NEIGUNGSSENSOR

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Befestigen einer

Vorrichtung zum Lokalisieren einer mobilen Vorrichtung mittels eines Radarsystems umfassend eine Basisstation und einen an der Vorrichtung angebrachten aktiven Transponder.

[0002] Verfahren zur Sanierung von Leitungssystemen, in denen zum Beispiel flüssige oder gasförmige Medien transportiert werden, sind im Stand der Technik bekannt und vielfach beschrieben.

[0003] Beispielsweise sind Verfahren bekannt, bei denen die einen Defekt oder eine Beschädigung aufweisenden Abschnitte des Leitungssystems durch neue Abschnitte ersetzt werden. Dies ist jedoch aufwendig und auch nicht immer möglich.

[0004] Des weiteren sind Verfahren im Stand der Technik bekannt, bei denen zur Sanierung von Leitungssystemen, z.B. von Kanälen und ähnlichen Rohrsystemen, eine flexibler, mit einer mit härtbaren Harz getränkte aushärtbare Lage, die als Auskleidungsschlauch, auch als Liner bezeichnet, dient, in das Leitungssystem eingeführt wird. Nach dem Einführen wird der Auskleidungsschlauch aufgeweitet, so dass er sich eng an die Innenwand des Leitungssystems anschmiegt. Anschließend wird das Harz ausgehärtet.

[0005] Die Herstellung eines derartigen Auskleidungsschlauches ist

beispielsweise in der WO 95/04646 beschrieben. Ein solcher

Auskleidungsschlauch weist üblicherweise eine lichtundurchlässige äußere Schutzfolie, eine mindestens für bestimmte Wellenlängenbereiche elektromagnetischer Strahlung durchlässige Innenfolie sowie eine mit einem Harz getränkte aushärtbare Lage auf, die zwischen der Innenfolie und der Außenfolie angeordnet ist.

[0006] Der Aussenfolienschlauch soll verhindern, dass das zur Imprägnierung verwendete Harz aus der aushärtbaren Lage austritt und in die Umwelt gelangt. Dies setzt eine gute Dichtigkeit und Anbindung des äußeren Folienschlauchs an die harzgetränkte aushärtbare Lage voraus.

[0007] Aus der WO 00/73692 A1 ist ein Auskleidungsschlauch bekannt

umfassend einen Innenfolienschlauch, ein mit einem Harz getränktes Faserband als aushärtbare Lage und einen Außenschlauch, der an seiner Innenseite mit einem Faservlies kaschiert ist.

[0008] Die Auskleidungsschläuche werden vor dem Aushärten in die zu

sanierenden Leitungssystem eingeführt und mittels eines Fluids, i.d.R. Druckluft, aufgeblasen. Für ein Aufblasen des Auskleidungsschlauchs wird ein Öffnungsende des Auskleidungsschlauchs gemäß dem Stand der Technik mit Druckluft beaufschlagt und das gegenüberliegende

Öffnungsende des Auskleidungsschlauchs mit einer

Verschlussvorrichtung, einem sogenannten Packer, verschlossen. Diese Verschlussvorrichtung umfasst dabei einen Hohlzylinder und ein

Abdeckelement, mit welchem der Hohlzylinder verschlossen werden kann.

[0009] In den Auskleidungsschlauch wird zum Aushärten desselben eine

Aushärtevorrichtung eingeführt, die eine Strahlungsquelle aufweist, und die durch den Auskleidungsschlauch geführt wird, um mit der

Strahlungsenergie die Aushärtung der aushärtbaren Lagen des

Auskleidungsschlauchs zu aktivieren bzw. vorzunehmen. Dabei ist eine vollständige Aushärtung der Auskleidungsschläuche von großer

Bedeutung, d.h. es muss eine bestimmte Menge Strahlungsenergie an jeden Punkt des Auskleidungsschlauchs in diesen eingebracht werden.

Die Menge an Strahlungsenergie hängt dabei von der Leistungsabgabe der Strahlungsquellen sowie der Geschwindigkeit ab, mit der diese durch den Auskleidungsschlauch durchgeführt werden.

[0010] Für eine Regelung der Aushärtung ist es daher wichtig, die Position der Vorrichtung zum Aushärten zu kennen, um die Abgabe der

Strahlungsenergie zu regeln. [0011] Des weiteren umfassen Leitungssystem in den Regel Zuleitungen oder Nebenkanäle. Diese müssen nach dem Einziehen und Aushärten des Auskleidungsschlauchs wieder freigelegt werden. Hierzu kommen in der Regel Vorrichtungen zum Einsatz, die einen Roboterarm mit einer dort angebrachten Bohr- oder Fräseinrichtung umfassen.

[0012] Zur messtechnischen Erfassung von Leitungen und insbesondere zur Bestimmung der Position der Abzweigungen werden üblicherweise Messvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik vor dem Einziehen des Auskleidungsschlauchs in die Leitung eingeführt, wobei die

Messvorrichtung entweder selbstständig oder mit Hilfe eines Kabels, insbesondere eines Kabels umfassend Kevlarfasern und/oder mindestens ein Zugseil, und/oder eines Zugseils durch eine zu sanierende Leitung bewegt wird.

[0013] Die Messevorrichtung gemäß dem Stand der Technik erfasst dabei, meist über optische Sensoren, insbesondere Kameraaufnahmen, die Position der Abzweigungen vor dem Einziehen des Auskleidungsschlauchs.

[0014] Im Folgenden soll der Begriff Abzweigungen breit verstanden werden und Seiteneinläufe, auch als Rohreinläufe oder Rohrabzweigungen

bezeichnet, umfassen. Wenn eine Abzweigung erkannt wird, wird zur Bestimmung der Position der Abzweigung in der Leitung entweder auf einen Drehzahlsensor, der die Anzahl der Umdrehung der Räder der Messvorrichtung zählt, dass Abmessen der Länge des zur Fortbewegung des Kabels bzw. Zugseils, oder ein von der Aushärtevorrichtung mitgeführten Maßbands zurückgegriffen.

[0015] Die Position der Abzweigung muss dabei jedoch nicht nur bezogen auf ihren Abstand zu einem oder beiden Öffnungsende der Leitung erfolgen, sondern auch in ihrer Winkellage erfasst werden. Hierfür kommen beispielsweise Drehwinkelsensoren oder Gravitationssensoren zum Einsatz.

[0016] Problematisch dabei ist, dass die Position der Abzweigung reproduzierbar bestimmbar sein muss. Nach dem Einziehen des Auskleidungsschlauchs und dem Aushärten desselben wird eine Freilegevorrichtung in die Leitung eingeführt. Diese Freilegevorrichtung wird nunmehr an die erfasste

Position der Aussparung bewegt. Sowohl beim ersten Durchfahren der Leitung durch die Messvorrichtung als auch beim Durchfahren der sanierten Leitung mit der Freilegevorrichtung können Fehler bei der Positionsbestimmung der jeweiligen Vorrichtungen auftreten:

Durchdrehende Räder, die eine Bewegung der Vorrichtung verhindern, obwohl die Drehzahlsensoren einen Vortrieb erfassen, schief verlaufende Kabel bzw. Zugseile, relativ zu sich selbst verdrehte Vorrichtungen, nicht identische Positionierungen mit Bezug auf den Mittelpunkt der Leitungen, etc.

[0017] Es ist besonders wichtig, dass die Positionen der Abzweigungen mit

höchster Präzision erfasst werden. Schon minimalste Abweichungen können zur Beschädigung der abzweigenden Leitung führen und/oder die Dichtheit des Leitungssystems gefährden. Aufgrund der Vielzahl möglicher Fehlerquellen bei der Erfassung der Position einer Aussparung und deren erneutem Anfahren nach Einziehen eines Auskleidungsschlauchs erfolgt daher ein Erzeugen von Aussparungen zum Freilegen der Abzweigungen manuell. Hierzu wird zunächst mit einem Sicherheitsabstand von den Wänden der Abzweigung eine erste Aussparung erzeugt und dann manuell diese erste Aussparung bis zum Erreichen der Wandung der Abzweigung verlängert. Anschließend wird die Abzweigung weiter freigelegt. [0018] Zur Positionserfassung sind Radarsysteme zum Messen einer Entfernung und einer Geschwindigkeit eines Objekts bekannt. Für die Messung wird an dem Objekt ein Transponder befestigt. Zum Messen der Entfernung und/oder der Geschwindigkeit wird ein Signal von einer Basisstation des Radarsystems an den Transponder gesendet. In dem Transponder wird das Signal frequenzmoduliert und nach der Modulation zurück zur Basisstation gesendet. Anhand einer Auswerteoperation können die Entfernung und die Geschwindigkeit des Objekts ausgewertet werden. Neben einer Frequenzmodulation ist auch eine Amplitudenmodulation bekannt.

[0019] In der DE 10 2005 059 507 A1 wird ein Verfahren für ein Radarsystem gelehrt, bei dem ein unmoduliertes Signal von einer Basisstation an einen Transponder gesendet wird. Dieses Signal wird vom Transponder phasenmoduliert und auf passive Weise zurück an die Basisstation gesendet. Ein solches Verfahren wird stark von rückstreuenden Objekten beeinflusst, sodass das zurückgesendete Signal ein hohes Rauschen aufweist. Außerdem ist die Reichweite passiver Messsysteme stark begrenzt.

[0020] Selbst wenn die Position einer Freilegeeinrichtung in der Leitung

gegenüber einem festgelegten Referenzpunkt mit hinreichender

Genauigkeit bestimmt werden kann, so muss auch ggf. die Neigung der Freilegevorrichtung selbst in der Leitung erfassbar sein.

[0021] Daher liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und insbesondere ein präzises Freilegen von Abzweigungen in mit Auskleidungsschläuchen sanierten Leitungen durch einen Benutzer zu ermöglichen. Für ein Freilegen muss auch die Winkellage wieder exakt angefahren werden, was bedeutet, dass die Neigung der Vorrichtung relativ zu der Leitung insbesondere mit Bezug auf den Fräskopf erfasst werden muss.

[0022] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Freilegevorrichtung zum Sanieren einer Leitung, insbesondere zum Freilegen einer Abzweigung in einem mit einem Auskleidungsschlauch sanierten Leitungssystem, umfassend eine in mindestens einem Freiheitsgrad beweglich gelagerte

Freilegeeinrichtung und einen an der Freilegeeinrichtung angeordneten Neigungssensor.

[0023] Es sind im Stand der Technik bereits Freilegevorrichtungen bekannt, die einen Neigungswinkel in der Basiseinheit derselben aufweisen, und über beispielsweise Winkelsensoren berechnen, wie die Freilegevorrichtung relativ zum Boden ausgerichtet ist.

[0024] Dies hat jedoch insbesondere den Nachteil, dass die Sensoren oder die Berechnung fehlerhaft sein kann.

[0025] Der Erfindung lag dabei die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass eine Integration des Neigungssensors in die Freilegeeinrichtung selbst direkt Auskunft darüber gibt, in welchem Winkel diese relativ zu der zu sanierenden Leitung angeordnet ist.

[0026] Es ist somit eine reale Bestimmung des Neigungswinkels der

Freilegeeinrichtung möglich und nicht nur eine indirekt errechnete

Positionsbestimmung. Dabei ist die erfindungsgemäße Lösung

zuverlässiger und einfacher implementierbar und liefert exaktere

Ergebnisse als die bisherigen Lösungen.

[0027] Dabei kann es vorgesehen sein, dass eine elektronische

Sensoreinrichtung zum Erfassen der momentanen Stellung der Freilegeinrichtung relativ zu einer Basiseinheit der Freilegevorrichtung umfasst ist.

[0028] Eine solche elektronische Sensoreinheit kann zum Beispiel dazu dienen, die horizontale und/oder vertikale Position der Freilegeeinrichtung zu erfassen. Dies kann indirekt aus der errechneten Bewegung der Motoren des Bewegungselements, z.B. eines Roboterarms, an der die

Freilegeeinrichtung befestigt ist, erfolgen. Alternativ kann auch ein

Abstandssensor umfasst sein, der den vertikalen Abstand zu der

Innenwandung der Leitung, zu der Basiseinheit der Freilegeeinrichtung oder einem anderen Referenzpunkt erfasst. Dies gilt gleichsam für die horizontale Position, die erfindungsgemäß insbesondere ebenfalls indirekt errechnet oder relativ zu der Basiseinheit vermessen werden kann.

[0029] Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine elektronische

Auswerteeinrichtung umfasst ist, die zur Auswertung der von dem

Neigungssensor und der elektronischen Sensoreinrichtung erfassten Daten zur Bestimmung einer Position der Freilegeeinrichtung in der Leitung eingerichtet ist.

[0030] Des weiteren kann vorgesehen sein, dass eine Abstandsmesseinrichtung umfasst ist, die den Abstand der Freilegevorrichtung zu einem

Referenzpunkt in der Leitung erfasst.

[0031] Hierbei wird als Referenzpunkt bevorzugt ein Punkt am oder in der Nähe der Öffnungsenden der Leitung gewählt, der zum Vermessen der Leitung und zum nachfolgenden Sanieren und Freilegen gleichsam verwendet wird.

[0032] Dabei kann es vorteilhaft sein, dass die Abstandsmesseinrichtung

zweigeteilt aufgebaut ist, wobei ein erstes Sender- und Empfängermodul an der Freilegevorrichtung angeordnet ist und ein zweites mit dem ersten Sender- und Empfängermodul interagierendes Sender- und

Empfängermodul in dem Leitungssystem an einem Referenzpunkt angeordnet ist.

[0033] Insbesondere kann es vorteilhaft sein, dass die Abstandsmesseinrichtung ein Radarsystem umfasst, wobei das Radarsystem vom zweiten Sender und Empfängermodul ein erstes Signal aussendet, welches moduliert von dem ersten Sender- und Empfängermodul an das zweite Sender- und Empfängermodul zurückgesendet wird, wobei aus der Signallaufzeit die Position der Freilegevorrichtung in der Leitung bestimmt ist.

[0034] Wie bereits ausgeführt ist die Positionsbestimmung entlang der Länge einer Leitung schwierig. Es hat sich jedoch erfindungsgemäß gezeigt, dass eine solche präzise Positionsbestimmung möglich ist, wenn eine aktive Einheit zum Einsatz kommt, die besonders bevorzugt in Form von Sende- und Empfangsmodulen miteinander interagieren.

[0035] Besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn ein Radarsystem zum Einsatz kommt, dass auf modulierte Signale zurückgreift, um Störeffekte aus der Umgebung herauszurechnen.

[0036] Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zudem weiterhin vorgesehen sein, dass die Freilegeeinrichtung ein Fräs- oder Bohrwerkzeug umfasst oder ausbildet.

[0037] Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Basiseinheit Räder- oder Ketten umfasst, die mittels eines oder mehreren Elektromotoren angetrieben werden.

[0038] Auch liefert die Erfindung gemäß einer Ausführungsform eine

Freilegevorrichtung, bei der die Freilegeeinrichtung der Freilegevorrichtung einen in mindestens zwei, insbesondere drei

Raumachsen, beweglichen und optional drehbaren Roboterarm umfasst, an dessen freiem Ende das Fräs- oder Bohrwerkzeug angeordnet ist, und der insbesondere einklappbar ist und/oder mindestens ein teleskopartiges Armelement umfasst. a) Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Freilegen eines

Bereichs einer Leitung, insbesondere einer Abzweigung eines mit einem Auskleidungsschlauch sanierten Leitungssystems geliefert, dass die folgenden Schritte, insbesondere in dieser Reihenfolge umfasst: b) Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Freilegevorrichtung in der

sanierten Leitung und Anordnen der Freilegevorrichtung vor dem Bereich, in dem Material entfernt werden soll, insbesondere vor der freizulegenden Abzweigung; c) Erfassen der Position der Freilegeeinrichtung der Freilegevorrichtung relativ zu der Innenwandung der Abzweigung mittels einer Auswertung des Neigungssensors in der Freilegeeinrichtung und der momentanen Stellung der Freilegeinrichtung relativ zu einer Basiseinheit der Freilegevorrichtung mittels einer elektronischen Auswerteeinrichtung; d) Freilegen der Abzweigung mittels der Freilegeeinrichtung basierend auf der erfassten Position der Freilegeeinrichtung relativ zu der Innenwandung der Abzweigung.

[0039] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der

nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der

Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung beispielhaft erläutert wird, ohne dadurch die Erfindung zu beschränken.

[0040] Dabei zeigt: Figur 1 : eine schematische Schnittansicht einer Freilegevorrichtung im

Inneren einer mit einem Auskleidungsschlauch sanierten

Leitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden

Erfindung.

[0041] In der Figur ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Freilegevorrichtung 1 zum Freilegen einer Abzweigung 9 in einem mit einem Auskleidungsschlauch 5 sanierten Leitungssystem 7 gezeigt. Die Freilegevorrichtung 1 umfasst dabei eine Freilegeeinrichtung 3, die eine benachbart zu ihrem freien Ende angeordneten Neigungssensor umfasst, der ausgelegt und eingerichtet ist, die Neigung der Freilegeeinrichtung 3 zu erfassen. .

[0042] Am freien Ende der Freilegeeinrichtung 3 kann dabei eine nicht gezeigte Abstandsmesseinrichtung vorgesehen sein, die den Abstand der

Freilegeinrichtung 3 zu der Basiseinheit 17 in der vertikalen und horizontalen misst. Alternativ kann dieser Abstand errechnet werden.

[0043] Des weiteren umfasst die Freilegeeinrichtung ein Fräswerkzeug 11 , um die Abzweigung 9 freizulegen. Wie in der Figur gezeigt, umfasst die Freilegeeinrichtung ferner einen um drei Raumachsen beweglichen und drehbaren Roboterarm 15, an dessen freiem Ende das Fräswerkzeug 11 angeordnet ist. Alternativ kann auch ein in einer oder zwei Raumachsen beweglich gelagertes Fräswerkzeug vorgesehen sein.

[0044] Des weiteren ist noch eine Abstandsmesseinrichtung 19, 21 umfasst, die zweigeteilt aufgebaut ist. Ein erstes Sender- und Empfängermodul 19 ist an der Freilegevorrichtung angeordnet und ein zweites mit dem ersten Sender- und Empfängermodul interagierendes Sender- und

Empfängermodul ist in dem Leitungssystem an einem Referenzpunkt angeordnet. [0045] Vorzugsweise sendet dabei das zweite Sende- und Empfangsmodul 21 ein Radarsignal aus, dass moduliert von dem ersten Sende- und

Empfangsmodul zur Bestimmung der Position der Freilegevorrichtung 1 in der Leitung ausgewertet wird.

[0046] Die in der voranstehenden Beschreibung uns den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.