DE102020128428A1 - Method and device for processing a wall or facade of a building - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (1) zum Bearbeiten eine Fassade (F), wobei auf der Basis zuvor, vorzugsweise automatisch, ermittelter Begrenzungen einer zu bearbeitenden Wand oder Fassade (Fa) ein Arbeitsweg, vorzugsweise automatisch, bestimmt wird und automatisch eine Arbeitseinheit (8) entlang dieses vorgegebenen Arbeitsweges geführt wird, um die Wand oder Fassade (Fa) zu bearbeiten. Die Bearbeitungsvorrichtung (1) weist hierzu Mittel zur Bestimmung der zu bearbeitenden Fläche, eine Arbeitseinheit (8) zum Bearbeiten der Wand oder Fassade, ein Positioniersystem (7) für die Arbeitseinheit (8), eine Basisstation (2), welche das Positioniersystem (7) trägt, auf und verfügt über eine Prozessor- und Steuereinheit (6) mit einem Speicher für Programmcode und Daten, die mit der Vorrichtung (1) verbunden ist, um die Vorrichtung (1) zu steuern.The invention relates to a method and a device (1) for processing a facade (F), with a work route being determined, preferably automatically, and automatically a Working unit (8) is guided along this predetermined working path to edit the wall or facade (Fa). For this purpose, the processing device (1) has means for determining the surface to be processed, a working unit (8) for processing the wall or facade, a positioning system (7) for the working unit (8), a base station (2) which controls the positioning system (7 ) carries, and has a processor and control unit (6) with a memory for program code and data, which is connected to the device (1) to control the device (1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Bearbeiten einer Wand oder Fassade eines Gebäudes.The invention relates to a method and a device for automatically processing a wall or facade of a building.
Aus der Druckschrift
Aus der Druckschrift
Ein wesentliches Problem der bekannten Vorrichtung zum Bearbeiten von Wänden eines Gebäudes ist allerdings, dass die jetzigen Vorrichtungen nicht flexibel und ausgereift genug sind, um einen zu bearbeitenden Bereich einer Wand oder Fassade eines Hauses selbständig weg- und zeitoptimiert zu bearbeiten.An essential problem of the known device for processing walls of a building is, however, that the current devices are not flexible and mature enough to process an area of a wall or facade of a house to be processed independently in a way and time-optimized manner.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu finden, welche es ermöglicht mit möglichst geringem personellen und materiellen Aufwand eine Wand oder Fassade eines Hauses zu bearbeiten.It is therefore the object of the invention to find a method and a device which make it possible to work on a wall or facade of a house with the least possible outlay in terms of personnel and material.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.This object is solved by the features of the independent patent claims. Advantageous developments of the invention are the subject matter of subordinate claims.
Der Erfinder hat erkannt, dass eine wesentliche Erleichterung bei der Bearbeitung einer Fassade oder einer Wand eines Hauses möglich ist, wenn zunächst eine zu bearbeitende Fläche mit ihren Koordinaten oder Relativkoordinaten zu einem Fixpunkt im Raum bestimmt wird, auf der Basis einer so definierten Fläche ein Arbeitsweg bestimmt wird, den eine Arbeitseinheit abfahren soll und anschließend dieser Arbeitsweg auf der zu bearbeitenden Fläche beziehungsweise mit einem vorgegebenen Abstand dazu mit der Arbeitseinheit prozessorgesteuert abgefahren wird. Hierbei kann ergänzend auf dem Arbeitsweg der Abstand zur Wand oder Fassade gemessen und zum Ausgleich möglicher Abweichungen der realen Oberfläche zur an Hand von Referenzpunkten stereometrisch ermittelten Oberfläche verwendet werden. Außerdem kann auch entsprechend der ausgeführten Arbeitsgeschwindigkeit der Arbeitseinheit der Durchsatz eines durch die Arbeitseinheit aufzubringenden Mediums mit dem Ziel eines möglichst gleichmäßigen Auftrages gesteuert werden.The inventor has recognized that a significant simplification in the processing of a facade or a wall of a house is possible if first an area to be processed with its coordinates or relative coordinates to a fixed point in space is determined on the basis of an area defined in this way a work path it is determined which a working unit is to travel and then this working path is traversed in a processor-controlled manner on the surface to be worked on or at a predetermined distance thereto with the working unit. In addition, the distance to the wall or facade can be measured on the way to work and used to compensate for possible deviations of the real surface from the surface determined stereometrically using reference points. In addition, the throughput of a medium to be applied by the working unit can also be controlled in accordance with the operating speed of the working unit, with the aim of as uniform an order as possible.
Grundsätzlich ist es möglich zur Durchführung eines solchen Verfahrens eine stationäre Basiseinheit mit einer entsprechend der zu bearbeitenden Dimension angepassten Positionierungsvorrichtung zu verwenden. Wird diese Basiseinheit verfahrbar ausgestaltet, wobei auch die Bewegung relativ zur zu bearbeitenden Fläche oder den ermittelten Referenzpunkten bestimmt wird, so kann jede Bewegung der Basiseinheit bei der automatischen Bearbeitung der Fläche der Wand oder Fassade berücksichtigt werden, beziehungsweise notwendige Verschiebungen der Basiseinheit wegen einer nicht ausreichenden Reichweite der Positioniereinheit ausgeglichen werden.In principle, it is possible to use a stationary base unit with a positioning device that is adapted to the dimension to be processed in order to carry out such a method. If this base unit is designed to be movable, with the movement relative to the surface to be processed or the determined reference points being determined, then every movement of the base unit can be taken into account during the automatic processing of the surface of the wall or facade, or necessary displacements of the base unit due to an insufficient range of the positioning unit can be compensated.
In einer bevorzugten Ausführung wird allerdings vorgeschlagen entlang einer zu bearbeitenden Wand oder entlang der Fassade eines gesamten Hauses ein Schienensystem auszulegen, auf dem die Basiseinheit die Fassade zur Aufnahme von Referenzpunkten und zur anschließenden Bearbeitung abfahren kann. Hierbei können auch Wegemarkierungen im Schienensystem angeordnet sein, an denen sich die Basisstation bezüglich deren Positionierung orientiert.In a preferred embodiment, however, it is proposed to lay out a rail system along a wall to be processed or along the facade of an entire house, on which the base unit can travel over the facade for recording reference points and for subsequent processing. In this case, path markings can also be arranged in the rail system, on which the base station is oriented with regard to its positioning.
Entsprechend diesem Grundgedanken schlägt der Erfinder ein Verfahren zum automatischen Bearbeiten einer Wand oder Fassade eines Gebäudes vor, wobei die folgenden Verfahrensschritte ausgeführt werden:
- - Erfassen der Außengrenzen der zu bearbeitenden Wand oder Fassade,
- - Erfassen der innerhalb der Außengrenzen liegenden Innengrenzen nicht zu bearbeitender Aussparungen,
- - Bestimmen der Kontur einer zu bearbeitenden Arbeitsfläche auf der Basis der bestimmten Außengrenzen und der Innengrenzen,
- - Bestimmen mindestens eines Arbeitsweges einer Arbeitseinheit zum Bearbeiten der Arbeitsfläche,
- - automatisches Abfahren des mindestens einen Arbeitsweges und Bearbeiten der Wand oder Fassade mit der Arbeitseinheit entlang des vorbestimmten Arbeitsweges.
- - Detection of the outer limits of the wall or facade to be processed,
- - Detection of the inner borders of recesses that are not to be machined and are located within the outer borders,
- - determining the contour of a work surface to be machined on the basis of the determined outer borders and the inner borders,
- - Determination of at least one work route of a work unit for processing the work surface,
- - Automatic departure of at least one working path and processing of the wall or facade with the working unit along the predetermined working path.
Grundsätzlich kann die Bestimmung der Außen- und Innengrenzen durch Bestimmung von markanten Referenzpunkten der Außen- und/oder Innengrenzen auf unterschiedliche Weise erfolgen. So kann hierzu eine Triangulation, also eine Positionsbestimmung durch gemessene Relativwinkel von zwei bekannten Fixpositionen aus oder eine Bestimmung der Entfernung und der Richtung im Raum von einem Fixpunkt aus zu Referenzpunkten der zu bearbeitenden Fläche, verwendet werden. Vorzugsweise werden solche Messungen mit Hilfe von Lasersystemen ausgeführt, die auf die Referenzpunkte ausgerichtet werden. Auf der Basis der so ermittelten Positionen lässt sich dann die Fassade eines Hauses vermessen und unter Berücksichtigung der auszusparenden Flächen die tatsächlich zu bearbeitende Fläche bestimmen.In principle, the outer and inner borders can be determined in different ways by determining prominent reference points of the outer and/or inner borders. For this purpose, a triangulation, ie a position determination by measured relative angles from two known fixed positions or a determination of the distance and the direction in space from a fixed point to reference points of the surface to be processed, can be used. Such measurements are preferably carried out using laser systems which are aligned with the reference points. On the basis of the positions determined in this way, the facade of a house can then be measured and, taking into account the areas to be left out, the area actually to be processed can be determined.
Eine andere ähnliche Variante besteht darin, dass die Außen- und/oder Innengrenzen durch auf der Basis einer Fotografie der Wand oder Fassade, perspektivischer Berechnungen und dem Standort der die Fotografie erzeugenden Kamera zum Zeitpunkt der Aufnahme bestimmt werden.Another similar variant is that the outer and/or inner borders are determined by based on a photograph of the wall or facade, perspective calculations and the location of the camera producing the photograph at the time of the photograph.
Eine weitere Möglichkeit besteht auch darin mit Hilfe eines differentiellen GPS-Systems einen damit arbeitenden GPS-Sensor physisch an die Position der Referenzpunkte zu bringen und dort die Geoposition unmittelbar aufzunehmen.Another possibility is to use a differential GPS system to physically bring a GPS sensor working with it to the position of the reference points and to record the geoposition there immediately.
Besonders vorteilhaft ist es allerdings, die Referenzpunkte direkt mit der Positioniervorrichtung und einem daran angeordneten Sensor anzufahren und deren Position mit den jeweiligen Einstellungsparametern der Positionsvorrichtung selbst zu beschreiben. Es können dabei mit weitaus weniger Berechnungsaufwand und unter direkter Messung die Außen- und/oder Innengrenzen mit Hilfe eines an einer entlang der Wand oder Fassade bewegten Sensors, dessen jeweilige Position bekannt ist, bestimmt werden. Hierdurch können auch durch andere Verfahren ungenau ermittelte Grenzen korrigiert werden.However, it is particularly advantageous to approach the reference points directly with the positioning device and a sensor arranged thereon and to describe their position with the respective setting parameters of the positioning device itself. The external and/or internal limits can be determined with far less computational effort and with direct measurement using a sensor that is moved along the wall or facade and whose respective position is known. In this way, limits determined inaccurately by other methods can also be corrected.
Besonders vorteilhaft ist es allerdings, wenn eine bekannt positionierbare Kamera aktuelle Aufnahmen der Wand oder Fassade auf ein Display überträgt, wobei sie entlang der Wand oder Fassade unter Kenntnis deren Position bewegt wird. Dabei kann mit Hilfe einer Lichtmarkierungsvorrichtung, insbesondere eines LASER-Pointers, oder einer Zielmarkierungseinblendung im Display die genaue Position auf der Wand oder Fassade angezeigt und die Außen- und/oder Innengrenzen bestimmt beziehungsweise bereits grob bekannte Grenzen korrigiert werden.However, it is particularly advantageous if a camera that can be positioned in a known manner transmits current recordings of the wall or facade to a display, with it being moved along the wall or facade while knowing its position. With the help of a light marking device, in particular a LASER pointer, or a target marking overlay on the display, the exact position on the wall or facade can be shown and the outer and/or inner limits can be determined or already roughly known limits can be corrected.
Bei den letzten beiden Ausführungsvarianten ist es dann besonders vorteilhaft, wenn der Sensor oder die Kamera an einer Positioniervorrichtung angeordnet ist, die später auch zum Tragen der Arbeitseinheit bestimmt ist. Hierdurch wird es besonders einfach die Relativkoordinaten zu ermitteln, da diese nicht mehr auf das Koordinatensystem der Positioniervorrichtung übertragen werden muss, sondern dieses bereits verwendet wird.In the case of the last two embodiment variants, it is particularly advantageous if the sensor or the camera is arranged on a positioning device which is later also intended to carry the working unit. This makes it particularly easy to determine the relative coordinates, since these no longer have to be transferred to the coordinate system of the positioning device, but this is already being used.
Erfindungsgemäß wird außerdem bezüglich der Bestimmung des Arbeitsweges der Arbeitseinheit vorgeschlagen, dass als zusätzlicher Parameter des mindestens einen Arbeitsweges auch ein Geschwindigkeitsprofil der Arbeitseinheit und/oder ein zum Arbeitsweg oder zur Arbeitsgeschwindigkeit korrespondierendes Profil an Materialdurchsatz an der Arbeitseinheit bestimmt wird. Hierdurch kann einerseits das verwendete Auftragsmedium besonders materialschonend, als mit besonders geringem Materialeinsatz, und andererseits auch besonders gleichmäßig aufgetragen werden.According to the invention, with regard to the determination of the working path of the working unit, it is also proposed that a speed profile of the working unit and/or a profile of material throughput on the working unit corresponding to the working path or working speed be determined as an additional parameter of the at least one working path. As a result, on the one hand the application medium used can be applied in a particularly material-friendly manner, as with a particularly small amount of material, and on the other hand it can also be applied particularly evenly.
Vorgeschlagen wird weiterhin, dass das hier beschriebene erfindungsgemäße Verfahren mit Hilfe der hier beschriebenen Varianten an Vorrichtungen ausgeführt wird. Vorzugsweise ist dabei in einem Speicher einer Prozessor- und Steuereinheit Programmcode gespeichert, der im Betrieb das Verfahren ganz oder teilweise ausführt oder zumindest zur halbautomatischen Ausführung unterstützt.It is also proposed that the method according to the invention described here be carried out with the aid of the variants of devices described here. Program code is preferably stored in a memory of a processor and control unit, which executes the method completely or partially during operation or at least supports semi-automatic execution.
Zweck der Arbeitseinheit ist es, automatisch entsprechend des zuvor bestimmten Arbeitsweges entweder ein Medium, insbesondere Verputz oder Farbe, auf die zu bearbeitende Fläche aufzutragen. Dies kann beispielsweise durch Aufsprühen oder Aufspritzen oder auch durch Aufrollen oder Streichen geschehen, wobei die Arbeitseinheit entsprechend ausgestaltet ist und auch in entsprechender Weise das verwendete Medium zugeführt bekommt.The purpose of the working unit is to apply either a medium, in particular plaster or paint, to the surface to be worked on automatically according to the previously determined working path. This can be done, for example, by spraying or spraying on or also by rolling up or brushing, the working unit being designed accordingly and the medium used also being supplied in a corresponding manner.
Allerdings kann die Arbeitseinheit auch dazu ausgelegt sein, die Fläche zu reinigen, vorzugsweise indem ein Medium, also Flüssigkeit oder mit Partikel durchsetzte Luft, unter Druck ausgestoßen wird. Grundsätzlich kann die Arbeitseinheit allerdings auch als sonstige Reinigungsvorrichtung ausgebildet sein, die zum Beispiel mit einer, vorzugsweise rotierenden, Bürste einen Belag oder Schmutz von der Wand oder Fassade abradiert und/oder eine Saugöffnung aufweist, welche die Wand oder Fassade oder den abradierten Belag absaugt.However, the working unit can also be designed to clean the surface, preferably by ejecting a medium, i.e. liquid or air permeated with particles, under pressure. In principle, however, the working unit can also be designed as another cleaning device, which, for example, rubs a deposit or dirt off the wall or facade with a preferably rotating brush and/or has a suction opening that sucks off the wall or facade or the rubbed-off covering.
Im Rahmen der Erfindung wird auch eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer Wand oder Fassade, vorzugsweise einer Außenwand, eines Gebäudes, vorgeschlagen, die zumindest die folgenden Merkmale aufweist:
- - ein Mittel zur Bestimmung von Referenzpunkten von Außengrenzen der Wand oder Fassade und innerhalb der Außengrenzen liegender Begrenzungen von Aussparungen,
- - eine Arbeitseinheit zum Bearbeiten der Wand oder Fassade,
- - ein Positioniersystem, welches die Arbeitseinheit an der Wand oder Fassade in eine vorgegebene Arbeitsposition bringt,
- - eine Basisstation, welche das Positioniersystem trägt,
- - und über eine Prozessor- und Steuereinheit mit einem Speicher für Programmcode und Daten verfügt, die mit der Vorrichtung verbunden ist, um die Vorrichtung zu steuern.
- - a means of determining reference points of external boundaries of the wall or façade and boundaries of recesses lying within the external boundaries,
- - a working unit for processing the wall or facade,
- - a positioning system, which brings the working unit into a predetermined working position on the wall or facade,
- - a base station that carries the positioning system,
- - and having a processor and control unit with a memory for program code and data, connected to the device in order to control the device.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebene Verbindung nicht notwendigerweise eine physische Verbindung zwischen der Vorrichtung und der Prozessor- und Steuereinheit sein muss, da auch eine funktechnische Verbindung zwischen der Vorrichtung und der Prozessor- und Steuereinheit ausreichend ist, um die gewünschten Berechnungen auszuführen und eine Steuerung der Vorrichtung zu verwirklichen. Insbesondere kann die Prozessor- und Steuereinheit auch in Form eines Laptops oder Tablets vorliegen und die Verbindung über WLAN, Bluetooth oder Ähnliches erfolgen.It is pointed out that the connection described above does not necessarily have to be a physical connection between the device and the processor and control unit, since a radio connection between the device and the processor and control unit is also sufficient to carry out the desired calculations and to realize a control of the device. In particular, the processor and control unit can also be in the form of a laptop or tablet and the connection can be made via WLAN, Bluetooth or the like.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Speicher Programmcode vorliegt, welcher im Betrieb auf der Basis vorgegebener Grenzen einer Arbeitsfläche automatisch einen, vorzugsweise zeit- und/oder wegoptimierten, Arbeitsweg berechnet und diesen automatisch mit der Arbeitseinheit abfährt. Bei Abfahren des Arbeitsweges kann die Arbeitseinheit in Betrieb sein und die ihr zugeordnete Aufgabe ausführen.It is particularly advantageous if there is program code in the memory which automatically calculates a work route, preferably optimized in terms of time and/or distance, during operation on the basis of predetermined limits of a work area and travels this automatically with the work unit. When traveling the work route, the work unit can be in operation and carry out the task assigned to it.
Besonders günstig ist es auch, wenn die Basisstation auf einem Schienen- oder Gleitsystem, welches vor der zu bearbeitenden Wand oder Fassade auf einem Untergrund ausgelegt ist, positioniert ist. Ein solches Schienensystem, auf dem eine oder mehrere Basisstation im Wesentlichen horizontal entlang der Wand oder der Fassade, gegebenenfalls auch um ein Haus herum, vorzugsweise auf Rädern, fahren kann, hat den Vorteil, dass die Basis sich auf einem klar definierten Höhenniveau und einem vorgegebenen Abstand zur Wand oder Fassade befindet. Außerdem kann mit dem Schienensystem auch ein Positionserkennungssystem verbunden sein, welches die horizontale Position der Basisstation erkennt. Beispielsweise können entlang der Schiene optisch erkennbare oder elektrisch oder magnetisch erkennbare oder auch mechanische Markierungen angebracht sein, an denen sich das Positionserkennungssystem orientieren kann.It is also particularly favorable if the base station is positioned on a rail or sliding system which is laid out on a subsurface in front of the wall or facade to be processed. Such a rail system, on which one or more base stations can move essentially horizontally along the wall or facade, possibly also around a house, preferably on wheels, has the advantage that the base is at a clearly defined height level and a predetermined one distance to the wall or facade. In addition, a position detection system can also be connected to the rail system, which detects the horizontal position of the base station. For example, optically recognizable or electrically or magnetically recognizable or also mechanical markings can be attached along the rail, by which the position detection system can be oriented.
Zum Vortrieb einer solchen Basisstation auf Schienen kann einerseits die Basisstation selbst einen Antrieb aufweisen, der die Räder antreibt, andererseits kann auch ein Ketten-, Riemen, oder Bandsystem mit der Basisstation verbunden sein und dieses für die Fortbewegung der Basisstation in definierter Weise und mit definierter Position verwendet werden.To propel such a base station on rails, on the one hand, the base station itself can have a drive that drives the wheels, on the other hand, a chain, belt, or belt system can be connected to the base station and this can be used to move the base station in a defined manner and with a defined position are used.
Wird die Basisstation ohne ein zuvor verlegtes Schienensystem eingesetzt, so kann es bei weichem Untergrund auch vorteilhaft sein, wenn die Basisstation auf Ketten angeordnet ist. Hierdurch reduziert sich der flächenspezifische Druck drastisch, so dass die erfindungsgemäße Vorrichtung auch bei ungünstigen Untergrundbedingungen um ein Haus herum eingesetzt werden kann.If the base station is used without a previously laid rail system, it can also be advantageous if the base station is arranged on chains if the ground is soft. This drastically reduces the area-specific pressure, so that the device according to the invention can also be used around a house in unfavorable underground conditions.
Alternativ kann die Basisstation im Rahmen der Erfindung auch stationär ausgebildet sein, so dass diese ausgehend von einer fixen Position vor der Wand oder Fassade die Bearbeitung ausführt.Alternatively, the base station can also be stationary within the scope of the invention, so that it carries out the processing starting from a fixed position in front of the wall or facade.
Zur flexiblen Positionierung der Arbeitseinheit wird vorgeschlagen, dass das Positioniersystem ein Hubsystem und/oder einen Gelenkarm und/oder einen Teleskoparm und/oder einen teleskopierbaren Gelenkarm aufweist, mit dem die Arbeitseinheit an beliebige Positionen an der Wand oder Fassade verfahren werden kann.For flexible positioning of the work unit, it is proposed that the positioning system has a lifting system and/or an articulated arm and/or a telescopic arm and/or a telescoping articulated arm with which the work unit can be moved to any position on the wall or facade.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, dass das Positioniersystem einen Sensor aufweist, welcher die Begrenzung der Wand und/oder die bei der Bearbeitung auszusparenden Flächen der Wand und/oder die zu bearbeitenden Flächen der Wand erfasst. Hierfür kann beispielhaft ein mechanischer und/oder optischer Sensor und/oder ein Ultraschallsensor eingesetzt werden. It is further proposed that the positioning system has a sensor which detects the boundary of the wall and/or the areas of the wall to be left out during processing and/or the areas of the wall to be processed. A mechanical and/or optical sensor and/or an ultrasonic sensor can be used for this purpose, for example.
Grundsätzlich ermöglicht die hier beschriebene Vorrichtung zum Bearbeiten einer Wand oder Fassade die Verwendung beliebiger Arbeitseinheiten, die entlang eines definierten Weges an der zu bearbeitenden Wand oder Fassade in definiertem Abstand vorbeigeführt wird. Wird die Vorrichtung ausschließlich für ein bestimmtes Arbeitsverfahren, also zum Beispiel nur für das Verputzen oder nur für den Farbauftrag, so kann das Arbeitssystem fest integriert werden. Günstig ist es allerdings auch, wenn unterschiedliche Arbeiten erledigt werden sollen, am Ende des Positioniersystems einen Wechseladapter für unterschiedliche Arbeitseinheiten vorzusehen.Basically, the device described here for editing a wall or facade allows the use of any work units along a defined path to processed wall or facade is passed at a defined distance. If the device is used exclusively for a specific work process, for example only for plastering or only for the application of paint, the work system can be permanently integrated. However, if different work is to be done, it is also advantageous to provide an interchangeable adapter for different work units at the end of the positioning system.
Die Arbeitseinheit kann beispielsweise als Farbauftrags- oder Verputzsystem ausgestaltet sein, wobei das Farbauftrags- oder Verputzsystem einen Pinsel, eine Rolle oder eine Sprüh- oder Spritzvorrichtung aufweisen kann.The working unit can be designed, for example, as a paint application or plastering system, wherein the paint application or plastering system can have a brush, a roller or a spray or spray device.
Ist die Arbeitseinheit als Sprüh- oder Spritzvorrichtung ausgebildet, so kann es vorteilhaft sein, zumindest eine seitliche Begrenzungsfläche zur Begrenzung der bearbeiteten Wand oder Fassade anzubringen.If the working unit is in the form of a spraying or spraying device, it can be advantageous to attach at least one lateral delimiting surface to delimit the wall or facade being processed.
Bei einer zu bearbeitenden Fassade wird es auch Flächen geben, die in einem, meist senkrechten, Winkel zur Fläche der Fassade stehen. Beispielsweise können dies herausstehende Vorsprünge oder Fenster- und Türlaibungen sein. Um diese zu bearbeiten wird vorgeschlagen eine spezielle Arbeitseinheit zu verwenden, welche dazu ausgebildet ist, solche in einem Winkel zur Fassade stehenden Flächen zu bearbeiten. Alternativ oder ergänzend kann auch ein zusätzliches Gelenk mit einer Verstellvorrichtung im Bereich der Befestigung oder des Wechseladapters der Arbeitseinheit, also zwischen Positioniervorrichtung und Arbeitseinheit, angeordnet werden. Damit kann zur Bearbeitung solcher im Winkel zur Fassade stehenden Flächen die jeweilige Arbeitseinheit in gewünschter Weise geschwenkt werden. Vorzugsweise kann die Verstellvorrichtung auch variabel steuerbar ausgeführt sein, so dass während des Arbeitsvorganges keine Unterbrechung für die Bearbeitung dieser Flächen notwendig wird.In the case of a facade to be processed, there will also be surfaces that are at an angle, usually vertical, to the surface of the facade. For example, these can be protrusions or window and door reveals. In order to process these, it is proposed to use a special working unit which is designed to process such surfaces that are at an angle to the facade. Alternatively or in addition, an additional joint with an adjustment device can be arranged in the area of the fastening or the changeover adapter of the working unit, ie between the positioning device and the working unit. The respective work unit can thus be swiveled in the desired manner for processing such surfaces which are at an angle to the facade. Preferably, the adjusting device can also be designed to be variably controllable, so that no interruptions are necessary during the working process for working on these surfaces.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere die Basisstation, mit mindestens einem Näherungs- oder Bewegungssensor ausgestattet werden, der eine unmittelbare Umgebung der Basisstation auf eine mögliche Annäherung von Personen oder gegebenenfalls auch Tieren überwacht. Im Falle einer Annäherung kann dann automatisch eine Notabschaltung der Vorrichtung aktiviert werden, um mögliche Verletzungen des sich Annähernden durch eine in Betrieb befindliche Vorrichtung zu vermeiden.Furthermore, the device according to the invention, in particular the base station, can be equipped with at least one proximity or motion sensor that monitors the immediate vicinity of the base station for possible approaches of people or animals. In the event of an approach, an emergency shutdown of the device can then be activated automatically in order to avoid possible injuries to the approaching person by an operating device.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass es auch zum Rahmen der Erfindung zählt, wenn gleichzeitig mehrere Arbeitseinheiten an der Positionierungsvorrichtung angeordnet sind, wobei je nach Bedarf eine oder mehrere der Arbeitseinheiten aktiviert werden können.In addition, it is pointed out that it is also part of the scope of the invention if several working units are arranged on the positioning device at the same time, one or more of the working units being able to be activated as required.
Entsprechend kann die Vorrichtung auch entweder an einer Bedieneinheit der Basisstation oder an einer Bedieneinheit, die zumindest kommunikationstechnisch mit der Basiseinheit verbunden ist, zum Beispiel ein Tablet, Mittel zur Auswahl und Aktivierung der spezifischen Arbeitseinheiten aufweisen.Correspondingly, the device can also have means for selecting and activating the specific working units either on an operating unit of the base station or on an operating unit that is at least communicatively connected to the base unit, for example a tablet.
Vorzugsweise führt die Prozessor- und Steuereinheit, welche die automatische Steuerung der Vorrichtung ausführt, aufgrund von im Speicher gespeicherten Programmcodes im Betrieb die hier geschilderten Verfahrensschritte im Betrieb aus.The processor and control unit, which carries out the automatic control of the device, preferably carries out the method steps described here during operation on the basis of program codes stored in the memory.
Bezüglich eines gegebenenfalls genutzten Schienensystems ist außerdem anzumerken, dass ein solches Schienensystem vorzugsweise am Gebäude fixiert werden sollte, also entsprechende Fixiervorrichtungen und Verbindungssysteme zwischen Gebäudewand und Schienensystem vorgesehen sein sollten, um entsprechende Stabilität und Unverrückbarkeit gegenüber dem Gebäude zu gewährleisten.With regard to any rail system used, it should also be noted that such a rail system should preferably be fixed to the building, i.e. appropriate fixing devices and connection systems should be provided between the building wall and rail system to ensure appropriate stability and immovability in relation to the building.
Weiterhin ist es günstig, ein solches Schienensystem höhenverstellbar auszuführen, damit Unebenheiten im Boden um das Gebäude ausgeglichen werden können. Vorteilhaft sollten die hierfür verwendeten Höhenverstellvorrichtungen mit unterschiedlichen gestalteten Füßen oder Bodenplatten versehen werden können, damit eine Anpassung an unterschiedliche Bodenbeschaffenheiten möglich ist.Furthermore, it is favorable to make such a rail system adjustable in height, so that unevenness in the ground around the building can be compensated for. Advantageously, the height adjustment devices used for this should be able to be provided with differently designed feet or base plates, so that an adaptation to different soil conditions is possible.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Hilfe der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Zu bemerken ist hierbei, dass die in diesen Ausführungsbeispielen gezeigten und beschriebenen Merkmale auch in Kombination mit den oben beschriebenen Vorrichtungsvarianten kombiniert werden können.The invention is described in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments with the aid of the figures, with only the features necessary for understanding the invention being shown. It should be noted here that the features shown and described in these exemplary embodiments can also be combined with the device variants described above.
Es zeigen im Einzelnen:
-
1 : Gebäude mit umlaufendem Schienensystem und ermittelten Referenzpunkten; -
2 : Fassade eines Gebäudes mit einer Variante eines automatisch bestimmten Arbeitsweges; -
3 : Fassade eines Gebäudes mit einer sehr einfachen Variante eines automatisch bestimmten Arbeitsweges; -
4 : Fassade eines Gebäudes mit einer weiteren Variante eines automatisch bestimmten Arbeitsweges; -
5 : erfindungsgemäße Vorrichtung in Frontalansicht; -
6 : erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht; -
7 : erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht mit horizontal ausfahrbarer und teleskopierbarer Positioniervorrichtung; -
8 : erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht mit schwenk- und teleskopierbarer Positioniervorrichtung; -
9 : erfindungsgemäße stationäre Vorrichtung in Frontalansicht mit teleskopierbarem Gelenkarm als Positioniervorrichtung.
-
1 : building with rail system running around and determined reference points; -
2 : facade of a building with a variant of an automatically determined commute to work; -
3 : facade of a building with a very simple variant of an automatically determined commute to work; -
4 : facade of a building with another variant of an automatically determined commute to work; -
5 : device according to the invention in a front view; -
6 : device according to the invention in side view; -
7 : device according to the invention in side view with horizontally extendable and telescopic positioning device; -
8th : device according to the invention in side view with pivotable and telescoping positioning device; -
9 : stationary device according to the invention in a front view with a telescoping articulated arm as a positioning device.
Grundidee einer speziellen Ausführung der Erfindung ist es, eine in drei Dimensionen arbeitende Vorrichtung oder Maschine zu schaffen, welche selbständig eine Außenfassade eines Gebäudes streichen kann. Hierzu misst die Vorrichtung, vorzugsweise selbständig, die Ecken des Gebäudes einschließlich gegebenenfalls vorhandener Vorsprünge, die Fensterlaibungen einschließlich der Türen und die Dachkonstruktion aus. Auf diese Weise wird die zu bearbeitende Fläche in ihren Außengrenzen und gegebenenfalls darin befindliche nicht zu bearbeitende Flächen mit ihren Innengrenzen bestimmt, so dass sich die Bearbeitung der Fassade ausschließlich auf die so bestimmte zu bearbeitende Fläche beschränkt. Also frei zu haltende Flächen, wie Fenster und Türen von der Bearbeitung, wie Streichen, Malen, Lackieren, Besprühen, etc., ausgespart werden.The basic idea of a special embodiment of the invention is to create a device or machine that works in three dimensions and can independently paint an outer facade of a building. For this purpose, the device measures, preferably independently, the corners of the building including any projections that may be present, the window reveals including the doors and the roof structure. In this way, the surface to be processed is determined in its outer borders and, if necessary, surfaces located therein that are not to be processed with their inner borders, so that the processing of the facade is limited exclusively to the surface to be processed determined in this way. So areas that are to be kept free, such as windows and doors, are left out of processing, such as brushing, painting, varnishing, spraying, etc.
In der hier gezeigten speziellen Ausführung bewegt sich die Basisstation auf einem Schienensystem, welches zumindest entlang einer Fassade eines Gebäudes oder um das zu bearbeitende Gebäude herum gelegt ist. Die hierfür verwendeten Schienen können in unterschiedlichen Längen und Größen zur Verfügung gestellt werden.In the special embodiment shown here, the base station moves on a rail system, which is placed at least along a facade of a building or around the building to be processed. The rails used for this can be made available in different lengths and sizes.
Zur Steuerung der Maschine kann ein darin verbautes Computersystem oder ein damit über elektrische Leitungen oder funktechnisch verbundenes Prozessorsystem, beispielsweise in Form eines Laptops oder Tablets, verwendet werden. Selbstverständlich ist zum Betrieb der Vorrichtung eine Stromquelle notwendig und vorgesehen, wobei es sich um einen einfachen bauseitigen Stromanschluss mit 240V oder 400V handeln kann oder einen an der Vorrichtung selbst verbauten Stromspeicher oder einen Stromgenerator, der den benötigten Strom selbst erzeugt, handeln kann.A computer system built into the machine or a processor system connected to it via electrical lines or radio technology, for example in the form of a laptop or tablet, can be used to control the machine. Of course, a power source is required and provided to operate the device, which can be a simple on-site power connection with 240V or 400V or a power storage device built into the device itself or a power generator that generates the required power itself.
In der
In der
Nach der Definition der zu bearbeitenden Fläche Fa wird ein günstiger, vorzugsweise der optimale, Weg zur Bearbeitung der Fläche Fa bestimmt, entlang dem die Arbeitseinheit 3 verfahren werden soll, um beispielsweise mit Hilfe eines Putzauftragssystems als Arbeitseinheit 3 den automatischen Auftrag eines Verputzes auf der Fläche Fa auszuführen.After defining the surface Fa to be processed, a favorable, preferably optimal, path for processing the surface Fa is determined, along which the working
Alternativ oder ergänzend kann beispielsweise als Arbeitseinheit 8 auch ein Hochdruckreiniger, ein Sandstrahler oder ein Farbauftragssystem eingesetzt werden.Alternatively or additionally, for example, a high-pressure cleaner, a sandblaster or a paint application system can also be used as the working
Die
Bei der automatischen Festlegung dieses Arbeitsweges W wurde als Randbedingung definiert, dass der Arbeitsweg W die Arbeitseinheit zunächst auf möglichst kurzer, vorzugsweise kürzester, Strecke entlang der Außenkonturen führen soll. Auf dieser Teilstrecke kann beispielsweise bestimmt werden, dass die Arbeitsgeschwindigkeit reduziert wird, um ein exakteres Arbeiten an den Grenzen zu ermöglichen. Anschließend wird die verbliebene zu bearbeitende Fläche gefüllt, wobei mit höherer Geschwindigkeit und gleichzeitig entsprechend höherem Materialdurchsatz gefahren wird. Außerdem ist als Randbedingung angenommen, dass möglichst ein zusammenhängender Weg mit vornehmlich Auf- und Abbewegungen und wenig Seitwärtsbewegung bevorzugt wird. Eine solche Vorgabe eignet sich besonders für Vorrichtungsvarianten, wie sie in den
Eine andere Variante eines automatisch bestimmten Arbeitsweges W für die eine zu bearbeitende Fassadenfläche Fa aus der
Die
Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen besteht auch die Möglichkeit als bevorzugte Bewegungsrichtung anstelle der senkrechten Bewegung, wie sie in den
Die
Nicht näher dargestellt ist auch ein Leitungs- und Pumpsystem, welches von den auf der Basisstation 2 angeordneten Vorratsbehältern 10 die darin aufbewahrten Medien, wie Putz, Farbe, Wasser, etc., zur Arbeitseinheit 8 fördert, um sie damit zu verarbeiten. Vorzugsweise wird die Förderung des Mediums automatisch entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit der Arbeitseinheit an der Wand geregelt.Also not shown in detail is a line and pump system, which conveys the media stored therein, such as plaster, paint, water, etc., from the
Anstelle des oder ergänzend zum Prozessorsystem 6 kann auch ein kabellos mit der Basisstation in Verbindung stehender Laptop oder Tablet für die Berechnungen und die Steuerung verwendet werden.Instead of or in addition to the
Die
Somit wird also über die gesteuerte Seitwärtsbewegung der Basisstation 2 auf dem Schienensystem S die horizontale Position entlang der Fassade F, über das Ein- und Ausfahren der teleskopierbaren Positioniervorrichtung 7 die Höhe und über die zusätzliche Hubvorrichtung 11 die Nähe der Arbeitseinheit 8 zur Fassade F eingestellt.Thus, the horizontal position along the facade F is adjusted via the controlled sideways movement of the
Ergänzend wird auch vorgeschlagen die Positioniervorrichtung 7 zusätzlich im unteren Bereich um eine, vorzugsweise parallel zur Fassade oder parallel zu den Achsen der Räder der Basisstation ausgerichtete, Schwenkachse 12 verschwenkbar auszuführen. Damit wird erreicht, dass der durch die Positioniervorrichtung 7 erreichbare Arbeitsbereich vergrößert wird und damit die Flexibilität der Bearbeitungsvorrichtung 1 verbessert wird.In addition, it is also proposed that the
Eine andere Variante einer Bearbeitungsvorrichtung 1 ist in der
Eine ähnliche Beweglichkeit der Positioniervorrichtung 7 an einer Basisstation 2 lässt sich auch erreichen, wenn die Positioniervorrichtung 7 unten um zwei Achsen oder um ein Kugelgelenk gelagert ist und weiter oben die Positioniervorrichtung 7 über zwei unabhängig voneinander steuerbare Teleskopstangen, die ein Dreieck aufspannen, mit der Basisstation 2 verbunden sind.A similar mobility of the
In der
Insgesamt wird mit der Erfindung also ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bearbeiten eine Fassade vorgeschlagen, wobei auf der Basis zuvor, vorzugsweise automatisch, ermittelter Begrenzungen einer zu bearbeitenden Wand ein Arbeitsweg, vorzugsweise automatisch, bestimmt wird und automatisch eine Arbeitseinheit entlang dieses vorgegebenen Arbeitsweges geführt wird, um die Wand zu bearbeiten. Die Bearbeitungsvorrichtung weist hierzu Mittel zur Bestimmung der zu bearbeitenden Fläche, eine Arbeitseinheit zum Bearbeiten der Wand, ein Positioniersystem für die Arbeitseinheit, eine Basisstation, welche das Positioniersystem trägt, auf und verfügt über eine Prozessor- und Steuereinheit mit einem Speicher für Programmcode und Daten, die mit der Vorrichtung verbunden ist, um die Vorrichtung zu steuern.Overall, the invention therefore proposes a method and a device for working on a facade, a working path being determined, preferably automatically, on the basis of previously determined, preferably automatically, boundaries of a wall to be worked on, and a working unit being guided automatically along this predetermined working path to edit the wall. For this purpose, the processing device has means for determining the surface to be processed, a working unit for processing the wall, a positioning system for the working unit, a base station which carries the positioning system, and has a processor and control unit with a memory for program code and data, connected to the device to control the device.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere beschränkt sich die Erfindung nicht auf die angegebenen Merkmalskombinationen, sondern es können auch für den Fachmann offensichtlich ausführbare andere Kombinationen und Teilkombinationen aus den offenbarten Merkmalen gebildet werden. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Ebenso liegt es auch im Rahmen der Erfindung, eine mechanische Umkehr der Funktionen der einzelnen mechanischen Elemente der Erfindung zu bewirken.Although the invention has been illustrated and described in detail by the preferred embodiment, the invention is not limited by the disclosed examples and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. In particular, the invention is not limited to the specified combinations of features, but other combinations and sub-combinations that are obviously executable for a person skilled in the art can also be formed from the disclosed features. Embodiments are therefore also to be regarded as included and disclosed by the invention which are not explicitly shown or explained in the figures, but which result from the explained embodiments and can be generated by means of separate combinations of features. Likewise, it is also within the scope of the invention to cause a mechanical reversal of the functions of the individual mechanical elements of the invention.
BezugszeichenlisteReference List
- GG
- Gebäudebuilding
- Ff
- Fassadefacade
- Fafa
- zu bearbeitende Flächesurface to be processed
- RaRa
- Referenzpunkte der Außengrenzen der FassadeReference points of the outer borders of the facade
- RiRi
- Referenzpunkte der Innengrenzen der auszusparenden FlächenReference points of the inner borders of the areas to be left out
- SS
- Schienensystemrail system
- 11
- Bearbeitungsvorrichtungprocessing device
- 22
- Basisstationbase station
- 33
- Fahrgestellchassis
- 44
- Stromquellepower source
- 55
- Antriebssystemdrive system
- 66
- Prozessorsystemprocessor system
- 77
- Positioniervorrichtungpositioning device
- 88th
- Arbeitseinheitunit of work
- 99
- Wechseladapterinterchangeable adapter
- 1010
- Vorratsbehälterreservoir
- 1111
- Hubvorrichtunglifting device
- 1212
- Schwenkachsepivot axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- DE 102009043784 A1 [0003]DE 102009043784 A1 [0003]
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-
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Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
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R003 | Refusal decision now final |