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Drohne mit Laserscanner

Moderne Messtechnik
Laserscanner erkennt Risse im Flug

3D-Punktwolke des Staufener Rathauses. Aus den Messdaten lassen sich mithilfe von Softwareauswertung Strukturen und Risse detailgenau darstellen. Bild: Fraunhofer IPM
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Wissenschaftler des Freiburger Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM und der Universität Freiburg haben Risse am Staufener Rathaus mit einem laserbasierten Messsystem untersucht. Der auf einer Drohne installierte Laserscanner lieferte aussagekräftige Daten. Nun liegen erste Auswertungen vor.

Die Wissenschaftler haben die im Jahr 2007 durch Geothermie-Bohrungen entstandenen Gebäudeschäden am Staufener Rathaus aus der Luft erfasst. Dazu wurde umfangreiche Sensorik auf einer Drohne installiert, darunter ein besonders leichter Laserscanner, der ein dreidimensionales Abbild der Gebäudeoberfläche erstellt. Zwei Kameras, die ebenfalls auf der zirka fünf Kilogramm schweren Drohnen-Plattform installiert sind, lieferten zusätzliche Bilddaten, die mit den Laserscanner-Daten verknüpft werden. Die Erfassung erfolgte aus einem Abstand von zirka fünf Metern zur Gebäudefront – beginnend am Boden senkrecht nach oben bis zum Dachfirst.

„Im Unterschied zu Kamerabildern liefert ein Laserscanner direkt 3D-Daten inklusive exakter Raumkoordinaten“, erläutert Prof. Alexander Reiterer, Abteilungsleiter am Fraunhofer IPM. Aufwendige Berechnungsschritte wie bei der Überführung von Kamera­daten in 3D-Daten seien hier nicht notwendig. Wenn man regelmäßig messen könne man geometrische Veränderungen über einen langen Zeitraum millimetergenau registrieren und dokumentieren. Am Rathaus habe man Risse mit einer Breite von wenigen Millimetern gemessen. Gleichzeitig habe man beim Messflug auch den gesamten Rathausplatz gescannt. Gefahr für die neugierigen Passanten durch den Laser habe dabei nicht bestanden. Die eingesetz­ten Laser der Klasse 1 seien für das menschliche Auge vollkommen ungefährlich.

Leistungszentrum Nachhaltigkeit Freiburg

Die Messungen erfolgten im Rahmen des Projektes »MulDiScan«, einem Kooperations­projekt im Rahmen des Leistungszentrums Nachhaltigkeit Freiburg zwischen Fraunhofer IPM (Prof. Alexander Reiterer) und dem Institut für Geo- und Umwelt­naturwissenschaften der Universität Freiburg (Prof. Barbara Koch). Ziel des Projekts ist die Entwicklung neuer Sensoren zur Messung der Widerstandsfähigkeit natürlicher und künstlicher Objekte, darunter zum Beispiel Geländeformationen, Verkehrsinfrastruktur oder Gebäude.

Auf Basis dieses sogenannten „Resilience Engineering“ sollen mögliche Risiken modelliert und Maß­nahmen zur besseren Vorhersage abgeleitet werden. Zentrale Aufgaben im Projekt sind die Entwicklung von Messsensorik zur schnellen und genauen Erfassung großer Objekte und Strukturen sowie die Evaluierung von Sensorik auf unterschiedlichen Trägerplattformen (unter anderem Drohnen). Das Projekt – bei dem die Messungen in Staufen nur einen kleinen Teil der Arbeiten ausmachen – läuft seit 2015 und wird im September 2018 abgeschlossen. (ig)

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