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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Oberfläche eines Werkstücks sowie ein Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche eines Werkstücks und eine entsprechende Verwendung einer solchen Vorrichtung gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 13 und 14.
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Insbesondere betrifft daher die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Oberfläche eines Werkstücks mittels eines Bearbeitungsmediums, wobei die Vorrichtung zumindest ein Fluggerät sowie zumindest ein Steuerungsgerät zum Steuern und Betreiben des Fluggerätes umfasst.
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Zudem umfasst die hier beschriebene Vorrichtung zumindest einen Vorrat, in welchem ein Bearbeitungsmedium gelagert ist.
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Erfindungsgemäß ist der Vorrat mit einer Ausleitvorrichtung des Fluggerätes derart fluidisch mittels zumindest einer Fluidverbindung verbunden, dass das Bearbeitungsmedium von dem Vorrat während des Fluges des Fluggerätes in die Ausleitvorrichtung eingeleitet und von der Ausleitvorrichtung auf die Oberfläche des Werkstücks vorzugsweise unter Druck aufbringbar ist.
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Die Ausleitvorrichtung ist daher beispielsweise mit einem Grundgerüst des Fluggerätes lösbar oder unlösbar verbunden. Hebt nun das Fluggerät ab, wird daher das Bearbeitungsmedium ausgehend von dem Vorrat, welcher vorzugsweise auf einem Bodenniveau montiert ist, in Richtung hoch zum Fluggerät und damit auch in Richtung der Ausleitvorrichtung geleitet. Anschließend kann das Bearbeitungsmedium aus der Ausleitvorrichtung vorzugsweise unter Druck austreten. Bei dem Bearbeitungsmedium kann es sich beispielsweise um einen Lack, um ein Reinigungsmedium oder um ein sonstiges, vorzugsweise fließfähiges, Medium handeln. Beispielsweise ist mittels der hier beschriebenen Vorrichtung auch ein Oberflächensandstrahlung möglich.
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Alternativ zu einer Bodenmontage des Vorrats abseits des Fluggeräts, ist denkbar, dass der Vorrat lösbar oder unlösbar mit dem Fluggerät verbaut ist und daher im Betrieb mit dem Fluggerät abhebt. Bei der Bodenmontage verbleibt nämlich der Vorrat am Boden während das Fluggerät abhebt.
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Dabei ist das Steuerungsgerät beispielsweise eine Bedienvorrichtung, welche der Bediener händisch bedienen kann. Das Fluggerät und das Steuerungsgerät sind über eine Datenkommunikationsvorrichtung, beispielsweise eine kabelgebundene Vorrichtung oder aber auch über eine Funkverbindung miteinander derart in Datenkommunikation, dass das Steuerungsgerät das Fluggerät während des Fluges steuern kann.
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Denkbar ist zudem, dass das Fluggerät entweder kabelgebunden oder aber mittels eines an dem Grundgerüst lösbar oder unlösbar verbauten Batteriegeräts, vorzugsweise eines Akkugeräts, mit elektrischer Energie versorgt wird.
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Erfolgt die Energieversorgung eines Motors des Fluggeräts kabelgebunden ist vorstellbar, dass ein elektrischen Kabel von dem Fluggerät in eine elektrische Energieversorgung geführt wird. Vorzugsweise ist die elektrische Energieversorgung eine Vorrichtung an der ein Ende elektrischen Kabel anschließbar ist und welche dann vorzugsweise lösbar oder unlösbar an dem Boden abseits des Fluggeräts angeordnet ist.
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Alternativ zum Betreiben des Fluggeräts mittels elektrischer Energie, kommt auch ein Antrieb mittels flüssiger Brennstoffe oder mittels einer Brennstoffzelle in Betracht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die hier beschriebene Vorrichtung zum Bearbeiten einer Oberfläche eines Werkstücks mittels eines Bearbeitungsmediums zumindest ein Fluggerät sowie zumindest ein Steuerungsgerät zum Steuern und Betreiben des Fluggerätes. Des Weiteren umfasst die hier beschriebene Vorrichtung zumindest einen Vorrat, in welchem ein Bearbeitungsmedium gelagert ist, wobei der Vorrat mit einer Ausleitvorrichtung des Fluggerätes derart fluidisch mittels zumindest einer Fluidverbindung verbunden ist, dass das Bearbeitungsmedium von dem Vorrat während des Fluges des Fluggerätes in die Ausleitvorrichtung eingeleitet und von der Ausleitvorrichtung auf die Oberfläche des Werkstücks vorzugsweise unter Druck aufbringbar ist.
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Insofern hat die hier beschriebene Vorrichtung den entscheidenden Vorteil, dass bei besonders hoch gelegenen Oberflächen (hohes Niveau der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks) eines Werkstücks, beispielsweise eines Gebäudes, anstatt eines aufwendigen Gerüstbaus, um mittels des Gerüsts zu ermöglichen, dass der Bearbeiter zu der zu bearbeitenden Stelle des Oberfläche des Werkstücks hinaufsteigen kann, stattdessen der Bediener auf dem Boden verbleibt und das Fluggerät zusammen mit der Fluidverbindung in Richtung der zu bearbeitenden Stelle der Oberfläche des Gebäudes hinaufhebt. Insofern ist daher ein Ende der Fluidverbindung an der Ausleitvorrichtung des Fluggerätes am Fluggerät montiert und ein zweites Ende der Fluidverbindung, welches vorzugsweise ein Kunststoffschlauch ist, an dem Vorrat lösbar oder unlösbar montiert.
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Auf aufwendige Gerüstbauten, welche es ermöglichen, dass der Bediener mit einem Sandstrahl oder Lackierapparat zu der zu bearbeitenden Stelle des Werkstücks hinaufsteigt, kann daher vollständig verzichtet sein, was den gesamten Lackier-, Reinigungs- oder sonstigen Bearbeitungsprozess ganz besonders kostengünstig macht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Fluggerät um einen Hubschrauber, insbesondere um einen Multicopter.
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Es hat sich herausgestellt, dass ein Fluggerät in Form eines Hubschraubers während des Flugbetriebes besonders einfach steuerbar ist. Ist der Hubschrauber in Form eines Multicopters ausgebildet, weist daher ein solcher Hubschrauber zumindest zwei, vorzugsweise jedoch zumindest drei, beispielsweise vier oder mehr abhängig oder unabhängig voneinander steuerbare Höhenrotoren auf, wobei über eine individuelle Ansteuerung der einzelnen Höhenrotoren und deren Verschwenkung um eine vorgebbare Verschwenkungsachse innerhalb des Fluggerätes auch gleichzeitig eine Richtungssteuerung ermöglicht ist. Mittels der Verschwenkung der einzelnen Höhenrotoren kann daher ein Auftrieb und durch die Neigung der einzelnen Höhenrotoren ein Vortrieb erzeugt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in dem Vorrat zumindest eine Pumpe zum Befördern des Bearbeitungsmediums durch die Fluidverbindung hindurch verbaut.
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Befindet sich nun das Fluggerät in einer vorgebbaren Flughöhe, beispielsweise einer Bearbeitungshöhe, kann über das Steuerungsgerät die Pumpe des Vorrats und/oder die Ausleitvorrichtung in Betrieb genommen werden. Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass – bevor die Pumpe des Vorrats in Betrieb genommen wird – die Ausleitvorrichtung geöffnet wird und in einem zweiten Schritt die Pumpe nach deren Inbetriebnahme das Bearbeitungsmedium durch die Fluidverbindung hoch zum Fluggerät pumpt.
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Alternativ hierzu ist vorstellbar, dass umgekehrt zunächst die Pumpe des Vorrats in Betrieb genommen wird und daher das Bearbeitungsmedium unter Druck an der noch geschlossenen Ausleitvorrichtung ansteht und in einem erst darauffolgenden Schritt die Ausleitvorrichtung geöffnet wird, um aus der Fluidverbindung und insbesondere aus der Ausleitvorrichtung das Bearbeitungsmedium ausleiten und auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks aufbringen zu können.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Ausleitvorrichtung mittels des Steuerungsgeräts derart steuerbar, dass ein Volumenstrom des Bearbeitungsmediums, welches die Ausleitvorrichtung verlässt und/oder welches durch die Fluidverbindung hindurch befördert wird, kontinuierlich oder in Stufen steuerbar und/oder regelbar ist.
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Ist die Ausleitvorrichtung durch das Steuerungsgerät steuerbar, gibt daher der Bediener und/oder ein Bearbeitungsprogramm der zu bearbeitenden Oberfläche Steuerungsgrößen vor, mittels derer beispielsweise eine Auf-/Zu-Bewegung eines Verschließers der Ausleitvorrichtung gesteuert werden kann.
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Handelt es sich bei der Ausleitvorrichtung um eine solche, welche regelbar ist, sind ein Volumenstrom und dessen Ausleitung aus der Ausleitvorrichtung von zumindest einer Regelgröße abhängig. Diese Regelgröße kann entweder ein Bediener oder aber eine sonstige physikalische Größe vorgeben. Beispielsweise kann daher vorgesehen sein, dass eine Regelgröße einen Maximalvolumenstrom und/oder einen Maximaldruck des Volumenstroms darstellt. Dazu kann die Ausleitvorrichtung eine entsprechende Sensorik umfassen, welche kontinuierlich oder zeitdiskret diese entsprechende Größe in vorgebbaren Zeitintervallen mit der Regelgröße vergleicht.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung des Weiteren zumindest ein Erfassungselement zur Erfassung eines Bearbeitungszielbereiches der zu bearbeitenden Oberfläche, wobei das Erfassungselement in Datenkommunikation mit dem Steuerungsgerät steht, so dass von dem Erfassungselement aufgenommene Bilddaten des Bearbeitungszielbereiches auf dem Steuerungsgerät darstellbar sind.
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Mit anderen Worten nimmt daher das Erfassungselement, welches beispielsweise ebenso an einem Rahmen des Fluggerätes lösbar oder unlösbar montiert sein kann, kontinuierlich oder zeitdiskret Bilder des zu bearbeitenden Bildbereiches insbesondere während einer Bearbeitung des zu bearbeitenden Bildbereiches auf und sendet diese über eine Datenverbindung zwischen dem Fluggerät und dem Steuerungsgerät an das Steuerungsgerät, so dass diese aufgenommenen Bilddaten von dem Steuerungsgerät vorzugsweise an einem Display darstellbar sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Vielzahl von Erfassungselementen, die vorzugsweise zusammen ein Erfassungsnetzwerk ausbilden, wobei die Erfassung, Verarbeitung und/oder Weitergabe der Bilddaten eines jeden Erfassungselementes (Slave) durch zumindest eine Steuerungseinrichtung (Master) gesteuert wird, wobei die Steuerungseinrichtung zusammen mit den Erfassungselementen ein Steuerungsnetzwerk ausbildet.
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Beispielsweise ist denkbar, dass die Steuerungseinrichtung in dem Steuerungsgerät verbaut ist oder aber die Steuerungseinrichtung identisch mit dem Steuerungsgerät ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Vielzahl von Fluggeräten, welche abhängig oder unabhängig voneinander durch das Steuerungsgerät oder durch eine Vielzahl von Steuerungsgeräten steuerbar sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Erfassungselement einem, vorzugsweise eindeutig einem, vorzugsweise eineindeutig einem Fluggerät zugeordnet. Dies kann heißen, dass zumindest ein, vorzugsweise genau ein, Erfassungselement in jedem Fluggerät integriert verbaut ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Steuernetzwerk mittels zumindest eines VLAN-Switches in zumindest zwei, nur logisch voneinander getrennte, Netzwerksegmente (VLANs) unterteilbar, und wobei jedes der Erfassungselemente in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch einen VLAN-Switch und/oder der Steuerungseinrichtung und somit durch jedes der Netzwerksegmente ansteuerbar ist.
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Wird zum Beispiel ein Hochhaus von einer Vielzahl von hier beanspruchten Vorrichtungen beispielsweise von außen gereinigt und/oder gesäubert können in besonders einfacher Art und weist dann einzelne Erfassungselemente kategorisiert werden (nach verschiedenen Prioritäten, verschiedenen Betreibern). Es wird somit in einer Ausführungsform statt einer physikalischen Netzwerkunterteilung eine „virtuelle”, das heißt VLAN-Unterteilung gewählt. Dies gewährleistet nämlich, dass auf Veränderungen in der Kategorisierung der Erfassungselemente besonders schnell und ohne aufwendige Umbauarbeiten reagiert werden kann.
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Dazu kann der VLAN-Switch in zumindest einem der Erfassungselemente oder in einem separaten Bauteil verbaut sein.
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Zudem ist denkbar, dass die hier vorgeschlagene Vorrichtung mittels der hier vorgeschlagenen Steuerungsvorrichtung einen voll automatischen Bearbeitungsprozess der Oberfläche des Werkstücks durchführen kann. Denkbar ist dazu, dass Ortungs- und/oder Größendaten der zu behandelnden Oberfläche vor oder sogar noch während der Behandlung in die Steuerungseinrichtung eingespeist werden. Nach einem Drücken eines Startknopfs ist daher die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ohne weiteren Einfluss des Bedieners ein Bearbeitungsprogramm der zu behandelnden Oberfläche abzuwickeln.
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Ein solches vollautomatisches Bearbeiten der Oberfläche ist daher nicht nur mit einem einzigen Fluggerät möglich, sondern kann auch mit einer Vielzahl von solchen Fluggeräten realisiert sein. Dabei können eines oder mehrere der Fluggeräte innerhalb eines Ihnen zugeordneten Netzwerksegments vollautomatisch gesteuert werden. In diesem Zusammenhang ist auch eine, vorzugsweise vollautomatische, Datenaustausch unter den einzelnen Fluggeräten denkbar. Die einzelnen Fluggeräte könnten sich somit vollautomatisch während des Bearbeitungsprozesses untereinander abstimmen und beispielsweise die zu bearbeitende Oberfläche segmentartig aufteilen. Zudem können die einzelnen Fluggeräte auch GPS gesteuert sein, oder aber ein GPS Empfänger ist in dem Steuerungsgerät verbaut.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mittels des VLAN-Switches eine Priorisierung der einzelnen Netzwerksegmente insbesondere im Hinblick auf deren Datenaustausch durchgeführt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist jedem Erfassungsmodul und/oder jedem Netzwerksegment zumindest eine VLAN-ID zugeordnet, wobei über jede der VLAN-IDs zumindest ein Erfassungsmodul ansteuerbar ist.
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Bekannt sind nämlich auch solche Systeme, wenn auch nicht zur Steuerung und Kommunikation von Fluggeräten, basierend auf einem traditionellen Netzwerk, bei dem das gesamte Steuernetzwerk eine Mehrzahl von lediglich physikalisch getrennten Subnetzen umfasst und jedes Subnetz mindestens einen eigenen Switch, an dem die Endgeräte angeschlossen sind, umfasst.
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Durch geeignete Router erfolgt dann für gewöhnlich die Kommunikation über Subnetz-Grenzen hinweg. Dabei kann jedes Subnetz einen eigenen IP-Bereich und mitunter auch eigene Namensdienste umfassen.
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Um über Netzwerkgrenzen zu kommunizieren, werden daher im Stand der Technik statische projektdynamische Routen eingesetzt. Dieses Modell der Trennung ist klar und übersichtlich und wurde über Jahre angewandt. Dies hat jedoch die Nachteile, dass Broadcastanforderungen im Subnetz für alle Teilnehmer sichtbar sind und von den Endpunkten betrachtet werden müssten. Mit anderen Worten, konnten bisher verschiedene Endgeräte nur über entsprechende jedem Subnetz zugeordnete separate und physikalisch voneinander getrennte Switches angesteuert werden. Ein derartiger Aufbau ist jedoch besonders kostspielig und umfangreich im Design.
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Wie obig bereits erwähnt, ist somit insbesondere auf die Ausgestaltung eines jeden Subnetzwerks mit einem separaten Switch und separaten physikalischen Datenleitungen vermieden, sodass für das gesamte Netzwerk eine einzige physikalische Struktur angewandt werden kann, wobei diese physikalische Struktur, d. h. Netzwerkarchitektur, nur aufgrund einer logischen, insbesondere auch mathematischen, Unterscheidung, d. h. gedacht, aufgetrennt wird.
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Dabei bezeichnet die Abkürzung „VLAN-Switch” einen solchen Netzwerkswitch, welcher dazu eingerichtet und dafür vorgesehen ist, ein Netzwerk in Form eines Virtual Local Area Network (VLAN) mit zu betreiben.
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Insofern wird somit durch die nunmehr beanspruchten Netzwerksegmente, welche jeweils in Form eines VLAN-Netzwerks ausgebildet sein können, es ermöglicht, dass die Trennung des Netzwerks in mehrere logische Segmente, also die Netzwerksegmente, unterteilt wird.
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Anders als bei der physikalischen Trennung durch die Zuordnung zu einem Switch Port werden bei der Trennung durch VLANs die Geräte durch eine VLAN-ID logisch getrennt. Dabei wird der Datenstrom jeder Station mit einer Kennung (dem VLAN-”Tag”) versehen. Diese Kennung bestimmt die Zugehörigkeit eines Datenpakets zu einem bestimmten VLAN. Alle Geräte mit der gleichen VLAN-Kennung befinden sich nunmehr in einem logischen Netzwerk.
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Insbesondere kann nämlich durch die logische Trennung der einzelnen Netzwerke ein Broadcast eingegrenzt werden. Broadcasts werden nämlich nur an Mitglieder des gleichen VLANS und nicht an alle am Switch hängenden Steuerelemente verteilt.
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Dies trägt insofern auch nicht nur zu einer höheren Leistung, sondern auch zu mehr Sicherheit bei, denn der Datenverkehr wird auf weniger Adressaten eingeschränkt. Hinzu kommt, dass Benutzer oder die Steuerelemente in der Regel in einem VLAN keine Möglichkeit haben aus dem zugewiesenen VLAN auszubrechen. Ein Zugriff (oder Angriff) auf einen anderen Rechner, der nicht zum eigenen VLAN gehört kann daher bereits durch den Netzwerkswitch verhindert werden. Wenn eine VLAN übergreifende Kommunikation notwendig ist, so können hierfür explizit Routen eingerichtet werden.
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Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebene VLAN-Technologie eine solche sein kann, welche an den Industriestandard IEEE 802.1Q angepasst ist und/oder mit diesem kompatibel ist.
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Der Standard IEEE 802.1Q ist eine durch das IEEE genormte Priorisierungs- und VLAN-Technologie, die im Unterschied zu den älteren, nur Port-basierten VLANs, paketbasierte tagged-VLANS implementiert. Der Ausdruck „tagged” leitet sich vom englischen Ausdruck „material tags” ab.
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Es handelt sich daher bei tagged-VLANS um Netze, die Netzwerkpakete verwenden, welche eine spezielle VLAN-Markierung tragen.
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Insbesondere sind nämlich in den 802.1Q-Standard Datenfelder für das V-LAN-tagging definiert, die in dem Datenbereich eines Ethernetpakets eingeführt werden können.
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Insofern kann das vorliegende Netzwerk in Form eines Ethernet-Kommunikationssystems ausgebildet sein.
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Das hat den Vorteil, dass in der Regel auch bereits vorhandene, ältere Switches solche Pakete weiterleiten können. Das eingefügte Tag besteht in der Regel aus mehreren Feldern, beispielsweise vier Feldern mit einer Gesamtlänge von 32 Bit.
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Für die Protokoll-ID werden 2 Byte, für das Prioritätenfeld 3 Bit, für Indikator des Canonicalformats 1 Bit und für VLAN-ID 12 Bit genutzt.
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Zur eindeutigen Identifizierung eines VLANS wird jedem VLAN daher zunächst eine eindeutige Nummer zugeordnet. Man nennt daher diese Nummer VLAN-ID. Ein Erkennungsmodul, das mit der VLAN-ID = 1 ausgestattet ist, kann mit jedem anderen Gerät im gleichen VLAN kommunizieren, nicht jedoch mit einem Gerät in einem anderen VLAN, wie z. B. ID = 2, 3, ....
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Um zwischen den VLANS zu unterscheiden, wird nach dem Standard IEEE 802.1Q ein Ethernetframe um 4 Byte erweitert. Davon sind 12 Bit zur Aufnahme der VLAN-ID vorgesehen, sodass (ohne Ausnutzung des Canonical Formats) theoretisch 4096 – 2 = 4094 VLANS möglich sind.
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Denkbar ist, dass die einzelnen logischen Netzwerkverbindungen entsprechend eines OPC-Standards, d. h. beispielsweise in Form von OPC UA-Verbindungen, ausgebildet sind. Insbesondere ist nämlich denkbar, dass pro Netzwerksegment über die Steuerungseinrichtung mehrere OPC UA-Endpunkte mit unterschiedlicher IP-Adresse, VLAN-ID und Priorisierung entsprechend des oben genannten Standards IEEE 802.10 zur Verfügung stehen.
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Weist nun ein Netzwerksegment, welches eindeutig, vorzugsweise eineindeutig, eine bestimmte VLAN-ID zugewiesen bekommen hat, eine höhere Priorität auf als ein, nur in logischer Hinsicht, davon unterschiedliches Netzwerksegment einer entsprechend unterschiedlichen VLAN-ID, so können die Steuerungseinrichtung und/oder der VLAN-Switch dazu vorgesehen sein, zunächst den Datenaustausch des höher priorisierten Netzwerksegments zu bevorzugen, um erst nach Abbau der diesem höher priorisierten Netzwerksegment zugeordneten Aufgaben eine Abarbeitung des tiefer priorisierten Netzwerksegments zu erlauben.
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Mit anderen Worten gilt generell: Zuordnung und Konfiguration der OPC UA Endpunkte zu einem bestimmten Netzwerksegment entsprechend der VLAN-ID und Zuordnung einer Priorität entsprechend der Priorität des entsprechenden VLANs.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind jedem Steuerelement zumindest eine VLAN-IDs zugeordnet und jedem Netzwerksegment ist wiederum zumindest eine, beispielsweise genau eine, eindeutig, vorzugsweise eineindeutig, VLAN-ID zugeordnet, wobei über jede der VLAN-IDs zumindest ein Steuerelement ansteuerbar ist.
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In diesem Zusammenhang ist generell folgendes Szenario im Hinblick auf die Priorisierung der einzelnen Netzwerksegmente vorstellbar:
Denkbar ist, dass das Netzwerk mehrere Steuerelemente, beispielsweise vier Steuerelemente, umfasst. Zumindest diese Steuerelemente bilden daher zusammen ein Bearbeitungszentrum mit unterschiedlich priorisiertem Datenaustausch. Dazu kann nämlich jedes der Steuerelemente eine wie obig beschriebene OPC UA-Schnittstelle oder auch einen entsprechenden OPC UA-Server umfassen, wobei jeder OPC UA-Server eines Netzwerksegmentes beispielsweise drei Endpunkte bietet. Diese Endpunkte sind daher repräsentiert durch drei voneinander unterschiedlich ausgestaltete adressierbare VLAN-IDs des jeweiligen VLAN-Netzwerks.
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Beispielsweise bietet ein Endpunkt (also eine IP-Adresse) OPC UA-Dienste mit einer niedrigen Priorität (von wenigstens 200 bis höchstens 500 ms) an und wird daher einem Netzwerksegment (VLAN) mit niedrigerer Priorität zugeordnet. An diesem logischen Netzwerksegment können beispielsweise typische Dienste, wie Hosts aus weiteren Bereichen, wie BDE, MES und ERP und weiter entferntere Hosts (Fernwartung) zur Verfügung gestellt werden.
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Der zweite Endpunkt, d. h. die zweite IP-Adresse, bietet OPC UA-Dienste mit einer mittleren Priorität (von wenigstens 50 bis 100 ms) an und wird daher einem Netzwerksegment mit mittlerer Priorität zugeordnet. In diesem logischen Netzwerksegment werden typischerweise Dienste für die Visualisierungsgeräte oder Smartdevices (Tablets, ...) zur Verfügung gestellt.
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Der dritte Endpunkt, d. h. die dritte IP-Adresse, bietet OPC UA-Dienste mit der höchsten Priorität (von wenigstens 1 bis höchstens 10 ms) an und wird daher einem Netzwerksegment mit hoher Priorität zugeordnet. In diesem logischen Netzwerksegment werden typischerweise Dienste für andere Steuerungen zur Querkommunikation angeboten.
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Insofern ist mit anderen Worten über die eindeutige Identifikation jedes Netzwerksegments über die jedem Netzwerksegment eindeutig, vorzugsweise eineindeutig, zugeordnete VLAN-ID eine ausschließlich auf logischer Trennung beruhende separate Steuerung der Bauelement des Erfassungsmoduls insbesondere auch durch einen einzigen VLAN-Switch ermöglicht, ohne dass die einzelnen Steuernetzwerke zu deren separaten Ansteuerung einer physikalischen Netzwerktrennung unterliegen müssten.
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Trotzdem kann das hier beschriebene Netzwerk einen Switch (beispielsweise ein umlegbarer Schalter) umfassen mittels welchem zwischen einer physikalischen Unterteilung des Netzwerks und einer wie obig beschriebener VLAN-Unterteilung gewählt werden kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist jedem Erfassungselement und/oder jedem Netzwerksegment zumindest eine VLAN-ID zugeordnet, wobei über jede VLAN-ID zumindest ein Erfassungselement ansteuerbar ist.
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Des Weiteren betrifft die hier beschriebene Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten der Oberfläche eines Werkstücks. Beispielsweise kann das hier beschriebene Verfahren mittels einer wie obig beschriebener Vorrichtung durchgeführt werden.
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D. h., dass die für die hier beschriebene Vorrichtung offenbarten Merkmale ebenso für das hier beschriebene Verfahren offenbart sind und umgekehrt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Bearbeiten einer Oberfläche eines Werkstücks mittels eines Bearbeitungsmediums einen ersten Schritt, während dessen mittels diesem eine Vorrichtung gemäß zumindest einer der obig beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt wird und in einem anschließenden Schritt diese Vorrichtung in Betrieb genommen wird. Insbesondere werden dazu auch das Fluggerät und das Steuerungsgerät in Betrieb genommen, wobei anschließend ein gesteuertes Abheben lassen des Fluggerätes vorzugsweise durch Bedienen des Steuergerätes durchgeführt wird.
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In einem anschließenden Schritt wird das Fluggerät vor der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks positioniert, wobei anschließend mittels der Ausleitvorrichtung das Bearbeitungsmedium auf die Oberfläche des Werkstücks vorzugsweise unter Druck aufgebracht wird.
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Dabei weist das hier beschriebene Verfahren die gleichen Ausgestaltungen und Vorteile auf, wie obig bereits im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben.
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Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Verwendung der Vorrichtung, wie in zumindest einem der obig beschriebenen Ausführungsbeispiele als eine Lackiervorrichtung, Partikelstrahlvorrichtung und/oder Säuberungsmaschine.
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Handelt es sich bei der obig beschriebenen Vorrichtung um eine Lackiervorrichtung, ist denkbar, dass es sich bei einem Bearbeitungsmedium um einen Lack handelt, welcher durch die Fluidverbindung hindurchgepresst wird. Handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Partikelstrahlvorrichtung, ist denkbar, dass es sich bei dem Bearbeitungsmedium um feinen Sand handelt, welcher unter Druck eines Sandstrahlverfahrens auf die zu bearbeitende Oberfläche aufgebracht ist.
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Handelt es sich bei der Vorrichtung um eine Säuberungsmaschine, ist denkbar, dass es sich bei dem Bearbeitungsmedium um eine Reinigungsflüssigkeit handelt, welche zur Reinigung der zu bearbeitenden Oberfläche auf die Oberfläche vorzugsweise unter Druck aufgebracht wird.
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Im Folgenden werden die hier beschriebene Vorrichtung sowie das hier beschriebene Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen Figur näher beschrieben.
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1 zeigt daher in einer schematischen perspektivischen Ansicht eine Darstellung hier beschriebenen Verfahren, welches durch die hier beschriebene Vorrichtung durchgeführt wird.
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2 und 3 zeigen in schematisch perspektivischen Ansichten das in der 1 verwendete Fluggerät.
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4 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein hier beschriebenes Steuernetzwerk in einer Master-Slave Konzeption mit einer Vielzahl von hier beschriebenen Fluggeräten.
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In den Ausführungsbeispielen und den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
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Wie aus der schematisch perspektivischen Darstellung der 1 erkannt werden kann, umfasst die in der 1 dargestellte Vorrichtung 100 zum Bearbeiten einer Oberfläche 11 eines Werkstückes 1 mittels eines Verfahrens 200 mittels eines Bearbeitungsmittels 2 ein Fluggerät 3 sowie ein Steuerungsgerät 4 zum Steuern und Betreiben des Fluggerätes 3.
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Zudem umfasst die Vorrichtung 100 einen Vorrat 9, in welchem ein Bearbeitungsmedium 2 gelagert ist, wobei der Vorrat 9 mit einer Ausleitvorrichtung 5 des Fluggerätes derart fluidisch mittels einer Fluidverbindung 51 verbunden ist, dass das Bearbeitungsmedium 2 von dem Vorrat 9 während des Fluges des Fluggerätes 3 in die Ausleitvorrichtung 5 eingeleitet und von der Ausleitvorrichtung 5 auf die Oberfläche 11 des Werkstücks vorzugsweise unter Druck aufbringbar ist.
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Mit anderen Worten wird daher der Lack, welcher in den Vorrat 9 eingefüllt ist, unter Druck mittels einer Pumpe 10 hinauf zu der Ausleitvorrichtung 5 des Fluggerätes geleitet, um alsdann von der Ausleitvorrichtung 5 auf die Oberfläche 11 des Werkstücks 1 aufgetragen werden zu können.
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Insofern handelt es sich bei der Vorrichtung 100 um eine Beschichtungsdrohne, wobei an dem Fluggerät eine Sensorik verbaut ist, um die Oberfläche 11 des Werkstücks 1 mit einem vorzugsweise gleichbleibenden Abstand in Form einer Rasterabfahrung entlangfahren zu können. Denkbar ist in diesem Zusammenhang, dass die Sensorik zumindest einen Laserabstandsmesser oder mittels eines Ultraschalls oder optischen Systems/Infrarotkamerasystems die Positionierung relativ zu der Oberfläche 11 des Werkstücks 1 regelt.
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Insofern ist gewährleistet, dass für einen möglichst gleichmäßigen Auftrag des Lacks auf die Oberfläche 11 des Werkstücks 1 das Fluggerät 3 einen immer gleichbleibenden Abstand sowie eine stets gleichbleibende Abfahrgeschwindigkeit hat. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluggerät 3 um einen elektrisch betriebenen Helicopter, vorzugsweise einen elektrisch betriebenen Multicopter, welcher mittels Strom und Datenleitung mit einer Energieversorgungseinheit, die beispielsweise am Boden positioniert sein kann, verbunden ist. Die Ausleitvorrichtung ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel in Form einer Sprühlanze ausgeführt, welche über das Steuerungsgerät gesteuert und/oder geregelt kontinuierlich und/oder diskret öffen- und schließbar ist.
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Damit die Vorrichtung beispielsweise vollautomatisch und ohne Eingriff des Bedieners die Oberfläche 11 des Werkstücks 1 abfahren kann, kann daher das Steuerungsgerät zumindest einen Lasersensor, Ultraschallsensor, GBS-Sensor, Funksensor, Präzisionsparameter, kamerabasierte Positionsbestimmung oder ein Wiederanalysesystem umfassen. Denkbar ist nämlich, dass anstatt eines von einem Bediener gesteuerten Abfahrprozesses die Vorrichtung beispielsweise vollautomatisch nach einem Starten durch den Bediener der Oberfläche 11 bis zu dem vorgegebenen Ende bearbeitet.
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Die 2 und 3 zeigen in schematisch perspektivischen Ansichten die in der 1 dargestellte Vorrichtung 100. Wiederum ist aus den 2 und 3 besonders einfach die Ausleitvorrichtung 5 sowie die entsprechende Sensorik erkennbar.
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Aus der 4 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem im Unterschied zu den 1–3 die Vorrichtung 100 eine Vielzahl von Fluggeräten 3 umfasst, wobei an jedem Fluggerät ein Erfassungselement 6 lösbar oder unlösbar montiert ist. Das Erfassungselement 6 dient zur Erfassung eines Bearbeitungszielbereiches 110 der zu bearbeitenden Oberfläche 11, wobei das Erfassungselement 6 in Datenkommunikation mit dem Steuerungsgerät 4 steht, so dass von dem Erfassungselement 6 aufgenommene Bilddaten B1 des Bearbeitungszielbereiches 110 auf dem Steuerungsgerät darstellbar sind. Insbesondere kann das Erfassungselement 6 einen Teil der obig beschriebenen Sensorik darstellen oder auch identisch mit der obig beschriebenen Sensorik sein.
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Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1–3 weist zwar die Vorrichtung 100 gemäß der 4 eine Vielzahl von Fluggeräten 3 auf, die jedoch gemäß ihrem Aufbau mit dem Aufbau des in den 1–3 gezeigten Fluggerätes 3 identisch sein können. An jedem der in der 4 gezeigten Fluggeräte 3 ist ein Erfassungselement 6, wie beispielsweise im Zusammenhang mit den 1–3 beschrieben, lösbar oder unlösbar montiert, wobei die Vielzahl an Erfassungselementen 6 ein Erfassungsnetzwerk ausbildet, wobei jede Erfassung, Verarbeitung und/oder Weitergabe der Bilddaten B1 eines jeden Erfassungselementes 6 (Slave) durch eine Steuerungseinrichtung 40 (Master) gesteuert wird, wobei die Steuerungseinrichtung 40 zusammen mit den Erfassungselementen ein Steuernetzwerk ausbildet.
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Denkbar ist, dass die Steuerungseinrichtung 40, welche die Steuerung einzelner oder aller Fluggeräte 3 übernimmt, in einem der Fluggeräte selbst verbaut ist, so dass daher ein Erfassungselement 6 eines Fluggerätes die Masterfunktion übernimmt und die verbleibenden Erfassungselemente der weiteren Fluggeräte 3 die Slavefunktion übernehmen.
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Zudem weist das Steuernetzwerk 7 einen V-LAN-Switch 8 auf, mittels welchem das Steuernetzwerk in zwei nur logisch voneinander getrennte Netzwerksegmente 70, 71 (V-LAN) unterteilt wird und wobei jedes Erfassungselement 6 in Abhängigkeit von der Ansteuerung durch den V-LAN-Switch 8 und/oder die Steuereinrichtung 40 durch jedes der Netzwerksegmente 70, 71 ansteuerbar ist.
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Dabei wird mittels des V-LAN-Switches 8 eine Priorisierung der einzelnen Netzwerksegmente 70, 71 insbesondere im Hinblick auf deren Datenaustausch durchgeführt.
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Vorstellbar ist zudem, dass jedem Erfassungselement 6 und/oder jedem Netzwerksegment 70/71 zumindest eine V-LAN-ID zugeordnet ist, wobei über jede der V-LAN-IDs zumindest ein Erfassungselement ansteuerbar ist, so dass eine ganz besonders individuelle netzwerkoptimierte Steuerung der einzelnen Fluggeräte 3 ermöglicht ist.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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Bezugszeichenliste
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- B1
- aufgenommene Bilddaten
- 1
- Werkstück
- 2
- Bearbeitungsmittel/-medium
- 3
- Fluggerät
- 4
- Steuerungsgerät
- 5
- Ausleitvorrichtung
- 6
- Erfassungselement
- 7
- Steuernetzwerk
- 8
- V-LAN-Switch
- 9
- Vorrat
- 10
- Pumpe
- 11
- Oberfläche
- 40
- Steuerungseinrichtung
- 51
- Fluidverbindung
- 70
- Netzwerksegment
- 71
- Netzwerksegment
- 100
- Vorrichtung
- 200
- Verfahren
- 110
- Bearbeitungszielbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Industriestandard IEEE 802.1Q [0044]
- Standard IEEE 802.1Q [0045]
- 802.1Q-Standard [0047]
- Standard IEEE 802.1Q [0052]
- Standards IEEE 802.10 [0053]
