WO2023088609A1 - Drone system and method for detecting the three-dimensional spatial set-up of a shaft - Google Patents

Drone system and method for detecting the three-dimensional spatial set-up of a shaft Download PDF

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WO2023088609A1
WO2023088609A1 PCT/EP2022/077919 EP2022077919W WO2023088609A1 WO 2023088609 A1 WO2023088609 A1 WO 2023088609A1 EP 2022077919 W EP2022077919 W EP 2022077919W WO 2023088609 A1 WO2023088609 A1 WO 2023088609A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
drone
shaft
light
laser
light beam
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/077919
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Daniel Bauer
Lucas Franz Mager
Max Mairle
Original Assignee
Tk Elevator Innovation And Operations Gmbh
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 Tk Elevator Innovation And Operations Gmbh filed Critical Tk Elevator Innovation And Operations Gmbh
Publication of WO2023088609A1 publication Critical patent/WO2023088609A1/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B5/00—Applications of checking, fault-correcting, or safety devices in elevators
    • B66B5/0087—Devices facilitating maintenance, repair or inspection tasks

Definitions

  • the invention relates to a drone system for a shaft, in particular an elevator shaft. Furthermore, the invention relates to a method for detecting the three-dimensional spatial configuration of a shaft.
  • Building walls often exhibit more or less pronounced torsion or offsets due to the respective construction process.
  • the building wall can, for example, be slightly inclined or not arranged completely at right angles to another wall. These deviations represent negligible problems for many requirements, such as the installation of windows or doors.
  • a shaft is at least partially formed by a wall, but usually by several walls that frame the shaft.
  • a cost-effective and quick option is to measure the real shaft geometry using a drone, which is navigated through the shaft and measures it, for example, using three-dimensional laser scanning (e.g. LIDAR; abbreviation for "light detection and ranging”).
  • LIDAR three-dimensional laser scanning
  • the data determined in this way can then be converted into a very precise 3D model and made available to the developers and designers of elevator systems, for example. In this way, deviations in the shaft geometry can be taken into account as early as the design stage and consequently also during manufacture and assembly.
  • the disadvantage of this method is that the drone is always oriented relative to the shaft and moves in it. In this way, the shape of the shaft and its possible deformations can be determined at any position. However, it is not possible to distinguish whether the shaft shows deviations overall or whether only the drone is drifting sideways in the shaft. Such deviations cannot be determined even with position or acceleration sensors arranged on or in the drone, since these sensors inherently always have a certain drift, which means that the deviations mentioned are still not sufficiently determinable.
  • the invention provides a drone system for a shaft, in particular an elevator shaft.
  • a shaft can be an elevator shaft or an elevator shaft.
  • a control, supply, disposal or maintenance shaft is also covered by the term "shaft".
  • the shaft is generally filled with air so that a drone can move around in the shaft.
  • Such a drone system comprises a drone and a light emission device, the drone being set up to at least partially record the three-dimensional spatial configuration of the shaft.
  • the light-emitting device is usually arranged in such a way that light beams emitted by it radiate inside and in the direction of a longitudinal extent of the shaft, with the light-emitting device not necessarily being arranged inside the shaft.
  • the drone has a light detection device which is set up to detect at least one light beam which can be emitted by the light emission device.
  • the proposed solution to the problem advantageously enables improved detection of the three-dimensional spatial configuration of a shaft, also known as shaft geometry for short.
  • the core idea is to provide a reference light system that enables the determination of the drone position within the shaft relative and absolute to a substantially ideal line through the shaft, which corresponds to the light beam generated by the light emission device.
  • the light detection device has at least one optical sensor, in particular a large number of optical sensors, for detecting the light beam of the light emission device.
  • the light beams emitted by the light emission device can be detected in a particularly simple manner by means of this optical sensor.
  • the light detection device of the drone preferably has two or more optical sensors for detecting the light beams, which can also be arranged as a so-called array. In this way it can be achieved that the light beams can always be detected by the drone, regardless of its position in the shaft.
  • An array of optical sensors can in particular be arranged in a lattice structure. In this case, the optical sensors are arranged at a distance from one another in an essentially rectangular, preferably square pattern. Alternatively, other geometric patterns such as a triangular structure or a honeycomb pattern consisting of hexagons can also be used.
  • An optical sensor can be arranged at any potentially possible position on the housing of the drone, for example on the bottom of the drone, which usually faces the ground when the drone is taking off or landing. Alternatively or additionally, an optical sensor can also be arranged on the side of the drone housing facing away from the ground. Alternatively or additionally, an optical sensor can be arranged on the side of the rotors of the drone.
  • the light detection device is provided in particular to detect direct light beams which are emitted by the light emission device, ie without the light beams being reflected on objects inside or outside the shaft. Alternatively or additionally, however, the light detection device can also be set up to detect light beams from the light emission device which have been reflected by the shaft or other objects.
  • the drone is set up to orient itself in the shaft using the light beam detected by the at least one optical sensor.
  • the drone can always determine not only its relative position within the shaft, but also its absolute position, as a result of which any inclinations of the drone can be determined and corrected.
  • the three-dimensional structure of the shaft can always be detected by means of the drone essentially without drift and without deviations.
  • the light emission device has at least one laser which is set up to emit a laser beam with a predetermined wavelength.
  • the light detection device can be adjusted to the wavelength of the light emission device and other light beams of different wavelengths are essentially ignored for detecting the three-dimensional configuration of the shaft.
  • laser beams generally have a higher intensity and are poorly scattered. This is advantageous the longer the shaft to be measured is. For example, very long distances of several 100 meters, such as in the case of a high-rise building, can be determined without significant scattering of the light rays, with the decrease in light intensity remaining essentially negligible compared to other light sources.
  • the laser is set up to emit at least two laser beams of different wavelengths.
  • the preferred laser color or wavelength of the laser beam is always used. For example, it is possible that other light sources falsify the detection of a red laser beam in the light detection device, whereas a green laser beam can be detected essentially without falsification.
  • additional information can be communicated to the drone by means of the wavelength of the laser beam used.
  • the laser is set up to emit a pulsed and/or continuous laser beam.
  • the drone can, for example, use a pulsed laser to determine and adjust the speed at which it is moving away from the light-emitting device or towards the light-emitting device, which is essentially based on the principle of the Doppler effect.
  • a TOF (time off light) camera is used for this purpose.
  • an area is illuminated by means of a light pulse, and the camera measures the length of time for each pixel that the light needs to reach an object located in the area and back again. This time is directly proportional to the distance the light travels to the object. The camera thus supplies the distance of an object depicted on it for each pixel.
  • the laser is set up to emit a laser beam directed essentially in or against the force of gravity during operation.
  • This embodiment is particularly advantageous for elevator shafts in buildings.
  • the light-emitting device as a stationary device inside or outside of the shaft, which with the laser is essentially perpendicular to the top shaft ceiling or down to the shaft floor, an absolute vertical reference line can be defined through the shaft for the drone.
  • the light emission device has a movement device which is set up to change the alignment of the laser beam in such a way that the laser beam can be aligned to at least two different points in space.
  • a point in space within the meaning of the invention represents an imaginary target point within the shaft, which can be focused by the light beam, in particular a laser beam.
  • the focal point of the laser beam can also be changed in the event that the shaft does not have straight walls to the effect that a spatial point which cannot be irradiated in a first region within the shaft is replaced by a further spatial point so that the drone can fully determine the shaft.
  • slightly curved or curved shafts if, for example, due to external weather influences such as solar radiation or strong gusts of wind, areas of an elevator shaft are not designed to be essentially straight due to twisting.
  • the light-emitting device has at least a first laser and a second laser, the light-emitting device being set up to emit the laser beam of the first laser essentially parallel to the laser beam of the second laser during operation.
  • a rotation of the shaft can also be determined in this way, since the drone can now determine two fixed points using the light detection device. In this way, the three-dimensional detection of the shaft geometry can be determined more precisely.
  • the light emission device can be connected to the drone via a wireless communication link. Information can be exchanged between the drone and the light-emitting device via the communication connection. For example, it is possible for the drone to tell the light emission device to use a different wavelength for the laser, since other light sources make it more difficult to determine the shaft geometry. Alternatively, it is also possible for the drone to control the light emission device in some other way, such as emitting a special pattern using the one or more lasers. Also the drone can control the light emitting device so that it emits a pulsed laser beam instead of a continuous laser beam.
  • the invention relates to a method for detecting the three-dimensional spatial configuration of a shaft, in particular an elevator shaft.
  • the procedure includes the following steps:
  • the light beam is emitted at at least one predetermined point in space within the shaft.
  • the light emission device can emit the light beam in such a way that it can be detected by the light detection device of the drone.
  • a point in space is preferably determined from which the drone can detect the emitted light beam throughout the determination of the three-dimensional spatial configuration of the shaft.
  • the light beam is emitted directly onto the drone. It can thereby be achieved that the drone is always located in the reference reference system of the light beam of the light emission device, as a result of which the relative and absolute position of the drone can always be determined.
  • the method can also include the following additional steps: emitting a first light beam and a second light beam by the light emitting device;
  • the method can have the following additional method step:
  • the drone can receive additional information regarding its location or position from the light emission device.
  • the light emission device can also receive information from the drone, for example in order to adjust the emission of the light beams. In general, it is thus possible for information to be exchanged between the light-emitting device and the drone in both directions.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a drone system during operation within a shaft
  • FIG. 2 shows another exemplary embodiment of the drone system during operation within a shaft
  • FIG 3 shows an exemplary embodiment of a light detection device
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method for detecting the three-dimensional spatial configuration of a shaft.
  • Fig. 1 shows an embodiment of the drone system 10 during operation inside a shaft 1.
  • the shaft 1 represents an elevator shaft, at which lower end, which is directed towards the ground, a light emitting device 3 is arranged.
  • a drone 2 Above the light emission device 3 and thus within the shaft 1 is a drone 2 which can be moved through the shaft 1 during operation.
  • the drone 2 In order to orient itself during the flight through the shaft 1, the drone 2 has surroundings detection devices 8a, 8b, which are arranged to the side of the drone in this figure. These environment detection devices 8a, 8b are also used to determine the three-dimensional spatial configuration of the shaft 1. For this purpose, the environment detection devices 8a, 8b can have one or more of the following principles for detecting the shaft geometry:
  • LIDAR detection optical distance measurement
  • the drone 1 additionally has at least one light detection device 4a. In this exemplary embodiment, this is arranged on the ground, ie at the bottom of the drone 2 .
  • Light beams 5a which can be emitted by the light emission device 3, can now be detected with the light detection device 4a.
  • This operating principle thus essentially represents a reference system with the help of which the drone 2 can also determine an absolute detection of the three-dimensional configuration of the shaft 1 and can thus orient itself in the shaft 1 not only relative to it but also absolutely.
  • the light detection device 4a preferably has at least one optical sensor 6 in order to detect the light beams 5a emitted by the light emission device 3 .
  • the light detection device 4a can preferably also have a plurality of optical sensors 6, which are further preferably arranged within an array. In this way, the probability can be increased that the light detection device 4a of the drone 2 can continuously detect light beams 5a of the light emission device 3 during the flight of the drone 2 .
  • a computer-assisted digital 3D model can be determined in parallel or later, which not only represents a relative but also an absolute configuration of the shaft 1 .
  • the light emission device 3 preferably has at least one laser 7a, so that the light beam 5a is a laser beam 5a with a predetermined wavelength acts. Therefore, one or more laser beams 5a are referred to below, which represent a subset of a more general light beam 5a.
  • the laser beam 5a can either be emitted in pulses or continuously. Further information can preferably be transmitted to the drone 2 by means of the light detection device 4a by means of a pulsed laser beam 5a. These serve in particular to control the drone 2 within the shaft 1 .
  • the laser 7a can be designed to emit laser beams 5a with at least two different wavelengths.
  • the detection of these laser beams 5a can thus be further optimized. This can be the case, for example, if other light sources falsify or impair the detection of the laser beams 5a at the light detection device 4a.
  • the drone 2 can communicate with the light emission device 3 via a wireless communication link based on electromagnetic waves or signals.
  • the drone 2 and the light emission device 3 each have a communication device, by means of which signals can be sent and received. These communication devices are not shown in this exemplary embodiment.
  • the shaft 1 represents an elevator shaft which is thus arranged essentially along the force of gravity, i.e. it is vertical and therefore parallel to the force of gravity. Otherwise the shaft 1 would be inclined.
  • the laser beam 5a is emitted counter to the force of gravity.
  • the light emission device 3 can also be arranged at the upper end of the shaft 1 . If this were the case, then the laser beam 5a would be emitted accordingly in the direction of gravity in order to provide the drone 2 with a reference system for better orientation within the shaft 1.
  • it can have additional sensors such as a position sensor or an acceleration sensor, which are not shown.
  • the light-emitting device 3 has at least three lasers 7a, 7b, 7c, which are set up to emit light beams 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, in particular laser beams 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, into the shaft 1.
  • At least the laser 7b is set up in such a way that it emits a plurality of laser beams 5a, 5b, 5c at the same time.
  • These laser beams 5a, 5b, 5c can all be emitted continuously or in a pulsed manner.
  • the laser beams 5a, 5b, 5c of the laser 7b radiate directly onto the light detection device 4c of the drone 2.
  • the laser beam 5d of the left laser 7a and the laser beam 5e of the right laser 7c of the light emitting device 3 each radiate to a first Spatial point 9a or a second spatial point 9b within the shaft 1.
  • these laser beams 5d, 5e can also be determined by the drone 2 and used for orientation within the shaft 1.
  • the drone 2 has additional light detection devices 4a, 4b, which are arranged on the side of the housing of the drone 2.
  • light detection devices 4a, 4b which are arranged on the side of the housing of the drone 2.
  • the lasers 7a and 7c are preferably set up to be able to irradiate different spatial points 9a, 9b within the shaft 1.
  • the lasers 7a and 7b preferably have movement devices which are set up to adapt the emission angle of the laser beams 5d, 5e.
  • the lasers 7a, 7c are preferably designed in such a way that they also emit laser beams 5d, 5e which are essentially parallel to one another.
  • a laser beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e it is also possible for a laser beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e to irradiate a line between two spatial points 9a, 9b over time or simultaneously.
  • the light emission device 3 can have position sensors in order to align the respective lasers 7a, 7b, 7c to be able to determine more precisely.
  • 3 shows an exemplary embodiment of a light detection device 4a, 4b, 4c in plan view.
  • the light detection device 4a, 4b, 4c has an array of optical sensors 6, which are arranged as a lattice structure. These sensors 6 are irradiated by three different laser beams 5a, 5b, 5c, which are shown as black dots.
  • a plurality of optical sensors 6 are each irradiated by a laser beam 5a, 5b, 5c.
  • the laser beams 5a, 5b, 5c can be sent to the optical sensors 6 of the drone 2 in a predetermined pattern in order to generate a symmetrical or asymmetrical pattern on the sensor array 6, for example.
  • twisting or rotation of the shaft 1 can be determined in a particularly simple manner.
  • Fig. 4 shows a flowchart of a method 100 for detecting the three-dimensional spatial configuration of a shaft 1.
  • a drone 2 in the shaft 1 and a light emission device 3 are provided for this purpose.
  • the light emission device 3 does not necessarily have to be arranged inside the shaft 1 . It is necessary, however, for at least one light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e to be able to be emitted 103a, 103b by means of the light emission device 3 into the shaft 1.
  • a first light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e and a second light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e are preferably emitted by the light emission device 3.
  • the light beam is emitted at at least one predetermined spatial point 9a, 9b within the shaft 1.
  • This spatial point 9a, 9b is preferably a point which is directed towards the light detection device 4a, 4b, 4c of the drone 2, so that the light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e is emitted directly onto the drone 2.
  • the drone 2 is moved within the shaft 1 in order to carry out the step of determining 105 the three-dimensional spatial configuration of the shaft 1 using an environment detection device 8a, 8b, which the drone 2 has.
  • the at least one emitted light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e is detected by the light detection device 4a, 4b, 4c in order to enable orientation 108 of the drone 2 within the shaft 1.
  • a rotation of the shaft 1 can preferably also be determined on the basis of the detected light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, preferably several or all of the light beams 5a, 5b, 5c, 5d, 5e emitted by the light emission device 3.
  • the determined three-dimensional spatial configuration of the shaft 1 is additionally used as information.
  • at least one parameter of the light-emitting device 3 can be transmitted to the drone 2 or from the drone 2 to the light-emitting device 3 by means of a wireless communication link such as a radio link.
  • the determined or recorded data of the spatial geometry recorded by the drone 2 are preferably sent directly to the light emission device 3 . Among other things, this reduces the storage capacity of the spatially recorded data of the shaft 1 determined by the drone, since the data does not have to be temporarily stored in a storage medium of the drone 2 or this is only necessary temporarily.

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Abstract

The invention relates to a drone system (10) for a shaft (1), more particularly an elevator shaft, the drone system (10) comprising a drone (2) and a light-emitting device (3). The drone (2) is designed to detect at least some of the three-dimensional spatial set-up of the shaft (1). The invention also relates to a method (100) for detecting the three-dimensional spatial set-up of the shaft (1).

Description

Drohnensystem und Verfahren zum Erfassen der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung eines Schachts Drone system and method for capturing the three-dimensional spatial configuration of a shaft
Die Erfindung betrifft ein Drohnensystem für einen Schacht, insbesondere einen Aufzugschacht. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung eines Schachts. The invention relates to a drone system for a shaft, in particular an elevator shaft. Furthermore, the invention relates to a method for detecting the three-dimensional spatial configuration of a shaft.
Gebäudewände weisen oftmals bedingt durch die jeweiligen Bauverfahren mehr oder weniger stark ausgeprägte Verwindungen bzw. Versätze auf. Dabei kann die Gebäudewand beispielsweise leicht geneigt oder nicht vollständig rechtwinklig zu einer weiteren Wand angeordnet sein. Diese Abweichungen stellen für viele Anforderungen vernachlässigbare Probleme dar, wie etwa für den Einbau von Fenstern oder Türen. Building walls often exhibit more or less pronounced torsion or offsets due to the respective construction process. The building wall can, for example, be slightly inclined or not arranged completely at right angles to another wall. These deviations represent negligible problems for many requirements, such as the installation of windows or doors.
Jedoch sind diese Abweichungen beim Einbau von Schächten, insbesondere Aufzugschächten, nicht mehr vernachlässigbar, da die Schachtgeometrie hier auf teils mehrere hundert Meter im Wesentlichen ideal sein sollte. Bereits geringe Differenzen von vorgegebenen Maßen können über größere Distanzen beträchtliche Diskrepanzen hervorrufen. Ein Schacht wird dabei wenigstens teilweise durch eine Wand gebildet, meist jedoch durch mehrere Wände, welche den Schacht umrahmen. However, these deviations are no longer negligible when installing shafts, in particular elevator shafts, since the shaft geometry here should be essentially ideal over a distance of several hundred meters. Even small differences from specified dimensions can cause considerable discrepancies over larger distances. A shaft is at least partially formed by a wall, but usually by several walls that frame the shaft.
Hersteller, Konstrukteure als auch Monteure von Schächten bzw. insbesondere Aufzugschächten gehen in der Regel mangels besserer Informationen von senkrechten Wänden bzw. rechtwinkligen Verbindungen zweier Wände aus, weshalb etwaige Abweichungen der Wände bei der Planung unberücksichtigt bleiben. Due to a lack of better information, manufacturers, designers and fitters of shafts and in particular elevator shafts usually assume that walls are vertical or that two walls are connected at right angles, which is why any deviations in the walls are not taken into account during planning.
Erfüllen die realen Schächte diese Annahmen aber nicht in einem ausreichenden Maß, so führt dies beim Einbau zu Problemen, da angefertigte Bauteile nicht passen und vor Ort aufwendig und unter oftmals schlechten Rahmenbedingungen aufgrund nicht verfügbarer Werkzeuge angepasst werden müssen. Im schlimmsten Fall müssen ganze Bauteile aufgrund der Gegebenheiten neu konstruiert, gefertigt und nachgeliefert werden. However, if the real manholes do not meet these assumptions to a sufficient extent, this leads to problems during installation, since the manufactured components do not fit and have to be adjusted on site, which is expensive and often under poor general conditions due to the unavailability of tools. In the worst case, entire components have to be redesigned, manufactured and subsequently delivered due to the circumstances.
Um dieses Problem zu lösen gibt es bereits Konzepte, welche darauf abzielen, den Schacht zu vermessen, bevor beispielsweise ein Aufzug für diesen konstruiert und eingebaut wird, um bereits frühzeitig entsprechende Abweichungen der Schachtgeometrie festzustellen und berücksichtigen zu können. Diese Konzepte weisen dabei auch Nachteile auf. Eine kostengünstige als auch schnelle Möglichkeit ist die Vermessung der realen Schachtgeometrie mittels einer Drohne, welche durch den Schacht navigiert wird und diesen dabei beispielsweise mittels einem dreidimensionalen Laserscanning (z.B. LIDAR; Abkürzung für „Light detection and ranging“) vermisst. Die so ermittelten Daten können anschließend in ein sehr genaues 3D-Modell überführt und für die Entwickler und Konstrukteure von z.B. Aufzuganlagen bereitgestellt werden. So können Abweichungen der Schachtgeometrie bereits bei der Konstruktion und folglich auch in der Fertigung und Montage entsprechend berücksichtigt werden. In order to solve this problem, there are already concepts that aim to measure the shaft before, for example, an elevator is designed and installed for it, in order to be able to determine and take into account corresponding deviations in the shaft geometry at an early stage. These concepts also have disadvantages. A cost-effective and quick option is to measure the real shaft geometry using a drone, which is navigated through the shaft and measures it, for example, using three-dimensional laser scanning (e.g. LIDAR; abbreviation for "light detection and ranging"). The data determined in this way can then be converted into a very precise 3D model and made available to the developers and designers of elevator systems, for example. In this way, deviations in the shaft geometry can be taken into account as early as the design stage and consequently also during manufacture and assembly.
Allerdings ist nachteilig an diesem Verfahren, dass die Drohne stets relativ zum Schacht orientiert ist und sich in diesem bewegt. So können zwar die Form des Schachts und dessen etwaige Verformungen an jeder Position ermittelt werden. Jedoch kann nicht unterschieden werden, ob der Schacht insgesamt Abweichungen aufweist oder nur die Drohne im Schacht seitlich driftet. Auch mit an oder in der Drohne angeordneten Lage- oder Beschleunigungssensoren können solche Abweichungen nicht ermittelt werden, da diese Sensoren prinzipbedingt selbst immer eine gewisse Drift aufweisen, wodurch die erwähnten Abweichungen nach wie vor nicht ausreichend bestimmbar sind. However, the disadvantage of this method is that the drone is always oriented relative to the shaft and moves in it. In this way, the shape of the shaft and its possible deformations can be determined at any position. However, it is not possible to distinguish whether the shaft shows deviations overall or whether only the drone is drifting sideways in the shaft. Such deviations cannot be determined even with position or acceleration sensors arranged on or in the drone, since these sensors inherently always have a certain drift, which means that the deviations mentioned are still not sufficiently determinable.
Hiervon ausgehend stellt sich die Aufgabe, das Erfassen der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung eines Schachts zu verbessern. Proceeding from this, the task arises of improving the detection of the three-dimensional spatial configuration of a shaft.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Drohnensystem für einen Schacht, insbesondere einen Aufzugschacht, und ein Verfahren zum Erfassen der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung eines Schachts gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. Weitere Ausführungsformen und zusätzliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung. To solve this problem, a drone system for a shaft, in particular an elevator shaft, and a method for detecting the three-dimensional spatial configuration of a shaft according to the independent claims are proposed. Further embodiments and additional features result from the dependent claims and from the following description.
Nach einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein Drohnensystem für einen Schacht, insbesondere einen Aufzugschacht, bereit. Ein Schacht kann ein Aufzugschacht oder ein Fahrstuhlschacht sein. Auch ein Kontroll-, Versorgungs-, Entsorgungs- oder Wartungsschacht ist vom Begriff „Schacht“ umfasst. Der Schacht ist im Allgemeinen mit Luft gefüllt, so dass sich eine Drohne in dem Schacht fortbewegen kann. Ein solches Drohnensystem umfasst eine Drohne und eine Lichtemissionseinrichtung, wobei die Drohne dazu eingerichtet ist, die dreidimensionale räumliche Ausgestaltung des Schachts wenigstens teilweise zu erfassen. Die Lichtemissionseinrichtung ist für gewöhnlich in der Weise angeordnet, dass von ihr ausgestrahlte Lichtstrahlen innerhalb und in Richtung einer Längserstreckung des Schachts strahlen, wobei die Lichtemissionseinrichtung nicht zwingend innerhalb des Schachts angeordnet ist. Des Weiteren weist die Drohne eine Lichtdetektionseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Lichtstrahl, welcher von der Lichtemissionseinrichtung aussendbar ist, zu erfassen. According to a first aspect, the invention provides a drone system for a shaft, in particular an elevator shaft. A shaft can be an elevator shaft or an elevator shaft. A control, supply, disposal or maintenance shaft is also covered by the term "shaft". The shaft is generally filled with air so that a drone can move around in the shaft. Such a drone system comprises a drone and a light emission device, the drone being set up to at least partially record the three-dimensional spatial configuration of the shaft. The light-emitting device is usually arranged in such a way that light beams emitted by it radiate inside and in the direction of a longitudinal extent of the shaft, with the light-emitting device not necessarily being arranged inside the shaft. Furthermore, the drone has a light detection device which is set up to detect at least one light beam which can be emitted by the light emission device.
Durch die vorgeschlagene Lösung der Aufgabe wird vorteilhaft ein verbessertes Erfassen der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung eines Schachts, kurz auch Schachtgeometrie, genannt, ermöglicht. Insbesondere liegt der Kerngedanke darin, ein Referenzlicht-System bereitzustellen, welches die Bestimmung der Drohnenposition innerhalb des Schachts relativ und absolut zu einer im Wesentlichen idealen Linie, welche dem durch die Lichtemissionseinrichtung erzeugten Lichtstrahl entspricht, durch den Schacht ermöglicht. The proposed solution to the problem advantageously enables improved detection of the three-dimensional spatial configuration of a shaft, also known as shaft geometry for short. In particular, the core idea is to provide a reference light system that enables the determination of the drone position within the shaft relative and absolute to a substantially ideal line through the shaft, which corresponds to the light beam generated by the light emission device.
Nach einer Ausführungsform des ersten Aspekts weist die Lichtdetektionseinrichtung wenigstens einen optischen Sensor, insbesondere eine Vielzahl von optischen Sensoren, zum Erfassen des Lichtstrahls der Lichtemissionseinrichtung auf. Mittels dieses optischen Sensors können besonders einfach die von der Lichtemissionseinrichtung ausgestrahlten Lichtstrahlen erfasst werden. According to one embodiment of the first aspect, the light detection device has at least one optical sensor, in particular a large number of optical sensors, for detecting the light beam of the light emission device. The light beams emitted by the light emission device can be detected in a particularly simple manner by means of this optical sensor.
Vorzugsweise weist die Lichtdetektionseinrichtung der Drohne zwei oder mehrere optische Sensoren zum Erfassen der Lichtstrahlen auf, wobei diese auch als so genanntes Array angeordnet sein können. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Lichtstrahlen stets von der Drohne erfasst werden können, unabhängig von deren Position im Schacht. Ein Array von optischen Sensoren kann dabei insbesondere in einer Gitterstruktur angeordnet sein. Dabei sind die optischen Sensoren in einem im Wesentlichen rechteckigen, vorzugsweise quadratischen Muster, voneinander beabstandet angeordnet. Alternativ können auch andere geometrische Muster wie etwa eine Dreiecksstruktur oder ein Wabenmuster bestehend aus Sechsecken verwendet werden. The light detection device of the drone preferably has two or more optical sensors for detecting the light beams, which can also be arranged as a so-called array. In this way it can be achieved that the light beams can always be detected by the drone, regardless of its position in the shaft. An array of optical sensors can in particular be arranged in a lattice structure. In this case, the optical sensors are arranged at a distance from one another in an essentially rectangular, preferably square pattern. Alternatively, other geometric patterns such as a triangular structure or a honeycomb pattern consisting of hexagons can also be used.
Ein optischer Sensor kann dabei an jeder potentiell möglichen Position am Gehäuse der Drohne angeordnet sein, z.B. am Boden der Drohne, welcher beim Starten oder Landen der Drohne für gewöhnlich dem Boden zugewandt ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein optischer Sensor auch an der vom Boden abgewandten Seite des Drohnengehäuses angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein optischer Sensor seitlich der Rotoren der Drohne angeordnet sein. Die Lichtdetektionseinrichtung ist insbesondere dazu vorgesehen, direkte Lichtstrahlen, welche von der Lichtemissionseinrichtung ausgesendet werden, zu erfassen, d.h. ohne dass die Lichtstrahlen an Objekten innerhalb oder außerhalb des Schachts reflektiert wurden. Alternativ oder ergänzend kann die Lichtdetektionseinrichtung jedoch auch dazu eingerichtet sein, Lichtstrahlen der Lichtemissionseinrichtung, welche vom Schacht oder anderen Gegenständen reflektiert wurden, zu erfassen. An optical sensor can be arranged at any potentially possible position on the housing of the drone, for example on the bottom of the drone, which usually faces the ground when the drone is taking off or landing. Alternatively or additionally, an optical sensor can also be arranged on the side of the drone housing facing away from the ground. Alternatively or additionally, an optical sensor can be arranged on the side of the rotors of the drone. The light detection device is provided in particular to detect direct light beams which are emitted by the light emission device, ie without the light beams being reflected on objects inside or outside the shaft. Alternatively or additionally, however, the light detection device can also be set up to detect light beams from the light emission device which have been reflected by the shaft or other objects.
Auf diese Weise lassen sich nicht nur geometrische Verformungen relativ zur Position der Drohne innerhalb des Schachts, sondern auch relativ zu einem Referenzpunkt im Schacht und somit absolute Abweichungen des Schachts feststellen, welche wiederum in einem resultierenden 3D-Modell berücksichtigbar sind. In this way, not only geometric deformations relative to the position of the drone within the shaft, but also relative to a reference point in the shaft and thus absolute deviations of the shaft can be determined, which in turn can be taken into account in a resulting 3D model.
In einer Ausführungsform ist die Drohne dazu eingerichtet, sich durch den mittels des wenigstens einen optischen Sensors erfassten Lichtstrahl im Schacht zu orientieren. Durch die Referenzstrahlen der Lichtemissionseinrichtung kann die Drohne stets nicht nur ihre relative Position innerhalb des Schachts, sondern auch ihre absolute Position ermitteln, wodurch etwaige Neigungen der Drohne bestimmt und korrigiert werden können. Somit ist ein Erfassen der dreidimensionalen Struktur des Schachts mittels der Drohne stets im Wesentlichen driftfrei und ohne Abweichungen umsetzbar. In one embodiment, the drone is set up to orient itself in the shaft using the light beam detected by the at least one optical sensor. Through the reference beams of the light emission device, the drone can always determine not only its relative position within the shaft, but also its absolute position, as a result of which any inclinations of the drone can be determined and corrected. Thus, the three-dimensional structure of the shaft can always be detected by means of the drone essentially without drift and without deviations.
In einer anderen Ausführungsform weist die Lichtemissionseinrichtung wenigstens einen Laser auf, welcher dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl mit einer vorbestimmten Wellenlänge auszusenden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Lichtdetektionseinrichtung auf die Wellenlänge der Lichtemissionseinrichtung einstellbar ist und andere Lichtstrahlen anderer Wellenlänge zum Erfassen der dreidimensionalen Ausgestaltung des Schachts im Wesentlichen unberücksichtigt bleiben. Dies erhöht die Genauigkeit dieses Vorgangs zusätzlich. Ferner weisen Laserstrahlen in der Regel eine höhere Intensität auf und sind streuarm. Dies ist vorteilhaft, je länger der zu vermessende Schacht ist. Beispielsweise können somit auch sehr lange Distanzen von mehreren 100 Metern wie etwa bei einem Hochhaus ohne nennenswerte Streuungen der Lichtstrahlen ermittelt werden, wobei die Abnahme der Lichtintensität im Vergleich zu anderen Lichtquellen im Wesentlichen vernachlässigbar bleibt. In another embodiment, the light emission device has at least one laser which is set up to emit a laser beam with a predetermined wavelength. In this way it can be achieved that the light detection device can be adjusted to the wavelength of the light emission device and other light beams of different wavelengths are essentially ignored for detecting the three-dimensional configuration of the shaft. This further increases the accuracy of this process. Furthermore, laser beams generally have a higher intensity and are poorly scattered. This is advantageous the longer the shaft to be measured is. For example, very long distances of several 100 meters, such as in the case of a high-rise building, can be determined without significant scattering of the light rays, with the decrease in light intensity remaining essentially negligible compared to other light sources.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Laser dazu eingerichtet, wenigstens zwei Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge auszusenden. Durch Verwenden von zwei oder mehr Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge kann ermöglicht werden, dass abhängig von Gegebenheiten bei der Anwendung des Drohnensystems stets die zu bevorzugende Laserfarbe bzw. Wellenlänge des Laserstrahls verwendet wird. Beispielsweise ist es möglich, dass andere Lichtquellen die Detektion eines roten Laserstrahls in der Lichtdetektionseinrichtung verfälschen, wohingegen ein grüner Laserstrahl im Wesentlichen unverfälscht erfasst werden kann. Es kann ferner dadurch auch erreicht werden, dass der Drohne mittels der verwendeten Wellenlänge des Laserstrahls zusätzliche Informationen mitgeteilt werden können. According to a further embodiment, the laser is set up to emit at least two laser beams of different wavelengths. By using two or more laser beams of different wavelengths, it can be made possible that dependent Depending on the circumstances when using the drone system, the preferred laser color or wavelength of the laser beam is always used. For example, it is possible that other light sources falsify the detection of a red laser beam in the light detection device, whereas a green laser beam can be detected essentially without falsification. Furthermore, it can also be achieved that additional information can be communicated to the drone by means of the wavelength of the laser beam used.
Nach einer anderen Ausführungsform ist der Laser dazu eingerichtet, einen gepulsten und/oder kontinuierlichen Laserstrahl auszusenden. Mittels eines gepulsten Lasers kann die Drohne beispielsweise ermitteln und abgleichen, mit welcher Geschwindigkeit sie sich von der Lichtemissionseinrichtung weg bzw. zu der Lichtemissionseinrichtung hin bewegt, was im Wesentlichen auf dem Prinzip des Doppler-Effekts beruht. According to another embodiment, the laser is set up to emit a pulsed and/or continuous laser beam. The drone can, for example, use a pulsed laser to determine and adjust the speed at which it is moving away from the light-emitting device or towards the light-emitting device, which is essentially based on the principle of the Doppler effect.
Auch kann es vorteilhaft sein, dass es sich um einen kontinuierlichen Laserstrahl handelt. Hierdurch kann besonders einfach der Abstand der Drohne zur Lichtemissionseinrichtung ermittelt werden, da mit größerem Abstand die Intensität eines auf einen optischen Sensor der Lichtdetektionseinrichtung strahlenden Laserstrahls abnimmt und die Drohne somit weitere Werte zum Erfassen der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung des Schachts, vorzugsweise die Intensität und indirekt damit einhergehend der Abstand der Drohne zur Lichtemissionseinrichtung, berücksichtigen kann. It can also be advantageous that it is a continuous laser beam. This makes it particularly easy to determine the distance between the drone and the light-emitting device, since the greater the distance, the lower the intensity of a laser beam radiating onto an optical sensor of the light-detection device, and the drone thus receives additional values for detecting the three-dimensional spatial configuration of the shaft, preferably the intensity and indirectly with it along with the distance between the drone and the light-emitting device.
Beispielsweise wird hierzu eine TOF (time off light) Kamera eingesetzt. Dazu wird ein Bereich mittels eines Lichtpulses ausgeleuchtet, und die Kamera misst für jeden Bildpunkt die Länge der Zeit, die das Licht bis zu einem sich in dem Bereich befindenden Objekt und wieder zurück benötigt. Diese Zeit ist direkt proportional zur Distanz, die das Licht zum Objekt zurücklegt. Die Kamera liefert somit für jeden Bildpunkt die Entfernung eines darauf abgebildeten Objekts. For example, a TOF (time off light) camera is used for this purpose. To do this, an area is illuminated by means of a light pulse, and the camera measures the length of time for each pixel that the light needs to reach an object located in the area and back again. This time is directly proportional to the distance the light travels to the object. The camera thus supplies the distance of an object depicted on it for each pixel.
Bei einer anderen Ausführungsform ist der Laser dazu eingerichtet, während des Betriebs einen im Wesentlichen in oder entgegensetzt zur Schwerkraft gerichteten Laserstrahl auszusenden. In another embodiment, the laser is set up to emit a laser beam directed essentially in or against the force of gravity during operation.
Diese Ausführungsform ist insbesondere bei Aufzugschächten von Gebäuden vorteilhaft. Durch die Lichtemissionseinrichtung als stationäres Gerät innerhalb oder außerhalb des Schachts, welches mit dem Laser im Wesentlichen senkrecht nach oben an die Schachtdecke bzw. nach unten zum Schachtboden strahlt, kann eine absolute vertikale Referenzlinie durch den Schacht für die Drohne definiert werden. This embodiment is particularly advantageous for elevator shafts in buildings. By the light-emitting device as a stationary device inside or outside of the shaft, which with the laser is essentially perpendicular to the top shaft ceiling or down to the shaft floor, an absolute vertical reference line can be defined through the shaft for the drone.
In einer anderen Ausführungsform weist die Lichtemissionseinrichtung eine Bewegungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die Ausrichtung des Laserstrahls in der Weise zu verändern, dass der Laserstrahl zu wenigstens zwei verschiedenen Raumpunkten ausrichtbar ist. In another embodiment, the light emission device has a movement device which is set up to change the alignment of the laser beam in such a way that the laser beam can be aligned to at least two different points in space.
Ein Raumpunkt im Sinne der Erfindung stellt dabei einen imaginären Zielpunkt innerhalb des Schachtes dar, welcher von dem Lichtstrahl, insbesondere Laserstrahl, fokussierbar ist. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass der Fokuspunkt des Laserstrahls für den Fall, dass der Schacht keine geraden Wände aufweist, auch dahingehend veränderbar ist, dass ein Raumpunkt, welcher in einem ersten Bereich innerhalb des Schachts nicht bestrahlbar ist, durch einen weiteren Raumpunkt ersetzt wird, sodass die Drohne den Schacht vollumfänglich ermitteln kann. Dies ist bei leicht gekrümmten oder gebogenen Schächten der Fall, wenn beispielsweise aufgrund von externen Wtterungseinflüssen wie Sonneneinstrahlung oder starken Wndböen Bereiche eines Aufzugschachts aufgrund von Verwindungen nicht im Wesentlichen gerade ausgebildet sind. A point in space within the meaning of the invention represents an imaginary target point within the shaft, which can be focused by the light beam, in particular a laser beam. In this way it can be achieved that the focal point of the laser beam can also be changed in the event that the shaft does not have straight walls to the effect that a spatial point which cannot be irradiated in a first region within the shaft is replaced by a further spatial point so that the drone can fully determine the shaft. This is the case with slightly curved or curved shafts if, for example, due to external weather influences such as solar radiation or strong gusts of wind, areas of an elevator shaft are not designed to be essentially straight due to twisting.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Lichtemissionseinrichtung wenigstens einen ersten Laser und einen zweiten Laser auf, wobei die Lichtemissionseinrichtung in der Weise eingerichtet ist, den Laserstrahl des ersten Lasers im Wesentlichen parallel zum Laserstrahl des zweiten Lasers während des Betriebs auszustrahlen. In a further embodiment, the light-emitting device has at least a first laser and a second laser, the light-emitting device being set up to emit the laser beam of the first laser essentially parallel to the laser beam of the second laser during operation.
Auf diese Weise kann auch eine Rotation des Schachts ermittelt werden, da die Drohne nun zwei Fixpunkte mittels der Lichtdetektionseinrichtung ermitteln kann. Somit kann die dreidimensionale Erfassung der Schachtgeometrie genauer ermittelt werden. A rotation of the shaft can also be determined in this way, since the drone can now determine two fixed points using the light detection device. In this way, the three-dimensional detection of the shaft geometry can be determined more precisely.
I n einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtemissionseinrichtung mit der Drohne über eine drahtlose Kommunikationsverbindung verbindbar. Durch die Kommunikationsverbindung können Informationen zwischen der Drohne und der Lichtemissionseinrichtung ausgetauscht werden. Beispielsweise ist es möglich, dass die Drohne der Lichtemissionseinrichtung mitteilt, eine andere Wellenlänge für den Laser zu verwenden, da aufgrund anderer Lichtquellen das Ermitteln der Schachtgeometrie erschwert wird. Alternativ ist es auch möglich, dass die Drohne die Lichtemissionseinrichtung anderweitig steuert, wie etwa ein spezielles Muster mittels des einen Lasers oder der mehreren Laser auszustrahlen. Auch kann die Drohne die Lichtemissionseinrichtung steuern, sodass diese einen gepulsten Laserstrahl, anstatt eines kontinuierlichen Laserstrahls, aussendet. In a further embodiment, the light emission device can be connected to the drone via a wireless communication link. Information can be exchanged between the drone and the light-emitting device via the communication connection. For example, it is possible for the drone to tell the light emission device to use a different wavelength for the laser, since other light sources make it more difficult to determine the shaft geometry. Alternatively, it is also possible for the drone to control the light emission device in some other way, such as emitting a special pattern using the one or more lasers. Also the drone can control the light emitting device so that it emits a pulsed laser beam instead of a continuous laser beam.
Nach einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung eines Schachts, insbesondere eines Aufzugschachts. Das Verfahren umfasst insbesondere die folgenden Schritte: According to a second aspect, the invention relates to a method for detecting the three-dimensional spatial configuration of a shaft, in particular an elevator shaft. In particular, the procedure includes the following steps:
- Bereitstellen einer Drohne in dem Schacht; - deploying a drone in the well;
- Bereitstellen einer Lichtemissionseinrichtung; - providing a light emitting device;
- Aussenden wenigstens eines Lichtstrahls mittels der Lichtemissionseinrichtung in den Schacht; - Emission of at least one light beam by means of the light emission device in the shaft;
- Bewegen der Drohne innerhalb des Schachts; - moving the drone inside the shaft;
- Ermitteln der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung des Schachts mittels einer Umgebungserfassungseinrichtung, welche die Drohne aufweist; - Determining the three-dimensional spatial configuration of the shaft by means of an environment detection device, which has the drone;
- Erfassen des wenigstens einen ausgesendeten Lichtstrahls mittels einer Lichtdetektionseinrichtung, welche die Drohne aufweist; und - detecting the at least one emitted light beam by means of a light detection device which the drone has; and
- Orientieren der Drohne innerhalb des Schachts auf Basis des erfassten Lichtstrahls. - Orientation of the drone within the shaft based on the detected light beam.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Lichtstrahl an wenigstens einen vorbestimmten Raumpunkt innerhalb des Schachts ausgesendet. Auf diese Weise kann ermöglicht werden, dass die Lichtemissionseinrichtung den Lichtstrahl in der Weise ausstrahlt, sodass dieser von der Lichtdetektionseinrichtung der Drohne erfasst werden kann. Vorzugsweise wird hierfür, bevor sich die Drohne durch den Schacht bewegt, ein Raumpunkt ermittelt, von welchem während des gesamten Ermittelns der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung des Schachts die Drohne den ausgesendeten Lichtstrahl erfassen kann. In one embodiment of the method, the light beam is emitted at at least one predetermined point in space within the shaft. In this way it can be made possible for the light emission device to emit the light beam in such a way that it can be detected by the light detection device of the drone. For this purpose, before the drone moves through the shaft, a point in space is preferably determined from which the drone can detect the emitted light beam throughout the determination of the three-dimensional spatial configuration of the shaft.
In einer anderen Ausführungsform wird der Lichtstrahl direkt auf die Drohne ausgestrahlt. Dadurch kann erreicht werden, dass sich die Drohne stets im Referenz-Bezugssystem des Lichtstrahls der Lichtemissionseinrichtung befindet, wodurch die relative als auch absolute Position der Drohne stets ermittelbar ist. In another embodiment, the light beam is emitted directly onto the drone. It can thereby be achieved that the drone is always located in the reference reference system of the light beam of the light emission device, as a result of which the relative and absolute position of the drone can always be determined.
Das Verfahren kann insbesondere auch folgende zusätzlichen Schritte umfassen: Aussenden eines ersten Lichtstrahls und eines zweiten Lichtstrahls mittels der Lichtemissionseinrichtung; In particular, the method can also include the following additional steps: emitting a first light beam and a second light beam by the light emitting device;
- Erfassen des ersten Lichtstrahls und des zweiten Lichtstrahls mittels der Lichtdetektionseinrichtung; und - detecting the first light beam and the second light beam by means of the light detection device; and
- Ermitteln einer Rotation des Schachts auf Basis des erfassten ersten Lichtstrahls und zweiten Lichtstrahls und der ermittelten dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung des Schachts. - Determining a rotation of the shaft on the basis of the detected first light beam and second light beam and the determined three-dimensional spatial configuration of the shaft.
Dies erlaubt, dass im Wesentlichen sämtliche Abweichungen des Schachts von Idealvorgaben ermittelbar sind, insbesondere die Abweichungen, welche Verwindungen wie etwa eine Rotation betreffen. Somit sind nicht nur zweidimensionale Abweichungen, sondern auch dreidimensionale Abweichungen genauer ermittelbar. This allows essentially all deviations of the shaft from ideal specifications to be determined, in particular the deviations which relate to torsion such as rotation. Thus, not only two-dimensional deviations but also three-dimensional deviations can be determined more precisely.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Verfahren folgenden zusätzlichen Verfahrensschritt aufweisen: In a further embodiment, the method can have the following additional method step:
- Übermitteln wenigstens eines Parameters der Lichtemissionseinrichtung an die Drohne mittels einer drahtlosen Kommunikationsverbindung. - Transmitting at least one parameter of the light emission device to the drone by means of a wireless communication link.
Dadurch kann die Drohne von der Lichtemissionseinrichtung zusätzliche Informationen bezüglich ihrer Lage bzw. Position erhalten. Entsprechend kann auch die Lichtemissionseinrichtung von der Drohne Informationen erhalten, um etwa das Aussenden der Lichtstrahlen anzupassen. Im Allgemeinen ist es somit möglich, dass ein Informationsaustausch zwischen der Lichtemissionseinrichtung und der Drohne in beiden Richtungen stattfinden kann. As a result, the drone can receive additional information regarding its location or position from the light emission device. Accordingly, the light emission device can also receive information from the drone, for example in order to adjust the emission of the light beams. In general, it is thus possible for information to be exchanged between the light-emitting device and the drone in both directions.
Weitere Schritte ergeben sich aus den zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Drohnensystems. Further steps result from the previously described embodiments of the drone system.
Im Allgemeinen gilt, dass eine Offenbarung über ein beschriebenes Verfahren auch für eine entsprechende Vorrichtung gilt oder ein entsprechendes Gerätesystem, um das Verfahren durchzuführen und umgekehrt. Weiterhin versteht es sich, dass Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen beispielhaften Aspekte und/ oder Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern dies im Zusammenhang mit der Offenbarung nicht eindeutig ausgeschlossen ist. Im folgenden Teil der Beschreibung wird auf die Figuren Bezug genommen, die zur Veranschaulichung spezifischer Aspekte und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Es versteht sich, dass andere Aspekte verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen der illustrierten Ausführungsformen möglich sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die folgende Beschreibung der Figuren ist daher nicht einschränkend zu verstehen. In general, it applies that a disclosure about a described method also applies to a corresponding device or a corresponding system of equipment to carry out the method and vice versa. Furthermore, it is understood that features of the various exemplary aspects and/or embodiments described herein can be combined with one another, unless this is clearly excluded in connection with the disclosure. In the following part of the description, reference is made to the figures, which are presented to illustrate specific aspects and embodiments of the present invention. It should be understood that other aspects may be employed and structural or logical changes may be made in the illustrated embodiments without departing from the scope of the present invention. The following description of the figures is therefore not to be understood as limiting.
Es zeigen jeweils: They each show:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Drohnensystems während des Betriebs innerhalb eines Schachts; 1 shows an exemplary embodiment of a drone system during operation within a shaft;
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Drohnensystems während des Betriebs innerhalb eines Schachts; 2 shows another exemplary embodiment of the drone system during operation within a shaft;
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Lichtdetektionseinrichtung; und 3 shows an exemplary embodiment of a light detection device; and
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung eines Schachts. 4 shows a flow chart of a method for detecting the three-dimensional spatial configuration of a shaft.
Im Folgenden beziehen sich identische Bezugszeichen auf identische oder zumindest ähnliche Merkmale. In the following, identical reference symbols refer to identical or at least similar features.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Drohnensystems 10 während des Betriebs innerhalb eines Schachts 1. In diesem Beispiel stellt der Schacht 1 einen Aufzugschacht dar, an welchem unteren Ende, welches zum Erdboden hin gerichtet ist, eine Lichtemissionseinrichtung 3 angeordnet ist. Oberhalb der Lichtemissionseinrichtung 3 und damit innerhalb des Schachts 1 befindet sich eine Drohne 2, welche während des Betriebs durch den Schacht 1 bewegbar ist. Fig. 1 shows an embodiment of the drone system 10 during operation inside a shaft 1. In this example, the shaft 1 represents an elevator shaft, at which lower end, which is directed towards the ground, a light emitting device 3 is arranged. Above the light emission device 3 and thus within the shaft 1 is a drone 2 which can be moved through the shaft 1 during operation.
Um sich während des Flugs durch den Schacht 1 zu orientieren, weist die Drohne 2 Umgebungserfassungseinrichtungen 8a, 8b auf, welche in dieser Abbildung seitlich der Drohne angeordnet sind. Diese Umgebungserfassungseinrichtungen 8a, 8b dienen zusätzlich dazu, die dreidimensionale räumliche Ausgestaltung des Schachts 1 zu ermitteln. Hierzu können die Umgebungserfassungseinrichtungen 8a, 8b eine oder mehrere der folgenden Prinzipien zum Erfassen der Schachtgeometrie aufweisen: In order to orient itself during the flight through the shaft 1, the drone 2 has surroundings detection devices 8a, 8b, which are arranged to the side of the drone in this figure. These environment detection devices 8a, 8b are also used to determine the three-dimensional spatial configuration of the shaft 1. For this purpose, the environment detection devices 8a, 8b can have one or more of the following principles for detecting the shaft geometry:
LIDAR-Erfassung (optische Abstandsmessung) - Erfassung der Umgebung mittels wenigstens einer Kamera LIDAR detection (optical distance measurement) - Detection of the environment using at least one camera
- Röntgenstrahlen - X-rays
- (Ultra-)Schall-Erfassung - (Ultra) sound detection
Auf diese Weise ist es besonders günstig und effizient möglich, die Schachtgeometrie zu ermitteln. In this way it is possible to determine the shaft geometry in a particularly favorable and efficient manner.
Da diese Vorgehensweisen jedoch aufgrund der eingangs erläuterten Probleme nicht ausreichend sind, um die Schachtgeometrie nicht nur relativ, sondern auch absolut zu bestimmen, weist die Drohne 1 zusätzlich wenigstens eine Lichtdetektionseinrichtung 4a auf. Diese ist in diesem Ausführungsbeispiel am Boden, also unten an der Drohne 2 angeordnet. However, since these procedures are not sufficient, due to the problems explained at the beginning, to determine the shaft geometry not only relatively but also absolutely, the drone 1 additionally has at least one light detection device 4a. In this exemplary embodiment, this is arranged on the ground, ie at the bottom of the drone 2 .
Mit der Lichtdetektionseinrichtung 4a können nun Lichtstrahlen 5a, welche von der Lichtemissionseinrichtung 3 aussendbar sind, detektiert werden. Dieses Wirkprinzip stellt somit im Wesentlichen ein Referenzsystem dar, mit dessen Hilfe die Drohne 2 auch eine absolute Erfassung der dreidimensionalen Ausgestaltung des Schachts 1 ermitteln und sich somit im Schacht 1 nicht nur relativ zu diesem, sondern auch absolut orientieren kann. Light beams 5a, which can be emitted by the light emission device 3, can now be detected with the light detection device 4a. This operating principle thus essentially represents a reference system with the help of which the drone 2 can also determine an absolute detection of the three-dimensional configuration of the shaft 1 and can thus orient itself in the shaft 1 not only relative to it but also absolutely.
Vorzugsweise weist die Lichtdetektionseinrichtung 4a hierfür wenigstens einen optischen Sensor 6 auf, um die von der Lichtemissionseinrichtung 3 ausgesendeten Lichtstrahlen 5a zu erfassen. Vorzugsweise kann die Lichtdetektionseinrichtung 4a auch mehrere optische Sensoren 6 aufweisen, welche weiter vorzugsweise innerhalb eines Arrays angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass die Lichtdetektionseinrichtung 4a der Drohne 2 durchgehend während des Flugs der Drohne 2 Lichtstrahlen 5a der Lichtemissionseinrichtung 3 erfassen kann. For this purpose, the light detection device 4a preferably has at least one optical sensor 6 in order to detect the light beams 5a emitted by the light emission device 3 . The light detection device 4a can preferably also have a plurality of optical sensors 6, which are further preferably arranged within an array. In this way, the probability can be increased that the light detection device 4a of the drone 2 can continuously detect light beams 5a of the light emission device 3 during the flight of the drone 2 .
Durch Erfassen des Lichtstrahls 5a durch die Lichtdetektionseinrichtung 4a ist es für die Drohne 2 nun möglich, sich während des Flugs an dieser Referenz zu orientieren und die räumliche Erfassung des Schachts 1 mittels der Umgebungserfassungseinrichtung en 8a, 8b mit den zusätzlichen Referenzdaten zu ergänzen. Auf Basis dieser erfassten Informationen kann parallel oder später ein rechnergestütztes digitales 3D-Modell ermittelt werden, welches nicht nur eine relative, sondern auch eine absolute Ausgestaltung des Schachts 1 darstellt. By capturing the light beam 5a by the light detection device 4a, it is now possible for the drone 2 to orient itself to this reference during the flight and to supplement the spatial detection of the shaft 1 by means of the environment detection devices 8a, 8b with the additional reference data. On the basis of this recorded information, a computer-assisted digital 3D model can be determined in parallel or later, which not only represents a relative but also an absolute configuration of the shaft 1 .
Vorzugsweise weist die Lichtemissionseinrichtung 3 wenigstens einen Laser 7a auf, sodass es sich bei dem Lichtstrahl 5a um einen Laserstrahl 5a mit einer vorbestimmten Wellenlänge handelt. Im Weiteren wird daher von einem oder mehreren Laserstrahlen 5a gesprochen, welche eine Untermenge eines allgemeineren Lichtstrahls 5a darstellen. The light emission device 3 preferably has at least one laser 7a, so that the light beam 5a is a laser beam 5a with a predetermined wavelength acts. Therefore, one or more laser beams 5a are referred to below, which represent a subset of a more general light beam 5a.
Der Laserstrahl 5a kann dabei entweder gepulst oder auch kontinuierlich ausgestrahlt werden. Durch einen gepulsten Laserstrahl 5a können vorzugsweise weitere Informationen an die Drohne 2 mittels der Lichtdetektionseinrichtung 4a übermittelt werden. Diese dienen insbesondere zum Steuern der Drohne 2 innerhalb des Schachts 1 . The laser beam 5a can either be emitted in pulses or continuously. Further information can preferably be transmitted to the drone 2 by means of the light detection device 4a by means of a pulsed laser beam 5a. These serve in particular to control the drone 2 within the shaft 1 .
Des Weiteren kann der Laser 7a in der Weise ausgebildet sein, Laserstrahlen 5a mit wenigstens zwei verschiedenen Wellenlängen auszustrahlen. Damit kann die Erfassung dieser Laserstrahlen 5a weiter optimiert werden. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn weitere Lichtquellen die Erfassung der Laserstrahlen 5a an der Lichtdetektionseinrichtung 4a verfälschen oder beeinträchtigen. Furthermore, the laser 7a can be designed to emit laser beams 5a with at least two different wavelengths. The detection of these laser beams 5a can thus be further optimized. This can be the case, for example, if other light sources falsify or impair the detection of the laser beams 5a at the light detection device 4a.
Alternativ oder auch zusätzlich kann die Drohne 2 mit der Lichtemissionseinrichtung 3 über eine auf elektromagnetischen Wellen bzw. Signalen basierende drahtlose Kommunikationsverbindung kommunizieren. Hierzu weisen die Drohne 2 als auch die Lichtemissionseinrichtung 3 jeweils eine Kommunikationseinrichtung auf, mittels welcher Signale aussendbar und empfangbar sind. Diese Kommunikationseinrichtungen sind in diesem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt. Alternatively or additionally, the drone 2 can communicate with the light emission device 3 via a wireless communication link based on electromagnetic waves or signals. For this purpose, the drone 2 and the light emission device 3 each have a communication device, by means of which signals can be sent and received. These communication devices are not shown in this exemplary embodiment.
In Fig. 1 stellt der Schacht 1 einen Aufzugschacht dar, welcher somit im Wesentlichen entlang der Schwerkraft angeordnet ist, d.h. er ist vertikal und daher parallel zu der Erdanziehungskraft. Andernfalls wäre der Schacht 1 geneigt ausgebildet. Gemäß der Fig. 1 wird der Laserstrahl 5a dabei entgegengesetzt zur Schwerkraft ausgestrahlt. Alternativ kann die Lichtemissionseinrichtung 3 auch am oberen Ende des Schachts 1 angeordnet sein. Wäre dies der Fall, dann wird der Laserstrahl 5a entsprechend in Richtung der Erdanziehungskraft ausgestrahlt, um für die Drohne 2 wiederum ein Referenzsystem zur besseren Orientierung innerhalb des Schachts 1 bereitzustellen. Für eine weitere verbesserte Orientierung der Drohne 2 innerhalb des Schachts 1 kann diese weitere Sensoren wie etwa einen Lagesensor oder auch einen Beschleunigungssensor aufweisen, welche jedoch nicht gezeigt sind. In Figure 1 the shaft 1 represents an elevator shaft which is thus arranged essentially along the force of gravity, i.e. it is vertical and therefore parallel to the force of gravity. Otherwise the shaft 1 would be inclined. According to FIG. 1, the laser beam 5a is emitted counter to the force of gravity. Alternatively, the light emission device 3 can also be arranged at the upper end of the shaft 1 . If this were the case, then the laser beam 5a would be emitted accordingly in the direction of gravity in order to provide the drone 2 with a reference system for better orientation within the shaft 1. For a further improved orientation of the drone 2 within the shaft 1, it can have additional sensors such as a position sensor or an acceleration sensor, which are not shown.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Drohnensystems 10 während des Betriebs innerhalb des Schachts 1 . Dabei weist die Lichtemissionseinrichtung 3 wenigstens drei Laser 7a, 7b, 7c auf, welche dazu eingerichtet sind, Lichtstrahlen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, insbesondere Laserstrahlen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, in den Schacht 1 auszustrahlen. 2 shows another exemplary embodiment of the drone system 10 during operation inside the shaft 1 . In this case, the light-emitting device 3 has at least three lasers 7a, 7b, 7c, which are set up to emit light beams 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, in particular laser beams 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, into the shaft 1.
Dabei ist wenigstens der Laser 7b in der Weise eingerichtet, mehrere Laserstrahlen 5a, 5b, 5c gleichzeitig auszusenden. Diese Laserstrahlen 5a, 5b, 5c können alle kontinuierlich oder gepulst ausgestrahlt werden. Alternativ ist es auch möglich, dass z.B. die Laserstrahlen 5a und 5b gepulst, Laserstrahl 5c jedoch kontinuierlich ausgestrahlt wird. At least the laser 7b is set up in such a way that it emits a plurality of laser beams 5a, 5b, 5c at the same time. These laser beams 5a, 5b, 5c can all be emitted continuously or in a pulsed manner. Alternatively, it is also possible, for example, for laser beams 5a and 5b to be emitted in pulses, but laser beam 5c to be emitted continuously.
Wie in Fig. 2 gezeigt, strahlen die Laserstrahlen 5a, 5b, 5c des Lasers 7b direkt auf die Lichtdetektionseinrichtung 4c der Drohne 2. Der Laserstrahl 5d des linken Lasers 7a sowie der Laserstrahl 5e des rechten Lasers 7c der Lichtemissionseinrichtung 3 strahlen jeweils an einen ersten Raumpunkt 9a bzw. einen zweiten Raumpunkt 9b innerhalb des Schachts 1. As shown in Fig. 2, the laser beams 5a, 5b, 5c of the laser 7b radiate directly onto the light detection device 4c of the drone 2. The laser beam 5d of the left laser 7a and the laser beam 5e of the right laser 7c of the light emitting device 3 each radiate to a first Spatial point 9a or a second spatial point 9b within the shaft 1.
Diese Laserstrahlen 5d, 5e können jedoch ebenfalls von der Drohne 2 ermittelt und für die Orientierung innerhalb des Schachts 1 verwendet werden. Hierfür weist die Drohne 2 zusätzlich weitere Lichtdetektionseinrichtungen 4a, 4b auf, welche seitlich des Gehäuses der Drohne 2 angeordnet sind. Somit können nicht nur direkt auf die Drohne 2 gerichtete Lichtstrahlen 5a, 5b, 5c der Lichtemissionseinrichtung 3 von der Drohne 2 erfasst werden, sondern auch indirekt von den Lichtdetektionseinrichtungen 4a, 4b der Drohne 2 erfasste Lichtstrahlen 5d, 5e. However, these laser beams 5d, 5e can also be determined by the drone 2 and used for orientation within the shaft 1. For this purpose, the drone 2 has additional light detection devices 4a, 4b, which are arranged on the side of the housing of the drone 2. Thus, not only can light beams 5a, 5b, 5c of the light emission device 3 directed directly onto the drone 2 be detected by the drone 2, but also light beams 5d, 5e indirectly detected by the light detection devices 4a, 4b of the drone 2.
Vorzugsweise sind die Laser 7a sowie 7c, wie in Fig. 2 gezeigt, dazu eingerichtet, verschiedene Raumpunkte 9a, 9b innerhalb des Schachts 1 bestrahlen zu können. Dafür weisen die Laser 7a und 7b vorzugsweise Bewegungseinrichtungen auf, welche dazu eingerichtet sind, den Ausstrahlwinkel der Laserstrahlen 5d, 5e anzupassen. Vorzugsweise sind die Laser 7a, 7c in der Weise ausgebildet, auch Laserstrahlen 5d, 5e auszustrahlen, welche im Wesentlichen parallel zueinander sind. As shown in FIG. 2, the lasers 7a and 7c are preferably set up to be able to irradiate different spatial points 9a, 9b within the shaft 1. For this purpose, the lasers 7a and 7b preferably have movement devices which are set up to adapt the emission angle of the laser beams 5d, 5e. The lasers 7a, 7c are preferably designed in such a way that they also emit laser beams 5d, 5e which are essentially parallel to one another.
Mittels der Bewegungseinrichtungen ist es auch möglich, dass ein Laserstrahl 5a, 5b, 5c, 5d, 5e eine Linie zwischen zwei Raumpunkten 9a, 9b im zeitlichen Verlauf oder gleichzeitig bestrahlt. By means of the movement devices, it is also possible for a laser beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e to irradiate a line between two spatial points 9a, 9b over time or simultaneously.
Um die Ausstrahlung der Laserstrahlen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e an die vorbestimmten Raumpunkte 9a, 9b bzw. an die Lichtdetektionseinrichtung 4a, 4b, 4c besonders genau anzupassen, kann die Lichtemissionseinrichtung 3 Lagesensoren aufweisen, um die Ausrichtung der jeweiligen Laser 7a, 7b, 7c exakter bestimmen zu können. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Lichtdetektionseinrichtung 4a, 4b, 4c in der Draufsicht. Die Lichtdetektionseinrichtung 4a, 4b, 4c weist dabei ein Array an optischen Sensoren 6 auf, welche als Gitterstruktur angeordnet sind. Diese Sensoren 6 werden von drei verschiedenen Laserstrahlen 5a, 5b, 5c bestrahlt, welche als schwarze Punkte dargestellt sind. Wie gezeigt, werden dabei mehrere optische Sensoren 6 von jeweils einem Laserstrahl 5a, 5b, 5c bestrahlt. Alternativ kann es auch möglich sein, dass wenigstens einer der Laserstrahlen 5a, 5b, 5c derart ausgesendet wird, sodass lediglich ein optischer Sensor 6 bestrahlt wird. In order to particularly precisely adapt the emission of the laser beams 5a, 5b, 5c, 5d, 5e to the predetermined spatial points 9a, 9b or to the light detection device 4a, 4b, 4c, the light emission device 3 can have position sensors in order to align the respective lasers 7a, 7b, 7c to be able to determine more precisely. 3 shows an exemplary embodiment of a light detection device 4a, 4b, 4c in plan view. The light detection device 4a, 4b, 4c has an array of optical sensors 6, which are arranged as a lattice structure. These sensors 6 are irradiated by three different laser beams 5a, 5b, 5c, which are shown as black dots. As shown, a plurality of optical sensors 6 are each irradiated by a laser beam 5a, 5b, 5c. Alternatively, it can also be possible for at least one of the laser beams 5a, 5b, 5c to be emitted in such a way that only an optical sensor 6 is irradiated.
Die Laserstrahlen 5a, 5b, 5c können dabei in einem vorbestimmten Muster an die optischen Sensoren 6 der Drohne 2 gesendet werden, um z.B. ein symmetrisches oder asymmetrisches Muster auf dem Sensorenarray 6 zu erzeugen. Bei der gleichzeitigen Bestrahlung des Sensorenarrays 6 durch mehrere Laser 7a, 7b, 7c können insbesondere Verwindungen bzw. Rotationen des Schachts 1 besonders einfach ermittelt werden. The laser beams 5a, 5b, 5c can be sent to the optical sensors 6 of the drone 2 in a predetermined pattern in order to generate a symmetrical or asymmetrical pattern on the sensor array 6, for example. With the simultaneous irradiation of the sensor array 6 by a plurality of lasers 7a, 7b, 7c, twisting or rotation of the shaft 1 can be determined in a particularly simple manner.
Fig. 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zum Erfassen der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung eines Schachts 1. Fig. 4 shows a flowchart of a method 100 for detecting the three-dimensional spatial configuration of a shaft 1.
Hierfür werden eine Drohne 2 in dem Schacht 1 und eine Lichtemissionseinrichtung 3 bereitgestellt. Die Lichtemissionseinrichtung 3 muss dabei nicht zwangsweise innerhalb des Schachts 1 angeordnet sein. Es ist jedoch erforderlich, dass ein Aussenden 103a, 103b wenigstens eines Lichtstrahls 5a, 5b, 5c, 5d, 5e mittels der Lichtemissionseinrichtung 3 in den Schacht 1 hinein möglich ist. Vorzugsweise wird ein erster Lichtstrahl 5a, 5b, 5c, 5d, 5e und ein zweiter Lichtstrahl 5a, 5b, 5c, 5d, 5e mittels der Lichtemissionseinrichtung 3 ausgesendet. A drone 2 in the shaft 1 and a light emission device 3 are provided for this purpose. In this case, the light emission device 3 does not necessarily have to be arranged inside the shaft 1 . It is necessary, however, for at least one light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e to be able to be emitted 103a, 103b by means of the light emission device 3 into the shaft 1. A first light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e and a second light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e are preferably emitted by the light emission device 3.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Lichtstrahl an wenigstens einen vorbestimmten Raumpunkt 9a, 9b innerhalb des Schachts 1 ausgesendet wird. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Raumpunkt 9a, 9b um einen Punkt, welcher hin zu der Lichtdetektionseinrichtung 4a, 4b, 4c der Drohne 2 gerichtet ist, sodass der Lichtstrahl 5a, 5b, 5c, 5d, 5e direkt auf die Drohne 2 ausgestrahlt wird. It is advantageous if the light beam is emitted at at least one predetermined spatial point 9a, 9b within the shaft 1. This spatial point 9a, 9b is preferably a point which is directed towards the light detection device 4a, 4b, 4c of the drone 2, so that the light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e is emitted directly onto the drone 2.
Während des Verfahrens 100 wird die Drohne 2 innerhalb des Schachts 1 bewegt, um den Schritt des Ermittelns 105 der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung des Schachts 1 mittels einer Umgebungserfassungseinrichtung 8a, 8b, welche die Drohne 2 aufweist, durchzuführen. Parallel oder jeweils abwechselnd hierzu wird der wenigstens eine ausgesendete Lichtstrahl 5a, 5b, 5c, 5d, 5e mittels der Lichtdetektionseinrichtung 4a, 4b, 4c erfasst, um ein Orientieren 108 der Drohne 2 innerhalb des Schachts 1 zu ermöglichen. Vorzugsweise kann zusätzlich auch eine Rotation des Schachts 1 auf Basis des erfassten Lichtstrahls 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, vorzugsweise mehrerer oder aller der von der Lichtemissionseinrichtung 3 ausgesendeten Lichtstrahlen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, ermittelt werden. Hierfür wird die ermittelte dreidimensionale räumliche Ausgestaltung des Schachts 1 zusätzlich als Information herangezogen. Ferner kann wenigstens ein Parameter der Lichtemissionseinrichtung 3 an die Drohne 2 oder von der Drohne 2 an die Lichtemissionseinrichtung 3 mittels einer drahtlosen Kommunikationsverbindung wie einer Funkverbindung übermittelt werden. Vorzugsweise werden dabei die ermittelten bzw. erfassten Daten der von der Drohne 2 erfassten Raumgeometrie direkt an die Lichtemissionseinrichtung 3 gesendet. Dies reduziert unter anderem die Speicherkapazität der durch die Drohne ermittelten räumlich erfassten Daten des Schachts 1 , da die Daten nicht in einem Speichermedium der Drohne 2 zwischengespeichert werden müssen bzw. dies lediglich temporär nötig ist. During the method 100, the drone 2 is moved within the shaft 1 in order to carry out the step of determining 105 the three-dimensional spatial configuration of the shaft 1 using an environment detection device 8a, 8b, which the drone 2 has. In parallel or alternately, the at least one emitted light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e is detected by the light detection device 4a, 4b, 4c in order to enable orientation 108 of the drone 2 within the shaft 1. A rotation of the shaft 1 can preferably also be determined on the basis of the detected light beam 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, preferably several or all of the light beams 5a, 5b, 5c, 5d, 5e emitted by the light emission device 3. For this purpose, the determined three-dimensional spatial configuration of the shaft 1 is additionally used as information. Furthermore, at least one parameter of the light-emitting device 3 can be transmitted to the drone 2 or from the drone 2 to the light-emitting device 3 by means of a wireless communication link such as a radio link. The determined or recorded data of the spatial geometry recorded by the drone 2 are preferably sent directly to the light emission device 3 . Among other things, this reduces the storage capacity of the spatially recorded data of the shaft 1 determined by the drone, since the data does not have to be temporarily stored in a storage medium of the drone 2 or this is only necessary temporarily.
Bezugszeichenliste Reference List
1 Schacht 1 shaft
2 Drohne 2 drone
3 Lichtemissionseinrichtung 3 light emitting device
4a, 4b, 4c Lichtdetektionseinrichtung 4a, 4b, 4c light detection device
5a, 5b, 5c, 5d, 5e Laserstrahl 5a, 5b, 5c, 5d, 5e laser beam
6 Sensor 6 sensors
7a, 7b, 7c Laser 7a, 7b, 7c lasers
8a, 8b Umgebungserfassungseinrichtung8a, 8b environment detection device
9a, 9b Raumpunkt 9a, 9b point in space
10 Drohnensystem 10 drone system
100 Verfahren 100 procedures

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Drohnensystem (10) für einen Schacht (1 ), insbesondere einen Aufzugschacht, wobei das Drohnensystem (10) eine Drohne (2) und eine Lichtemissionseinrichtung (3) aufweist, wobei die Drohne (2) dazu eingerichtet ist, die dreidimensionale räumliche Ausgestaltung des Schachts (1) wenigstens teilweise zu erfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drohne eine Lichtdetektionseinrichtung (4a, 4b, 4c) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, wenigstens einen Lichtstrahl (5a, 5b, 5c, 5d, 5e), welcher von der Lichtemissionseinrichtung (3) aussendbar ist, zu erfassen. 1 . Drone system (10) for a shaft (1), in particular an elevator shaft, the drone system (10) having a drone (2) and a light emission device (3), the drone (2) being set up to display the three-dimensional spatial configuration of the shaft (1) to be detected at least partially, characterized in that the drone has a light detection device (4a, 4b, 4c) which is set up to detect at least one light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) which is emitted by the light emission device ( 3) is transmittable to detect.
2. Drohnensystem (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtdetektionseinrichtung (4a, 4b, 4c) wenigstens einen optischen Sensor (6), insbesondere eine Vielzahl von optischen Sensoren (6), zum Erfassen des Lichtstrahls (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) der Lichtemissionseinrichtung (3) aufweist. 2. Drone system (10) according to claim 1, characterized in that the light detection device (4a, 4b, 4c) has at least one optical sensor (6), in particular a multiplicity of optical sensors (6), for detecting the light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) of the light-emitting device (3).
3. Drohnensystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drohne (1) dazu eingerichtet ist, sich durch den mittels des wenigstens einen optischen Sensors (6) erfassten Lichtstrahl (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) im Schacht (1) zu orientieren. 3. Drone system (10) according to claim 2, characterized in that the drone (1) is set up to move through the at least one optical sensor (6) detected light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) in the shaft (1) to orient.
4. Drohnensystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung (3) wenigstens einen Laser (7a, 7b, 7c) aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, einen Laserstrahl (5a, 5b, 5c) mit einer vorbestimmten Wellenlänge auszusenden. 4. drone system (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the light emission device (3) has at least one laser (7a, 7b, 7c) which is adapted to a laser beam (5a, 5b, 5c) with a predetermined emit wavelength.
5. Drohnensystem (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (7a, 7b, 7c) dazu eingerichtet ist, wenigstens zwei Laserstrahlen (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) unterschiedlicher Wellenlänge auszusenden. 5. Drone system (10) according to claim 4, characterized in that the laser (7a, 7b, 7c) is set up to emit at least two laser beams (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) of different wavelengths.
6. Drohnensystem (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (7a, 7b, 7c) dazu eingerichtet ist, einen gepulsten und/ oder kontinuierlichen Laserstrahl (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) auszusenden. Drohnensystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (7a, 7b, 7c) dazu eingerichtet ist, während des Betriebs einen im Wesentlichen in Richtung oder entgegensetzt zur Schwerkraft gerichteten Laserstrahl (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) auszusenden. Drohnensystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung (3) eine Bewegungseinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die Ausrichtung des Laserstrahls (5d, 5e) des Lasers (7a, 7c) in der Weise zu verändern, dass der Laserstrahl (5d, 5e) zu wenigstens zwei verschiedenen Raumpunkten (9a, 9b) ausrichtbar ist. Drohnensystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung (3) wenigstens einen ersten Laser (7a, 7b, 7c) und einen zweiten Laser (7a, 7b, 7c) aufweist, wobei die Lichtemissionseinrichtung (3) in der Weise eingerichtet sind, den Laserstrahl (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) des ersten Lasers (7a, 7b, 7c) im Wesentlichen parallel zum Laserstrahl (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) des zweiten Lasers (7a, 7b, 7c) während des Betriebs auszusenden. Drohnensystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtemissionseinrichtung (3) mit der Drohne (2) über eine drahtlose Kommunikationsverbindung verbindbar ist. Verfahren (100) zum Erfassen der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung eines Schachts (1), insbesondere eines Aufzugschachts, aufweisend die Arbeitsschritte: 6. Drone system (10) according to claim 4 or 5, characterized in that the laser (7a, 7b, 7c) is set up to emit a pulsed and/or continuous laser beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e). Drone system (10) according to one of the preceding claims 4 to 6, characterized in that the laser (7a, 7b, 7c) is set up to emit a laser beam (5a, 5b, 5c , 5d, 5e). Drone system (10) according to one of the preceding claims 4 to 7, characterized in that the light emission device (3) has a movement device which is set up to align the laser beam (5d, 5e) of the laser (7a, 7c) in such a way to change that the laser beam (5d, 5e) to at least two different spatial points (9a, 9b) can be aligned. Drone system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the light emission device (3) has at least a first laser (7a, 7b, 7c) and a second laser (7a, 7b, 7c), the light emission device (3) in are set up in such a way that the laser beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) of the first laser (7a, 7b, 7c) is essentially parallel to the laser beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) of the second laser (7a, 7b, 7c) to send out during operation. Drone system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the light emission device (3) can be connected to the drone (2) via a wireless communication link. Method (100) for detecting the three-dimensional spatial configuration of a shaft (1), in particular an elevator shaft, comprising the steps:
- Bereitstellen (101) einer Drohne (2) in dem Schacht (1); - Providing (101) a drone (2) in the shaft (1);
- Bereitstellen (102) einer Lichtemissionseinrichtung (3); - providing (102) a light emitting device (3);
- Aussenden (103a; 103b) wenigstens eines Lichtstrahls (5a, 5b, 5c) mittels der Lichtemissionseinrichtung (3) in den Schacht (1); - Emission (103a; 103b) of at least one light beam (5a, 5b, 5c) by means of the light emission device (3) into the shaft (1);
- Bewegen (104) der Drohne (2) innerhalb des Schachts (1); - moving (104) the drone (2) within the shaft (1);
- Ermitteln (105) der dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung des Schachts (1) mittels einer Umgebungserfassungseinrichtung (8a, 8b), welche die Drohne (2) aufweist; 18 - Determining (105) the three-dimensional spatial configuration of the shaft (1) by means of an environment detection device (8a, 8b) which the drone (2) has; 18
- Erfassen (106a; 106b) des wenigstens einen ausgesendeten Lichtstrahls (5a, 5b, 5c) mittels einer Lichtdetektionseinrichtung (4a, 4b, 4c), welche die Drohne (2) aufweist; und - detecting (106a; 106b) the at least one emitted light beam (5a, 5b, 5c) by means of a light detection device (4a, 4b, 4c) which the drone (2) has; and
- Orientieren (108) der Drohne (2) innerhalb des Schachts (1) auf Basis des erfassten Lichtstrahls (5a, 5b, 5c, 5d, 5e). Verfahren (100) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) an wenigstens einen vorbestimmten Raumpunkt (9a, 9b) innerhalb des Schachts (1) ausgesendet wird. Verfahren (100) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtstrahl (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) direkt auf die Drohne (2) ausgestrahlt wird. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, aufweisend folgende zusätzlichen Arbeitsschritte: - Orientation (108) of the drone (2) within the shaft (1) based on the detected light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e). Method (100) according to Claim 11, characterized in that the light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) is emitted at at least one predetermined spatial point (9a, 9b) within the shaft (1). Method (100) according to Claim 11 or 12, characterized in that the light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) is emitted directly onto the drone (2). Method (100) according to one of Claims 11 to 13, having the following additional work steps:
- Aussenden (103a, 103b) eines ersten Lichtstrahls (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) und eines zweiten Lichtstrahls (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) mittels der Lichtemissionseinrichtung (3); - emitting (103a, 103b) a first light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) and a second light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) by means of the light emission device (3);
- Erfassen (106a, 106b) des ersten Lichtstrahls (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) und des zweiten Lichtstrahls (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) mittels der Lichtdetektionseinrichtung (4a, 4b, 4c); und - detecting (106a, 106b) the first light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) and the second light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) by means of the light detection device (4a, 4b, 4c); and
- Ermitteln (107) einer Rotation des Schachts (1) auf Basis des erfassten ersten Lichtstrahls (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) und zweiten Lichtstrahls (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) und der ermittelten dreidimensionalen räumlichen Ausgestaltung des Schachts (1). Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, aufweisend folgenden zusätzlichen Arbeitsschritt: - Determining (107) a rotation of the shaft (1) on the basis of the detected first light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) and second light beam (5a, 5b, 5c, 5d, 5e) and the determined three-dimensional spatial configuration of the Schacht (1). Method (100) according to one of Claims 11 to 14, comprising the following additional work step:
Übermitteln (109) wenigstens eines Parameters derTransmitting (109) at least one parameter of
Lichtemissionseinrichtung (3) an die Drohne (2) mittels einer drahtlosen Kommunikationsverbindung. Light emission device (3) to the drone (2) by means of a wireless communication link.
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