Rechnergestütztes Bediensystem für einen Telemanipulator zur Sanierung von gemauerten Abwasserkanälen

ISBN-13: 9783540568759 / Niemiecki / Miękka / 1993 / 146 str.

Kurt A. Schließmann

Opis

Zunehmender Facharbeitermangel in der Bauindustrie und standig steigende Kosten fOr den Bau, den Erhalt und die Sanierung von Bauwerken zwingen die Bauindustrie dazu, vorhandenes Rationalisierungspotential aufzudecken und durch EinfOhrung von teilau tomatischen oder automatischen Maschinen die Attraktivitiit und Produktivitat dieses Be rufszweigs zu erhohen. Gerade bei der Sanierung von gemauerten Abwasserkanalen muB unter auBerst schwierigen Bedingungen gearbeitet werden. Die engen Querschnitte lassen nur gebOckte Korperhaltung zu. Der LArm der Frasmaschinen, die hohe Luft feuchtigkeit und der standige Aufenthalt im Gefahrenbereich des Frasers fOhren dazu, daB durch frOhe ErmOdung des Arbeiters die Qualitat der Arbeit stark schwankt. Diese gemauerten Kanale mOssen saniert werden, da bei etwa 50% der Mortel in den Mauerfugen im Lauf der Jahre korrodierte und dabei undicht wurde bzw. dem Kanal einen Teil seiner mechanischen Festigkeit nahm. Da die verwendeten Kanalklinker da gegen eine hohe Resistenz gegen die korrosionsfordernden Bedingungen im Kanal zei gen, soli nur der korrodierte Mortel ersetzt werden. Trotz ihres hohen Alters bildet diese Kanalart noch heute einen festen Bestandteil des offentlichen Kanalnetzes, mit dessen Bau 1842 nach dem groBen Brand im Hamburg begonnen wurde. Um die Selbstreinigungswirkung der gemauerten Kanale zu erhOhen, wurden sie grundsatzlich mit elliptischen Querschnitten mit einem Langen /Breitenver haltnis von 2 zu 1 gebaut. Nach einer Untersuchung des Bundesforschungsministeriums /1.1/ betragt die Gesarntlange des offentlichen und des privaten Kanalnetzes schatzungsweise 885.000 km. Der Anteil gemauerter Abwasserkanale betragt davon ungefahr 23.000 km."

Spis treści

0 Abkürzungen und Formelzeichen.- 1 Einleitung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Zielsetzung.- 1.3 Vorgehensweise.- 2 Ausgangssituation.- 2.1 Begriffe und Definitionen.- 2.1.1 Hochflexible Handhabungssysteme.- 2.1.2 Telepräsenz.- 2.1.3 Überwachung (“Monitoring”).- 2.1.4 Strukturierte Umgebung.- 2.1.5 Bedienerüberwachte Kontrolle (“Supervisory Control”).- 2.1.6 Begriffe des Leitungstunnelbaus.- 2.1.7 Sanierung.- 2.2 Analyse der Ausgangssituation.- 2.3 Stand der Sanierungstechniken.- 2.3.1 Abdichtverfahren.- 2.3.2 Beschichtungsverfahren.- 2.3.3 Einziehverfahren.- 2.3.4 Rißsanierung.- 2.3.5 Manuelle Fugensanierung.- 2.4 Stand der Fernbedientechnik.- 3. Anforderung an ein fernbedientes Sanierungsverfahren.- 3.1 Vorbereitende und manuelle Arbeitsschritte.- 3.2 Beschreibung der Randbedingungen.- 3.3 Anforderung an die fernbedienten Arbeitsschritte.- 3.3.1 Voraussetzung für den Betrieb des Sanierungssystems.- 3.3.2 Montage der Komponenten.- 3.3.3 Kinematik und Geräteträger.- 3.3.4 Freischneiden und Verfugen.- 3.3.5 Anforderungen an die Hard- und Software der Steuerung.- 3.3.6 Anforderungen an das Bedienteil.- 4 Beschreibung des Telemanipulators und des Verfahrens zur Bedienerunterstützung.- 4.1 Realisierter Telemanipulator.- 4.2 Verfahren zum Erfassen, Fräsen und Verfugen des Ziegelmusters.- 4.2.1 Programmieren der Längsfugen.- 4.2.2 Programmieren der Querfugen mit Teach-In.- 4.2.3 Verfüllen der Fugen.- 4.2.4 Programm zur Behebung von Störungen.- 5. Beschreibung der Koordinatensysteme und der verwendeten Koordinatentransformationen.- 5.1 Mathematische Beschreibung des Kanals und Telemanipulators.- 5.2 Beschreibung der Koordinatensysteme.- 5.2.1 Karthesisches Basiskoordinatensystem.- 5.2.2 Kanalspezifisches Zylinderkoordinatensystem.- 5.3 Beschreibung der Koordinatentransformationen.- 5.3.1 Transformation vom Telemanipulatorkoordinatensystem ins Kanalkoordinatensystem.- 5.3.2 Zusammenhang zwischen den Zylinderkoordinaten und den Basiskoordinaten.- 5.3.3 Konfigurationsplanung und Behandlung von Singularitäten.- 5.3.4 Wechsel zwischen zwei Bahnen.- 5.3.4.1 Umkonfigurieren in den Seitenbereichen, hoher ?3-Wert.- 5.3.4.2 Umkonfigurieren in den Seitenbereichen, niedriger ?3-Wert.- 5.3.4.3 Umkonfigurieren in den First- und Sohlenbereichen, hoher ?3-Wert.- 5.3.4.4 Umkonfigurieren in den First- und Sohlenbereichen, niedriger ?3-Wert.- 6. Funktionen für die Bahnberechnung.- 6.1. Berechnung der Werkzeugorientierung.- 6.2. Position und Orientierung der Bahn.- 6.2.1 Berechnen der nächsten Fuge innerhalb eines Sektors.- 6.2.2 Berechnen der nächsten Fuge bei einem Sektorwechsel.- 6.3. Anpassung der berechneten Längsbahnen an die realen Längsfugen.- 6.3.1 Ablauf des Längsfugen Fräsens.- 6.3.2 Berechnen des Fugenabstands und der Verschiebungsvektoren.- 6.3.3 Berechnung der neuen Fuge.- 6.3.4 Korrektur der Eindringtiefe.- 6.4. Teach-In der Ziegeleckpunkte.- 6.4.1 Erfassen der Eckpunkte.- 6.4.2 Sortieren der geteachten Punkte.- 7. Aufbau und Erprobung des Steuerungssystems.- 7.1 Aufbau der Hardwarekomponenten.- 7.2 Aufbau der Softwarekomponenten.- 7.2.1 Ablauf der Bahngenerierung.- 7.2.2 Masken zur Bedienung des Steuerungsystems.- 7.2.3 Manuelle on-line-Korrektur berechneter Bahnen.- 7.2.3.1 Korrektur mit dem Steuerknüppel.- 7.2.3.2 Geschwindigkeitsvorgabe über PC-Tasten.- 7.2.4 Graphische Hilfsmittel.- 7.2.5 Kommunikation zwischen PC und Robotersteuerung.- 7.3 Erprobung des Sanierungssystems in einem Modellkanal.- 7.3.1 Aufbau des Modellkanals.- 7.3.2 Auswirkung der Rechnerunterstützung auf die Telemanipulation.- 8. Kritische Beurteilung des Verfahrens und Entwicklungsmöglichkeiten.- 9. Zusammenfassung.- 10. Literaturverzeichnis.- 11. Anhang.- 11.1 Mathematische Beschreibung des Telemanipulators.- 11.2 Beschreibung der Koordinatentransformationen.- 11.2.1 Transformation von den Gelenkwinkeln zur Lage des Endeffektor.- 11.2.2 Transformation von der Lage des Endeffektor zu den Gelenkwinkeln.