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Kanalroboter bzw. Kanalrohrroboter werden eingesetzt, um insbesondere Abwasserkanäle von innen zu inspizieren und gegebenenfalls zu sanieren. Bei Beschädigungen von Kanalrohren ist es üblich, in die Kanalrohre einen Inliner einzuziehen. Nach dem Einziehen des Inliners ist es erforderlich, Anschlüsse, welche in das Kanalrohr einmünden, beispielsweise Hausanschlüsse, wieder zu öffnen. Dazu ist es bekannt, vor dem Einziehen des Inliners in einer ersten Durchfahrt durch das Kanalrohr die Positionen der Anschlüsse zu bestimmen und nach dem Einziehen des Inliners die zuvor gespeicherten Positionen wieder anzufahren, um dort die verschlossenen Anschlüsse zu öffnen. Es zeigt sich dabei jedoch, dass die Positionen der Anschlüsse nicht immer exakt wiedergefunden werden.
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Aus
DE 100 14 703 A1 ist ein Verfahren zum Wiederauffinden von vorgebbaren Stellen in Kanal- und Rohleitungssystemen bekannt, bei welchem bei der Kanaldurchfahrt ein Mikrowellensignal ausgesandt wird und das rückgestreute Mikrowellensignal aufgezeichnet wird. In dem aufgezeichneten Signalverlauf werden wiederaufzufindende Stellen gekennzeichnet.
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DE 10 2008 058 866 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Lagebestimmung eines Objektes, welches eine Sensoreinheit mit mindestens drei Drehratensensoren Sensoren aufweist.
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Im Hinblick auf die oben Problematik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kanalrobotersystem mit zumindest einem Kanalroboter und ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Kanalroboters bereitzustellen, welche eine genaue Bestimmung der Position ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kanalrobotersystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie durch ein Verfahren mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Das erfindungsgemäße Kanalrobotersystem weist zumindest einen Kanalroboter auf. Dieser kann zur Inspektion und/oder Bearbeitung von Kanalrohren ausgebildet sein. Zur Inspektion weist der Kanalroboter beispielsweise eine Kamera oder mehrere Kameras auf, mit welchen das Innere eines Kanalrohres inspiziert werden kann. Der Kanalroboter kann in bekannter Weise einen Antrieb zum Verfahren im Inneren des Kanals entlang einem Vorschubweg aufweisen. Der Antrieb kann beispielsweise durch angetriebene Räder des Kanalroboters oder auch durch ein Vorschubelement wie einen Schiebestab erfolgen. Zur Bearbeitung von Innenwandungen des Kanalrohres kann der Kanalroboter entsprechende Werkzeuge, beispielsweise ein Bearbeitungswerkzeug wie einen Fräser aufweisen. Das erfindungsgemäße Kanalrobotersystem kann auch mehrere Kanalroboter aufweisen, beispielsweise einen ersten Kanalroboter, welcher zur Inspektion und Einmessung des Kanals verwendet wird, und einen zweiten Kanalroboter, welcher anschließend zur Bearbeitung, beispielsweise zum Auffräsen eines Inliners Verwendung findet.
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Zumindest ein Kanalroboter des erfindungsgemäßen Kanalrobotersystems weist eine Positionserfassungseinrichtung auf, welche dazu dient, die Position in Richtung seines Vorschubes bzw. Verfahrweges im Inneren des Kanalrohres zu ermitteln. Dies wird beispielsweise benötigt, um in der oben genannten Weise Anschlüsse in einem Kanalrohr einzumessen und nach dem Einbringen eines Inliners wiederfinden zu können. Die Positionserfassungseinrichtung weist ein Wegmesssystem auf, welches den Vorschubweg des Kanalroboters im Inneren eines Kanalrohres, d. h. in Längsrichtung des Kanalrohres erfasst. Darüber hinaus weist die Positionserfassungseinrichtung zumindest einen Lagesensor auf, welcher zumindest eine Lage des Kanalroboters erfasst. Der Lagesensor kann dabei zur absoluten Lagebestimmung oder zur relativen Lagebestimmung ausgebildet sein. Bei der relativen Lagebestimmung können Lageänderungen erfasst werden. Die erfasste Lage kann bevorzugt eine Winkellage sein, welche Lageänderungen in vertikaler Richtung und damit Neigungsänderungen (Pitch) repräsentiert und/oder auch beispielsweise ein Lagesensor, welcher einen Lagewinkel in einer horizontalen Ebene, d. h. einen Gier- bzw. Kurswinkel (Yaw) erfasst. Durch den Lagesensor kann beim Vorschub bzw. Vorfahren des Kanalroboters somit der Verlauf des Kanalrohres in zumindest einer Ebene erfasst werden. Es ist bei der Lageerfassung darüber hinaus möglich, dass Lagedaten, welche die Lage des Kanalroboters repräsentieren, aus zumindest einem Signal des Lagesensors abgeleitet werden.
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Die Positionserfassungseinrichtung weist erfindungsgemäß darüber hinaus eine Aufzeichnungseinrichtung auf, welche die von dem Lagesensor erfasste Lage (z.B. die erfasste Winkellage) d.h. die erfassten oder abgeleiteten Lagedaten über dem von dem Wegmesssystem erfassten Vorschubweg als Kanalprofil aufzeichnet. D. h., es werden durch das Aufzeichnungssystem z.B. Richtungsänderungen des Kanalrohres in horizontaler und/oder vertikaler Richtung im Verlauf der Erstreckungsrichtung des Kanalrohres aufgenommen, sodass ein Höhen- oder Verlaufsprofil als Kanalprofil aufgezeichnet werden kann. Die Positionserfassungseinrichtung weist darüber hinaus eine Auswerteeinrichtung auf, welche derart ausgebildet ist, dass ein in einer ersten Kanaldurchfahrt aufgezeichnetes Kanalprofil mit einem in einer zweiten Kanaldurchfahrt erfassten Kanalprofil verglichen wird und dann von der Auswerteeinrichtung auf Grundlage dieses Vergleichs eine Positionsabweichung in Richtung des Vorschubweges bestimmt wird. Die erste Kanaldurchfahrt und die zweite Kanaldurchfahrt können mit demselben Kanalroboter durchgeführt werden, es ist jedoch auch möglich, dies mit zwei verschiedenen zu dem Kanalrobotersystem gehörenden Kanalrobotern durchzuführen.
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Die so ausgestaltete Positionserfassungseinrichtung macht sich die Tatsache zunutze, dass Kanalrohre bzw. Kanäle in ihrem Verlauf nicht exakt gerade sind, sondern bestimmte Charakteristika aufweisen, welche sich im Höhenverlauf oder Winkelverlauf in horizontaler Richtung bemerkbar machen. Dies können beispielsweise geringfügige Winkelabweichungen einzelner zusammengefügter Kanalrohre sein oder auch individuelle Formabweichungen der Kanalrohre. Auch Formveränderungen, welche im Laufe der Zeit auftreten, führen zu einem charakteristischen Profil des Kanals. Dieses Profil kann bei mehreren Durchfahrten wiedererkannt werden. D. h., bei der zweiten Kanaldurchfahrt wird im Wesentlichen dasselbe Kanalprofil erfasst werden, wie bei der ersten Kanaldurchfahrt. Auch nach dem Einziehen eines Inliners bleibt das charakteristische Kanalprofil im Wesentlichen bestehen. Wenn nun das Kanalprofil, welches bei einer ersten Kanaldurchfahrt aufgenommen wurde, mit dem Kanalprofil, welches bei einer zweiten Kanaldurchfahrt aufgenommen wird, verglichen wird, lassen sich die charakteristischen Lageänderungen, z.B. in Form von Winkeländerungen, welche vom Lagesensor an bestimmten Punkten erfasst werden, wiedererkennen. Wenn diese charakteristischen Punkte nicht an derselben Position des Vorschubweges, welche von dem Wegmesssystem erfasst wird, auftreten, liegt dies an einer Messungenauigkeit des Wegmesssystems und es kann eine Positionsabweichung in Vorschubrichtung am Vergleich der Kanalprofile erkannt werden sowie die Positionierung entsprechend korrigiert werden. So ist es möglich, eine gewünschte Position im Kanal wesentlicher präziser wieder anzufahren.
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Das Wegmesssystem weist vorzugsweise zumindest einen Radsensor an zumindest einem Kanalroboter oder einen Sensor zum Erfassen der Vorschublänge eines Kabels oder eines Vorschubelementes, welches an dem Kanalroboter befestigt ist, auf. Auf diese Weise lässt sich der Vorschubweg erfassen. Der Radsensor bildet ein Hodometer, bei welchem aus der Umdrehungszahl des Rades in Kenntnis des Radumfanges der Vorschubweg bestimmt wird. Ein Sensor an einem Kabel oder Vorschubelement kann beispielsweise erfassen, wie weit ein Kabel oder Vorschubelement abgewickelt bzw. vorgeschoben worden ist. Dies kann ebenfalls bevorzugt durch Zählen der Umdrehungszahl einer auf dem Kabel oder Vorschubelement laufenden Rolle oder einer das Kabel oder das Vorschubelement abwickelnden Spindel erreicht werden. Ein mit dem Kanalroboter verbundenes Kabel ist vorzugsweise ein Anschlusskabel und/oder Datenkabel, welches der Energieversorgung des Kanalroboters und/oder zur Datenübertragung von dem Kanalroboter zu einer externen Steuereinrichtung oder umgekehrt dient.
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Der Lagesensor weist bevorzugt zumindest einen Beschleunigungssensor und/oder zumindest einen Drehratensensor und/oder zumindest ein Magnetometer auf. Der Beschleunigungssensor kann Beschleunigungen und damit Winkel- bzw. Lageänderungen des Kanalroboters bei seinem Vorschub in ein oder mehreren Raumrichtungen erfassen. Ein Drehratensensor kann ebenfalls Winkeländerungen in ein oder mehreren Raumrichtungen erfassen. Ein Magnetometer reagiert vorzugsweise auf das Erdmagnetfeld und kann durch Veränderungen des erfassten Erdmagnetfelds Lageänderungen und insbesondere Änderungen der Winkellage detektieren
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Bei dem Lagesensor handelt es sich vorzugsweise um einen Mehrachsen-Lagesensor und bevorzugt um einen Drei-Achsen-Lagesensor. Mit einem solchen Sensor sind Änderungen der Lage, z.B. der Winkellage, in mehreren Ebenen, vorzugsweise in allen Raumrichtungen, möglich.
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Die Auswerteeinrichtung ist weiter bevorzugt so ausgebildet, dass sie eine Kreuzkorrelation des aufgezeichneten Kanalprofiles mit dem in der zweiten Kanaldurchfahrt erfassten Kanalprofil vornimmt und eine Positionsabweichung in Richtung des Vorschubweges bestimmt. Die Kreuzkorrelation ist ein bekanntes, robustes Verfahren, um die Distanz zwischen zwei Signalen zueinander zu bestimmen. Es wird ein Korrelationskoeffizient gebildet, welcher die Distanz der Signale zueinander, d. h. der zu bestimmenden Positionsabweichung kennzeichnet. Die beim Maximum des Korrelationskoeffizienten bestimmte Distanz zwischen den Signalen, welche die Positionsabweichung bei der zweiten Kanaldurchfahrt repräsentiert, wird genutzt, um das von dem Wegmesssystem erfasste Längensignal für den Vorschubweg entsprechend zu korrigieren und eine gewünschte Position genau wiederzufinden.
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Die Auswerteeinrichtung kann direkt in einem Kanalroboter selber, d. h. in dem im Kanal beweglichen Gerät oder aber weiter bevorzugt in einer mit zumindest einem Kanalroboter signalverbundenen Steuereinrichtung angeordnet sein. Eine solche Steuereinrichtung wird üblicherweise außerhalb des Kanals aufgestellt und ist beispielsweise über eine Datenleitung mit dem Kanalroboter verbunden, um diesen zu steuern. Insofern bildet die externe Steuereinrichtung einen Teil des Kanalrobotersystems bestehend aus der Steuereinrichtung und zumindest einem Kanalroboter und der zugehörigen Vorschubeinrichtung und/oder den zugehörigen Verbindungsleitungen bzw. -kabeln.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinrichtung derart ausgebildet, dass sie den Vergleich des bei der zweiten Kanaldurchfahrt erfassten Kanalprofils mit dem zuvor bei einer ersten Kanaldurchfahrt aufgezeichneten Kanalprofil bei der zweiten Kanaldurchfahrt in Echtzeit durchführt. D. h., es kann bei der zweiten Kanaldurchfahrt in Echtzeit eine Positionskorrektur vorgenommen werden, welche weiter bevorzugt in der Steuereinrichtung so berücksichtigt wird, dass der Kanalroboter zum Anfahren eines bestimmten Punktes im Kanal aufgrund des korrigierten Positionssignals in Richtung des Vorschubweges verfahren wird. Die Korrektur in Echtzeit hat den Vorteil, dass es bei der Bearbeitung des Kanalrohres zu keinerlei Verzögerungen durch genauere Positionserfassung kommt.
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Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung weist das Kanalrobotersystem zumindest zwei Kanalroboter auf und die Aufzeichnungseinrichtung und die Auswerteeinrichtung sind derart ausgestaltet, dass von der Aufzeichnungseinrichtung ein Kanalprofil bei einer ersten Kanaldurchfahrt eines ersten Kanalroboters aufgezeichnet wird und die Auswerteeinrichtung dieses Kanalprofils mit einem in einer zweiten Kanaldurchfahrt durch einen zweiten Kanalroboter erfassten Kanalprofil vergleicht und auf Grundlage dieses Vergleichs eine Positionsabweichung des zweiten Kanalroboters in Richtung des Vorschubweges bestimmt. So kann bei der ersten Kanaldurchfahrt mit einem ersten Kanalroboter ein Einmessen des Kanals durchgeführt werden und das Kanalprofil erfasst und gespeichert werden. Die zweite Kanaldurchfahrt erfolgt dann beispielsweise mit einem Kanalroboter, welcher ein Bearbeitungswerkzeug, beispielsweise zum Auffräsen von Hausanschlüssen in einem Inliner, aufweist. Dieser zweite Kanalroboter weist ebenfalls eine Positionserfassungseinrichtung auf, wie sie oben beschrieben wurde und welche bei der zweiten Kanaldurchfahrt ein Kanalprofil erfasst, wie es ebenfalls vorangehend beschrieben wurde. Dieses zweite erfasste Kanalprofil, welches während der zweiten Kanaldurchfahrt erfasst wird, wird in der vorangehend beschriebenen Weise von der Auswerteeinrichtung mit dem zuerst erfassten Kanalprofil verglichen, sodass eine Positionsabweichung des zweiten Kanalroboters bei der zweiten Kanaldurchfahrt bestimmt werden kann.
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Neben dem vorangehend beschriebenen Kanalroboter ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Positionsbestimmung eines Kanalroboters, insbesondere eines Kanalroboters gemäß der vorangehenden Beschreibung. Bevorzugte Verfahrensschritte wurden schon anhand der Beschreibung der Funktionsweise des Kanalrobotersystems beschrieben. Es wird diesbezüglich auf die vorangehende Beschreibung verwiesen. Bevorzugte Verfahrensschritte, welche vorangehend beschrieben wurden, sind ebenfalls bevorzugte Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läuft wie folgt ab:
- Das Kanalrohr wird in einer ersten Kanaldurchfahrt durchfahren, wobei zumindest eine Lage, wie z.B. eine Winkellage des Kanalroboters, beispielsweise der Neigungswinkel oder ein Gier- bzw. Yaw-Winkel des Kanalroboters erfasst und über dem zurückgelegten Vorschubweg als Kanalprofil aufgezeichnet wird. Anschließend wird, beispielsweise nach dem Einziehen eines Inliners in das Kanalrohr, das Kanalrohr in einer zweiten Kanaldurchfahrt durchfahren, wobei wiederum die Lage des Kanalroboters über dem zurückgelegten Weg als Kanalprofil erfasst wird. Dabei findet ein Vergleich des bei dieser zweiten Kanaldurchfahrt erfassten Kanalprofils mit dem zuvor bei der ersten Kanaldurchfahrt erfassten Kanalprofils statt und es werden Positionsabweichungen in Richtung des Vorschubweges aus dem Vergleich der Kanalprofile ermittelt. Auf Grundlage dieser Positionsabweichungen kann ein Positionssignal, welches die Position in Vorschubrichtung repräsentiert, korrigiert werden, sodass es möglich ist, mit dem Kanalroboter präzise eine bei der ersten Kanaldurchfahrt ermittelte Position in der zweiten Kanaldurchfahrt wieder anzufahren, auch wenn das Wegmesssystem, welches verwendet wird, um die Position des Kanalroboters in Richtung des Vorschubweges zu bestimmen, Messungenauigkeiten, beispielsweise durch eine Verlagerung des Startpunktes, aufweisen sollte. Die erste und die zweite Kanaldurchfahrt können mit demselben Kanalroboter oder, wie jedenfalls oben beschrieben wurde, mit zwei verschiedenen Kanalrobotern erfolgen.
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Besonders bevorzugt wird das Verfahren in der Nähe eines anzufahrenden Punktes durchgeführt, um diesen Punkt mit größtmöglicher Präzision bestimmen zu können.
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Der Vergleich der beiden Kanalprofile erfolgt vorzugsweise durch Kreuzkorrelation, was die oben anhand des Kanalrobotersystems beschriebenen Vorteile aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders bevorzugt in einem Software-Modul umgesetzt sein und ausgeführt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. In diesen zeigt:
- 1: schematisch ein Kanalrohr mit einem erfindungsgemäßen Kanalroboter,
- 2: ein aufgenommenes Kanalprofil bei einer ersten Kanaldurchfahrt sowie einer zweiten Kanaldurchfahrt und die sich daraus ergebende Korrelation.
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1 zeigt schematisch ein Kanalrohr 2, welches aus mehreren Rohrabschnitten 4 gebildet ist. An einem der Rohrabschnitte 4 ist schematisch ein Anschluss 6 mit einem einmündenden Kanal, beispielsweise ein Hausanschluss, gezeigt. In der Erstreckungsrichtung X des Kanalrohres 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel die Rohrabschnitte 4 nicht genau fluchtend, d. h. die Rohrabschnitte 4 sind hier beispielhaft gewinkelt bzw. geneigt zueinander angeordnet. Dadurch ergibt sich in Neigungsrichtung ein charakteristisches Kanalprofil bzw. ein charakteristischer Kanalverlauf.
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Zur Untersuchung und Bearbeitung fährt ein Kanalroboter 8 in der Längs- bzw. Erstreckungsrichtung X, welche die Vorschubrichtung V bildet, durch das Kanalrohr 2. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Kanalroboter 8 dazu angetriebene Räder 10 auf. Der Antrieb der Räder bzw. zumindest eines der Räder 10 ist mit einem Umdrehungssensor 11 bzw. Hodometer ausgestattet, um den Verfahrweg im Kanalrohr 2 zu erfassen. Die erfassten Daten werden über eine Verbindungsleitung 12 elektrisch und/oder optisch und/oder in anderer geeigneter Weise zu einer Steuereinrichtung 14 übertragen. In dem Kanalroboter 8 ist darüber hinaus ein Lagesensor 16 angeordnet, welcher in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise ein Beschleunigungssensor ist, welcher die Neigung (Pitch) bezüglich der Horizontalen erfasst. Der Lagesensor 16 kann weiter bevorzugt als Mehrachsen-Lagesensor ausgebildet sein, welcher zusätzlich Winkeländerungen in einer oder den beiden anderen Raumrichtungen erfasst (Roll-Winkel, Neigungs-Winkel und/oder Gier-Winkel bzw. -Rate). Neben Beschleunigungssensoren können auch andere geeignete Lagesensoren, wie oben beschrieben, Verwendung finden. Auch die von dem Lagesensor 16 erfassten Messdaten werden über die Verbindungsleitung 12 zu der Steuereinrichtung 14 übertragen.
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Der Kanalroboter 8 ist darüber hinaus in bekannter Weise mit einer Kamera 18 sowie geeigneten, hier nicht näher gezeigten Beleuchtungseinrichtungen ausgestattet. Das von der Kamera 18 aufgenommene Bild wird ebenfalls über die Verbindungsleitung 12 zu der Steuereinrichtung 14 übertragen und an dieser auf einem hier nicht gezeigten Display zur Anzeige gebracht und/oder aufgezeichnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kanalroboter 8 darüber hinaus mit einem Bearbeitungswerkzeug 20, beispielsweise in Form eines Fräsers, ausgestattet. Es könnten auch zwei verschiedene Kanalroboter Verwendung finden, beispielsweise ein erster Kanalroboter zum Einmessen des Kanals und ein zweiter Kanalroboter mit einem Bearbeitungswerkzeug 20 zur Bearbeitung des Kanals.
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Die Steuereinrichtung 14, welche Teil eines den Kanalroboter 8 aufweisenden Kanalrobotersystems bildet , weist eine Positionserfassungseinrichtung in Form eines Positionserfassungsmoduls 22 auf. Dieses Positionserfassungsmodul 22 ist vorzugsweise als Softwaremodul in der Steuereinrichtung 14 ausgebildet. Das Positionserfassungsmodul 22 erfasst die von dem Sensor 11 aufgenommene Weginformation sowie die Messwerte des Lagesensors 16. Das Positionserfassungsmodul 22 weist eine Aufzeichnungseinrichtung bzw. ein Aufzeichnungsmodul auf, welches basierend auf den Daten des Lagesensors 16 sowie des Wegmesssystems unter Verwendung der von dem Sensor 11 erfassten Raddrehzahl der Räder 10 ein Kanalprofil aufzeichnet. Das Kanalprofil stellt in diesem Beispiel den Neigungsverlauf über dem Vorschubweg dar. D. h., die verschiedenen Neigungen bzw. Winkellagen der Rohrabschnitte 4 zueinander werden von dem Lagesensor 16 beim Vorschub des Kanalroboters in der Vorschubrichtung V, welche im Wesentlichen entlang der Längsachse X verläuft, erfasst. Hieraus ergibt sich ein Kanalprofil, wie es in dem mittleren Diagramm in 2 gezeigt ist.
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Dieses Diagramm zeigt die Neigung N in Prozent über dem Vorschubweg s in Metern. Dieses Kanalprofil wird bei einer ersten Kanaldurchfahrt von dem Positionserfassungsmodul 22 aufgezeichnet und gespeichert. Anschließend wird eine zweite Kanaldurchfahrt, beispielsweise nach dem Einziehen eines Inliners in das Kanalrohr 2 durchgeführt und wiederum das Kanalprofil erfasst. Dieses Kanalprofil ist in dem oberen Diagramm in 2 dargestellt, in welchem wiederum die Neigung N über den Vorschubweg s aufgetragen ist. Es ist zu erkennen, dass das aufgenommene Kanalprofil im Wesentlichen identisch ist, d. h. dieselben charakteristischen Ausschläge aufweist wie das zuvor aufgenommene Kanalprofil. Es ist jedoch zu erkennen, dass ein Versatz bzw. eine Distanz zwischen den Ausschlägen der Profile besteht.
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Über eine Kreuzkorrelation, welche in dem Positionserfassungsmodul 22 zwischen den beiden Kanalprofilen durchgeführt wird, wird so ein Korrelationskoeffizient K ermittelt, welcher in dem dritten Diagramm in 2 dargestellt ist. Dies erfolgt in der Weise, dass während der aktuellen zweiten Kanaldurchfahrt laufend eine bestimmte zurückliegende Strecke betrachtet und ausgewertet wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist dies eine Strecke von 5 Metern. In dem Diagramm in 2 oben befindet sich der Kanalroboter bei der aktuellen zweiten Kanaldurchfahrt somit beispielsweise bei einem Punkt von 37 Metern und es werden die zurückliegenden 5 Meter betrachtet. Entsprechend werden auch die zurückliegenden 5 Meter des zuvor bei der ersten Kanaldurchfahrt betrachteten Diagramms ausgewertet bzw. im Rahmen der Kreuzkorrelation analysiert. Die Kreuzkorrelation erfolgt in der Weise, dass ein Suchbereich verwendet wird, der sich im Bereich der zu erwartenden Streckenposition befindet, d. h. in diesem Beispiel +/- 2,5 Meter. Bei der Kreuzkorrelation wird somit das gespeicherte Kanalprofil bzw. der zugehörige gespeicherte zurückliegende Streckenabschnitt gegenüber dem entsprechenden zurückliegenden Streckenabschnitt des bei der zweiten Kanaldurchfahrt erfassten Kanalprofils so weit verschoben, bis der Korrelationskoeffizient sein Maximum erreicht. Dieser Korrelationskoeffizient weist in diesem Beispiel seinMaximum bei -0,75 Metern auf. D. h., es besteht ein Versatz von -75 Zentimetern zwischen den aufgezeichneten Kanalprofilen. Um diesen Versatz bzw. diese Abweichung A muss das gespeicherte Kanalprofile verschoben werden, um mit dem aktuell aufgenommenen, d. h. bei der zweiten Kanaldurchfahrt aufgenommenen Kanalprofil zur Deckung gebracht zu werden. In dem mittleren Diagramm in 2 ist diese Verschiebung bereits erfolgt. Auf Grundlage dieses erfassten Abstandes zwischen den beiden Profilen kann die Wegmessung bzw. der über die Räder 10 erfasste Vorschubweg s entsprechend korrigiert werden, sodass der Kanalroboter 8 über die Steuereinrichtung 14 wieder im Wesentlichen an genau die Position gefahren werden kann, welche zuvor bei der ersten Kanaldurchfahrt erfasst wurde. In diesem Ausführungsbeispiel bedeutet dies, dass sich der Kanalroboter bei einer korrigierten Position von 36,25 Metern im Koordinatensystem der ersten Kanaldurchfahrt befindet. D. h., der bei der zweiten Kanaldurchfahrt erfasste Vorschubweg wird so korrigiert, dass die Position mit dem bei der ersten Kanaldurchfahrt erfassten Vorschubweg zur Deckung gebracht wird. So kann beispielsweise der Anschluss 6 präzise aufgefunden werden. Ohne die beschriebene Korrektur bestünde in diesem Ausführungsbeispiel möglicherweise eine Positionsabweichung von ungefähr 75 Zentimetern beim Wiederauffinden des Anschlusses 6, welche nun über die Erfassung und Korrelation des Kanalprofiles korrigiert werden kann.
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Dieses Verfahren nutzt den Umstand aus, dass im Wesentlichen jedes Kanalrohr ein entsprechendes charakteristisches Profil in Neigungsrichtung und/oder einer Richtung quer zur Neigungsrichtung aufweist, welches sich beispielsweise durch Unregelmäßigkeiten in den Rohrabschnitten 4 oder Lageungenauigkeiten zwischen den Rohrabschnitten 4 oder im Laufe der Zeit aufgetretenen Verformungen ergibt. Es ist zu verstehen, dass die Erfassung des Kanalprofiles und die Kreuzkorrelation vorzugsweise in der Nähe des zu erreichenden Zielpunktes, beispielsweise des Anschlusses 6, ausgeführt wird, um dort eine möglichst genaue Positionsbestimmung zu erreichen. Die Durchführung der Kreuzkorrelation und Erfassung des Kanalprofiles bei der zweiten Kanaldurchfahrt erfolgt bevorzugt in der Steuereinrichtung 14 in Echtzeit, sodass in Echtzeit eine Korrektur der Position in Vorschubrichtung V durchgeführt werden kann, indem der Kanalroboter 8 entsprechend weiter oder weniger weit vorgefahren wird.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kanalrohr
- 4
- Rohrabschnitte
- 6
- Anschluss
- 8
- Kanalroboter
- 10
- Räder
- 11
- Umdrehungssensor
- 12
- Verbindungsleitung
- 14
- Steuereinrichtung
- 16
- Lagesensor
- 18
- Kamera
- 20
- Bearbeitungswerkzeug
- 22
- Positionserfassungsmodul
- X
- Längsachse
- V
- Vorschubrichtung
- N
- Neigung
- s
- Vorschubweg
- K
- Korrelationsfaktor
- A
- Abweichung bzw. Verschiebung
