Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Vermessung der Welt: Leichte Messsysteme erfassen Infrastruktur aus der Luft

25.02.2016

Mit einem fliegenden Messsystem möchten Forscher des Fraunhofer IPM in Zukunft Straßen, Bahnlinien, Dämme oder ganze Waldgebiete aus der Luft vermessen und überwachen. Im Rahmen eines europäischen Forschungsprojekts entwickeln sie dazu besonders leichte Laserscanner und Kamerasysteme, die auf kleine, unbemannte Luftfahrzeuge montiert werden. Sie sollen 3D-Daten großer, mitunter schwer zugänglicher Infrastrukturgebiete liefern.

Die Veränderung der Infrastruktur durch das Bevölkerungswachstum, den zunehmenden Verkehr oder den Klimawandel macht eine verlässliche und effiziente Überprüfung zunehmend wichtiger. Oftmals ist eine Vermessung vom Boden aus nicht möglich, nicht schnell genug oder sehr aufwändig.


Nicht einmal zehn Minuten benötigt der fliegende Laserscanner, um komplexe Strukturen eines Areals von mehreren hundert Quadratmetern zu erfassen, auszuwerten und zu visualisieren.

© Fraunhofer IPM

Geometrische Messungen großer Gebiete werden daher bereits heute von Hubschraubern, Flugzeugen oder Satelliten aus durchgeführt. Die dadurch entstehenden Kosten sind erheblich. Mit den neuen, leichtgewichtigen Messsystemen, getragen von sogenannten UAVs (Unmanned Aerial Vehicles), könnten die Kosten für solche Infrastrukturmessungen in Zukunft deutlich gesenkt werden.

Leicht, flexibel und präzise

Damit das Messsystem, welches unter anderem aus einem Laserscanner und einem Multi-Kamerasystem besteht, von UAVs getragen werden kann, sollte es nicht mehr als zwei Kilogramm wiegen und nicht größer als ein Schuhkarton sein. Aufbauend auf den Erfahrungen bei der Umsetzung mobiler Laserscanner für den Einsatz auf unterschiedlichen Plattformen, arbeitet Fraunhofer IPM derzeit daran, das Gesamtkonzept so anzupassen, dass der Einsatz auf UAV einfach und flexibel möglich ist.

Die Messeinheit ist unabhängig von der UAV-Plattform und kann daher problemlos für unterschiedliche Herstellerfabrikate angepasst werden. Im Projekt wird ein UAV des Projektpartners Airrobot verwendet. Das kommerziell erhältliche UAV wird durch eine spezielle Montagevorrichtung, Positionierungs- und Orientierungssensoren und eine Datenverbindung zur Bodenstation erweitert.

Hochfrequente Messungen für ein hochaufgelöstes 3D-Profil

Das Laserscanmodul misst die Entfernung zum Objekt 40.000 Mal pro Sekunde auf Basis von Lichtlaufzeitmessungen: Aus der Zeit, die der Lichtpuls benötigt, um vom Messsystem zu einem Objekt und wieder zurück zu gelangen, lässt sich die Entfernung zum Objekt errechnen. Ein sich schnell drehender Polygonspiegel bewegt den Laserstrahl 20 Mal pro Sekunde über einen Winkelbereich von 90° und sorgt so dafür, dass der Strahl nur kurz auf einem Punkt verweilt.

So wird die Augensicherheit des Laserscanners garantiert und eine hohe Rate an Messpunkten erreicht, aus denen sich ein präzises 3D-Modell der Oberfläche ergibt. Der Arbeitsbereich des Laserscanners liegt bei etwa 250 Metern, die erreichbare relative Genauigkeit abhängig von den äußeren Bedingungen im Bereich weniger Zentimeter.

Das kommerziell erhältliche Lasermessmodul wurde im Hinblick auf die Anwendungen stark angepasst und mit entsprechender Elektronik erweitert. Unter anderem wurde es mit einem Speicher-BUS ausgerüstet. Dadurch wird eine Koppelung mit einem Multi-Kamerasystem zur schnellen und GNSS (Global Navigation Satellite System)-freien Positionierung/Orientierung möglich.

Aus diesem Grund eignet sich das Gesamtsystem besonders für den Einsatz in abgelegenen Gebieten ohne Satelliten-Empfang. Durch die Befestigung an den kleinen Plattformen können nun erstmals Bereiche vermessen werden, in denen ein Vordringen mit vom Boden aus arbeitenden Messsystemen unmöglich wäre. Die Sicherheitsüberwachung der Infrastruktur kann auf diesem Wege verbessert werden.

Am Ende einer entsprechenden Messung steht eine 3D-Punktwolke zur Verfügung. Die gewonnenen Daten werden an eine Datenbank übermittelt, gespeichert und analysiert. Eventuelle Unterschiede zwischen Ist- und Soll-Werten oder zwischen Messungen, welche zuunterschiedlichen Zeitpunkten erfasst wurden, können analysiert werden.

Hintergrund zum Projekt »MonIs«

An »MonIs« (»Fast and Reliable Monitoring of Infrastructure by Small UAVs«) arbeiten Forscher des Fraunhofer IPM gemeinsam mit Partnern aus Deutschland, Österreich und Spanien. Ihre Arbeit wird im Rahmen des europäischen Förderungsprogramms »Eurostars« gefördert. Das Projekt startete im September 2015 und ist auf zwei Jahre angelegt.

Weitere Informationen:

http://www.ipm.fraunhofer.de Fraunhofer IPM
http://www.molas-workshop.org Im November 2016 veranstaltet das Fraunhofer IPM den »MoLaS Technology Workshop«, einen internationalen Workshop zum Thema mobiles Laser-Scanning.

Holger Kock | Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
Weitere Informationen:
http://www.ipm.fraunhofer.de/de/presse_publikationen/Presseinformationen/uav-Laserscanner.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Stärkere Belege für Abschwächung des Golfstromsystems
12.04.2018 | Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

nachricht Waldbrände in Kanada sorgen für stärkste jemals gemessene Trübung der Stratosphäre über Europa
12.04.2018 | Leibniz-Institut für Troposphärenforschung e. V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Nachhaltige und innovative Lösungen

19.04.2018 | HANNOVER MESSE

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur optischen Kernuhr

19.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics