EV-UP
Drohnengestütztes Projektionssystem für den Aufbau von Großveranstaltungen
Das Thema des Projekts war von Anfang an sehr offen formuliert. Es sollte ein innovatives Produkt gestaltet werden, welches vernetzt ist (Internet of Things), im industriellen bzw. gewerblichen Umfeld eingesetzt werden kann und in naher Zukunft marktreif sein könnte.


3. Semester
Hochschulprojekt "Smart Units"

Eingesetzte Tools:

Solid Works
Konstruktion
Keyshot
Renderings
Affinity Photo
Bearbeitung Renderings
Affinity Designer
Dokumentation
Adobe InDesign
Booklet
Das Problem
Um eine Großveranstaltung wie Festivals, Konzerte, Volksfeste etc. aufzubauen, ist viel Personal in unterschiedlichen Bereichen notwendig. Innerhalb kürzester Zeit sollen Bühnen, Fahrgeschäfte, Verkabelungen, Sanitäranlagen, Stühle, Imbissstände und vieles mehr auf einem riesigem Gelände platziert werden.

Meist gibt es dafür einen Lageplan - doch je mehr Akteure auf dem Gelände aktiv sind und je flexibler der Aufbau sein soll, desto schwieriger wird es mit so einem Plan zu arbeiten.
Die Idee
Ein Plan muss her, der von allen Beteiligten jederzeit einsehbar, flexibel änderbar und unmissverständlich ist.

Warum also nicht auf dem gesamten Gelände Markierungen setzen?
Mit einer Projektion, die alle Vorteile eines digitalen, vernetzten Systems bietet:

überall verfügbar

immer aktuell

von allen nutzbar

präzise

leicht verständlich

vorhandene Systeme nutzen



Lösung
Eine so großflächige Projektion kann nur ein starker Laser leisten, welcher von Oben auf das gesamte Gelände strahlen kann. Die Idee ist, Drohnen für die Projektion einzusetzen. Jedoch können die kleinen Fluggeräte keinen derart leistungsstarken Laser tragen, geschweige denn lange mit ihrer begrenzten Akkukapazität versorgen.

Doch warum den Laser nicht einfach am Boden lassen?
Ein stationärer Projektionslaser am Boden feuert seinen Strahl auf eine kompakte Drohne über dem Gelände. Ein Spiegelsystem im Flugkörper lenkt den Strahl wieder zurück auf den Boden. Um beliebig lange in der Luft zu bleiben, wird sie mit einer Leitung vom Boden aus fremdversorgt. Ein Stift ermöglicht die direkte Interaktion mit dem projeziertem Plan. Er reagiert auf den Projektionsstrahl und ist mit dem System vernetzt.
Entwurf
Bestandteile des Systems
Drohne
Sie wirft den Strahl von Oben auf den Boden zurück und erzeugt den projezierten Plan.
Case
Die Bodenstation beinhaltet die zentrale Steuerung, den Projektionslaser und die Versorgung der Drohne über eine Leitung.
Stift
Das Eingabegerät dient zur Interaktion mit dem projezierten Lageplan.
Die Drohne
Das frei positionierbare, drei-rotorige Fluggerät kann hoch über dem Veranstaltungsgelände ruhig in der Luft stehen. Anders als herkömmliche Drohnen wird sie vom Boden aus mit Strom versorgt, um beliebig lange fliegen zu können. Ein kleiner Pufferakku sorgt bei Stromausfall oder Störungen für eine sichere Landung.

An der Unterseite befindet sich die optische Ablenkeinheit, welche den Strahl des Bodenlasers zurück auf das Gelände projeziert. Abhängig von der Flughöhe können so auch große Areale abgedeckt werden.

Die Rotoren sind je von einem Reif aus Karbon eingerahmt und schützen die Propeller vor Beschädigungen. Sie sind zum Verstauen im Container hochklappbar. Mehrere Leuchtelemente sorgen für schnelles Auffinden der Drohne am Himmel.
Der Stift
Der zum Projektionssystem gehörende Stift dient zur direkten Bearbeitung des Lageplans. Mit ihm können Objekte im projezierten Plan erstellt, bewegt oder entfernt werden. Änderungen können im realen Umfeld betrachtet werden, was Fehlplanungen vermeidet. Auf einem Plan können mehrere Stifte gleichzeitig genutzt werden. Ein Tablet dient dabei zur detailierteren Bearbeitung vor Ort.
Trifft der Projektionsstrahl auf den Stift, kann das System seine Position auf dem projezierten Plan exakt bestimmen. Über eine Funkverbindung kann die Steuerung mit dem Stift kommunizieren. Der Stift kann wie eine Maus mit zwei Tasten bedient werden. Ein Vibrationsmotor gibt dabei direktes Feedback wenn z.B. ein Objekt angewählt wurde.
Der Container
Im Container ist der Projektionslaser, die zentrale Steuerung sowie die Mechanik zum Aufwickeln der Versorgungsleitung der Drohne untergebracht. Der Behälter kann durch die Rollen und den Griff leicht zum Einsatzort, möglichst in der Mitte des Geländes, geschoben werden.

Eine unterwiesene Person entnimmt die Drohne, klappt den Ausleger für die Versorgungsleitung herunter, schließt die Drohne an und richtet das Projektionssystem über eine App ein.
Die Drohne ist zur Platzersparnis zusammenklappbar gestaltet und passt so genau in den Container. Außerdem befindet sich im leicht zugänglichen Stauraum des Containers ein Induktion-Ladeschacht für den Stift sowie eine kleine Service-Tasche mit Werkzeugen zur Wartung.

Am Boden des Stauraums ist der Projektionslaser installiert, welcher durch den transparenten Deckel geschützt ist.
Sicherheit
Der Projektionslaser ist sehr leistungsstark. Um Augenschäden oder Blendung von z.B. Flugzeugen zu verhindern, wird der Laser sofort abgeschaltet, sobald der Strahl nicht die Ablenkeinheit der Drohne erreicht.

Vom auf den Boden zurückgeworfenem Strahl geht ebenfalls keine Gefahr aus. Die Intensität des Laserstrahls ist durch die Ablenkeinheit über eine große Fläche verteilt und nie dauerhaft an einem Punkt.