EP4264384A1 - Werkzeugmaschinensystem und verfahren zur steuerung einer mobilen werkzeugmaschine - Google Patents

Werkzeugmaschinensystem und verfahren zur steuerung einer mobilen werkzeugmaschine

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Publication number
EP4264384A1
EP4264384A1 EP21794580.7A EP21794580A EP4264384A1 EP 4264384 A1 EP4264384 A1 EP 4264384A1 EP 21794580 A EP21794580 A EP 21794580A EP 4264384 A1 EP4264384 A1 EP 4264384A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine tool
component
construction site
working position
control unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21794580.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sasha Lukic
Peter Brugger
Julia Zanona
Eirik Strand
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4264384A1 publication Critical patent/EP4264384A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B25J9/16—Program controls
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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Definitions

  • Machine tool system and method for controlling a mobile machine tool
  • the invention is based on a machine tool system for a construction site, comprising a mobile machine tool, the mobile machine tool being set up for work, in particular with a tool, at at least one working position on the construction site.
  • the object of the present invention is therefore to offer a machine tool system for a construction site with a mobile machine tool and a method for controlling a mobile machine tool on a construction site, which enable work to be carried out safely on the construction site in the long term.
  • a machine tool system for a construction site comprising a mobile machine tool, the mobile machine tool being set up for work, in particular with a tool, at at least one work position on the construction site, a control unit for controlling the mobile machine tool, comprising a microprocessor unit and a Program code storage unit in which program code executable on the microprocessor unit can be stored, and a component data storage unit in which at least one component data set for at least one component to be used on the construction site can be stored, the control unit being set up to determine the working position using a component data set stored in the component data storage unit .
  • One idea on which the invention is based is therefore to determine the working position using the stored component data record.
  • Such a determination of the working position can be understood in particular as an active determination of the working position, for example a calculation of the working position or at least an active check of a specified position value for suitability as a working position to be determined, in particular in contrast to a specification, for example by a user of the machine tool system. It is therefore no longer necessary for the user of the machine tool system to set and/or specify the working position. This makes it possible to coordinate the working position on the component data set. If the component data record includes, for example, a security indication that the working position must at least maintain a certain distance from an edge of the component, this can be taken into account when determining the working position. This consideration can take place automatically by the machine tool system, in particular by the control unit.
  • the mobile machine tool can be a construction robot.
  • the mobile machine tool, in particular the construction robot can preferably be set up for use in building construction and/or civil engineering. In particular, it may not be suitable for use in mining.
  • the tool can be a drilling tool, a chisel tool, a cutting tool, a sawing tool, a setting tool, for example for setting a connecting element, for example a screw or a nail, a grinding tool or a marking tool, for example a spray nozzle, and/or include such a tool .
  • the component to be used can be a wall, a ceiling or a floor of the construction site, for example of a building to be erected.
  • the component can also be a structural element.
  • the component can be a ceiling element, a wall element, an installation element, a connecting element, for example a screw anchor, or the like.
  • the control unit can form part of the mobile machine tool. It can also be designed separately from the mobile machine tool, in particular separately from the rest of the control unit. At least part of the control unit can be designed to be portable.
  • the component data record can include a component type, for example the type of ceiling element, a material, for example steel or concrete, and/or a dimension, for example a dimension. It is conceivable that the component data record includes a dimension for a relative working position within the relevant component type.
  • control unit can be set up to determine the working position using a construction site data record of a construction site data storage unit.
  • the control unit can include a construction site data storage unit in which at least one construction site data set can be stored.
  • the construction site data record can correspond to an actual value or a target value.
  • the construction site data record can come from a Building Information Model (BIM) plan.
  • BIM Building Information Model
  • the construction site data record can include information related to the construction site.
  • a requirement can be that the component, for example a support element, may only be mounted at a certain minimum distance from an edge of a wall.
  • the construction site data record can then include a measurement of the wall, for example the position and/or location of the wall, in particular its edges.
  • the component data record can include an indication of the type of component, in this case the type of support element.
  • Another component data record can include information about a relative position and a relative location of a bore in the support element relative to a corner point of the support element.
  • a working position, in particular a drilling position within the wall can thus be determined using the component data sets in conjunction with the construction site data set by suitable summation, so that the requirement with regard to the minimum distance is met.
  • the control unit can also be set up to determine the working position using a rule data set of a rule data storage unit.
  • the control unit can include a rule data storage unit in which at least one rule data set can be stored.
  • the rule data record can include rules on the relative relationship between at least two components and/or on the relative relationship between at least one component and the construction site.
  • the rule data record can include a rule for the areal arrangement of the component or components within the construction site.
  • the rule data record can also include information on a security requirement, for example on the requirement mentioned above.
  • Such a rule data record makes it possible in a particularly simple manner for the machine tool system, in particular the control unit, to be set up to determine a plurality of working positions, for example different components, according to a rule present in the form of a rule data record. It is thus possible for the machine tool system to take into account not only safety requirements but also other requirements such as aesthetic requirements or the like when determining at least one working position.
  • the control unit can be set up to determine the working position by modifying a predefined target working position, in particular using the component data set, the construction site data set and/or the standard data set.
  • a predefined target working position in particular using the component data set, the construction site data set and/or the standard data set.
  • the working position is already predefined in the form of the desired working position.
  • the target work position can come from a BIM planning system.
  • the machine tool system in particular the control unit, can be set up to compare the target working position with the component data record and/or with the construction site data record. In particular, it can be set up to determine whether all requirements relevant to the work position to be determined, including the rules of the standard data record, can be fulfilled and/or are fulfilled at the same time.
  • the desired working position can be accepted unchanged as the working position to be determined by the machine tool system, in particular by the control unit.
  • the machine tool system in particular the control unit, can be set up to automatically go through a conflict resolution process and/or to request interaction from the user of the machine tool system.
  • the machine tool system in particular the control unit, can be set up to determine an offset, so that all requirements are met when the target working position is shifted by the offset.
  • the machine tool system, in particular the control unit can be set up, in particular in the usual case that different offsets are possible, to determine the offset with the smallest possible offset distance from among all possible offsets.
  • the machine tool system, in particular the control unit is set up to request a corresponding selection of an offset from a user.
  • the working position to be determined can thus be or will be determined by modifying the target working position, in particular according to the position that results after the target working position has been shifted by the offset determined.
  • control unit has a detection sensor for detecting at least one component data set and/or one construction site data set.
  • the detection sensor can include an image recording unit, for example an optical camera, for recording a one-, two- and/or three-dimensional image.
  • the detection sensor can include a distance meter.
  • the distance meter can be a laser distance meter.
  • the detection sensor can be arranged on the control unit and/or on the mobile machine tool. Alternatively, it can also be arranged independently of the control unit and/or independently of the mobile machine tool, in particular on the construction site.
  • the detection sensor can be set up to automatically determine the component data record and/or the construction site data record.
  • control unit can include an analysis unit for analyzing the image.
  • the control unit can thus be set up to recognize the component and/or to determine a position, a location and/or a dimension of the component within the construction site.
  • the control unit can also be set up to recognize the construction site and/or to recognize a position, location and/or dimension within the construction site.
  • the machine tool system in particular the control unit and preferably using the detection sensor, can be set up to determine at least one dimension of a room, a wall, a ceiling and/or a floor located on the construction site.
  • the analysis unit is preferably designed to be self-learning.
  • it can include an artificial neural network, for example in the form of a deep learning unit.
  • the machine tool system according to the invention can be used in particular for frequently recurring work.
  • a machine tool system according to the invention which is set up for drilling and/or hammer drilling, for example, enables a forward-looking implementation of work.
  • the machine tool system can be set up, for example by means of suitable control data sets, to recognize that one of the target working positions of bores needs to be modified and that all the bores related to this target working position need to be changed accordingly, so that ultimately components despite Modification of the target working positions can be mounted properly and coherently.
  • the machine tool system can recognize that the first ceiling element has to be offset in reality compared to a position defined in a BIM plan, since the ceiling on which the ceiling element is to be mounted is also in reality is in a different position compared to the BIM plan.
  • the machine tool system according to the invention can then be set up to also offset all other ceiling elements to be mounted on the ceiling or the bores required for the installation of the ceiling elements accordingly, so that in the end the ceiling elements are offset compared to the BIM planning, but in themselves
  • ADJUSTED SHEET (RULE 91) ISA/EP are consistent and can be mounted on the ceiling according to all requirements without further rework.
  • the mobile machine tool is set up to select the tool to be used to carry out the work from a set of tools.
  • the mobile machine tool can be equipped with a tool changing system. It can also have a tool tray for storing one or more tools.
  • the mobile machine tool can particularly preferably be set up to select the tool to be used to carry out the work on the basis of the component data record and/or on the basis of the construction site data record.
  • the mobile machine tool can thus be set up, for example, to select a drilling tool of a suitable size from a set of drilling tools of different sizes depending on a component data record in which a diameter of a drilled hole to be made in the component is stored.
  • a particularly broad field of application results for the machine tool system if at least one element of the machine tool system, in particular the mobile machine tool or the control unit or at least part of the control unit, can be operated wirelessly.
  • it can have at least one rechargeable battery, for example a lithium-based battery, and/or a fuel cell.
  • the control unit can have a display unit for communication with a user.
  • the display unit can be set up to display the working position.
  • control unit can be set up to only start the work of the mobile machine tool after a positive acknowledgment from a user.
  • the control unit can have a display unit, in particular for displaying an augmented reality (AR) image.
  • AR augmented reality
  • the AR image can be in the form of a mixed reality (MR) image or in the form of a virtual reality (VR) image.
  • MR mixed reality
  • VR virtual reality
  • the control unit can be set up to map the specific working position and/or a comparison between the target working position and the working position.
  • At least one element of the control unit can be cloud-based.
  • the at least one element can be used with the rest of the machine tool system and/or can be or is connected to the rest of the machine tool system via a network, for example a mobile radio-based network or generally the Internet.
  • At least two of the memory units can be formed using at least one shared electronic component.
  • two or more of the memory units can be formed using the same memory components.
  • the component data storage unit or at least part of the component data storage unit is embodied in one or more remote, in particular cloud-based, storage systems. It is thus conceivable that the component data storage unit is designed as part of one or more component databases or at least in part from the one or more component databases of one or more manufacturers of components.
  • the scope of the invention also includes a method for controlling a mobile machine tool, in particular a construction robot, preferably for use in structural and / or civil engineering, on a construction site, the mobile machine tool for work, in particular with a tool, on at least one Working position of the construction site is set up, the working position is determined using a component data set.
  • the method according to the invention therefore also allows the working position to be determined automatically instead of being specified by a user of the method or the mobile machine tool. According to the method, requirements, in particular safety requirements, can thus be taken into account when determining the working position, so that the risks mentioned at the outset can also be reduced or eliminated.
  • the working position is determined using a construction site data set. It can thus be determined in particular using the component data set and using the construction site data set.
  • the working position can also be determined by modifying a predefined target working position, in particular using the component data set, the construction site data set and/or the standard data set.
  • the component data set and/or the construction site data set can be determined for such a target-time comparison by means of a detection sensor of the machine tool system, in particular the control unit.
  • the control unit can also be set up to use the component data set, the construction site data set and/or the rule data set to control at least one further parameter of the work of the mobile machine tool in addition to the working position.
  • This additional parameter can be, for example, a tool type, a tool dimension, a contact pressure force, a speed, for example a propulsion speed, a torque or the like.
  • ceiling elements are produced by casting formwork, for example in the case of so-called composite concrete ceilings.
  • the formwork can in particular have one or more profiled sheets.
  • the profile sheet or sheets can have at least one corrugated sheet, a trapezoidal sheet or another sheet reinforced by geometric structures.
  • the at least one profile sheet can be used as permanent formwork.
  • a surface of the component can be scanned, in particular optically.
  • the determined geometry can also be compared with component data and/or data from a BIM model.
  • the scanning can take place with the aid of a scanning sensor.
  • the scanning sensor can, for example, be and/or include a laser distance meter.
  • a laser beam of the scanning sensor can be deflected linearly, for example in the form of a loop. To do this, the laser beam can be deflected and/or the laser distance meter can be moved in a suitable manner.
  • the scanning sensor includes a 2D and/or a 3D sensor.
  • the scanning sensor can include an optical camera, for example. It can also include a 3D camera.
  • At least one rule data set can then be used to infer a position and/or location of the component, for example relative to the construction site, from the scanned surface.
  • the working position can thus also be determined directly and/or indirectly.
  • the working position can be determined on a component having the profile sheet.
  • the scanning sensor can be movable relative to the surface.
  • the scanning sensor can be arranged, for example, on a manipulator, in particular on an end effector of the manipulator.
  • At least one carrier structure and/or installation elements can also be scanned, for example with regard to their respective three-dimensional structures. Such a scanning can be carried out with the same and/or with the same means as the scanning of the surface.
  • a way to get to the working position with the mobile machine tool, in particular with its manipulator and/or a tool arranged thereon, for example a drill or a setting tool, can be planned.
  • the planning of the path can take into account data obtained from the scan.
  • a movement sequence of the manipulator can be planned and/or controlled in such a way that the manipulator moves past the detected object without bumping into it.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the machine tool system in a first example of a determination of working positions
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the machine tool system in a second example of a determination of working positions
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view through a component designed as a ceiling element
  • FIG. 6 shows the component according to FIG. 5 and a machine tool system in a schematic, perspective representation.
  • the machine tool system 10 has a mobile machine tool 12 which is set up as a construction robot for use in civil engineering.
  • the mobile machine tool 12 is for working at least one working position of a construction site furnished; it is equipped with a drilling tool 14 and can thus perform drilling work.
  • the drilling tool 14 is arranged on a multi-axis manipulator 16 of the mobile machine tool 12 .
  • the mobile machine tool 12 can move on a construction site, preferably automatically or at least remotely.
  • a control unit 20 for controlling the mobile machine tool 12 is housed in a housing 19 of the chassis 18 .
  • the control unit 20 is designed as a computer unit.
  • the control unit 20 comprises a microprocessor unit 21, a program code storage unit 22, in which program code executable on the microprocessor unit 21 can be stored, and a component data storage unit 24, in which at least one component data set for at least one component to be used on the construction site can be stored.
  • the control unit 20 also has a construction site data storage unit 26 for storing at least one construction site data set and a standard data storage unit 28 in which at least one standard data set can be stored.
  • the memory units 22, 24, 26 and 28 are implemented as a whole by an overall memory unit 29, for example a non-volatile, writable and readable memory unit.
  • the mobile machine tool 12 also has a detection sensor 30 .
  • the detection sensor 30 is formed by two image recording units 32 which together make it possible to record three-dimensional images of the environment. In particular, lengths, for example distances, can be determined on the basis of the three-dimensional images.
  • An analysis unit 33 is configured in the control unit 20 for analyzing recorded images.
  • the control unit 20 has a deep learning unit.
  • the machine tool system 10 also has a display unit 34, which is designed as part of the control unit 20, but independently of the rest of the control unit 20, and is in particular portable. It is via a radio link with the rest of the control unit 20 usable.
  • the display unit 34 is set up to display VR images. It also has two input keys 36 with which the user of the machine tool system 10 can acknowledge specific work items and thus start or prevent the execution of work.
  • FIG. 2 shows a determination of working positions with the aid of the machine tool system 10 described above.
  • a construction site 38 can be seen on which a component 44 is to be processed on a wall 42 .
  • the component 44 can be a wall cladding element, for example.
  • two boreholes are to be machined through the component 44 and into the wall 42 .
  • the component 44 has a code 46 by means of which and with the aid of the detection sensor 30 the control unit 20 recognizes the component 44 .
  • control unit 20 retrieves component data records for the component 44 from the component data storage unit 24 (also FIG. 1).
  • the component data sets can include information on positions at which drill holes are to be made.
  • construction site data records for construction site 38 are recorded via detection sensor 30 .
  • the construction site data records include, for example, the position and location of the wall 42 and the relative position of the component 44 relative to the wall 42.
  • Working positions resulting from these data sets are determined, in particular calculated, with the aid of the component data sets and the construction site data sets.
  • the result is presented on the display unit 34 in the form of a VR image 48 .
  • An image of the construction site 38 can first be seen in the VR image 48 .
  • the work items shown include 50 representations of the boreholes to be drilled.
  • control unit 20 controls the mobile machine tool 12 in such a way that it drills the desired bores at the specific work positions 50 drills.
  • FIG. 2 shows a situation in which the machine tool system 10 has just completed the drilling work, so that two boreholes 52 have been drilled through the component 44 and into the wall 42 .
  • FIG. 3 shows, also in a schematic representation, a further example of a determination of working positions.
  • target working positions from a BIM planning system. These target work positions are stored in the form of construction site data records in the construction site data storage unit 26 (see FIG. 1).
  • the machine tool system 10 corresponds to the previously described machine tool system 10, this machine tool system 10 being modified in relation to the previously described one in that it can determine working positions based on at least one predetermined target working position.
  • machine tool system 10 can be set up to determine working positions both with and without the presence of target working positions.
  • the VR image 48 shows a schematic top view of the wall 42 with the component 44.
  • the machine tool system 10 on the display unit 34 shows a VR figure 48 in the manner of the previously described embodiment.
  • mixtures of Types of representation or other types of representation are conceivable.
  • the resulting positions of the target working positions 54 are shown schematically within the V image 48 in accordance with the position and location of the wall 42 detected by the detection sensor 30 . It can be seen that the target working positions 54 are located too close to the edges of the component 44 .
  • the control unit 20 is therefore set up to provide an offset starting from the target working positions 54, with the aid of which the control unit 20 determines the final positions of the working positions 50. These specific work positions 50 are also shown in the display unit 34 .
  • the planned boreholes 52 are again drilled at the positions corresponding to the work positions 50 determined.
  • FIG. 4 shows a method 100 in the form of a flow chart.
  • the method 100 reference is made below to the previously introduced reference symbols in relation to the machine tool system 10 and in relation to the construction site 38.
  • the machine tool system 10 retrieves component data sets for different components that are stored in a cloud-based memory. Furthermore, construction site data records are loaded into the construction site data storage unit 26 from a BIM planning system.
  • a number of component data records are recorded using the recording sensor 30 and the analysis unit 33.
  • the type of component 44 and its position and orientation are determined.
  • construction site data records of the construction site 38 are recorded by means of the recording sensor 30 and the analysis unit 33 .
  • the position and location of the wall 42 are determined.
  • the work items 50 are determined using the component and construction site data records. If target work items 54 are available, they are checked for conflicts using the component data records and taking into account the construction site data record.
  • the working position 50 in question is determined by determining the smallest required shift of the target working position 54 in order to eliminate the conflict in question.
  • rule datasets which can preferably be stored in the rule storage unit 28, the rules associated therewith are additionally checked by the control unit 20.
  • rule data set that provides for the component 44 to be arranged only at specific positions or in the form of a specific pattern within the construction site 38 .
  • the work item 50 is additionally modified so that all the rules corresponding to all relevant rule data records are or will be met. If, exceptionally, all of the requirements to be taken into account according to the component data records, the construction site data records and the rule data records cannot be met without conflict, it can be provided that the control unit 20 query an interaction of the user to decide on the further procedure.
  • a further step 116 the determined work positions 50 and, if applicable, the target work positions 54 and their displacement are shown on the display unit 34 as a VR image 48. An acknowledgment by means of the keys 36 by the user is then awaited.
  • a final step 118 boreholes 52 or, in general, work is carried out at the positions within the construction site 38 corresponding to the specific work positions 50, or execution of the work is blocked.
  • step 116 can be dispensed with if the machine tool system 10 is to be designed to act completely autonomously and in particular without interaction with the user during the course of the method 100 .
  • step 110 After the work has been completed, it can be provided that the method is carried out again, in particular beginning with step 110, until all work items 50 to be processed have been determined and the corresponding work has been carried out.
  • Fig. 5 shows a schematic sectional view of a component 44 on a construction site 38.
  • the component 44 is designed as a ceiling element. It forms a ceiling of a building that is not shown in more detail in FIG.
  • the component 44 has a concrete layer 56 .
  • the profile sheet 58 can have elevations, depressions and/or other geometries.
  • the profile sheet 58 serves as permanent formwork for the concrete layer 56 produced by casting.
  • a concrete composite ceiling can thus be formed.
  • boreholes 52 are to be drilled at working positions 50, preferably in compliance with a required minimum distance and/or a defined drilling position.
  • Fig. 5 shows two such working positions 50, boreholes 52 and anchors 53.
  • various markings for example color markings or codes, for example for subsequent construction work or for instructions for later installation, are to be applied to the profile sheet 58 .
  • component data records R I, R II, R III are represented by component data records R I, R II, R III as examples.
  • the component data sets RI and R ill correspond to the property that in horizontal or at least essentially horizontal sections of the profile sheet 58 both working positions 50 for boreholes 52 are available and that color markings can be marked in these sections.
  • a further property can be that, for example, only markings are to be made in sections of the profile sheet 58 running obliquely to the horizontal, but not bore holes 52 are to be drilled.
  • This property of component 44 corresponds in Fig.
  • FIG. 6 shows component 44 according to FIG. 5 and a machine tool system 10 in a schematic, perspective view.
  • the concrete layer 56 is shown schematically in FIG. 6 only by a hatched area.
  • the profile sheet 58 is shown in FIG. 6 as a partially transparent line representation.
  • the profile sheet 58 is only an example and can also have a geometry other than that shown in FIG. 6 .
  • the machine tool system 10 can correspond to the previously described machine tool system 10 .
  • it has a mobile machine tool 12 .
  • It also has the manipulator 16 with a drilling tool 14 , located in particular within a dust extraction system 15 .
  • the distance meter 60 is designed as a laser distance meter. It is designed to use a laser beam 62 to scan a surface, in particular the underside, of the profile sheet 58, in particular optically. In particular, it is set up to determine its distance from a point of impact of the laser beam 62 on the profile sheet 58 in each case. This can be done, for example, by one or more runtime measurements.
  • the position and position of the distance measuring device 60 and thus of the drilling tool 14 arranged rigidly with respect to this is carried out by means of a position measuring device.
  • the position measuring device has a fully automatic total station 64 which tracks a reflector 66 with its own laser beam 65 .
  • other position measuring devices are also conceivable.
  • a position measurement can also be carried out by measuring the positions and/or locations of individual Arm elements of the manipulator 16 take place.
  • the profile sheet 58 is formed from a large number of bent sheet metal elements which are arranged relative to one another in such a way that the channels with depressions, slopes or elevations required for the trapezoidal cross section are formed.
  • the channels each run parallel to one another. This property is shown schematically in FIG. 6 by a rule data set IV.
  • Working positions 50 (FIG. 5) on the profile sheet 58 can be determined with the aid of the rule data record IV. First of all, horizontally running sections and, if necessary, sections of the profile sheet 58 that run obliquely to the horizontal must be localized in order to be able to use the component data records R I, RH and/or R III (Fig. 5) or, if necessary, further component data records for the further determination of the working positions 50.
  • the underside of the profile sheet 58 is first scanned linearly, for example along a loop-shaped scanning path 68 .
  • a height profile of the profile sheet 58 is measured along the scanning path 68 using the distance meter 60 .
  • the distance meter 60 For scanning along the scanning path 68, the distance meter 60 is moved with the aid of the manipulator 16, preferably in a horizontal plane.
  • the course of the positions of the distance measuring device 60 and thus of the laser beam 62 or its impingement points along the scanning path 68 are logged by the total station 64 in connection with the reflector 66 which is moved along with it.
  • the sampling can take place with a sampling rate of, for example, at least 10 Hz, preferably at least 20 Hz.
  • Coherent sections of the scanning section 68 with constant or at least only slightly fluctuating distances, in FIG. 6, for example, the section 70, can indicate horizontal sections of the profile sheet 58.
  • contiguous sections of the scanning section 68 with increasing or decreasing distances, for example section 72 in FIG. 6, can indicate sections of the profile sheet 58 running obliquely to the horizontal.
  • ADJUSTED SHEET (RULE 91) ISA/EP the respective contiguous sections, ie z. B. the sections 70 or 72, are extrapolated to the entire profile sheet 58.
  • the component data records R I, R II and/or R III and/or possibly further component data records in relation to the component 44 can now be used for the fine determination of working positions 50.
  • it can thus be ensured as a result that, for example, boreholes 52 are drilled only in sections of the profiled sheet 58 running horizontally. This can thus be ensured even if the position and/or location of the profile sheet 58 relative to the construction site 38 deviate from a planned position and/or a planned location.
  • the punctiform or line-shaped scanning of the profile sheet 58 can minimize interference from reflections on the surface of the profile sheet 58 . Since the scanning path 68 only needs to cover a portion of the profile sheet 58, the time required for measuring the position and/or position of the profile element 58 is also reduced.
  • a target working position for example according to planning in a BIM model, taking into account the rule data set R IV and/or other rule data sets and the component data sets R I, R II, R III and/or others Component data records, and in particular in the event that the component 44 has one or more profiled sheets, is modified.
  • a rule data record and/or a component data record can also include a limitation of a change in the working position 50 .
  • a working position for example a drilling position, can only be changed up to a maximum permissible distance.
  • At least one accuracy criterion can also be taken into account when changing the working position.

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Abstract

Beschrieben wird ein Werkzeugmaschinensystem (10) für eine Baustelle (38), umfassend eine mobile Werkzeugmaschine (12), insbesondere ein Bauroboter, vorzugsweise zum Einsatz im Hoch- und/oder Tiefbau, wobei die mobile Werkzeugmaschine (12) zur Arbeit, insbesondere mit einem Werkzeug (14), an wenigstens einer Arbeitsposition (50) der Baustelle (38) eingerichtet ist, eine Steuereinheit (20) zur Steuerung der mobilen Werkzeugmaschine (12), umfassend eine Mikroprozessoreinheit (21) und eine Programmcodespeichereinheit (22), in der auf der Mikroprozessoreinheit (21) ausführbarer Programmcode speicherbar ist, sowie eine Bauteildatenspeichereinheit (24), in der wenigstens ein Bauteildatensatz zu wenigstens einem auf der Baustelle (38) zu verwendenden Bauteil (44) speicherbar ist, wobei die Steuereinheit (20) eingerichtet ist, die Arbeitsposition (50) anhand eines in der Bauteildatenspeichereinheit (24) gespeicherten Bauteildatensatzes zu bestimmen. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren (100) zur Steuerung einer mobilen Werkzeugmaschine (10). Durch die Erfindung können spätere Schäden aufgrund unsachgemäßer Montage von Bauteilen (44) vermieden werden.

Description

Werkzeugmaschinensystem und Verfahren zur Steuerung einer mobilen Werkzeugmaschine
Beschreibung
Die Erfindung geht aus von einem Werkzeugmaschinensystem für eine Baustelle, umfassend eine mobile Werkzeugmaschine, wobei die mobile Werkzeugmaschine zur Arbeit, insbesondere mit einem Werkzeug, an wenigstens einer Arbeitsposition der Baustelle eingerichtet ist.
In der Vergangenheit ist es immer wieder zu schweren Unfällen aufgrund auf einer Baustelle unsachgemäß montierter Bauteile gekommen. Daneben kann die Lebensdauer eines Bauwerks durch unsachgemäß montierte Bauteile erheblich verkürzt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Werkzeugmaschinensystem für eine Baustelle mit einer mobilen Werkzeugmaschine sowie ein Verfahren zur Steuerung einer mobilen Werkzeugmaschine auf einer Baustelle anzubieten, die eine nachhaltig sichere Ausführung von Arbeiten auf der Baustelle ermöglichen.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Werkzeugmaschinensystem für eine Baustelle, umfassend eine mobile Werkzeugmaschine, wobei die mobile Werkzeugmaschine zur Arbeit, insbesondere mit einem Werkzeug, an wenigstens einer Arbeitsposition der Baustelle eingerichtet ist, eine Steuereinheit zur Steuerung der mobilen Werkzeugmaschine, umfassend eine Mikroprozessoreinheit und eine Programmcodespeichereinheit, in der auf der Mikroprozessoreinheit ausführbarer Programmcode speicherbar ist, sowie eine Bauteildatenspeichereinheit, in der wenigstens ein Bauteildatensatz zu wenigstens einem auf der Baustelle zu verwendenden Bauteil speicherbar ist, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, die Arbeitsposition anhand eines in der Bauteildatenspeichereinheit gespeicherten Bauteildatensatzes zu bestimmen. Ein der Erfindung zugrundeliegender Gedanke ist es somit, anhand des gespeicherten Bauteildatensatzes die Arbeitsposition zu bestimmen. Unter einer solchen Bestimmung der Arbeitsposition kann insbesondere eine aktive Ermittlung der Arbeitsposition, beispielsweise eine Berechnung der Arbeitsposition oder wenigstens eine aktive Überprüfung eines vorgegebenen Positionswertes auf Tauglichkeit als zu bestimmende Arbeitsposition, insbesondere im Gegensatz zu einer Vorgabe, beispielsweise eines Benutzers des Werkzeugmaschinensystems, verstanden werden. Es ist also nicht mehr notwendig, dass der Benutzer des Werkzeugmaschinensystems die Arbeitsposition einstellt und / oder vorgibt. Dies ermöglicht es, die Arbeitsposition auf dem Bauteildatensatz abzustimmen. Umfasst der Bauteildatensatz beispielsweise eine Sicherheitsangabe, dass die Arbeitsposition einen bestimmten Abstand von einem Rand des Bauteils mindestens einzuhalten hat, so kann dies bei der Bestimmung der Arbeitsposition berücksichtigt werden. Diese Berücksichtigung kann selbsttätig durch das Werkzeugmaschinensystem, insbesondere durch die Steuereinheit, erfolgen. Es kann somit auf überraschend einfache Weise sichergestellt werden, dass ein oder mehrere Anforderungen, insbesondere Sicherheitsanforderungen, des Bauteils bei Verrichtung der Arbeit erfüllt werden. Das Risiko einer unsachgemäßen Montage des Bauteils und damit verbunden eine spätere Gefährdung von Personen oder Objekten können somit erheblich gesenkt oder sogar vollständig ausgeräumt werden.
Die mobile Werkzeugmaschine kann ein Bauroboter sein. Die mobile Werkzeugmaschine, insbesondere der Bauroboter, kann vorzugsweise zum Einsatz im Hoch- und / oder Tiefbau eingerichtet sein. Sie kann insbesondere nicht für einen Einsatz im Bergbau geeignet sein.
Das Werkzeug kann ein Bohrwerkzeug, ein Meißelwerkzeug, ein Schneidwerkzeug, ein Sägewerkzeug, ein Setzwerkzeug, beispielsweise zum Setzen eines Verbindungselements, beispielsweise eine Schraube oder ein Nagel, ein Schleifwerkzeug oder ein Markierwerkzeug, beispielsweise eine Sprühdüse umfassend, sein und/oder ein solches Werkzeug umfassen.
Das zu verwendende Bauteil kann eine Wand, eine Decke oder ein Boden der Baustelle, beispielsweise eines zu errichtenden Bauwerks, sein. Das Bauteil kann auch ein Bauelement sein. Beispielsweise kann das Bauteil ein Deckenelement, ein Wandelement, ein Installationselement, ein Verbindungselement, beispielsweise ein Schraubanker, oder dergleichen sein. Die Steuereinheit kann einen Teil der mobilen Werkzeugmaschine bilden. Sie kann auch separat von der mobilen Werkzeugmaschine, insbesondere separat von der übrigen Steuereinheit, ausgebildet sein. Wenigstens ein Teil der Steuereinheit kann tragbar ausgebildet sein.
Der Bauteildatensatz kann eine Bauteilart, zum Beispiel der Art eines Deckenelement, ein Material, beispielsweise Stahl oder Beton, und / oder eine Maßangabe, beispielsweise einer Abmessung, umfassen. Denkbar ist, dass der Bauteildatensatz eine Maßangabe zu einer relativen Arbeitsposition innerhalb der betreffenden Bauteilart umfasst.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Arbeitsposition unter Verwendung eines Baustellendatensatzes einer Baustellendatenspeichereinheit zu bestimmen. Dazu kann die Steuereinheit eine Baustellendatenspeichereinheit, in der wenigstens ein Baustellendatensatz speicherbar ist, umfassen. Der Baustellendatensatz kann einem Ist-Wert oder einem Soll-Wert entsprechen. Beispielsweise kann der Baustellendatensatz aus einer Building Information Model (BIM)- Planung stammen.
Während der Bauteildatensatz somit eine auf das Bauteil bezogenen Angabe umfassen kann, kann der Baustellendatensatz eine auf die Baustelle bezogene Angabe umfassen.
Somit können Sicherheitsanforderungen bei der Bestimmung der Arbeitsposition berücksichtigt werden, die sich aus dem Zusammenspiel des Bauteils mit der Baustelle ergeben.
Beispielsweise kann eine Anforderung sein, dass das Bauteil, beispielsweise ein Tragelement, nur mit einem bestimmten Mindestabstand von einem Rand einer Wand montiert werden darf. Dann kann der Baustellendatensatz eine Maßangabe zu der Wand, beispielsweise zu der Position und / oder der Lage der Wand, insbesondere ihrer Ränder, umfassen. Der Bauteildatensatz kann eine Angabe der Bauteilart, hier also der Art des Tragelement, umfassen. Ein weiterer Bauteildatensatz kann eine Angabe zu einer Relativposition und einer Relativlage einer Bohrung im Tragelement relativ zu einem Eckpunkt des Tragelements umfassen. Somit kann eine Arbeitsposition, insbesondere eine Bohrposition innerhalb der Wand anhand der Bauteildatensätze in Verbindung mit dem Baustellendatensatz durch geeignete Summation bestimmt werden, sodass die Anforderung bezüglich des Mindestabstands eingehalten wird. Die Steuereinheit kann auch eingerichtet sein, die Arbeitsposition unter Verwendung eines Regeldatensatzes einer Regeldatenspeichereinheit zu bestimmen. Hierzu kann die Steuereinheit eine Regeldatenspeichereinheit, in der wenigstens ein Regeldatensatz speicherbar ist, umfassen. Der Regeldatensatz kann Regeln zum relativen Verhältnis wenigstens zweier Bauteile zueinander und / oder zum relativen Verhältnis wenigstens eines Bauteils zur Baustelle umfassen. Beispielsweise kann der Regeldatensatz eine Regel zur flächenhaften Anordnung des oder der Bauteile innerhalb der Baustelle umfassen. Der Regeldatensatz kann auch eine Angabe zu einer Sicherheitsanforderung, beispielsweise zu der vorangehend genannten Anforderung, umfassen. Durch einen solchen Regeldatensatz ist es auf besonders einfache Weise möglich, dass das Werkzeugmaschinensystem, insbesondere die Steuereinheit, eingerichtet ist, mehrere Arbeitspositionen, beispielsweise unterschiedlicher Bauteile, gemäß einer in Form eines Regeldatensatz vorliegenden Regel zu bestimmen. Somit ist es möglich, dass das Werkzeugmaschinensystem nicht nur Sicherheitsanforderungen, sondern auch andere Anforderungen wie beispielsweise ästhetische Anforderungen oder dergleichen bei der Bestimmung wenigstens einer Arbeitsposition berücksichtigt.
Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Arbeitsposition dadurch zu bestimmen, dass eine vordefinierte Soll-Arbeitsposition, insbesondere unter Verwendung des Bauteildatensatzes, des Baustellendatensatzes und / oder des Regeldatensatzes, modifiziert wird. Denkbar ist insbesondere, dass die Arbeitsposition in Form der Soll-Arbeitsposition bereits vordefiniert vorliegt. Beispielsweise kann die Soll-Arbeitsposition aus einem BIM-Planungssystem stammen.
Das Werkzeugmaschinensystem, insbesondere die Steuereinheit, kann dazu eingerichtet sein, die Soll-Arbeitsposition mit dem Bauteildatensatz und / oder mit dem Baustellendatensatz abzugleichen. Sie kann insbesondere eingerichtet sein zu ermitteln, ob alle für die zu bestimmende Arbeitsposition relevanten Anforderungen, einschließlich der Regeln des Regeldatensatzes, gleichzeitig erfüllbar und / oder erfüllt sind.
Sind alle Anforderungen bereits erfüllt, kann die Soll-Arbeitsposition unverändert als zu bestimmende Arbeitsposition vom Werkzeugmaschinensystem, insbesondere von der Steuereinheit, übernommen werden.
Stehen unterschiedliche Anforderungen in einem gegenseitigen, unauflösbaren Konflikt, kann das Werkzeugmaschinensystem, insbesondere die Steuereinheit, eingerichtet sein, selbsttätigen ein Konfliktlösungsverfahren zu durchlaufen und / oder eine Interaktion des Benutzers des Werkzeugmaschinensystems anzufordern.
Steht die Soll-Arbeitsposition in Konflikt mit einer oder mehreren der Anforderungen, so kann das Werkzeugmaschinensystem, insbesondere die Steuereinheit, eingerichtet sein, einen Versatz zu bestimmen, sodass bei Verschieben der Soll-Arbeitsposition um den Versatz alle Anforderungen erfüllt sind. Das Werkzeugmaschinensystem, insbesondere die Steuereinheit, kann, insbesondere im üblichen Falle, dass unterschiedliche Versätze möglich sind, eingerichtet sein, unter allen möglichen Versätzen den Versatz mit der geringstmöglichen Versatzdistanz zu ermitteln. Alternativ oder ergänzend ist für diesen Fall denkbar, dass das Werkzeugmaschinensystem, insbesondere die Steuereinheit, eingerichtet ist, eine entsprechende Auswahl eines Versatzes von einem Benutzer abzufragen.
Die zu bestimmende Arbeitsposition kann somit durch Modifikation der Soll-Arbeitsposition, insbesondere entsprechend der Position, die sich nach Verschieben der Soll-Arbeitsposition um den ermittelten Versatz ergibt, bestimmt sein oder werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Klasse von Ausführungsform der Erfindung weist die Steuereinheit einen Erfassungssensor zur Erfassung wenigstens eines Bauteildatensatzes und / oder eines Baustellendatensatzes auf.
Insbesondere kann der Erfassungssensor eine Bildaufnahmeeinheit, beispielsweise eine optische Kamera, zur Aufnahme eines ein-, zwei- und / oder drei-dimensionalen Bildes umfassen. Alternativ oder ergänzend kann der Erfassungssensor einen Distanzmesser umfassen. Der Distanzmesser kann ein Laserdistanzmesser sein. Der Erfassungssensor kann an der Steuereinheit und / oder an der mobilen Werkzeugmaschine angeordnet sein. Alternativ kann er auch unabhängig von der Steuereinheit und / oder unabhängig von der mobilen Werkzeugmaschine, insbesondere auf der Baustelle, angeordnet sein.
Der Erfassungssensor kann eingerichtet sein, den Bauteildatensatz und / oder den Baustellendatensatz selbsttätig zu ermitteln.
Dazu kann das die Steuereinheit eine Analyseeinheit zur Analyse des Bildes umfassen. Somit kann die Steuereinheit eingerichtet sein, das Bauteil zu erkennen und / oder eine Position, eine Lage und / oder eine Abmessung des Bauteils innerhalb der Baustelle zu ermitteln. Die Steuereinheit kann auch eingerichtet sein, die Baustelle zu erkennen und / oder eine Position, eine Lage und / oder eine Abmessung innerhalb der Baustelle zu erkennen. Beispielsweise kann so das Werkzeugmaschinensystem, insbesondere die Steuereinheit und vorzugsweise unter Verwendung des Erfassungssensors, eingerichtet sein, wenigstens eine Abmessung eines auf der Baustelle befindlichen Raums, einer Wand, einer Decke und / oder eines Fußbodens zu ermitteln.
Vorzugsweise ist die Analyseeinheit selbstlernend ausgebildet. Sie kann dazu ein künstliches neuronales Netz, beispielsweise in Form einer Deep-Learning-Einheit, umfassen.
Das erfindungsgemäße Werkzeugmaschinensystem lässt sich besonders bei häufig wiederkehrenden Arbeiten einsetzen.
Daher ist es günstig, wenn die mobile Werkzeugmaschine zum Bohren, Hammerbohren und / oder Meißeln eingerichtet ist.
Dabei ist besonders vorteilhaft, dass ein beispielsweise zum Bohren und / oder Hammerbohren eingerichtetes, erfindungsgemäßes Werkzeugmaschinensystem eine vorausschauende Umsetzung von Arbeiten ermöglicht. Insbesondere kann das Werkzeugmaschinensystem , beispielsweise durch geeignete Regeldatensätze, eingerichtet sein zu erkennen, dass eine der Soll-Arbeitspositionen von Bohrungen zu modifizieren ist, und dass dazu alle mit dieser Soll- Arbeitsposition in Beziehung stehenden Bohrungen entsprechend zu verändern sind, sodass im Endeffekt Bauteile trotz Modifikation der Soll-Arbeitspositionen ordnungsgemäß und in sich stimmig montiert werden können.
Beispielsweise kann das Werkzeugmaschinensystem in Bezug auf ein erstes Deckenelement erkennen, dass das erste Deckenelement gegenüber einer in einer BIM-Planung definierten Position in der Realität zu versetzen ist, da sich die Decke, an der das Deckenelement montiert werden soll, ebenfalls in der Realität an einer gegenüber der BIM-Planung geänderten Position befindet. Dann kann das erfindungsgemäße Werkzeugmaschinensystem eingerichtet sein, zusätzlich auch alle anderen an der Decke zu montierenden Deckenelemente bzw. die für die Montage der Deckenelemente benötigten Bohrungen entsprechend zu versetzen, sodass im Endeffekt die Deckenelemente zwar gegenüber der BIM-Planung versetzt, jedoch in sich
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BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP stimmig und allen Anforderungen entsprechend an der Decke ohne weitere Nacharbeiten montierbar sind.
Hierdurch wird auch ein möglichst hochgradig automatisierter Betrieb des Werkzeugmaschinensystems ermöglicht.
Bei bisher bekannten Systemen bestand dagegen das Problem, dass aufgrund ungeeignet gesetzter Bohrungen entstehende Montageprobleme zum Teil erst zu einem viel späteren Zeitpunkt erkannt werden konnten und zu erheblichen Rückbau- und Nacharbeiten führten. Somit beschränkten derartige Unterbrechungen und notwendige manuelle Eingriffe den bisher erreichbaren Automatisierungsgrad bei Baurobotern.
Denkbar ist auch, dass die mobile Werkzeugmaschine eingerichtet ist, das zur Ausführung der Arbeit zu verwendende Werkzeug aus einem Satz von Werkzeugen auszuwählen. Dazu kann die mobile Werkzeugmaschine mit einem Werkzeugwechselsystem ausgestattet sein. Sie kann auch eine Werkzeugablage zur Ablage ein oder mehrerer Werkzeuge aufweisen.
Besonders bevorzugt kann die mobile Werkzeugmaschine eingerichtet sein, das zur Ausführung der Arbeit zu verwendende Werkzeug anhand des Bauteildatensatzes und / oder anhand des Baustellendatensatzes auszuwählen. Somit kann die mobile Werkzeugmaschine beispielsweise eingerichtet sein, ein Bohrwerkzeug geeigneter Größe in Abhängigkeit von einem Bauteildatensatz, in dem ein Durchmesser eines in das Bauteils einzubringenden Bohrlochs gespeichert ist, aus einem Satz von Bohrwerkzeugen unterschiedlicher Größe auszuwählen.
Ein besonders breites Anwendungsgebiet ergibt sich für das Werkzeugmaschinensystem, wenn wenigstens ein Element des Werkzeugmaschinensystems, insbesondere die mobile Werkzeugmaschine oder die Steuereinheit oder zumindest ein Teil der Steuereinheit, kabellos betreibbar ist. Sie kann dazu wenigstens einen wiederaufladbaren Akkumulator, beispielsweise einen lithium-basierten Akkumulator, und / oder eine Brennstoffzelle, aufweisen.
Zur Kommunikation mit einem Benutzer kann die Steuereinheit eine Displayeinheit aufweisen. Die Displayeinheit kann zur Anzeige der Arbeitsposition eingerichtet sein.
Aus Sicherheitsgründen kann die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Arbeit der mobilen Werkzeugmaschine erst nach einer positiven Quittierung eines Benutzers zu starten.
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BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Bei einer besonders benutzerfreundlichen Ausführungsform der Erfindung kann die Steuereinheit eine Displayeinheit, insbesondere zur Darstellung eines Augmented-Reality- (AR-) Bildes, aufweisen. Das AR-Bild kann in Form eines Mixed-Reality- (MR-) Bildes oder in Form eines Virtual-Reality- (VR-) Bildes ausgebildet sein. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die bestimmte Arbeitsposition und / oder einen Vergleich zwischen der Soll- Arbeitsposition und der Arbeitsposition abzubilden.
Wenigstens ein Element der Steuereinheit kann Cloud-basiert ausgebildet sein. Das wenigstens eine Element kann über ein Netzwerk, beispielsweise ein mobilfunkbasiertes Netzwerk oder allgemein das Internet, mit dem übrigen Werkzeugmaschinensystem verwendbar und / oder mit dem übrigen Werkzeugmaschinensystem verbindbar oder verbunden sein.
Wenigstens zwei der Speichereinheiten können mit Hilfe von wenigstens einem gemeinsam verwendeten elektronischen Bauteil ausgebildet sein. Insbesondere können zwei oder mehr der Speichereinheiten mittels derselben Speicherbauteile ausgebildet sein.
Denkbar ist insbesondere, dass die Bauteildatenspeichereinheit oder zumindest ein Teil der Bauteildatenspeichereinheit in einem oder mehreren, entfernten, insbesondere Cloud-basierten, Speichersystemen ausgebildet ist. So ist denkbar, dass die Bauteildatenspeichereinheit als Teil einer oder mehrerer Bauteildatenbanken oder zumindest zum Teil aus der einen oder den mehreren Bauteildatenbanken eines oder mehrerer Hersteller von Bauteilen ausgebildet ist.
In den Rahmen der Erfindung fällt des Weiteren ein Verfahren zur Steuerung einer mobilen Werkzeugmaschine, insbesondere ein Bauroboter, vorzugsweise zum Einsatz im Hoch- und / oder Tiefbau, auf einer Baustelle, wobei die mobile Werkzeugmaschine zur Arbeit, insbesondere mit einem Werkzeug, an wenigstens einer Arbeitsposition der Baustelle eingerichtet ist, wobei die Arbeitsposition anhand eines Bauteildatensatzes bestimmt wird.
Analog zum erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinensystem erlaubt daher auch das erfindungsgemäße Verfahren, dass die Arbeitsposition selbsttätig bestimmt wird anstatt dass diese von einem Benutzer des Verfahrens bzw. der mobilen Werkzeugmaschine vorzugeben ist. Somit lassen sich verfahrensgemäß wiederum Anforderungen, insbesondere Sicherheitsanforderungen, bei der Bestimmung der Arbeitsposition berücksichtigen, sodass sich wiederum die eingangs genannten Risiken ebenfalls verringern oder ausräumen lassen.
Es ist auch denkbar, dass die Arbeitsposition anhand eines Baustellendatensatzes bestimmt wird. Sie kann somit insbesondere anhand des Bauteildatensatzes und anhand des Baustellendatensatzes bestimmt werden.
Um allfälligen Abweichungen der Realität von BIM-Planungsdaten zu begegnen, kann die Arbeitsposition auch dadurch ermittelt werden, dass eine vordefinierte Soll-Arbeitsposition, insbesondere unter Verwendung des Bauteildatensatzes, des Baustellendatensatzes und / oder des Regeldatensatzes, modifiziert wird.
Für einen derartigen Soll-Zlst-Abgleich kann der Bauteildatensatz und / oder der Baustellendatensatz mittels eines Erfassungssensors des Werkzeugmaschinensystems, insbesondere der Steuereinheit, ermittelt werden.
Die Steuereinheit kann auch eingerichtet sein, anhand des Bauteildatensatzes, des Baustellendatensatzes und / oder des Regeldatensatzes wenigstens einen weiteren Parameter der Arbeit der mobilen Werkzeugmaschine neben der Arbeitsposition zu steuern. Dieser weitere Parameter kann beispielsweise eine Werkzeugart, eine Werkzeugabmessung, eine Anpresskraft, eine Geschwindigkeit, beispielsweise eine Vortriebsgeschwindigkeit, ein Drehmoment oder dergleichen sein.
In manchen Ländern werden beispielsweise Deckenelemente durch Ausgießen einer Schalung hergestellt, beispielsweise bei sogenannten Betonverbunddecken. Die Schalung kann insbesondere ein oder mehrere Profilbleche aufweisen. Das oder die Profilbleche können wenigstens ein Wellblech, ein Trapezblech oder ein anderes, durch geometrische Strukturen verstärktes Blech aufweisen. Das wenigstens eine Profilblech kann als verlorene Schalung verwendet werden. Eine Oberfläche des Bauteils kann, insbesondere optisch, abgetastet werden.
Beispielsweise bei solchen Profilblechen hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Oberfläche des Bauteils punktförmig und / oder linienförmig, insbesondere optisch, abgetastet wird. Dies kann eine präzise Bestimmung der Geometrie oder Teilen der Geometrie ermöglichen.
Insbesondere kann auch ein Abgleich der bestimmten Geometrie mit Bauteildaten und / oder Daten eines BIM-Modells erfolgen.
Dazu kann die Abtastung mithilfe eines Abtastsensors erfolgen. Der Abtastsensor kann beispielsweise ein Laserdistanzmesser sein und / oder einen solchen umfassen. Ein Laserstrahl des Abtastsensors kann linienförmig, beispielsweise schleifenförmig, umgelenkt werden. Dazu kann der Laserstrahl abgelenkt und / oder der Laserdistanzmesser geeignet bewegt werden.
Denkbar ist auch, dass der Abtastsensor eine 2D- und / oder eine 3D-Sensor umfasst. Dazu kann der Abtastsensor beispielsweise eine optische Kamera umfassen. Er kann auch eine 3D- Kamera umfassen.
Wenigstens ein Regeldatensatz kann dann verwendet werden, um aus der abgetasteten Oberfläche auf eine Position und / oder Lage des Bauteils, beispielsweise relativ zur Baustelle, zu schließen. Somit kann auch direkt und / oder indirekt die Arbeitsposition bestimmt werden.
Somit kann die Arbeitsposition an einem das Profilblech aufweisenden Bauteil bestimmt werden.
Zur Abtastung der Oberfläche kann der Abtastsensor relativ zur Oberfläche bewegbar sein. Dazu kann der Abtastsensor beispielsweise an einem Manipulator, insbesondere an einem Endeffektor des Manipulators, angeordnet sein.
Ebenso wie die Oberfläche des Bauteils können auch wenigstens eine Trägerstruktur und / oder Installationselemente, beispielsweise bezüglich ihrer jeweiligen dreidimensionalen Strukturen, abgetastet werden. Eine solche Abtastung kann mit denselben und / oder mit den gleichen Mitteln erfolgen wie die Abtastung der Oberfläche.
Ein Weg, um mit der mobilen Werkzeugmaschine, insbesondere mit deren Manipulator und / oder einem daran angeordneten Werkzeug, beispielsweise einem Bohrer oder einem Setzwerkzeug, zur Arbeitsposition zu gelangen kann geplant werden. Dabei kann die Planung des Weges aus der Abtastung gewonnene Daten berücksichtigen. Befindet sich beispielsweise die Arbeitsposition in unmittelbarer Nähe zu einem detektierten Objekt, beispielsweise der Trägerstruktur, so kann ein Bewegungsablauf des Manipulators so geplant und / oder gesteuert werden, dass der Manipulator sich ohne anzustoßen am detektierten Objekt vorbei bewegt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die dort gezeigten Merkmale sind nicht notwendig maßstäblich zu verstehen und derart dargestellt, dass die erfindungsgemäßen Besonderheiten deutlich sichtbar gemacht werden können. Die verschiedenen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
In der schematischen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Werkzeugmaschinensystem;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Werkzeugmaschinensystems in einem ersten Beispiel einer Bestimmung von Arbeitspositionen;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Werkzeugmaschinensystems bei einem zweiten Beispiel einer Bestimmung von Arbeitspositionen;
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens;
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht durch ein als Deckenelement ausgebildetes Bauteil; und
Fig. 6 das Bauteil gemäß Fig. 5 und ein Werkzeugmaschinensystem in schematischer, perspektiver Darstellung.
In der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung für gleiche oder sich funktional entsprechende Elemente jeweils die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Werkzeugmaschinensystem 10. Das Werkzeugmaschinensystem 10 weist eine mobile Werkzeugmaschine 12 auf, die als Bauroboter zum Einsatz im Hoch- und Tiefbau eingerichtet ist. Insbesondere ist die mobile Werkzeugmaschine 12 zur Arbeit an wenigstens einer Arbeitsposition einer Baustelle eingerichtet; sie ist mit einem Bohrwerkzeug 14 ausgestattet und kann somit Bohrarbeiten verrichten.
Das Bohrwerkzeug 14 ist an einem mehrachsigen Manipulator 16 der mobilen Werkzeugmaschine 12 angeordnet. Mit Hilfe eines Fahrwerks 18 kann sich die mobile Werkzeugmaschine 12 auf einer Baustelle, vorzugsweise selbsttätig oder zumindest ferngesteuert, fortbewegen.
In einem Gehäuse 19 des Fahrwerks 18 ist eine Steuereinheit 20 zur Steuerung der mobilen Werkzeugmaschine 12 untergebracht. Die Steuereinheit 20 ist als Rechnereinheit ausgebildet.
Die Steuereinheit 20 umfasst eine Mikroprozessoreinheit 21 , eine Programmcodespeichereinheit 22, in der auf der Mikroprozessoreinheit 21 ausführbarer Programmcode speicherbar ist, sowie eine Bauteildatenspeichereinheit 24, in der wenigstens ein Bauteildatensatz zu wenigstens einem auf der Baustelle zu verwendenden Bauteil speicherbar ist.
Die Steuereinheit 20 weist ferner eine Baustellendatenspeichereinheit 26 zur Speicherung wenigstens eines Baustellendatensatzes sowie eine Regeldatenspeichereinheit 28, in der wenigstens ein Regeldatensatz speicherbar ist. Die Speichereinheiten 22, 24, 26 und 28 sind gesamtheitlich durch eine Gesamtspeichereinheit 29, beispielsweise eine nichtflüchtige, schreib- und lesbare Speichereinheit, realisiert.
Die mobile Werkzeugmaschine 12 weist des Weiteren einen Erfassungssensor 30 auf. Der Erfassungssensor 30 ist durch zwei Bildaufnahmeeinheiten 32 ausgebildet, die es zusammen ermöglichen, dreidimensionale Bilder der Umgebung aufzunehmen. Anhand der dreidimensionalen Bilder können insbesondere Längen, beispielsweise Distanzen, ermittelt werden.
Zur Analyse aufgenommener Bilder ist in der Steuereinheit 20 eine Analyseeinheit 33 ausgebildet. Dazu weist die Steuereinheit 20 eine Deep-Learning-Einheit auf.
Das Werkzeugmaschinensystem 10 weist des Weiteren eine Displayeinheit 34 auf, die als Teil der Steuereinheit 20, jedoch unabhängig von der übrigen Steuereinheit 20, insbesondere tragbar, ausgebildet ist. Sie ist über eine Funkverbindung mit der übrigen Steuereinheit 20 verwendbar.
Die Displayeinheit 34 ist eingerichtet, VR-Bilder darzustellen. Sie weist ferner zwei Eingabetasten 36 auf, mit denen der Benutzer des Werkzeugmaschinensystems 10 bestimmte Arbeitspositionen quittieren und damit die Ausführung von Arbeiten starten oder verhindern kann.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Bestimmung von Arbeitspositionen mithilfe des vorangehend beschriebenen Werkzeugmaschinensystems 10.
In der schematischen Darstellung gemäß Fig. 2 ist eine Baustelle 38 zu erkennen, auf der an einer Wand 42 ein Bauteil 44 zu bearbeiten ist. Das Bauteil 44 kann beispielsweise ein Wandverkleidungselement sein.
Durch das Bauteil 44 hindurch und in die Wand 42 hinein sollen im vorliegenden Beispiel zwei Bohrlöcher eingearbeitet werden.
Das Bauteil 44 weist einen Code 46 auf, anhand dessen und mithilfe des Erkennungssensors 30 die Steuereinheit 20 das Bauteil 44 erkennt.
Mithilfe des Codes 46 ruft die Steuereinheit 20 (siehe Fig. 1) aus der Bauteildatenspeichereinheit 24 (ebenfalls Fig. 1) Bauteildatensätze zu dem Bauteil 44 ab.
Die Bauteildatensätze können insbesondere Angaben zu Positionen, an denen Bohrlöcher zu fertigen sind, umfassen. Zusätzlich werden über den Erfassungssensor 30 Baustellendatensätze zur Baustelle 38, insbesondere zur Wand 42, erfasst.
Die Baustellendatensätze umfassen dabei beispielsweise die Position und die Lage der Wand 42 sowie die Relativposition des Bauteils 44 relativ zur Wand 42.
Mithilfe der Bauteildatensatzsätze sowie der Baustellendatensätze werden sich aus diesen Datensätzen ergebende Arbeitspositionen bestimmt, insbesondere berechnet.
Das Ergebnis wird auf der Displayeinheit 34 in Form eines VR-Bildes 48 dargestellt. Im VR-Bild 48 ist zunächst ein Abbild der Baustelle 38 zu erkennen. Zusätzlich sind - in Form von Fadenkreuzen - Arbeitspositionen 50 im VR-Bild 48 abgebildet. Zusätzlich zu den Fadenkreuzen umfassen die abgebildeten Arbeitspositionen 50 Darstellungen der zu erstellenden Bohrlöcher.
Quittiert nun der Benutzer des Werkzeugmaschinensystems 10 die bestimmten Arbeitspositionen 50 auf einer der Tasten 36, insbesondere auf der mit „OK“ markierten Taste 36, so steuert die Steuereinheit 20 die mobile Werkzeugmaschine 12 derart an, dass diese an den bestimmten Arbeitspositionen 50 die gewünschten Bohrungen bohrt.
Konkret ist in Fig. 2 eine Situation dargestellt, bei der das Werkzeugmaschinensystem 10 just die Bohrarbeiten abgeschlossen hat, sodass zwei Bohrlöcher 52 durch das Bauteil 44 hindurch und in die Wand 42 hinein gebohrt sind.
Fig. 3 zeigt, ebenfalls in schematischer Darstellung, ein weiteres Beispiel einer Bestimmung von Arbeitspositionen.
Im Unterschied zu der Situation gemäß Fig. 2 liegen in der Fig. 3 zugrunde liegenden Situation Soll-Arbeitspositionen aus einem BIM-Planungssystem vor. Diese Soll-Arbeitspositionen sind in Form von Baustellendatensätzen in der Baustellendatenspeichereinheit 26 (siehe Fig. 1) gespeichert.
Soweit nicht anders beschrieben, entspricht das Werkzeugmaschinensystem 10 dem vorangehend beschriebenen Werkzeugmaschinensystem 10, wobei dieses Werkzeugmaschinensystem 10 dahingehend gegenüber dem vorangehend beschriebenen modifiziert ist, dass es Arbeitspositionen ausgehend von wenigstens einer vorgegebenen Soll- Arbeitsposition bestimmen kann.
Es versteht sich, dass das Werkzeugmaschinensystem 10 eingerichtet sein kann, Arbeitspositionen je nach Vorliegen von Soll-Arbeitspositionen sowohl mit als auch ohne diesen zu bestimmen.
Wie in der Darstellung gemäß Fig. 3 zu erkennen ist, zeigt in diesem Fall das VR-Bild 48 eine schematische Draufsicht auf die Wand 42 mit dem Bauteil 44. Alternativ oder ergänzend ist auch denkbar, dass das Werkzeugmaschinensystem 10 auf der Displayeinheit 34 ein VR-Bild 48 nach Art des vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiels darstellt. Auch Mischungen der Darstellungsarten oder andere Darstellungsarten sind denkbar.
Entsprechend der vom Erkennungssensor 30 erfassten Position und Lage der Wand 42 werden die resultierenden Positionen der Soll-Arbeitspositionen 54 schematisch innerhalb des V-Bildes 48 dargestellt. Zu erkennen ist, dass sich die Soll-Arbeitspositionen 54 zu dicht an Rändern des Bauteils 44 befinden.
Es bestehen Konflikte mit in der Bauteildatenspeichereinheit 24 gespeicherten Bauteildatensätzen für das Bauteil 44, nach denen die Bohrlöcher mit bestimmten Mindestabständen von den Rändern sowie mit bestimmten Höchstabständen von den Rändern des Bauteils 44 zu fertigen sind.
Die Steuereinheit 20 ist daher eingerichtet, einen Versatz ausgehend von den Soll- Arbeitspositionen 54 vorzusehen, mit dessen Hilfe die Steuereinheit 20 die finalen Positionen der Arbeitspositionen 50 bestimmt. Diese bestimmten Arbeitspositionen 50 sind ebenfalls in der Displayeinheit 34 abgebildet.
Nach Quittierung durch den Benutzer werden wiederum die geplanten Bohrlöcher 52 an den den bestimmten Arbeitspositionen 50 entsprechenden Positionen gebohrt.
Fig. 4 zeigt ein Verfahren 100 in Form eines Flussdiagramms. Zur Erläuterung des Verfahrens 100 wird im Folgenden in Bezug auf das Werkzeugmaschinensystem 10 sowie in Bezug auf die Baustelle 38 auf die vorangehend eingeführten Bezugszeichen zurückgegriffen.
In einem ersten Schritt 110 ruft das Werkzeugmaschinensystem 10, insbesondere die Steuereinheit 20, in einem Cloud-basierten Speicher gespeicherte Bauteildatensätze zu unterschiedlichen Bauteilen ab. Ferner werden Baustellendatensätze aus einem BIM- Planungssystem in die Baustellendatenspeichereinheit 26 geladen.
In einem nachfolgenden Schritt 112 werden mehrere Bauteildatensätze mittels des Erfassungssensors 30 und der Analyseeinheit 33 erfasst. Insbesondere werden der Typ des Bauteils 44 sowie dessen Position und Lage ermittelt. Zusätzlich werden Baustellendatensätze der Baustelle 38 mittels des Erfassungssensor 30 und der Analyseeinheit 33 erfasst. Insbesondere werden die Position und die Lage der Wand 42 ermittelt. In einem weiteren Schritt 114 werden die Arbeitspositionen 50 anhand der Bauteil- und der Baustellendatensätze bestimmt. Liegen Soll-Arbeitspositionen 54 vor, werden diese anhand der Bauteildatensätze und unter Berücksichtigung der Baustellendatensatzes auf Konflikte geprüft.
Wird ein Konflikt festgestellt, so wird die jeweils betreffende Arbeitsposition 50 durch Bestimmung einer geringsten, erforderlichen Verschiebung der Soll-Arbeitsposition 54 bestimmt, um den betreffenden Konflikt auszuräumen.
Liegen Regeldatensätze vor, die vorzugsweise in der Regelspeichereinheit 28 gespeichert sein können, so werden die damit verbundenen Regeln durch die Steuereinheit 20 zusätzlich geprüft.
Beispielsweise kann ein Regeldatensatz vorliegen, der eine Anordnung des Bauteils 44 nur an bestimmten Positionen oder in Form eines bestimmten Musters innerhalb der Baustelle 38 vorsieht.
Wird diese Regel bei der aktuell bestimmten Arbeitsposition 50 nicht erfüllt, so wird die Arbeitsposition 50 zusätzlich modifiziert, sodass auch alle Regeln entsprechend aller betreffenden Regeldatensätze erfüllt sind bzw. werden. Sollte ausnahmsweise die Gesamtheit der zu berücksichtigenden Anforderungen gemäß der Bauteildatensätze, der Baustellendatensätze und der Regeldatensätzen nicht konfliktfrei erfüllbar ist, kann vorgesehen sein, dass das die Steuereinheit 20 eine Interaktion des Benutzers zur Entscheidung des weiteren Vorgehens abzufragen.
In einem weiteren Schritt 116 werden die bestimmten Arbeitspositionen 50, sowie gegebenenfalls die Soll-Arbeitspositionen 54 sowie deren Verschiebung auf der Displayeinheit 34 als VR-Bild 48 dargestellt. Anschließend wird eine Quittierung mittels der Tasten 36 durch den Benutzer abgewartet.
Je nach Ausgang der Quittierung durch den Benutzer werden sodann in einem abschließenden Schritt 118 Bohrlöcher 52 bzw. allgemein Arbeiten an den den bestimmten Arbeitspositionen 50 entsprechenden Positionen innerhalb der Baustelle 38 ausgeführt oder eine Ausführung der Arbeiten geblockt.
Es versteht sich, dass die Interaktionen im Schritt 116 mit dem Benutzer, insbesondere die Darstellungen auf der Displayeinheit 34 und / oder das Einholen der Quittierung, optional sind. Insbesondere kann auf den Schritt 116 verzichtet werden, wenn das Werkzeugmaschinensystem 10 ausgebildet sein soll, während des Ablaufs des Verfahrens 100 vollständig autonom und insbesondere ohne Interaktion mit dem Benutzer zu agieren.
Nach Abschluss der Arbeiten kann vorgesehen sein, dass das Verfahren erneut, insbesondere beginnend mit Schritt 110, durchgeführt wird, bis alle zu bearbeitenden Arbeitspositionen 50 bestimmt und die entsprechenden Arbeiten ausgeführt sind.
Fig. 5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Bauteils 44 auf einer Baustelle 38. Das Bauteil 44 ist als Deckenelement ausgebildet. Es bildet eine Decke eines in Fig. 5 nicht weiter dargestellten Gebäudes. Das Bauteil 44 weist eine Betonschicht 56 auf. Unterseitig der Betonschicht 56 befindet sich ein Profilblech 58, insbesondere ein Trapezblech. Das Profilblech 58 kann Erhöhungen, Vertiefungen und / oder andere Geometrien aufweisen.
Zur Herstellung des Bauteils 44 dient das Profilblech 58 als verlorene Schalung für die durch Gießen hergestellte Betonschicht 56. Es kann somit eine Betonverbunddecke ausbildbar sein.
Zum Setzen von Ankern 53 sind an Arbeitspositionen 50 Bohrlöcher 52 zu bohren, vorzugsweise unter Einhaltung eines geforderten Mindestabstandes und / oder einer definierten Bohrposition.
Beispielhaft zeigt Fig. 5 jeweils zwei solcher Arbeitspositionen 50, Bohrlöcher 52 bzw. Anker 53.
Ferner sind diverse Markierungen, beispielsweise Farbmarkierungen oder Codierungen, beispielsweise für nachfolgende Bauarbeiten, oder für Hinweise für eine spätere Installation, auf das Profilblech 58 aufzubringen.
Aufgrund des trapezförmigen Querschnitts des Profilblechs 58 unterliegen die Arbeitspositionen 50 und damit die Positionen der Bohrlöcher 52 bzw. der Anker 58 Bauteil-spezifischen Eigenschaften. Diese Eigenschaften sind beispielhaft durch Bauteildatensätze R I, R II, R III abgebildet.
Beispielsweise entsprechen die Bauteildatensätze R I und R ill der Eigenschaft, dass in horizontal oder zumindest im Wesentlichen horizontal verlaufenden Abschnitten des Profilblechs 58 sowohl Arbeitspositionen 50 für Bohrlöcher 52 zur Verfügung stehen als auch dass in diesen Abschnitten Farbmarkierungen markierbar sind.
Eine weitere Eigenschaft kann sein, dass beispielsweise in schräg zur Horizontalen verlaufenden Abschnitten des Profilblechs 58 dagegen lediglich Markierungen angebracht, nicht aber Bohrlöcher 52 gebohrt werden sollen. Diese Eigenschaft des Bauteils 44 entspricht in Fig.
5 beispielhaft dargestellten Bauteildatensätzen R II.
Fig. 6 zeigt Bauteil 44 gemäß Fig. 5 sowie ein Werkzeugmaschinensystem 10 in einer schematischen, perspektivischen Darstellung.
Zur Vereinfachung der Darstellung und der weiteren Erläuterungen ist in Fig. 6 die Betonschicht 56 lediglich durch eine schraffierte Fläche schematisch abgebildet. Ebenfalls aus Darstellungsgründen ist in Fig. 6 das Profilblech 58 teiltransparent als Liniendarstellung abgebildet. Das Profilblech 58 ist nur beispielhaft und kann auch eine andere als die in Fig. 6 abgebildete Geometrie aufweisen.
Das Werkzeugmaschinensystem 10 kann soweit im Folgenden nicht abweichend beschrieben, dem vorangehend beschriebenen Werkzeugmaschinensystem 10 entsprechen. Insbesondere weist es eine mobile Werkzeugmaschine 12 auf. Ferner weist es den Manipulator 16 mit einem Bohrwerkzeug 14, insbesondere innerhalb einer Staubabsaugung 15 befindlich, auf.
Im Bereich der Staubabsaugung 15 befindet sich ferner ein Distanzmesser 60. Der Distanzmesser 60 ist als Laserdistanzmesser ausgebildet. Er ist ausgebildet, mittels eines Laserstrahls 62 eine Oberfläche, insbesondere die Unterseite, des Profilblechs 58, insbesondere optisch, abzutasten. Er ist insbesondere eingerichtet, jeweils seine Distanz zu einem Auftreffpunkt des Laserstrahls 62 auf dem Profilblech 58 zu bestimmen. Dies kann beispielsweise durch eine oder mehrere Laufzeitmessungen erfolgen.
Die Position und Lage des Distanzmessers 60 und damit des starr zu diesem angeordneten Bohrwerkzeugs 14 erfolgt mittels einer Positionsmesseinrichtung. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Positionsmesseinrichtung eine vollautomatische Totalstation 64 auf, die mit einem eigenen Laserstrahl 65 einen Reflektor 66 nachverfolgt. Bei alternativen Ausführungsformen sind auch andere Positionsmesseinrichtungen denkbar. Beispielsweise kann eine Positionsmessung auch durch Messung der Positionen und/oder Lagen einzelner Armelemente des Manipulators 16 erfolgen.
Das Profilblech 58 ist aus einer Vielzahl abgekanteter Blechelemente gebildet, die derart relativ zueinander angeordnet sind, dass für den trapezförmigen Querschnitt erforderliche Kanäle mit Senken, Schrägen bzw. Erhebungen ausgebildet sind. Die Kanäle verlaufen jeweils parallel zueinander. Diese Eigenschaft ist in Fig. 6 durch einen Regeldatensatz IV schematisch dargestellt.
Mithilfe des Regeldatensatzes IV lassen sich Arbeitspositionen 50 (Fig. 5) am Profilblech 58 bestimmen. Zunächst sind dazu horizontal verlaufende Abschnitte sowie gegebenenfalls gegen die Horizontale schräg verlaufende Abschnitte des Profilblechs 58 zu lokalisieren, um die Bauteildatensätze R I, RH und / oder R III (Fig. 5) oder gegebenenfalls weitere Bauteildatensätze zur weiteren Bestimmung der Arbeitspositionen 50 verwenden zu können.
Dazu wird zunächst die Unterseite des Profilblechs 58 linienförmig, beispielsweise entlang einer schleifenförmigen Abtaststrecke 68, abgetastet. Insbesondere wird ein Höhenprofil des Profilblechs 58 entlang der Abtaststrecke 68 mithilfe des Distanzmessers 60 gemessen.
Zur Abtastung entlang der Abtaststrecke 68 wird der Distanzmesser 60 mithilfe des Manipulators 16, vorzugsweise in einer horizontalen Ebene, bewegt. Der Verlauf der Positionen des Distanzmessers 60 und damit des Laserstrahls 62 bzw. seiner Auftreffpunkte entlang der Abtaststrecke 68 werden durch die Totalstation 64 in Verbindung mit dem mitbewegten Reflektor 66 protokolliert. Die Abtastung kann mit einer Abtastrate von beispielsweise mindestens 10 Hz, vorzugsweise von mindestens 20 Hz, erfolgen.
Zusammenhängende Teilstrecken der Abtaststrecke 68 mit konstanten oder zumindest nur geringfügig schwankenden Distanzen, in Fig. 6 beispielsweise die Teilstrecke 70, können horizontale Abschnitte des Profilblechs 58 indizieren. Zusammenhängende Teilstrecken der Abtaststrecke 68 mit wachsenden oder schwindenden Distanzen, in Fig. 6 beispielsweise Teilstrecke 72, können dagegen schräg zur Horizontalen verlaufende Abschnitte des Profilblechs 58 indizieren.
Da mittels des Regeldatensatzes IV bekannt ist, dass die horizontalen bzw. die schrägen Abschnitte jeweils geradlinig und parallel zueinander verlaufen, können die Positionen und / oder Lagen der horizontalen sowie der schrägen Abschnitte des Profilblechs 58 ausgehend von 19
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP den jeweiligen zusammenhängenden Teilstrecken, also z. B. den Teilstrecken 70 oder 72, auf das gesamte Profilblech 58 extrapoliert werden.
Somit ergeben sich die Positionen und / oder Lagen der horizontalen Abschnitte und, soweit erforderlich, beispielsweise im Falle, dass Markierungen zu setzen sind, der schräg gegen die Horizontale verlaufenden Abschnitte des Profilblechs.
Somit können nun die Bauteildatensätze R I, R II und / oder R III und / oder gegebenenfalls weitere Bauteildatensätze in Bezug zum Bauteil 44 zur Feinbestimmung von Arbeitspositionen 50 verrwendet werden. Insbesondere kann somit im Ergebnis sichergestellt werden, dass beispielsweise Bohrlöcher 52 lediglich in horizontal verlaufenden Abschnitten des Profilblechs 58 gebohrt werden. Dies kann somit selbst dann sichergestellt werden, wenn die Position und / oder die Lage des Profilblechs 58 relativ zur Baustelle 38 von einer geplanten Position und / oder einer geplanten Lage abweichen.
Durch die punktuelle bzw. linienförmige Abtastung des Profilblechs 58 können Störeinflüsse von Reflexionen der Oberfläche des Profilblechs 58 minimiert werden. Da die Abtaststrecke 68 nur einen Teilbereich des Profilblechs 58 umfassen braucht, wird zudem der Zeitaufwand für die Messungen der Position und / oder Lage des Profilelements 58 reduziert.
Denkbar ist auch, dass auf die vorangehend beschriebene Weise eine Soll-Arbeitsposition, beispielsweise entsprechend einer Planung in einem BIM-Modell, unter Berücksichtigung des Regeldatensatzes R IV und / oder weiterer Regeldatensätze sowie der Bauteildatensätze R I, R II, R III und / oder weiterer Bauteildatensätze, und insbesondere für den Fall, dass das Bauteil 44 ein oder mehrere Profilbleche aufweist, modifiziert wird.
Ein Regeldatensatz und / oder ein Bauteildatensatz kann auch eine Begrenzung einer Änderung der Arbeitsposition 50 umfassen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Arbeitsposition, beispielsweise eine Bohrposition, nur höchstens bis zu einer maximal zulässigen Distanz änderbar ist.
Bei der Änderung der Arbeitsposition kann auch wenigstens ein Genauigkeitskriterium berücksichtigbar sein.
20
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Bezugszeichenliste
10 Werkzeugmaschinensystem
12 mobile Werkzeugmaschine
14 Bohrwerkzeug
15 Staubabsaugung
16 Manipulator
18 Fahrwerk
19 Gehäuse
20 Steuereinheit
21 Mikroprozessoreinheit
22 Programmcodespeichereinheit
24 Bauteildatenspeichereinheit
26 Baustellendatenspeichereinheit
28 Regeldatenspeichereinheit
29 Gesamtspeichereinheit
30 Erfassungssensor
32 Bildaufnahmeeinheit
33 Analyseeinheit
34 Displayeinheit
36 Eingabetaste
38 Baustelle
42 Wand
44 Bauteil
46 Code
48 Bild
50 Arbeitsposition
52 Bohrloch
53 Anker
54 Soll-Arbeitsposition
56 Betonschicht
58 Profilblech
60 Distanzmesser
62 Laserstrahl
64 Totalstation 6 Reflektor
68 Abtaststrecke
70 Teilstrecke
72 Teilstrecke R I, R H, R ill Bauteildatensatz
R IV Regeldatensatz
100 Verfahren
110 Schritt
112 Schritt 114 Schritt
116 Schritt
118 Schritt

Claims

Patentansprüche
1 . Werkzeugmaschinensystem (10) für eine Baustelle (38), umfassend
- eine mobile Werkzeugmaschine (12), insbesondere ein Bauroboter, vorzugsweise zum Einsatz im Hoch- und/oder Tiefbau,
- wobei die mobile Werkzeugmaschine (12) zur Arbeit, insbesondere mit einem Werkzeug (14), an wenigstens einer Arbeitsposition (50) der Baustelle (38) eingerichtet ist,
- eine Steuereinheit (20) zur Steuerung der mobilen Werkzeugmaschine (12), umfassend eine Mikroprozessoreinheit (21) und eine Programmcodespeichereinheit (22), in der auf der Mikroprozessoreinheit (21) ausführbarer Programmcode speicherbar ist, sowie eine Bauteildatenspeichereinheit (24), in der wenigstens ein Bauteildatensatz zu wenigstens einem auf der Baustelle (38) zu verwendenden Bauteil (44) speicherbar ist, wobei die Steuereinheit (20) eingerichtet ist, die Arbeitsposition (50) anhand eines in der Bauteildatenspeichereinheit (24) gespeicherten Bauteildatensatzes zu bestimmen.
2. Werkzeugmaschinensystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) eingerichtet ist, die Arbeitsposition (50) unter Verwendung eines Baustellendatensatzes einer Baustellendatenspeichereinheit (26) zu bestimmen.
3. Werkzeugmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) eingerichtet ist, die Arbeitsposition (50) unter Verwendung eines Regeldatensatzes einer Regeldatenspeichereinheit (28) zu bestimmen.
4. Werkzeugmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) einen Erfassungssensor (30) zur Erfassung wenigstens eines Bauteildatensatzes und / oder eines Baustellendatensatzes aufweist.
5. Werkzeugmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungssensor (30) eine Bildaufnahmeeinheit (32) zur Aufnahme eines ein-, zwei- und / oder drei-dimensionalen Bildes (48) umfasst.
6. Werkzeugmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
23 gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) eine Analyseeinheit (33) zur Analyse des Bildes (48) umfasst. Werkzeugmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine (12) zum Bohren, Hammerbohren und/oder Meißeln eingerichtet ist. Werkzeugmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mobile Werkzeugmaschine (12) eingerichtet ist, das zur Ausführung der Arbeit zu verwendende Werkzeug (14) aus einem Satz von Werkzeugen (14) auszuwählen. Werkzeugmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Element des Werkzeugmaschinensystems (10), insbesondere die mobile Werkzeugmaschine (12) oder die Steuereinheit (20) oder zumindest ein Teil der Steuereinheit (20), kabellos betreibbar ist. Werkzeugmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) eine Displayeinheit (34), insbesondere zur Darstellung eines Augmented-Reality-Bildes (48), aufweist. Verfahren (100) zur Steuerung einer mobilen Werkzeugmaschine (10), vorzugsweise zum Einsatz im Hoch- und/oder Tiefbau, insbesondere zur Steuerung eines Bauroboters, auf einer Baustelle, wobei die mobile Werkzeugmaschine (10) zur Arbeit, insbesondere mit einem Werkzeug (14), an wenigstens einer Arbeitsposition (50) der Baustelle (38) eingerichtet ist, wobei die Arbeitsposition (50) anhand eines Bauteildatensatzes, insbesondere eines Bauteils (44), bestimmt wird. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsposition (50) anhand eines Baustellendatensatzes bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsposition (50) dadurch ermittelt wird, dass eine vordefinierte Soll-Arbeitsposition (54), insbesondere unter Verwendung des Bauteildatensatzes, des Baustellendatensatzes und/oder des Regeldatensatzes, modifiziert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteildatensatz und / oder der Baustellendatensatz mittels eines Erfassungssensors (30) des Werkzeugmaschinensystems (10), insbesondere der Steuereinheit (20), ermittelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsposition (50) an einem ein Profilblech aufweisenden Bauteil (44) bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche des Bauteils (44), insbesondere optisch, abgetastet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Bauteils (44) punktförmig und / oder linienförmig, insbesondere optisch, abgetastet wird.
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