Automatische Schachtinspektion
Multisensorkamerasystem für die mobile Kanalinspektion
Laut Statistischem Bundesamt verfügt Deutschland über ein rund 540.723km langes Kanalnetz mit 13.428.146 Schächten. Zur Sicherung der Funktionsfähigkeit dieses Kanalisationsnetzes ist eine Inspektion durch zuverlässige Messsysteme unerlässlich. Das österreichische Unternehmen Kepso hat dafür mit CleverScan ein mobiles und intelligentes Schachtinspektionssystem entwickelt.
Ob defekte Steigeisen, ausgebrochene Steine oder Wurzeleinwuchs – es gibt zahlreiche Ursachen, die den ordnungsgemäßen Zustand und die Funktionsfähigkeit eines Schachtes beeinträchtigen. Die Überprüfung und Instandhaltung des Kanalnetzes ist für Städte daher eine fortwährende Aufgabe. Hierfür bietet Kepso mit CleverScan ein vollautomatisches Inspektionssystem für Schächte und Schachtbauwerke, das durch den Einsatz intelligenter Kameratechnologie hochauflösende Bild- und Sensordaten liefert. Mit einem Gesamtgewicht von 18kg ist das System gut mobil einsetzbar und kann von einer Person getragen und bedient werden. Durch die niedrige Gesamthöhe von 110cm kann es auch in kleinen Fahrzeugen untergebracht werden. So können auch schwer zugängliche Schächte, die mit einem großen Inspektionsfahrzeug nicht anfahrbar sind, überprüft werden. „Mit dem System kann ein einzelner Schacht innerhalb von fünf Minuten komplett erfasst werden. Die Erstellung des Berichtes erfolgt unmittelbar nach dem Scan. Dadurch ist CleverScan zurzeit das Inspektionssystem mit dem besten Kosten- und Nutzenverhältnis aller angebotenen Systeme“, erläutert Peter Kessler, Geschäftsführer von Kepso. „Mit einem einzigen Knopfdruck wird der Scan gestartet und nach einem kurzen Moment ist die Inspektion abgeschlossen und das Gerät kann einfach und schnell zum nächsten Schacht gebracht werden. So können circa 60 bis 80 Schächte pro Tag untersucht und dokumentiert werden.“
Aufbau des Systems
Im Kopf des Inspektionssystems sind vier Lasermodule und eine intelligente VRmD3M6 Multisensor-Kamera von VRmagic zur Vermessung der Geometrie verbaut. Die Kamera ist mit fünf CMOS-Sensoren ausgestattet, die Bilddaten in HD-Auflösung liefern. Vier Sensoren sind seitlich positioniert und ermöglichen eine 360°-Aufnahme der Schachtwand. Der fünfte Sensor ist nach unten gerichtet und liefert Bilder des Schachtes, die direkt auf der Kamera mittels H.264 komprimiert werden. Über Folienkabel sind die Sensoren mit einer intelligenten Basiseinheit verbunden. Die Embedded Plattform verfügt über ein 1GHz ARM-Cortex-A8-RISC MPU mit Floating Point Unit (FPU), auf dem das Linux-Betriebssystem läuft. Als Co-Prozessor dient ein 700MHz C674x VLIW DSP mit FPU. Als Speicher stehen 2 GB DDR3-800 RAM und 32GB Flash zur Verfügung. Das Vermessen der Schachtwände erfolgt mittels Lasertriangulation. Dafür emittieren die Lasermodule mit vier Bildtupeln pro Sekunde ein Muster auf die Schachtwand. Die seitlich angebrachten Sensoren machen synchron mit den Lasermodulen viermal pro Sekunde eine 360°-Aufnahme der Schachtwand mit dem projizierten Muster. Mit einem weiteren Bild pro Sekunde nehmen die Sensoren ein Texturbild der Schachtwand auf. Um die Lichtverhältnisse zu verbessern, leuchten während der Texturaufnahme mehrere Weißlicht-LEDs auf. Der fünfte nach unten gerichtete Sensor nimmt zwischen den Laserprojektionen und dem Aufleuchten der LEDs mit 25Hz Bilder des Schachtes auf. Für qualitativ hochwertige Messdaten synchronisiert die Kamera mit höchster Präzision die verschiedenen Bildaufnahmemodi mit der Ansteuerung von LEDs und Lasermodulen. Der FPGA der Embedded Plattform komprimiert die Laserlinien-Bilder mit der verlustfreien Lauflängenkodierung (RLE) und überträgt sie zusammen mit den Textur- und Schachtbildern an den Host-PC. Mit der Aufzeichnungs- und Reporting-Software WinCan der schweizerischen CD Lab AG werden die von der Kamera übertragenen Daten weiterverarbeitet. Mit Hilfe komplexer Software-Algorithmen wird durch die Überlagerung der Sensordaten mit Daten des Schachtmodels ein dreidimensionales Bild des Schachtes errechnet. Neben der 3D-Darstellung kann die Software sowohl ein Live-Video als auch eine sogenannte ‚Abwicklung‘ der Schachtwand, bestehend aus 3D-Daten und Texturdaten liefern. Somit können alle bekannten Inspektionsstandards abgebildet werden.
