EP4508609A1 - Computerimplementiertes verfahren zur bereitstellung einer visuellen darstellung von soll- und ist-zuständen von konstruktionselementen bei der bauausführung - Google Patents

Computerimplementiertes verfahren zur bereitstellung einer visuellen darstellung von soll- und ist-zuständen von konstruktionselementen bei der bauausführung

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Publication number
EP4508609A1
EP4508609A1 EP23716240.9A EP23716240A EP4508609A1 EP 4508609 A1 EP4508609 A1 EP 4508609A1 EP 23716240 A EP23716240 A EP 23716240A EP 4508609 A1 EP4508609 A1 EP 4508609A1
Authority
EP
European Patent Office
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construction
data
actual
computer
sensor
Prior art date
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Pending
Application number
EP23716240.9A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Florian BOTZENHART
Bruno TORRINHA
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Peri SE
Original Assignee
Peri SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Peri SE filed Critical Peri SE
Publication of EP4508609A1 publication Critical patent/EP4508609A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating three-dimensional [3D] models or images for computer graphics
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G17/00—Connecting or other auxiliary members for forms, falsework structures, or shutterings
    • E04G17/002—Workplatforms, railings; Arrangements for pouring concrete, attached to the form
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G17/00—Connecting or other auxiliary members for forms, falsework structures, or shutterings
    • E04G17/14—Bracing or strutting arrangements for formwalls; Devices for aligning forms
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—Two-dimensional [2D] image generation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G19/00—Auxiliary treatment of forms, e.g. dismantling; Cleaning devices
    • E04G19/003—Arrangements for stabilising the forms or for moving the forms from one place to another
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2219/00—Indexing scheme for manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T2219/004—Annotating, labelling

Definitions

  • the present invention relates to a computer-implemented method for providing a visual representation of target and actual states of construction elements during construction, a system for providing a visual representation of target and actual states of construction elements during construction, a corresponding computer program element and the Use of a digital model, a variety of construction elements and/or a visual output means in such a method.
  • WO 2021/083796 A1 describes a system that is designed to determine and visualize force flows in a scaffolding. It has now emerged that there is a need to provide a method and/or a system with which a person carrying out construction can be assisted in carrying out construction.
  • a first aspect of the present invention relates to a computer-implemented method for providing a visual representation of target and actual states of construction elements during construction, comprising:
  • each comprising at least one sensor element, which is set up to record actual data in relation to the target data provided in the digital model;
  • the present invention proposes to provide construction elements with one or more sensors and to record these as actual sensor data so that these actual sensor data can be compared with corresponding target data of a digital model. This comparison data can then be transmitted in real time to a person carrying out the construction can immediately check whether the construction is or was carried out as planned.
  • construction elements is to be understood broadly and includes all elements that can be used in a construction project.
  • the present invention is not limited to the use of the same construction elements or the same sensor elements and also includes the use of different construction elements or different sensor elements.
  • the construction element can be a formwork element, a support element, a support element, a scaffolding element, etc.
  • digital model is to be understood broadly in this case and includes any computer-aided “virtual” model with which target data can be assigned to the large number of construction elements.
  • this is a planning tool in which the positioning of a construction element, the installation location, the type of fastening, force distribution, force absorption, etc. can be recorded as target data.
  • a planning tool is used to create a digital twin of the large number of construction elements that are planned for a construction project.
  • the digital model can be limited only to the construction elements or can also include representations of the facilities surrounding the construction elements, such as ceilings, walls, doors, etc.
  • sensor element is to be understood broadly in the present case and includes any sensor element that can be arranged in a construction element or can also be assigned to such a construction element.
  • the sensor elements are preferably provided directly on or in the construction element. Alternatively, however, it is also possible to provide a sensor element, for example a temperature sensor, separately from the construction element.
  • actual and target data is to be understood broadly in this case and includes any “pair of data” that can be compared with one another or that is visually represented by the visual output means.
  • the present invention is not limited to a specific data format. It may also be possible that the sensor data is provided as analog data, which is then converted into digital data using an A/D converter, i.e. it also includes possible data processing steps that must be carried out in order to be able to display the actual and target data.
  • visual representation is to be understood broadly in this case and includes any representation alternative through which the actual and target data can be represented. These can, for example, be displayed as two separate bar graphs so that the actual and target data can be compared directly. Alternatively, the actual and target data can also be displayed in a summarized representation, for example as a bar display, which varies in color depending on the deviation from the actual and target data. Alternatively or additionally, a linked representation can be used. For example, a bar display on which an indicator, for example an arrow indicator, allows a comparison of actual and target data. The actual and target data can also only be represented by a visual indicator/operator (e.g. an arrow of variable length, a moving dot, etc.) or similar.
  • a visual indicator/operator e.g. an arrow of variable length, a moving dot, etc.
  • not only the actual and target data are displayed visually, but also a visual representation of at least part of a structure to be manufactured, in which the large number of construction elements are included.
  • a visual representation makes it easier for the person carrying out the work to orient themselves and allows easier construction.
  • visual output means is to be understood broadly in this case and includes any visual output means that is suitable for the visual representation of the actual and target data or a comparison of the actual and target data.
  • data glasses, helmet screens, lenses, HUD elements, holographic elements, etc. can be used here.
  • real time is to be understood broadly in this case and can be understood differently depending on the application, sensor type, etc.
  • the term “real time” is to be understood here as less than 1 s, particularly preferably less than 0.5 s.
  • it is preferred that a change in the actual data during construction is displayed by the visual output means within a period of less than 1 s or less than 0.5 s.
  • larger time intervals can still be viewed as real time if experience shows that the sensor value has a slower rate of change, as can be the case with temperature sensors, for example.
  • different real-time requirements are defined depending on the sensor element, that is, for example, that different data transmission intervals can be defined for different sensor types.
  • smaller data transmission intervals can be defined for temperature sensors, since experience shows that this sensor value only changes slowly.
  • construction elements such as scaffolding elements that are to be positioned or operated correctly according to the target data
  • smaller data transmission intervals can be provided.
  • the respective data transmission intervals for the sensor elements are already taken into account as part of the planning of the digital model or incorporated into it as control data.
  • the digital model is a three-dimensional model of at least part of a structure to be manufactured, in which the plurality of construction elements are included.
  • planning the digital model can be made considerably easier, as it gives the user a direct reference to reality.
  • the digital model can be digitally recorded or made available with a variety of relevant (building) data.
  • trade-specific information/data may also be included.
  • the construction element is a formwork element, a support element, a support element and/or a scaffolding element.
  • this can be a frame of a building 3D printer, for example in order to display the intended positioning of such a frame and/or the respective intended load bearing of such a support using the actual and target data.
  • a building 3D printer includes such a frame/pillar, preferably four or more such frames.
  • the target and actual data relate to operating data of the construction elements, pressure data, position data, load data, position data and / or type data of the respective construction element.
  • the at least one sensor element of a construction element is a position sensor, force sensor, pressure sensor, angle sensor, a strain gauge (DMS), a distance sensor, a moisture sensor, a gyroscope, in particular a MEMS gyroscope or a concrete pressure sensor.
  • DMS strain gauge
  • the visual output means is designed as a mobile visual output means and as an extended reality (XR) unit (for example as a virtual reality (VR) and/or as an augmented reality (AR) unit).
  • XR extended reality
  • VR virtual reality
  • AR augmented reality
  • the visual output means is data glasses, a helmet with a head-up display, a holographic element or a mobile computing unit, such as a smartphone, a tablet, a laptop, etc.
  • Mobile devices and XR devices are typically used for the application used on construction sites and laptops typically for remote access, possibly as office integration.
  • an output of the visual representation of the actual and target data is triggered by position data from the mobile visual output means.
  • This preferably triggers a visual representation of the actual and target data for at least some of the large number of construction elements.
  • the position data can be provided, for example, by a radio-based location determination, such as Bluetooth location determination, or also by a GPS unit. Alternatively or additionally, the position data can also be carried out using a laser measuring device, a camera-based position determination or similar.
  • the method further comprises providing a haptic feedback means that is set up to output a haptic signal depending on the actual and target data, the haptic feedback means being designed in particular as a bracelet, glove or as a vibration inlay.
  • a vibration insert can be controlled in such a way that If there is a larger deviation between the actual and target data, a stronger vibration signal is output.
  • the method further comprises providing an acoustic feedback means that is set up to output an acoustic signal depending on the actual and target data.
  • an acoustic signal can be output in such a way that a louder acoustic signal is output if there is a larger deviation between the actual and target data.
  • the method further comprises incorporating a new design element into the digital model, comprising the steps:
  • a further aspect of the present invention relates to a system for providing a visual representation of target and actual states of construction elements during construction, comprising: a first provision unit set up to provide a digital model of a plurality of construction elements, the digital model being target includes data for at least a portion of the plurality of construction elements; a plurality of construction elements, each comprising at least one sensor element, which is set up to record actual data in relation to the target data provided in the digital model; a second provision unit set up to provide actual data of at least one of the sensor elements to at least one of the construction elements; Outputting a visual representation of the actual and target data for at least one construction element through a visual output means in real time.
  • the provision units, the visual output means and the sensor elements are directly or indirectly connected to one another via at least one communication node.
  • a communication node can be provided, for example, by a local wireless network.
  • the digital model or the corresponding data processing can be provided close to a construction site in a local construction site network.
  • Respective data paths can be provided, for example, by WLAN, Bluetooth, LoRaWAN or the like.
  • cloud connections, mobile phone connections, etc. can also be provided in order to be able to alternatively or additionally use non-locally provided resources.
  • Such remote connections can be permanent or only temporary.
  • Another aspect of the present invention relates to a computer program element with instructions that, when executed on computer devices in a computer environment, are set up to carry out the steps of the method explained above in an explained system.
  • a further aspect of the present invention relates to a use of a digital model, a plurality of construction elements, and/or a visual output means in a method explained above.
  • Figure 1 shows a schematic representation of the steps of a method according to the invention
  • Figure 2 is a schematic view of a system according to the invention.
  • Figure 3 is a schematic view of a digital model
  • Figure 4 is a schematic view of a visual representation of actual and target values
  • Figure 5 is a schematic view of another example of a visual representation of actual and target data.
  • Figure 1 shows a schematic representation of the steps of a method according to the invention for providing a visual representation of target and actual states of construction elements during construction.
  • a digital model of a plurality of construction elements is provided, the digital model comprising target data for at least part of the plurality of construction elements.
  • such a digital model is a “realistic” digital model, as shown by way of example in FIG.
  • the target data/values are visually assigned to a construction element, here a support element.
  • the target data is introduced as a bar display.
  • the target data is load-bearing data that can be recorded, for example, using a force sensor.
  • a plurality of construction elements are provided, each of which comprises at least one sensor element, here preferably at least one force sensor. These sensor elements are set up to record actual data in addition to the target data provided in the digital model. In a further step, the actual data of the construction elements recorded by the sensor elements are provided and transmitted to or retrieved from a data point.
  • a visual representation of the actual and target data for at least one design element is output in real time by a visual output means.
  • a visual output means Such an exemplary visualization, which can be provided through data glasses, for example as part of an augmented reality application, is shown in Figure 3.
  • Figure 4 shows an exemplary system 10 for providing a visual representation of target and actual states of construction elements during construction.
  • the system includes at least a first provision unit 1 1 set up to provide a digital model of a plurality of construction elements, the digital model comprising target data for at least part of the plurality of construction elements; a plurality of construction elements 12, each comprising at least one sensor element 13, which is set up to record actual data in relation to the target data provided in the digital model; a second provision unit 14 set up to provide actual data of at least one of the sensor elements to at least one of the construction elements; visual output means 15 for outputting a visual representation of the actual and target data for at least one construction element in real time.
  • Figure 5 shows a schematic view of another example of a visual representation of actual and target data.
  • a formwork arrangement with respective formwork elements is shown as a construction element.
  • Several pressure sensors are provided on or in the formwork elements, which are arranged/set up in such a way as to detect the pressure acting on the respective surfaces.
  • the measured/recorded pressure values represent the actual data, which are compared with the stored target data.
  • a deviation or a comparison of the actual and target data/values is displayed using a circular visual representation.
  • the representation here the dashed circle, can vary accordingly in size and/or color representation.
  • the circle size can show that the Pressure is/will be either larger or smaller.
  • the maximum utilization/pressure absorption can also be represented using a red highlighting/coloring; a minimum utilization can, for example, be represented using a green coloring and a small circle.

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Abstract

Computerimplementiertes Verfahren zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist-Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung, umfassend: Bereitstellen eines digitalen Modells von einer Vielzahl von Konstruktionselementen, wobei das digitale Modell Soll-Daten für zumindest einen Teil der Vielzahl von Konstruktionselementen umfasst; Bereitstellen einer Vielzahl von Konstruktionselementen, umfassend jeweils zumindest ein Sensorelement, das eingerichtet ist, Ist-Daten zu den im digitalen Modell bereitgestellten Soll-Daten zu erfassen; Bereitstellen von Ist-Daten durch zumindest eines der Sensorelemente zumindest eines Konstruktionselements; Ausgabe einer visuellen Darstellung der Ist-und Soll-Daten für zumindest ein Konstruktionselement durch ein visuelles Ausgabemittel in Echtzeit.

Description

COMPUTERIMPLEMENTIERTES VERFAHREN ZUR BEREITSTELLUNG EINER VISUELLEN DARSTELLUNG VON SOLL- UND IST-ZUSTÄNDEN VON KONSTRUKTIONSELEMENTEN BEI DER BAUAUSFÜHRUNG
Bezugnahme auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2022 108 800.6, eingereicht am 11. April 2022, die in vollem Umfang durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen wird.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist-Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung, ein System zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist-Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung, ein korrespondierendes Computerprogrammelement und die Verwendung eines digitalen Modells, einer Vielzahl von Konstruktionselementen und/oder eines visuellen Ausgabemittels in einem solchen Verfahren.
Hintergrund der Erfindung
Im Stand der Technik sind verschiedene Systeme zur Visualisierung von Kraftflüssen bekannt. Beispielsweise beschreibt die WO 2021/083796 A1 ein System, das zur Ermittlung und Visualisierung von Kraftflüssen in einem Baugerüst ausgebildet ist. Es hat sich nunmehr herausgestellt, dass ein Bedarf besteht, ein Verfahren und/oder ein System bereitzustellen, mit dem eine bauausführende Person bei der Bauausführung unterstützt werden kann.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und/oder ein System bereitzustellen, mit dem eine bauausführende Person bei der Bauausführung unterstützt werden kann. Diese und andere Aufgaben, die beim Lesen der folgenden Beschreibung noch genannt werden oder vom Fachmann erkannt werden können, werden durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der vorliegenden Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist-Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung, umfassend:
Bereitstellen eines digitalen Modells von einer Vielzahl von Konstruktionselementen, wobei das digitale Modell Soll-Daten für zumindest einen Teil der Vielzahl von Konstruktionselementen umfasst;
Bereitstellen einer Vielzahl von Konstruktionselementen, umfassend jeweils zumindest ein Sensorelement, das eingerichtet ist, Ist-Daten zu den im digitalen Modell bereitgestellten Soll-Daten zu erfassen;
Bereitstellen von Ist-Daten durch zumindest eines der Sensorelemente zumindest eines Konstruktionselements;
Ausgabe einer visuellen Darstellung der Ist- und Soll-Daten für zumindest ein Konstruktionselement durch ein visuelles Ausgabemittel in Echtzeit.
Mit anderen Worten schlägt die vorliegende Erfindung vor, Konstruktionselemente mit einem oder auch mit mehreren Sensoren bereitzustellen und diese als Ist-Sensordaten zu erfassen, so dass diese Ist-Sensordaten mit korrespondierenden Soll-Daten eines digitalen Modells verglichen werden können. Diese Vergleichsdaten können anschließend in Echtzeit an eine bauausführende Person übermittelt werden, die unmittelbar überprüfen kann, ob die Bauausführung wie vorgesehen durchgeführt wird bzw. wurde.
Der Begriff „Konstruktionselemente“ ist dabei breit zu verstehen und umfasst alle Elemente, die bei einer Bauausführung eingesetzt werden können. Die vorliegende Erfindung ist dabei nicht auf den Einsatz von gleichen Konstruktionselementen oder gleichen Sensorelementen beschränkt und umfasst auch den Einsatz von unterschiedlichen Konstruktionselemente oder unterschiedlichen Sensorelementen. Beispielsweise kann das Konstruktionselement ein Schalungselement, ein Stützelement, ein Trägerelement, ein Gerüstelement, etc. sein.
Der Begriff „digitales Modell“ ist vorliegend breit zu verstehen und umfasst jedes computergestütztes „virtuelle“ Modell, mit dem sich Soll-Daten der Vielzahl von Konstruktionselementen zuordnen lassen. In der Praxis handelt es sich hierbei um ein Planungstool, in dem als Soll-Daten die Positionierung eines Konstruktionselements, der Einbauort, die Art der Befestigung, eine Kraftverteilung, eine Kraftaufnahme, etc. erfasst werden können. In einem Beispiel wird mit einem solchen Planungstool ein digitaler Zwilling der Vielzahl der Konstruktionselemente, die bei einer Bauausführung vorgesehen werden, geschafften. Dabei kann sich das digitale Modell nur auf die Konstruktionselemente beschränken oder auch Darstellungen der die Konstruktionselemente umgebenden Einrichtungen, wie Decken, Wände, Türen, etc., umfassen.
Der Begriff „Sensorelement“ ist vorliegend breit zu verstehen und umfasst jedes Sensorelement, dass in einem Konstruktionselement anordenbar ist oder auch einem solchen Konstruktionselement zugeordnet werden kann. Vorzugsweise werden die Sensorelemente dabei unmittelbar am oder im Konstruktionselement vorgesehen. Alternativ ist es allerdings auch möglich ein Sensorelement, beispielsweise einen Temperatursensor, separat vom Konstruktionselement vorzusehen.
Der Begriff „Ist- und Soll-Daten“ ist vorliegend breit zu verstehen und umfasst jedes „Datenpaar“, das miteinander verglichen werden kann bzw. das visuell durch das visuelle Ausgabemittel dargestellt werden. Dabei ist die vorliegende Erfindung auch nicht auf ein bestimmtes Datenformat beschränkt. Auch kann es möglich sein, dass die Sensordaten als analoge Daten bereitgestellt werden, die anschließend mittels eines A/D-Wandlers in digitale Daten umgesetzt werden, d.h. auch umfasst sind mögliche Datenverarbeitungsschritte, die durchzuführen sind, um die Ist- und Soll- Daten darstellen zu können.
Der Begriff „visuelle Darstellung“ ist vorliegend breit zu verstehen und umfasst jede Darstellungsalternative, durch die die Ist- und Soll-Daten dargestellt werden können. Diese können beispielsweise als zwei separate Balkendarstellung dargestellt werden, so dass die Ist- und Soll-Daten direkt verglichen werden können. Alternativ können die Ist- und Soll-Daten auch in einer zusammengefassten Darstellung dargestellt werden, beispielsweise als Balkendarstellung, die je nach Abweichung von Ist- und Soll-Daten farblich variiert. Alternativ oder zusätzlich kann eine verknüpfte Repräsentation eingesetzt werden. Beispielsweise eine Balkendarstellung an der ein Indikator, beispielsweise einen Pfeilindikator, einen Vergleich von Ist- und Soll-Daten erlaubt. Auch können die Ist- und Soll-Daten nur durch einen visuellen Indikator/Operator (e.g. einen längenvariablen Pfeil, ein sich bewegender Punkt, etc.) oder ähnliches dargestellt werden. In einer Ausführungsform werden dabei nicht nur die Ist- und Soll- Daten visuell dargestellt, sondern auch eine visuelle Darstellung zumindest eines Teils eines herzustellenden Bauwerks, in der die Vielzahl der Konstruktionselemente umfasst sind. Eine solche Darstellung erleichtert einer ausführenden Person die Orientierung und erlaubt eine einfachere Bauausführung.
Der Begriff „visuelles Ausgabemittel“ ist vorliegend breit zu verstehen und umfasst jedes visuelle Ausgabemittel, das sich zur visuellen Darstellung der Ist- und Soll-Daten bzw. eines Vergleichs der Ist- und Soll-Daten eignet. Beispielsweise können vorliegend Datenbrille, Helmschirm, Linse, HUD-Elemente, holographische Elemente, etc. eingesetzt werden.
Der Begriff „Echtzeit“ ist vorliegend breit zu verstehen und kann je nach Anwendung, Sensortyp, etc. unterschiedlich verstanden werden. Vorzugsweise ist der Begriff „Echtzeit“ vorliegend als kleiner 1 s, besonders bevorzugt kleiner als 0,5 s zu verstehen. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass eine Änderung der Ist-Daten während der Bauausführung innerhalb eines Zeitraums von weniger als 1 s bzw. von weniger als 0,5 s durch das visuelle Ausgabemittel dargestellt wird. In alternativen Anwendungsfällen können auch größere Zeitintervalle noch als Echtzeit angesehen werden, wenn erfahrungsgemäß der Sensorwert eine langsamere Änderungsrate aufweist, wie dies beispielsweise bei Temperatursensoren der Fall sein kann. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass in Abhängigkeit des Sensorelements unterschiedlichen Echtzeitanforderungen definiert werden, d.h. dass beispielsweise für unterschiedliche Sensortypen unterschiedliche Datenübermittlungsintervalle definiert werden können. Beispielsweise können für Temperatursensoren geringere Datenübermittlungsintervalle definiert werden, da sich dieser Sensorwert erfahrungsgemäß nur langsam ändert. Wohingegen für Konstruktionselemente, wie beispielsweise Gerüstelemente, die korrekt nach den Soll-Daten positioniert oder betrieben werden sollen, geringere Datenübermittlungsintervalle vorgesehen sein können. In einem Beispiel werden die jeweiligen Datenübermittlungsintervalle für die Sensorelemente bereits im Rahmen der Planung des digitalen Modells berücksichtigt bzw. in dieses als Steuerdaten mit eingepflegt.
In einer Ausführungsform ist das digitale Modell ein dreidimensionales Modell zumindest eines Teils eines herzustellenden Bauwerks, in der die Vielzahl der Konstruktionselemente umfasst sind. Durch den Einsatz eines solchen „realitätsnähen“ bzw. „realitätsnäheren“ dreidimensionalen Modells kann die Planung des digitalen Modells erheblich erleichtert werden, da der Anwender hierdurch einen direkten Realitätsbezug erhält. Zur optimierten Planung und Bauausführung kann das digitale Modell dabei mit einer Vielzahl von relevanten (Gebäude-)Daten digital erfasst bzw. bereitgestellt werden. Zudem können dabei auch gewerksspezifische Informationen/Daten umfasst sein.
In einer Ausführungsform ist das Konstruktionselement ein Schalungselement, ein Stützelement, ein Trägerelement und/oder ein Gerüstelement. In einem weiteren Beispiel eines Konstruktionselements kann diese eine Rahmen eines Gebäude-3D- Druckers sein, um beispielsweise eine vorgesehene Positionierung eines solchen Rahmens und/oder um die jeweilig vorgesehene Lastaufnahme einer solchen Stütze mittels der Ist- und Soll-Daten darzustellen. Ein solcher Gebäude-3D-Drucker umfasst dabei ein solchen Rahmen/Säule, vorzugsweise vier oder mehr solcher Rahmen. In einer Ausführungsform beziehen sich die Soll- und Ist-Daten auf Betriebsdaten der Konstruktionselemente, Druckdaten, Lagedaten, Lastdaten, Positionsdaten und/oder Typendaten des jeweiligen Konstruktionselements.
In einer Ausführungsform ist das zumindest eine Sensorelement eines Konstruktionselements ein Lagesensor, Kraftsensor, Drucksensor, Winkelsensor, ein Dehnungsmessstreifen (DMS), ein Distanzsensor, ein Feuchtigkeitssensor, ein Gyroskop, insbesondere ein MEMS-Gyroskop oder ein Betondrucksensor ist.
In einer Ausführungsform ist das visuelle Ausgabemittel als mobiles visuelles Ausgabemittel und als Extended Reality (XR)-Einheit ausgebildet (beispielsweise als Virtual Reality (VR), und/oder als Augmented Reality (AR)-Einheit).
In einer Ausführungsform ist das visuelle Ausgabemittel eine Datenbrille, ein Helm mit Head-up-Display, ein holographisches Element oder eine mobile Rechnereinheit, wie ein Smartphone, ein Tablet, ein Laptop, etc. Dabei werden mobile Geräte und XR Devices typischerweise für die Anwendung auf Baustellen eingesetzt und Laptops typischerweise für den Remote Access, ggf. als Office-Einbindung.
In einer Ausführungsform wird eine Ausgabe der visuellen Darstellung der Ist- und Soll- Daten durch Positionsdaten des mobilen visuellen Ausgabemittels ausgelöst. Vorzugsweise wird dadurch eine visuelle Darstellung der Ist- und Soll-Daten für zumindest einen Teil der Vielzahl der Konstruktionselemente auslöst. Die Positionsdaten können dabei beispielsweise durch eine funkbasierte Ortsbestimmung, wie beispielsweise eine Bluetooth-Ortsbestimmung, oder auch durch eine GPS-Einheit bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlichen können die Positionsdaten auch mittels einer Lasermessvorrichtung, einer kamerabasierten Positionsbestimmung oder ähnlichem erfolgen.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin, ein Bereitstellen eines haptischen Feedbackmittels das eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Ist- und Soll- Daten ein haptisches Signal auszugeben, wobei das haptische Feedbackmittel insbesondere als Armband, Handschuh oder als Vibrationseinlage ausgebildet ist. Beispielsweise kann eine solche Vibrationseinlage derart angesteuert werden, dass bei einer größeren Abweichung der Ist- und Soll-Daten ein stärkeres Vibrationssignal ausgegeben wird.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin, ein Bereitstellen eines akustischen Feedbackmittels das eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Ist- und Soll- Daten ein akustisches Signal auszugeben. Beispielsweise kann ein akustisches Signal derart ausgegeben werden, dass bei einer größeren Abweichung der Ist- und Soll- Daten ein lauteres akustisches Signal ausgegeben wird.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiterhin ein Einbinden eines neuen Konstruktionselements in das digitale Modell, umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines weiteren Konstruktionselements mit zumindest einem Sensorelement;
Erfassen der Abstände des Konstruktionselements zu zumindest zwei benachbarten Konstruktionselementen;
Einbinden des weiteren Konstruktionselements in das digitale Modell in Bezug auf das nächstliegende Konstruktionselement.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist-Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung, umfassend: eine erste Bereitstellungseinheit eingerichtet, um ein digitales Modell einer Vielzahl von Konstruktionselementen bereitzustellen, wobei das digitale Modell Soll- Daten für zumindest einen Teil der Vielzahl von Konstruktionselementen umfasst; eine Vielzahl von Konstruktionselementen, umfassend jeweils zumindest ein Sensorelement, das eingerichtet ist, Ist-Daten zu den im digitalen Modell bereitgestellten Soll-Daten zu erfassen; eine zweite Bereitstellungseinheit eingerichtet, um Ist-Daten zumindest eines der Sensorelemente zumindest eines der Konstruktionselement bereitzustellen; Ausgabe einer visuellen Darstellung der Ist- und Soll-Daten für zumindest ein Konstruktionselement durch ein visuelles Ausgabemittel in Echtzeit.
Hinsichtlich der jeweiligen Elemente, Effekte, Begriffe und/oder Vorteile gelten hier die Ausführungen und Erläuterungen zu oben beschriebenen Verfahren zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist-Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung. Die erläuterten Ausführungsformen können auch bei vorliegendem System zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist- Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung korrespondierend herangezogen und vorgesehen werden.
In einer Ausführungsform sind die Bereitstellungseinheiten, das visuelle Ausgabemittel und die Sensorelemente über zumindest einen Kommunikationsknoten direkt oder indirekt miteinander verbunden. Ein solcher Kommunikationsknoten kann dabei beispielsweise durch ein örtliches drahtloses Netzwerk bereitgestellt werden. In einem Beispiel kann das digitale Modell bzw. die entsprechende Datenverarbeitung ortsnah an einer Baustelle in einem lokalen Baustellennetzwerk vorgesehen sein. Jeweilige Datenwege können dabei beispielsweise durch WLAN, Bluetooth, LoRaWAN oder dergleichen bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können auch Cloudanbindungen, Mobilfunkanbindungen etc. vorgesehen sein, um alternativ oder zusätzlich auch nicht-lokal vorgesehene Ressourcen nutzen zu können. Derartige Fern-Anbindungen können dabei dauerhaft oder auch nur temporär vorgesehen sein.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Computerprogrammelement mit Anweisungen, die bei Ausführung auf Computergeräten einer Computerumgebung eingerichtet sind, um die Schritte des oben erläuterten Verfahrens in einem erläuterten System auszuführen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Verwendung eines digitalen Modells, einer Vielzahl von Konstruktionselementen, und/oder eines visuellen Ausgabemittels in einem oben erläuterten Verfahren.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, dem Ausführungsbeispiel und den Figuren. Darin zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 2 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Systems;
Figur 3 eine schematische Ansicht eines digitalen Modells;
Figur 4 eine schematische Ansicht einer visuellen Darstellung von Ist- und Soll-
Daten; und
Figur 5 eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels einer visuellen Darstellung von Ist- und Soll-Daten.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist-Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung.
In einem ersten Schritt wird ein digitales Modell von einer Vielzahl von Konstruktionselementen bereitgestellt, wobei das digitale Modell Soll-Daten für zumindest einen Teil der Vielzahl von Konstruktionselementen umfasst.
Ein solches digitale Modell ist in der bevorzugten Ausführungsform ein „realitätsnahes“ digitales Modell, wie es beispielhaft in Figur 2 gezeigt ist. In dem beispielhaften digitalen Modell sind die Soll-Daten/Werte visuell an einem Konstruktionselement, hier ein Stützelement, zugeordnet. In der gezeigten Darstellung sind die Soll-Daten dabei als Balkendarstellung eingeführt. In dem gezeigten Beispiel sind die Soll-Daten Lastaufnahmedaten, die beispielsweise mittels eines Kraftsensors erfasst werden können.
In einem zweiten Schritt wird eine Vielzahl von Konstruktionselementen bereitgestellt, die jeweils zumindest ein Sensorelement, hier vorzugsweise jeweils zumindest ein Kraftsensor, umfassen. Diese Sensorelemente sind eingerichtet Ist-Daten zu den im digitalen Modell bereitgestellten Soll-Daten zu erfassen. In einem weiteren Schritt werden die durch die Sensorelemente erfassten Ist-Daten der Konstruktionselemente bereitgestellt und an einen Datenpunkt übermittelt bzw. von diesem abgerufen.
Schließlich wird eine visuelle Darstellung der Ist- und Soll-Daten für zumindest ein Konstruktionselement durch ein visuelles Ausgabemittel in Echtzeit ausgegeben. Eine solche beispielhafte Visualisierung, die beispielsweise im Rahmen einer Augmented- Reality-Anwendung durch eine Datenbrille bereitgestellt werden kann, ist in Figur 3 gezeigt.
Figur 4 zeigt ein beispielhaftes System 10 zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist-Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung. Das System umfasst dabei zumindest eine erste Bereitstellungseinheit 1 1 eingerichtet, um ein digitales Modell einer Vielzahl von Konstruktionselementen bereitzustellen, wobei das digitale Modell Soll-Daten für zumindest einen Teil der Vielzahl von Konstruktionselementen umfasst; eine Vielzahl von Konstruktionselementen 12, umfassend jeweils zumindest ein Sensorelement 13, das eingerichtet ist, Ist-Daten zu den im digitalen Modell bereitgestellten Soll-Daten zu erfassen; eine zweite Bereitstellungseinheit 14 eingerichtet, um Ist-Daten zumindest eines der Sensorelemente zumindest eines der Konstruktionselement bereitzustellen; visuelle Ausgabemittel 15 zur Ausgabe einer visuellen Darstellung der Ist- und Soll-Daten für zumindest ein Konstruktionselement in Echtzeit.
Figur 5 zeigt eine schematische Ansicht eines weiteren Beispiels einer visuellen Darstellung von Ist- und Soll-Daten. Als Konstruktionselement ist dabei eine Schalungsanordnung mit jeweiligen Schalungselementen gezeigt. An oder in den Schalungselementen sind dabei mehrere Drucksensoren vorgesehen, die derart angeordnet/eingerichtet sind, um den auf die jeweiligen Flächen einwirkenden Druck zu erfassen. Der gemessene/erfasste Druckwerte stellen die Ist-Daten dar, die mit den hinterlegten Soll-Daten verglichen werden. In dem gezeigten Beispiel wird mittels einer kreisförmigen visuellen Darstellung, eine Abweichung bzw. ein Vergleich der Ist-und Soll-Daten/Werte angezeigt. Die Darstellung, hier der gestrichelte dargestellte Kreis, kann in seiner Größe und/oder seiner farblichen Darstellung korrespondierend variieren. Beispielsweise kann durch die Kreisgröße dargestellt werden, dass der Druck entweder größer oder kleiner ist/wird. Auch kann die maximale Auslastung/Druckaufnahme mittels einer roten Hervorhebung/Farbgebung dargestellt werden, eine minimale Auslastung kann beispielsweise mittels einer grünen Farbgebung und einem kleinen Kreis dargestellt werden.
Die vorliegende Erfindung ist dabei allerdings nicht auf die vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, solange sie vom Gegenstand der folgenden Ansprüche umfasst ist.
Ergänzend wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Darüber hinaus ist der Begriff der Einheit breit zu verstehen, insbesondere ist dieser Begriff nicht dahingehend zu verstehen, dass die jeweiligen Einheiten als integrale Bauteile ausgebildet sein müssen. Auch können die jeweiligen Einheiten auch unterschiedlich positioniert werden. Schließlich können auch unterschiedliche Einheiten in einer Baugruppe zusammengeführt sein. Ferner wird darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können.

Claims

Patentansprüche Computerimplementiertes Verfahren zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist-Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung, umfassend:
Bereitstellen eines digitalen Modells von einer Vielzahl von Konstruktionselementen, wobei das digitale Modell Soll-Daten für zumindest einen Teil der Vielzahl von Konstruktionselementen umfasst;
Bereitstellen einer Vielzahl von Konstruktionselementen, umfassend jeweils zumindest ein Sensorelement, das eingerichtet ist, Ist-Daten zu den im digitalen Modell bereitgestellten Soll-Daten zu erfassen;
Bereitstellen von Ist-Daten durch zumindest eines der Sensorelemente zumindest eines Konstruktionselements;
Ausgabe einer visuellen Darstellung der Ist- und Soll-Daten für zumindest ein Konstruktionselement durch ein visuelles Ausgabemittel in Echtzeit. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das digitale Modell ein dreidimensionales Modell zumindest eines Teils eines herzustellenden Bauwerks und die Vielzahl der Konstruktionselemente umfasst. Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Konstruktionselement ein Schalungselement, ein Stützelement, ein Trägerelement und/oder ein Gerüstelement ist. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Soll- und Ist-Daten auf Betriebsdaten der Konstruktionselemente, Druckdaten, Lagedaten, Lastdaten, Positionsdaten und/oder Typendaten des jeweiligen Konstruktionselements beziehen. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Sensorelement eines Konstruktionselements ein Lagesensor, Kraftsensor, Drucksensor, Winkelsensor, ein Dehnungsmessstreifen (DMS), ein Distanzsensor, ein Feuchtigkeitssensor, ein Gyroskop, insbesondere ein MEMS-Gyroskop oder ein Betondrucksensor ist.
6. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das visuelle Ausgabemittel als mobiles visuelles Ausgabemittel und als Extended Reality (XR), Virtual Reality (VR), und/oder als Augmented Reality (AR)-Einheit ausgebildet ist.
7. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das visuelle Ausgabemittel eine Datenbrille, ein Helm mit Head-up-Display, ein holographisches Element oder eine mobile Rechnereinheit ist.
8. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ausgabe der visuellen Darstellung der Ist- und Soll- Daten durch Positionsdaten des mobilen visuellen Ausgabemittels ausgelöst wird, und vorzugsweise eine visuelle Darstellung der Ist- und Soll-Daten für zumindest einen Teil der Vielzahl der Konstruktionselemente auslöst.
9. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend,
Bereitstellen eines haptischen Feedbackmittels das eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Ist- und Soll-Daten ein haptisches Signal auszugeben, wobei das haptische Feedbackmittel insbesondere als Armband, Handschuh oder als Vibrationseinlage ausgebildet ist.
10. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin umfassend,
Bereitstellen eines akustischen Feedbackmittels das eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Ist- und Soll-Daten ein akustisches Signal auszugeben. 11. Computerimplementiertes Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, weiterhin umfassend ein Einbinden eines neuen
Konstruktionselements in das digitale Modell, umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines weiteren Konstruktionselements mit zumindest einem Sensorelement;
Erfassen der Abstände des Konstruktionselements zu zumindest zwei benachbarten Konstruktionselementen;
Einbinden des weiteren Konstruktionselements in das digitale Modell in Bezug auf das nächstliegende Konstruktionselement.
12. System zur Bereitstellung einer visuellen Darstellung von Soll- und Ist- Zuständen von Konstruktionselementen bei der Bauausführung, umfassend: eine erste Bereitstellungseinheit eingerichtet, um ein digitales Modell einer Vielzahl von Konstruktionselementen bereitzustellen, wobei das digitale Modell Soll-Daten für zumindest einen Teil der Vielzahl von Konstruktionselementen umfasst; eine Vielzahl von Konstruktionselementen, umfassend jeweils zumindest ein Sensorelement, das eingerichtet ist, Ist-Daten zu den im digitalen Modell bereitgestellten Soll-Daten zu erfassen; eine zweite Bereitstellungseinheit eingerichtet, um Ist-Daten zumindest eines der Sensorelemente zumindest eines der Konstruktionselement bereitzustellen; zumindest ein visuelles Ausgabemittel zur Ausgabe einer visuellen Darstellung der Ist- und Soll-Daten für zumindest ein Konstruktionselement in Echtzeit.
13. System nach Anspruch 12, wobei die Bereitstellungseinheiten, das visuelle Ausgabemittel und die Sensorelemente über zumindest einen Kommunikationsknoten direkt oder indirekt miteinander verbunden sind.
14. Computerprogrammelement mit Anweisungen, die bei Ausführung auf Computergeräten einer Computerumgebung eingerichtet sind, um die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 in einem System nach Anspruch 12 oder Anspruch 13 auszuführen. Verwendung eines digitalen Modells, einer Vielzahl von Konstruktionselementen, und/oder eines visuellen Ausgabemittels in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 .
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