Multisensor-Robotikplattform für exakte 3D-Vermessung

Seit 1996 führt die auf Ingenieurbau, Geomonitoring, Laserscanning und Hydrographie spezialisierte DGNSS Sensors GmbH mit Sitz in Wien innovative Lasermessungen zur exakten Abbildung der realen Gegebenheiten von Innenräumen, Gebäuden und Landschaftsformen durch. Eine mit vielseitigen Sensoren, Bild- und Farberfassungsgeräten bestückte Messplattform wird dafür auf einen mobilen Wagen montiert, der Raum- und Landschaftsstrukturen abfährt und die Umgebung an festgelegten Haltepunkten mit hochauflösenden 3D-Scannern erfasst.

Mithilfe eines Robot Operating System (ROS) werden die vielfältigen digitalen Messdaten in Echtzeit integriert und zu einem realistischen, dreidimensionalen Abbild der vermessenen Umgebung – einem digitalen Zwilling – zusammengefügt. Mit an Bord der jüngsten Messplattform: inertiale Beschleunigungssensoren von ASC.

Hochauflösende 3D-Modelle für Building Information Management

„Unsere Messplattform kommt auf unterschiedlichen Gebieten zum Einsatz“, sagt Dr. Heinz Stanek, Senior Berater und Produktentwickler bei DGNSS. „Laserscanning und Building Information Modeling (BIM) sind leistungsstarke Technologien, die bei der Errichtung, Wartung und effizienten Nutzung von Bauprojekten eine immer größere Rolle spielen.“

Sie bieten eine verlässliche Datengrundlage für die Erstellung von 3D-Modellen von Gebäuden, Infrastrukturprojekten und anderen Anlagen. Diese Ist-Modelle ermöglichen dem Betreiber eine virtuelle Darstellung des realen Bestandsobjekts oder Geländes und dienen als Ausgangspunkt für die weitere Planung und Entwicklung. Dazu können erforderliche Wartungsmaßnahmen zeitgerecht angesetzt und das Gebäudemanagement optimiert werden.

Hochauflösende Punktwolken in schwarz/weiß oder Echtfarbe ermöglichen die präzise geometrische Erfassung des Bestandsobjekts als Grundlage für weitere Analysen und Modellierungsprozesse. „Wir integrieren die erfassten Daten in ein BIM-Modell, das detaillierte Informationen über die physische und funktionale Beschaffenheit des Objekts enthält“, so Stanek. Diese BIM-Modelle ermöglichen eine umfassende Zusammenarbeit zwischen allen Projektbeteiligten und damit die effiziente Planung und Ausführung von Bauprojekten.

Inertialer ASC-Sensor auf dem Prüfstand

Doch auch die beste Vermessungstechnologie ist nur so gut, wie es die einzelnen Komponenten erlauben. Deshalb entwickelt DGNSS seine Robotikplattform laufend weiter. Wobei das Unternehmen auf eigene Verfahren und verlässliche Partner setzt, um seinen hohen Anspruch an Messgenauigkeit, Stabilität, Datenübertragung und kompatible Auswertbarkeit zu gewährleisten.

Für ein spezielles Einsatzgebiet zur Vermessung von Gleiskorridoren und Bahninfrastrukturobjekten wird in Kooperation mit Partnern die Multisensor-Messplattform auf einen schienengebundenen Handgleiswagen montiert, der im sogenannten Stop & Go-Modus alle sieben Meter stoppt und pro Minute 20 Millionen Messdaten sowie hochauflösende kalibrierte Fotos aufnimmt. Zur Bestimmung und Übertragung von Relativpositionierung, relevanten Gleisparametern und redundanter Qualitätsüberprüfung wird der digitale ASC DiSens® ECO Accelerometer eingesetzt.

Um seine Tauglichkeit für dieses Projekt und die grundsätzliche Eignung im Rahmen der DGNSS Multisensor-Robotikplattform zu validieren, wurde der digitale ASC-Beschleunigungssensor vor Kurzem am Department für Geodäsie and Geoinformation der Technischen Universität Wien einer intensiven Testserie unterzogen. Dazu zählten statische Langzeittests im Labor (Schwerebeschleunigung, Aufzeichnungsrate, Standardabweichung, Temperaturstabilität, Sprungantwort usw.), praktische Einsatztests am Forschungsbahnhof Großglobnitz mit eigener 2 km-Gleisanlage, sowie die Kompatibilität der Sensortechnologie mit dem verwendeten ROS-Datenintegrationssystem.

Das Fazit der Experten: Der ASC DiSens ECO eignet sich unter verschiedenen untersuchten Abtastfrequenzen aufgrund seiner herausragenden Genauigkeit, geringen Standardabweichung in allen Betriebsmodi, seiner Robustheit, Sprungantwort, einfachen Datenübertragung und -kompatibilität grundsätzlich für die Integration in Multisensor-Systeme.

Gemeinsam forschen und anwenden – kompatible Gesamtsysteme

„In den letzten Jahren haben wir nicht nur unser Know-How im Umgang mit Laserscannern selbst maßgeblich ausgebaut“, meint Stanek. „Auch unsere intensiven Verbesserungen des Ökosystems ‚dahinter‘ – zum Beispiel jene der präzisen Steuerung und Positionierung unserer Robotik- und Gleiswagen auf allen möglichen Unterlagen, Geländeformen und Umweltbedingungen – erlauben die effiziente, genaue Gestaltung des Scanvorgangs.“

Denn der Bedarf an hochpräziser Multisensorik nimmt stetig zu. „Während ASC einen Teil davon mit eigenen innovativen, kosteneffizienten Sensorlösungen direkt abdeckt, arbeiten wir gerne auch in Forschungs- und Anwendungsprojekten zusammen“, sagt Renate Bay, Geschäftsführerin von ASC Sensors. „Denn dem Endkunden ist nur dann geholfen, wenn unterschiedliche Technologien ‚eine gemeinsame Sprache sprechen‘, Sensorsysteme miteinander kommunizieren und ihre Daten sich sinnvoll verknüpfen lassen. Echter Mehrwert kommt in komplexen Szenarien erst mit der erfolgreichen Gesamtanwendung zustande – nicht alleine durch leistungsfähige Einzelkomponenten.“

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Anzahl Achsen
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Sensortechnologie
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Temperatur min - max
Temperatur min - max
Sensorart
Sensorart

ASC 5425MF

Triaxial, kapazitiv
Messbereich: ±2 bis ±200 g
Rauschdichte: 10 bis 680 µg/√Hz
Frequenzbereich (±5 %): DC bis 2900 Hz

ASC P203A11

Triaxial, IEPE
Messbereich: ±50 bis ±2000 g
Frequenzbereich (±10 %): 1,0 Hz bis 9 kHz
Skalierungsfaktor: 2,5 mV/g bis 100 mV/g