kanalrohr vorwärts zu bewegen, wird der Schiebestab von der Haspel abgewickelt. Das Zurückziehen des Kanalrohrroboters in dem Kanalrohr erfolgt dann durch Aufwickeln des Schiebestabs auf der Haspel. Bei der Verwendung eines Schiebestabs kann dieser auch eine Leitungsverbindung mit dem Anschlussbauteil bilden, die zur Energieversorgung des Kanalrohrroboters und zur Übertragung der Videosignale von dem Anschlussbauteil zu eine außerhalb des Kanalrohrs an der Oberfläche befindlichen Station dient. Hierzu weist der Schiebestab dann zumindest einen elektrischen und/oder optischen Leiter auf bzw. bildet selbst einen solchen Leiter.
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Aufgrund der an dem Anschlussbauteil angebrachten Videokamera ist der Kanalrohrroboter grundsätzlich zur Inspektion von Kanalrohren geeignet. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann der Kanalrohrroboter neben der Inspektion auch zur Bearbeitung von Kanalrohren ausgebildet sein. Dementsprechend können an dem Anschlussbauteil neben einer Videokamera auch Vorrichtungen zur Bearbeitung oder zur Reinigung der Innenwandung von Kanalrohren angeordnet sein. Diese Vorrichtungen können zweckmäßigerweise relativ zu dem Anschlussbauteil schwenk- und/oder drehbar ausgebildet sein. In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn die Steuersignale zum Steuern dieser Bearbeitungsvorrichtungen ebenfalls über eine Funkverbindung zwischen dem Anschlussbauteil und den Bearbeitungsvorrichtungen übertragen werden. D. h., die Bearbeitungsvorrichtungen weisen bevorzugt einen Empfänger auf, der die Steuersignale für die Bearbeitungsvorrichtungen von einem an dem Anschlussbauteil angeordneten Sender empfängt. Von der Oberfläche außerhalb des Kanalrohrs können die Steuersignale über das an dem Anschlussbauteil angeschlossene Kabel und beispielsweise auch über einen an dem Anschlussbauteil befestigten Schiebestab zu dem Anschlussbauteil übertragen werden.
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Während die Übertragung der Videosignale von der Videokamera zu dem Anschlussbauteil und gegebenenfalls die Übertragung von Steuersignalen zu an dem Anschlussbauteil angeordneten Bearbeitungsvorrichtungen über eine Funkverbindung erfolgt, ist zur Energieübertragung von dem Anschlussbauteil zu der Videokamera vorzugsweise ein Schleifring vorgesehen. D. h., die Energieübertragung von dem Anschlussbauteil zu der Videokamera erfolgt über einen Gleitkontakt, der eine gegenüber dem Anschlussbauteil bewegliche Anordnung der Videokamera ermöglicht. Der zur Energieübertragung von dem Anschlussbauteil zu der Videokamera verwendete Schleifring kann gegenüber den bislang benutzten Schleifringen deutlich kleiner und einfacher dimensioniert sein, da über ihn nicht mehr, wie bislang erforderlich, die Videosignale übertragen werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kanalrohrroboter ist die, die Funkverbindung zwischen der Videokamera und dem Anschlussbauteil bildende Funkeinrichtung, d. h. sind Sender und Empfänger zweckmäßigerweise zur Ultra-Breitband-Kommunikation ausgebildet. Die Ultra-Breitband-Kommunikation erlaubt aufgrund der hierbei genutzten sehr großen Frequenzbereiche eine sichere Übertragung sehr großer Videodatenmengen, sodass bei dem erfindungsgemäßen Kanalrohrroboter Videokameras mit einer sehr hohen Bildauflösung einsetzbar sind.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in einer stark vereinfacht dargestellten Prinzipskizze einen Kanalrohrroboter.
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Bei dem dargestellten Kanalrohrroboter bildet ein Anschlussbauteil 2 einen auf Rädern 4 fahrenden Fahrwagen. An einem bezogen auf eine Vorschubrichtung A des Kanalrohrroboters hinteren Ende 6 des Anschlussbauteils 2 ist ein teilweise dargestelltes Kabel 8 angeschlossen. Das Kabel 8 ist an seinem von dem Anschlussbauteil 2 abgewandten Ende an einer Spannungsquelle angeschlossen, die bei einem in einem Kanalrohr befindlichen Kanalrohrroboter außerhalb des Kanalrohrs an der Oberfläche angeordnet ist. Demzufolge dient das Kabel 8 zur Energieversorgung des Kanalrohrroboters.
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An einem von dem Ende 6 abgewandten bzw. in Vorschubrichtung A vorderen Ende 10 des Anschlussbauteils 2 ist an dem Anschlussbauteil 2 über eine Gelenkverbindung 12 ein Kopfteil 14 befestigt. Die Gelenkverbindung 12 ist derart ausgebildet, dass das Kopfteil 14 bezogen auf ein Koordinatensystem 16 sowohl in einer von der X-Achse und Y-Achse aufgespannten Ebene als auch in einer von der Y-Achse und Z-Achse aufgespannten Ebene schwenkbar ist.
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In dem Kopfteil 14 ist in einem in Vorschubrichtung A vorderen Endbereich eine Videokamera 18 angeordnet. Die Videokamera 18 ist mit dem Kopfteil 14 relativ zu dem Anschlussbauteil 2 schwenkbar. Wie durch den Doppelpfeil B angedeutet, ist die Videokamera 18 darüber hinaus auch um eine Vorschubachse C des Kanalrohrroboters relativ zu dem Anschlussbauteil 2 drehbar.
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Die Energieversorgung der Videokamera 18 erfolgt innerhalb des Kanalrohrroboters über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Leitungsverbindung von dem Kabel 8 zu der Videokamera 18. Diese Leitungsverbindung ist aber aufgrund der Drehbarkeit der Videokamera 18 bezogen auf das Anschlussbauteil 2 nicht durchgehend angeordnet, sondern weist eine Schleifkontaktstelle in Form eines ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellten Schleifrings auf, der eingangsseitig der Videokamera 18 angeordnet ist.
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Die Übertragung der von der Videokamera 18 gelieferten Videosignale zu einer außerhalb eines Kanalrohrs an der Oberfläche befindlichen Beobachtungsstation erfolgt zunächst über eine zwischen der Videokamera 18 und dem Anschlussbauteil 2 ausgebildeten Funkverbindung und anschließend über das Kabel 8 von dem Anschlussbauteil 2 zu der Beobachtungsstation. Demzufolge dient das Kabel 8 nicht nur zur Energieversorgung des Kanalrohrroboters sondern auch zur Signalübermittlung.
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Zur Bildung der Funkverbindung zwischen der Videokamera 18 und dem Anschlussbauteil 2 ist in dem Kopfteil 14 ein mit der Videokamera 18 über eine Signalleitung 20 verbundener Sender 22 und in dem Anschlussbauteil 2 ein Empfänger 24 vorgesehen, wobei der Empfänger 24 über eine Signalleitung 26 mit dem Kabel 8 verbunden ist.
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Zur Übertragung von Steuersignalen zum Ansteuern der Videokamera 18 von der Beobachtungsstation aus kann, in der Zeichnung nicht gestellt, in dem Anschlussbauteil 2 ein mit dem Kabel signalverbundener Sender angeordnet sein, der die von der Beobachtungsstation über das Kabel 8 an das Anschlussbauteil 2 übermittelten Steuersignale zu einem in dem Kopfteil 14 angeordneten, mit der Videokamera 18 signalverbundenen Empfänger funkt.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Kanalrohrroboter ist die Funkverbindung zwischen der Videokamera 18 und dem Anschlussbauteil 2 innerhalb des Kanalrohrroboters ausgebildet, was durch die mittels des gestrichelten Pfeils D dargestellte Funkstrecke von dem Sender 22 zu dem Empfänger 24 verdeutlich wird. Zur Vermeidung bzw. zur Verringerung von durch Reflektionen verursachten Übertragungsstörungen sind die die Funkstrecke begrenzenden Wände und/oder Baugruppen innerhalb des Kanalrohrroboters mit einem Material abgedeckt, das Radiowellen absorbiert.
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Alternativ zu der dargestellten Funkverbindung im Inneren des Kanalrohrroboters kann die Funkverbindung zwischen der Videokamera 18 und dem Anschlussbauteil 2 auch außerhalb des Kanalrohrroboters ausgebildet sein. In diesem Fall ist z. B. an einer in der Zeichnung oberen Längsseite 28 des Kopfteils 14 direkt oberhalb des Senders 22 und an einer in der Zeichnung oberen Längsseite 30 des Anschlussbauteils 2 direkt oberhalb des Empfängers 24 jeweils ein in der Zeichnung nicht dargestelltes funkdurchlässiges Fenster vorzusehen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Anschlussbauteil
- 4
- Rad
- 6
- Ende
- 8
- Kabel
- 10
- Ende
- 12
- Gelenkverbindung
- 14
- Kopfteil
- 16
- Koordinatensystem
- 18
- Videokamera
- 20
- Signalleitung
- 22
- Sender
- 24
- Empfänger
- 26
- Signalleitung
- 28
- Längsseite
- 30
- Längsseite
- A
- Vorschubrichtung
- B
- Doppelpfeil
- C
- Vorschubachse
- D
- Pfeil
