KEM Konstruktion 10.2019

TRENDS 5G CMM EXPO Lior

TRENDS 5G CMM EXPO Lior Schwartz, Vicepresident R&D bei Civdrone über die Herausforderungen im Drohnenbau Autonom markieren Die Drohnen des israelischen Start-Ups Civdrone vermessen und markieren wichtige Punkte auf Großbaustellen zentimetergenau. Wir haben uns mit einem der Entwickler darüber unterhalten, wo die Her - ausforderungen des Drohnenbaus liegen und welche Vorteile das System für die Baubranche hat. Interview: Tobias Meyer, freier Mitarbeiter der KEM Konstruktion Drohnen erledigen das Markieren auf Großbaustellen autonom Bild: Civdrone KEM Konstruktion: Sie haben eine eigene Drohne entwickelt, da es keine Lösung für Sie am Markt gab, richtig? Lior Schwartz (Civdrone): Ja, für unsere Gewichtsansprüche und die nötige Präzision gab es nichts passendes. Daher haben wir bei Zulieferern angefragt und herausgefunden, dass wir für etwa ein Drittel des marktüblichen Preises für professionelle Drohnen unserer Größe selbst eine bauen können. Außerdem sind wir mit einer eigenen Lösung sehr viel flexibler, da wir in der Entwicklung immer weiter am Konzept feilen, Änderungen können innerhalb weniger Stunden vorgenommen werden. Mit einer vorgefertigten Lösung sind schnelle experimentelle Anpassungen viel schwieriger, da man jedes mal mit den externen Herstellern in Kontakt treten muss. KEM Konstruktion: Wie war der Zugang zum Material? Schwartz: Einer unserer Ingenieure baut seit längerem Drohnen und wusste daher schnell, bei wem wir was bekommen. Überraschenderweise fanden wir für alle Teile zügig passende Komponenten, ein Rahmen, Motoren und Regler sowie auch der Flugcontroler sind einzeln erhältlich und mussten nur von uns zusammen gesteckt werden. Dennoch können wir alles modifizieren, da wir wissen wo was steckt und wie es funktioniert. Die Eigenentwicklung war also durch Preis und Flexibilität getrieben. KEM Konstruktion: Wie kompliziert war die Entwicklung? Schwartz: Ich würde nicht sagen, dass es einfach war, die Einzelteile wirklich sauber zu integrieren. Aber wir sind in relativ kurzer Zeit zu guten Ergebnissen gekommen. Bis zum ersten Flug dauerte es etwa zwei Monate, dabei fiel aber schon ein Monat auf die Lieferzeit der Teile. Danach hatten wir noch ein paar Wochen kalibriert und konnten mit ersten echten Tests zur Vermessung beginnen. KEM Konstruktion: Das System ist dabei autonom unterwegs und benötigt keinen Pilot? Schwartz: Ja, es bedarf aber trotzdem eines Bedieners, der Akkus und Magazine tauscht. Außerdem ist es meist aus Sicherheitsgründen vorgeschrieben, dass ein autonomes Gerät trotzdem von einer entsprechend geschulten Person beaufsichtigt wird. Der Prozess selbst aber ist komplett autonom, vom Start über das Setzen der Markierungen bis zum Boxenstop. KEM Konstruktion: Wird die Route vorher geplant? Schwartz: Prinzipiell bekommt die Drohnensoftware ihre Informationen direkt von den Planungstools, in denen die Bauingenieure die zu markierenden Punkte festgelegt haben, etwa Autocad. Sie fliegt so lange, bis alle Punkte in der festgelegten Mission markiert sind. 34 K|E|M Konstruktion 10 2019

5G CMM EXPO TRENDS Bild: Civdrone Lior Schwartz, Vicepresident R&D, Civdrone KEM Konstruktion: Welche Vorteile hat ihr System gegenüber dem regulären Vorgehen? Schwartz: Unsere Kunden sind Großbaustellen, wie neu zu bauenden Häfen oder Autobahnen. Je größer die Fläche, desto größer unser Vorteil. Ein Kunde hatte bisher 40 Arbeiter, die in Zweierteams aus Vermessungsingenieur und einem technischen Helfer arbeiten. Jedes Team schafft etwa 100 bis 120 Punkte pro Tag. Sie markieren, wo eine Leitung verlaufen soll, wo Fundamente gegossen oder Gräben gezogen werden müssen. Ohne sie wissen die Bauarbeiter nicht, wo sie anfangen müssen. Unsere Bolzen haben einen QR- Code aufgedruckt, durch den der Arbeiter erfährt, was hier zu tun ist: 50 cm tief graben – aber Achtung, Stromkabel auf einem Meter Tiefe. Wir wollen künftig 500 solche Punkte pro Tag markieren können. Eine Drohne kann also bis zu acht Arbeiter ersetzen. KEM Konstruktion: Woran liegt das? „Mit einer vorgefertigten Lösung sind schnelle experimentelle Anpassungen schwierig, da man jedes mal mit den externen Herstellern in Kontakt treten muss. Wir dagegen können alles modifizieren, da wir wissen wo was steckt und wie es funktioniert.“ Schwartz: Normalerweise liegen die Punkte auf solchen Baustellen weit auseinander, die Teams müssen also viel laufen, ihr Equipment mehrmals auf Fahrzeuge laden und immer wieder neu aufbauen, um die Vermessung vorzunehmen. Eine Drohne ist hier natürlich schneller. Jede Drohne kann bis zu 40 Messbolzen tragen – je 10 in einem Magazin – und etwa 30 Minuten fliegen. Da wir nicht nach Kamera, sondern nach GPS navigieren, können wir zudem 24 Stunden arbeiten. KEM Konstruktion: Wie funktioniert die zentimetergenaue Navigation? Schwartz: Das GPS alleine wäre nicht genau genug – es gibt aber ein global verbreitetes Korrektursignal, bekannt als RTK. Es funktioniert über Bodenstationen und wird neben der klassischen Vermessung auch in der Landwirtschaft eingesetzt. Damit kommt man auf eine Genauigkeit von etwa zwei Zentimeter, was für unsere Zwecke genau genug ist. KEM Konstruktion: Die Drohne landet aber nicht so genau? Schwartz: Nein, das wäre nicht möglich, schon alleine wegen dem Wind und Turbulenzen durch die Drohne selbst in der Nähe des Bodens. Im Schnitt haben wir etwa ± 5 cm Genauigkeit – was nicht gerade einfach zu erreichen war. Die Feinkorrektur übernimmt die Markiervorrichtung unter der Drohne selbst, sie ist 3-achsig aufgehängt und kann so bis zu 20 cm nachjustieren. KEM Konstruktion: Wie funktioniert die Markiervorrichtung? Schwartz: Aktuell arbeiten wir nur in weichen Böden, da das auf bereits planierten und vorbereiteten Baustellen häufig so anzutreffen ist. Künftig wollen wir aber auch Löcher in steinige Untergründe bohren können. Das System nimmt sich dann einen Bolzen aus dem Magazin und setzt ihn ein. KEM Konstruktion: Gibt das System ein Feedback an Autocad, dass die Markierung erfolgt ist? Schwartz: Ja, die Drohne schickt die Information, ob ein Punkt abgemarkt oder verpasst wurde. Der Bediener im Feld weiß so immer, dass beispielsweise die Punkte A bis M markiert wurden, dabei aber C und F nicht gesetzt werden konnten. KEM Konstruktion: Was war die größte Herausforderung während der Entwicklung? Schwartz: Am Anfang war es etwas schwierig die Vibrationen in den Griff zu bekommen, da wir als bisherige Hobbydrohnenflieger nur mit kleinen Drohnen bis etwa 4 kg unterwegs waren. Unsere Civdrone trägt aber bis zu 35 kg Nutzlast, wodurch ganz andere Kräfte vorherrschen, bezüglich der Flugregularien bleiben wir aber unter 25 kg. Wir konnten die Algorithmen im Flugcontroler aber entsprechend modifizieren und trotz der Größe die schon erwähnte notwendige Genauigkeit während der Landung erreichen. Eine weitere Herausforderung war das Robotiksystem, das in sehr rauen Umgebungen einer Baustelle, in praller Sonne und Hitze funktionieren muss. Außerdem muss es die Kräfte des Bohrers aushalten und die Bolzen einschrauben können. Zu Anfang war die leichteste dafür mögliche Konfiguration schon 18 kg schwer. Aktuell kommen wir dank Composite-Material auf etwa 7 kg. Außerdem mussten wir dafür Antriebskomponenten finden, die leicht und stabil gleichzeitig sind – die ersten Versuche hielten nur wenige Flüge durch. KEM Konstruktion: Wie sehen Sie das Baugewerbe künftig? Schwartz: Auch hier wird künftig viel passieren hinsichtlich künstlicher Intelligenz und Robotik, da der Bereich aktuell noch sehr stark von Handarbeit dominiert wird. Hier können schwere oder langwierige Tätigkeiten noch sehr viel stärker an Maschinen delegiert werden und für mehr Effizienz sorgen, was die Arbeit erleichtert und Kosten spart. Da wollen wir mit vorangehen. Auch die Einsätze von autonomen Maschinen – neben Drohnen an sich – wird weiter zunehmen, da diese immer einfacher zu bedienen und einzurichten sein werden. Aber schon die immer weiter verbreiteten Möglichkeiten für jedermann mit meinem Fluggerät zu agieren, sind wunderbar. www.civdrone.com Wie das Markieren per Drohne funktioniert, zeigt ein kurzes Video: hier.pro/BsYzx K|E|M Konstruktion 10 2019 35