AT521199A1 - Vorrichtung und verfahren zur erfassung von oberflächen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Vermessung von Oberflächen (50), insbesondere von Tunnelleibungen, umfassend Kameras (Ki) (i = 1, ..., n), wobei jede Kamera (Ki) eine Kameraachse (ki) aufweist, wobei die Kameras um eine Längsachse (zs) der Vorrichtung ortsfest angeordnet sind und die Kameraachsen (ki) relativ zueinander um einen Winkel (αi,i+1) verdreht sind. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur geometrischen Vermessung bzw. Bestimmung der Textur von Oberflächen (50), insbesondere von Tunnelleibungen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (10).

Description

Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Vermessung von Oberflächen (50), insbesondere von Tunnelleibungen, umfassend Kameras (K^ (i = l, ...,n), wobei jede 5 Kamera (Kt) eine Kameraachse (kJ aufweist, wobei die Kameras um eine Längsachse (zs) der Vorrichtung ortsfest angeordnet sind und die Kameraachsen (kJ relativ zueinander um einen Winkel verdreht sind. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur geometrischen Vermessung bzw. Bestimmung der Textur von Oberflächen (50), insbesondere von Tunnelleibungen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (10).
Fig. 1b /18
23143-AT
VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR ERFASSUNG VON OBERFLÄCHEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermessung von Oberflächen, insbesondere von Tunnelleibungen, umfassend mehrere Kameras. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vermessung und Beurteilung von Oberflächen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
Für den Bereich des Tiefbaus, zum Beispiel für den Tunnelbau, sind zur Beurteilung und Analyse von Geometrie- und Oberflächeneigenschaften bei bestehenden Werken wie einem Tunnel zur Bestandsaufnahme, zur Inspektion und in weitere Folge zur Planung von Sanierungen, zahlreiche Vermessungssysteme entwickelt worden. Neben laserbasierten Scanmethoden kommen auch fotogrammetrische Methoden und Kombinationen daraus zum Einsatz. Zur Einschränkung von Rissbildung und Verformung generell im Betonbau werden hohe Anforderungen an Festigkeitsklassen sowie Expositionsklassen gestellt. Demensprechend werden gleichermaßen hohe Anforderungen an die zu erreichende Messgenauigkeit bzw. an das Auflösungsvermögen von entsprechenden Vermessungssystemen gestellt.
Die Bestimmung der Geometrie eines Tunnelbauwerks ist ebenfalls von großer Bedeutung um z.B. die Umsetzung eines Bauvorhabens zu kontrollieren, Geometrieänderungen eines Tunnels zu erfassen, den Baubestand zu begutachten und Veränderungen der Oberfläche zu protokollieren. Vermessungen der Tunnelgeometrie dienen auch der Lichtraumkontrolle, die Aussagen darüber trifft, ob Fahrzeuge mit einer gewissen räumlichen Ausdehnung das Bauwerk schadlos passieren können. Die Messung der Tunnelgeometrie zu unterschiedlichen Bauphasen ermöglicht weiterhin die Berechnung von Materialvolumen und die Bestimmung von Unter- und Überprofilen bezogen auf einen definierten Tunnelquerschnitt. Auch können geologisch- und konstruktionsbedingte Deformationen des Tunnelbauwerks erkannt und quantifiziert werden.
Zur umfangreicheren Bewertung eines Schadensausmaßes muss im Allgemeinen neben der Geometrie auch die Beschaffenheit der Rissbildung analysiert werden. Aus diesem Grund müssen Aufnahmen hoher Auflösung der zu begutachtenden Oberfläche bereitgestellt werden. Form und Verlauf bestehender Risse lassen dann unter anderem Rückschlüsse auf die Rissursache zu, wodurch neben einer Sanierungsplanung die Planung der Ursachenbehebung ermöglicht wird.
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Eine weitere Anforderung an das Vermessungssystem ist eine hohe Messgeschwindigkeit. Insbesondere im Rahmen von Inspektionen von Straßentunnel und Eisenbahntunnel ist eine hohe Messgeschwindigkeit, einhergehend mit kurzen Inspektions- und Stillstandzeiten, von großer Bedeutung hinsichtlich Verkehrssicherheit und Mobilität.
Im Stand der Technik werden Vermessungssysteme beschrieben, welche den genannten Anforderung gar nicht oder nur teilweise gerecht werden. Die DE 10 2005 012 107 A1 beschreibt beispielsweise ein Messsystem und ein Verfahren zur geodätischen Vermessung von Objekten, insbesondere von Tunnelleibungen. Das Messsystem umfasst ein Messfahrzeug und zumindest einen auf dem Messfahrzeug angeordneten Laserscanner sowie eine vom Laserscanner unabhängige Positionsmesseinrichtung. Die Messung findet sequentiell statt, wobei die Scaneinrichtung in jeder Sequenz einen Ausschnitt der Tunnelleibung scannt. Dies führt zu langen Vermessungszeiten bei einer Messfahrzeuggeschwindigkeit von maximal 20 cm/s.
Die DE 195 13 116 A1 beschreibt ein Lichtschnittverfahren zum berührungsfreien Vermessen von Tunnelprofilen oder Straßenoberflächen. Das optische Messsystem weist zumindest zwei Messköpfe auf, welche jeweils einen Laser und zumindest eine CCD-Videokamera enthalten. Der Laser dient als Lichtquelle, wobei der Strahl in einer Achse stark divergiert, sodass ein Laserlicht-Fächer gebildet wird. Die Beleuchtung und Aufnahme erfolgt kontinuierlich. Die Messgeschwindigkeit kann bis zu 300 km/h betragen. Dabei kann eine Auflösung von maximal 1 cm erreicht werden. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist, dass ebenfalls lediglich ein begrenzter Sektor vermessen werden kann. Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist, dass die Textur der zu vermessenden Oberfläche nicht erfasst wird.
Die CN 102721365 B beschreibt als nächstliegender Stand der Technik eine Messmethode und eine Messvorrichtung, welche eine Vermessung von Tunnelabschnitten ermöglicht. Die Messvorrichtung umfasst mehrere Linienlaser sowie mehrere Hochgeschwindigkeitskameras, wobei die Kameras die von den Linienlasern beleuchteten Abschnitte synchron aufnehmen. Zusätzlich weist das Messsystem zwei Abstandsmesseinheiten auf, welche auf Laserscan basieren. Mit den Abstandsmesseinheiten kann das grobe Tunnelprofil vermessen werden. Mit der Photogrammetrieeinheit können Details der Oberfläche aufgenommen werden. Die Messvorrichtung kann ebenfalls an einem Messfahrzeug angebracht und durch einen Tunnel gefahren werden. Dabei kann eine gemessenen Distanz mit einer Abweichung von 10 mm bestimmt werden. Die Kameras der Messvorrichtung sind auf drehbaren Elementen angebracht, was zu Parallaxenfehlern führt. Überdies ist eine farbgetreue Darstellung mit einer
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Kurze Beschreibung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass eine Vermessung eines möglichst großen Oberflächenabschnitts mit hohem Oberflächenauflösungsvermögen bei gleichzeitig hohen Vermessungsgeschwindigkeiten ermöglicht wird.
Diese Aufgaben wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Vermessung von Oberflächen, insbesondere von Tunnelleibungen, umfassend mehrere Kameras Kt (i = 1, wobei jede Kamera Kt eine Kameraachse kt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras um eine Längsachse zs der Vorrichtung ortsfest angeordnet sind, wobei die Kameraachsen relativ zueinander um einen Winkel verdreht sind.
Als Kameraachse kt wird dabei eine Achse zwischen Blickrichtung der Kamera Kt und dem Motiv bzw. Kameramotiv m, bezeichnet. Im Falle, dass die Kamera ein Objektiv aufweist, ist die Kameraachse mit der optischen Achse des Objektivs deckungsgleich.
Mit einer Verdrehung der Kameraachsen ki der jeweiligen Kameras Ki um einen Winkel relativ zueinander ist gemeint, dass für i e {1, ...,n - 1} zwei Kameraachsen ki und ki+1 um einen Winkel ai>i+1 relativ zueinander verdreht sind und für i = n zwei Kameraachsen kn und kA um einen Winkel αηΛ relativ zueinander verdreht sind, wobei die Rotationsachse der Längsachse zs der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kameraachsen entlang der Längsachse zs relativ zueinander um einen Abstand versetzt sind.
Mit einer Versetzung der Kameraachsen ki der jeweiligen Kameras Ki entlang der Längsachse zs um einen Abstand relativ zueinander ist gemeint, dass für i e {1, ...,n -1} zwei Kameraachsen /c, und ki+1 um einen Abstand αί;ί+1 relativ zueinander versetzt sind.
Eine beschriebe Verdrehung und Versetzung der Kameraachsen relativ zueinander führt dazu, dass die Kameraachsen entlang der Längsachse zirkular angeordnet sind.
Zirkulare Anordnung der Kameraachsen entlang der Längsachse ist dabei so zu verstehen, dass die kürzesten Verbindungslinien zwischen gedachten Punkten Hi auf jeder Kameraachse
4/18 kt (welche für alle i denselben Abstand zur Längsachse aufweisen) insgesamt Schraubenbzw. Helix-Form aufweisen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Summe der Winkel, welche von den Kameraachsen ki eingeschlossen werden, > 180°, vorzugsweise > 270° aufweist, besonders bevorzugt etwa 360° aufweist.
Als die Summe der Winkel, welcher von den Kameraachsen eingeschlossen wird, wird in diesem Kontext die Summe der Winkel ai>i+1 für i e {1, ...,n - 1} einschließlich des Winkels anl, wobei der Winkel anl bevorzugt etwa 360°/n aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Winkel an l « 360° - ai i+1 aufweist.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass mit jeder Kamera Kt ein Bildausschnitt Bi aufnehmbar ist, wobei die Bildausschnitte Bi i+1 zweier benachbarter Kameras Ki i+1 in der projizierten Fläche zu mindestens 20%, vorzugsweise mindestens 30% überlappen, in Fahrtrichtung jedoch in etwa zu 60% - 70% überlappen.
Bei den Kameras handelt es sich bevorzugt um hochauflösende, digitale Farbbildkameras. Besonders bevorzugt sind Industriekameras mit geringem Rauschen, welche neben den genannten Eigenschaften eine hohe Bildfrequenz, eine hohe Datenübertragungsrate, kurze Belichtungszeiten und eine geringe Auslöseverzögerung aufweisen.
Um eine Vorrichtung der eingangs genannten Art weiter zu verbessern, ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante zumindest eine Beleuchtungseinrichtung und/oder eine Blitzeinrichtung vorgesehen. Dabei ist die zumindest eine Beleuchtungseinrichtung und/oder zumindest eine Blitzeinrichtung im Wesentlichen außerhalb des Bildwinkels einer Kamera angeordnet.
Der Bildwinkel ßi einer Kamera Kt ist dabei jener Winkel im Gegenstandsraum, welcher durch die Ränder des Aufnahmeformats begrenzt wird.
Besonders bevorzugt ist, dass jede Kamera Ki eine Beleuchtungseinrichtung und/oder eine Blitzeinrichtung Lj (j = l,...,n) aufweist, wobei diese derart angeordnet ist, dass die Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung Lj die Beleuchtung für eine Kamera Ki bereitstellt, wobei i Φ j.
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Genauer kann vorgesehen sein, dass die Achse eines Beleuchtungsschwerpunktes S, einer Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung L, mit der Kameraachse ki deckungsgleich ist, wobei die Kamera Kt und die Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung L, derart um die Längsachse ausgerichtet ist, sodass ein Kameramotiv m, dem Beleuchtungsschwerpunkt S, gegenüber liegt.
Als Beleuchtungsschwerpunkt S, wird in diesem Zusammenhang jener Punkt einer ausgedehnten Lichtquelle bezeichnet, welcher äquivalent zum (geometrischen) Schwerpunkt der jeweiligen geometrischen Form der entsprechenden Lichtquelle ist. Als Achse eines Beleuchtungsschwerpunktes S, wird in diesem Zusammenhang jene gedachte Gerade bezeichnet, welche einen Beleuchtungsschwerpunkt S, mit einem Lichtschwerpunkt verbindet. Der Lichtschwerpunkt entspricht dabei dem (geometrischen) Schwerpunkt der von einer ausgedehnten Lichtquelle verursachten Intensitätsverteilung in einem bestimmten Abstand zur Lichtquelle.
Die zumindest eine Beleuchtungseinrichtung und/oder eine Blitzeinrichtung weist dabei vorzugsweise zumindest eine LED auf. Die zumindest eine LED kann in einer Ausführungsvariante mit einer Optik, insbesondere einer Sammellinse, zur Kollimation des emittierten Lichts, versehen sein.
Unter Kollimation wird in der Optik im allgemeinen die Parallelrichtung divergierender Lichtstrahlen verstanden. In diesem Zusammenhang fällt unter den Begriff eine allgemeine Bündelung mit einer Sammellinse, welche einer Divergenz von Lichtstrahlen entgegenwirkt. Dabei muss nicht zwingend eine exakte Parallelrichtung des Lichts geschehen.
Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung aus Einzelsegmenten e, gebildet, wobei die Einzelsegmente als Aufnahme für zumindest eine Kamera Κι sowie als Aufnahme zumindest einer Beleuchtungseinrichtung und/oder zumindest einer Blitzeinrichtung L, fungiert. Die Einzelsegmente sind entsprechend miteinander verbindbar ausgeführt.
In einer alternativen Ausführungsvariante kann zusätzlich zumindest ein Lasersystem vorgesehen sein. Vorzugsweise kann ein 3D-Lasermesssystem bzw. eine Laserscaneinrichtung vorgesehen sein.
Oben genannte Aufgaben werden ebenso durch ein Verfahren zur Vermessung von Oberflächen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur geometrischen Vermessung von Tunnelleibungen geeignet.
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Besonders geeignet ist ein solches Verfahren zur Vermessung der Bauwerksgeometrie zur Erkennung bzw. zur Analyse von Bauwerksdeformationen, Rissen und Schadstellen im Allgemeinen. Das Verfahren kann auch zur Vermessung von Stollen, Schächten, Kavernen, Kanälen, Böschungen, Hausfassaden, etc. ausgeführt werden, wobei diese Aufzählung nicht erschöpfend ist.
Eine bevorzugte Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht eine gleichzeitige 360°-Aufnahme der zu vermessenden Oberfläche, insbesondere um die Längsachse zs der Vorrichtung der vorgenannten Art.
Mit einer 360°-Aufnahme einer zu vermessenden Oberfläche um die Längsachse zs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in diesem Zusammenhang die Aufnahme von Bildmotiven bzw. Motiven mi in radialer Richtung von der Längsachse weg zu verstehen, wobei die Kameras Κι derart angeordnet sind, sodass in einem Durchgang eine Aufnahme von Motiven mt innerhalb eines Winkels von 360° verteilt möglich ist. In einem Durchgang heißt dabei, dass alle Kameras Κι im Wesentlichen gleichzeitig ausgelöst werden. In einem Durchgang kann auch bedeuten, dass die Kameras Kt innerhalb eine bestimmten Zeitintervalls sequentiell ausgelöst werden.
Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Oberflächenvermessung statisch erfolgen, wobei mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne zeitabhängige Ortsveränderung Messungen durchgeführt werden können. Mehr bevorzugt ist die Vermessung von Oberflächen während einer zeitabhängigen Ortsveränderung, wobei eine erfindungsgemäße Vorrichtung auf einem Fahrzeug und/oder einem Wasserfahrzeug befestigt wird, wobei die Messung bei vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten, beispielsweise bis zu 28 m/s oder höher, durchgeführt werden kann.
Besonders bevorzugt wird die Auslösung der Kameras Kt mit der Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung Lj synchronisiert.
Mit einem 3D-Lasermesssystem bzw. einer Laserscaneinrichtung wird die Kontur bzw. Form einer zu vermessenden Oberfläche bestimmt, wodurch die 3D-Geometrie der entsprechenden Oberfläche ermittelt werden kann. Beispielsweise kann ein Tunnelprofil bzw. die Krümmung einer Tunnelleibung bestimmt werden. Die detaillierte Textur einer 3D-Geometrie kann mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Fotogrammetrisch bestimmt werden.
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Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, umfassend eine Laserscaneinrichtung, ist die Bestimmung der Geometrie insbesondere eines Tunnelbauwerks und die Aufnahme der Textur einer Oberfläche, insbesondere einer Tunnelleibung, gleichzeitig möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1a zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 in der Perspektive, zusammengesetzt aus Einzelsegmenten ßj sowie den beiden Endsegmenten eend
Fig. 1b zeigt eine solche Vorrichtung 10 mit an der Mantelfläche Mges bzw. an den Mantelflächen Me befestigten Platinen.
Fig. 1c zeigt ebenfalls eine besagte Vorrichtung 10, wobei die Platinen 12 mit LED 13 bestückt sind. Alle Platinen 12 mit LEDs 13 auf einem Einzelsegment et bilden die Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung Lj.
Fig. 2a zeigt die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 mit befestigten Platinen 12.
Fig. 2b zeigt eine Schnittansicht einer solchen Vorrichtung 10.
Fig. 3a zeigt die Perspektive eines Einzelsegmentes mit Aussparungen 14.
Fig. 3b zeigt ein Einzelsegment ßj mit angebrachten Platinen 12 und einer Kamera
Fig. 4a, 4b zeigen jeweils ein Endsegment eend mit einer Aussparung 14', ohne und mit Platinen.
Fig. 5 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 mit einer Laserscaneinrichtung 20, welche mittels Tragarm 30 an einem Fahrzeug 40 befestigt ist. Zur Vermessung einer Oberfläche 50 bewegt sich das Fahrzeug 40 in Pfeilrichtung, wobei mit Kameras Κι Bildausschnitte Bi der Tunnelleibung 50 aufgenommen werden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 ist aus mehreren im Wesentlichen baugleichen Einzelsegmenten et aufgebaut. Jedes der Einzelsegmente et fungiert als Träger für eine Hochgeschwindigkeitskamera Κι und eine Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung Lj. Der Index i = Ι,.,.,η impliziert, dass für jedes Einzelsegment jeweils eine Kamera und jeweils eine Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung Lj vorgesehen ist. Diese Beschreibung ist beispielhaft für eine bevorzugte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10, jedoch ist eine solche in keiner Weise darauf einzuschränken, d.h. ein Einzelsegment kann in anderen Ausführungsformen mehrere Kameras und mehrere Beleuchtungseinrichtungen und/oder Blitzeinrichtungen aufweisen.
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Die Einzelsegmente et zeichnen sich durch hohe Stabilität bei geringem Gewicht aus. Sie bestehen bevorzugt aus Kunststoff, aber auch Verbundstoffe wie GFK und CFK sowie Metalle wie Aluminium oder Aluminiumlegierungen sind denkbar. Eine kostengünstige Methode zur Herstellung eines Einzelsegments e, ist das 3D-Druckverfahren. Weitere mögliche Herstellungsverfahren sind Gießen bzw. Spritzgießen, Lasersintern, zerspanende Verfahren oder Kombinationen daraus.
Die Einzelsegmente e, sind derart konzipiert, sodass eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 durch Aneinanderreihung mehrerer Einzelsegmente et gebildet wird. Die Bauteile können dabei durch verschrauben, verkleben, verschweißen oder mittels Klemmsysteme miteinander verbunden werden. Der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 kann somit eine Längsachse zs zugeordnet werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 kann auch aus einem Stück, ohne Einzelsegmente eh gefertigt sein.
Jedes der Segmente et weist im Wesentlichen die Form eines Kreiszylinders auf, wobei zumindest ein Teil eines Kreiszylindersektors ausgespart ist. Die Aussparung 14 ist dabei derart ausgebildet, dass kein Bereich des Einzelsegments e, selbst in den Öffnungswinkel der Kamera oder exakter des entsprechenden Kameraobjektivs ragt. Jedes Einzelsegment weist somit eine Mantelfläche Me auf, wobei die durch die Aussparung 14 gebildete Fläche nicht Teil der Mantelfläche Me ist.
Folglich weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 in Ihrer Gesamtheit eine Mantelfläche Mges auf. Im Falle, dass eine solche Vorrichtung aus einem Stück besteht, weist diese ebenso eine Mantelfläche Mges auf.
Eine Kamera Kt ist in einem Einzelsegment et derart angebracht, dass die Kameraachse kt mit der Winkelhalbierenden des fehlenden Teils des Kreissektors deckungsgleich ist. Die Kameras Κι sind mit einem Objektiv, jedoch bevorzugt mit einer angepassten Optik, versehen. Die Brennebene eines jeden Kameraobjektivs bzw. der einer jeden angepassten Optik liegt auf der Längsachse zs der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Anders ausgedrückt liegt die Längsachse zs auf jeder Brennebene der entsprechenden Kameraobjektive, wobei die Rotationsachse der Brennebenen der einzelnen Kameraobjektive durch die Längsachse zs gebildet wird.
In einer Ausführungsvariante sind Endsegmente eend unmittelbar an den beiden Enden einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 vorgesehen. Sie unterscheiden sich zu den
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Einzelsegmenten in der Weise, dass diese keine Aufnahme für eine Kamera aufweisen. Vielmehr weisen die Endsegmente eend eine kleinere, gleichartige Aussparung 14' auf, welche zur Befestigung einer Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung dient.
Weiters weist ein Endsegment eend bevorzugt Griffe bzw. Handbügel auf, wodurch der Transport und das sichere Abstellen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ermöglicht wird.
Die Einzelsegmente et werden relativ zueinander um einen Winkel aid+1 für i e {1, ...,n - 1} verdreht miteinander befestigt. Dementsprechend sind die Kameraachsen kt der einzelnen Kameras Kt ebenso um denselben Winkel aid+1 für i e {1, ...,n - 1} zueinander verdreht.
Bevorzugt ist die Mantelfläche Me eines Einzelsegmentes et mit zumindest einer Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung Lj bestückt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Mantelfläche Me eines Einzelsegments mit speziell angefertigten Platinen 12, umfassend eine Vielzahl von LEDs 13, im Wesentlichen flächendeckend bestückt ist. Zur Bündelung bzw. Kollimation des von den einzelnen LEDs emittierte Licht sind Sammellinsen vorgesehen.
Somit ist vorgesehen, dass die gesamte Mantelfläche Mges mit genannten Platinen 12, umfassend eine Vielzahl von LEDs 13, bestückt ist. Die Einzelsegmente ßj sowie die Endsegmente eend sind im Bereich der Mantelfläche Me mit Aufnahmen für besagte Platinen 12 versehen. Die Aufnahmen sind bevorzugt durch taschen- oder nutförmige Ausnehmungen mit Klemmelementen gebildet, sodass die Platinen mittels Klemm- oder Schnappverbindungen an der Mantelfläche Me der Einzelsegmente und Endsegmente bzw. an der Mantelfläche Mges der erfindungsgemäßen Vorrichtung befestigt werden können. In anderen Ausführungsvarianten können die Platinen 12 durch Schraub- oder Klebeverbindungen an der Mantelfläche befestigt werden.
Zur Vermessung einer Oberfläche 50, insbesondere einer Tunnelleibung, wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 mittels Tragarm 30 an einem Fahrzeug bzw. Messfahrzeug oder an einem Hänger 40 befestigt. Ein solches Fahrzeug kann beispielsweise ein PKW oder ein Zug sein. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann prinzipiell an jedem Fortbewegungsmittel angebracht werden, welches hinsichtlich Belastbarkeit und Festigkeit dafür geeignet ist. Zur Inspektion von Kanälen kann eine solche Vorrichtung beispielsweise auf einem Boot oder einem Schiff angebracht sein. Zusätzlich kann die Anbringung einer Laserscaneinheit 20 vorgesehen sein.
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Ein Tragarm 30 ermöglicht die Montage einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 und/oder einer Laserscaneinrichtung 20 in einem gewissen Abstand zum entsprechenden Fahrzeug 40 derart, sodass eine 360°-Aufnahme möglich ist, ohne dabei das Fahrzeug 40 selbst bzw. Teile des Fahrzeugs 40 Aufzunehmen.
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Claims (14)

  1. ANSPRÜCHE
    1. Vorrichtung (10) zur Vermessung von Oberflächen (50), insbesondere von Tunnelleibungen, umfassend Kameras (K^ (i = l,...,ri), wobei jede Kamera (Κι) eine Kameraachse (Lj) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameras um eine Längsachse (zs) der Vorrichtung ortsfest angeordnet sind, wobei die Kameraachsen (Lj) relativ zueinander um einen Winkel verdreht sind.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraachsen (Lj) entlang der Längsachse (zs) relativ zueinander um einen Abstand (au + i) versetzt sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraachsen (Lj) entlang der Längsachse (zs) zirkular angeordnet sind.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Winkel (αι,ί+1,απ1), welche von den Kameraachsen (Lj) eingeschlossen werden, > 270° aufweist, vorzugsweise 360° aufweist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch zumindest eine Beleuchtungseinrichtung und/oder eine Blitzeinrichtung (Lj).
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beleuchtungseinrichtung und/oder zumindest eine Blitzeinrichtung (Lj) im Wesentlichen außerhalb des Bildwinkels einer Kamera (Kt) angeordnet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kamera (Kt) eine Beleuchtungseinrichtung und/oder eine Blitzeinrichtung (L7) (j = l,...,n) aufweist, wobei diese derart angeordnet ist, dass die Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung (L7) die Beleuchtung für eine Kamera (Kt) bereitstellt, wobei i Φ j.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse eines Beleuchtungsschwerpunktes (Sf) einer Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung (Lj) mit der Kameraachse (Lj) deckungsgleich ist, wobei die Kamera (Kt) und die Beleuchtungseinrichtung und/oder Blitzeinrichtung (Lj) derart um die Längsachse (zs) ausgerichtet ist, sodass ein Kameramotiv (nij) dem Beleuchtungsschwerpunkt (Sf) gegenüber liegt.
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  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Einzelsegmente (ej, wobei die Einzelsegmente (ej als Aufnahme für zumindest eine Kamera (¾) sowie als Aufnahme für zumindest eine Beleuchtungseinrichtung und/oder zumindest eine Blitzeinrichtung (Lj) fungiert.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsegmente (β;), miteinander verbindbar sind.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch zumindest eine Laserscaneinrichtung (20).
  12. 12. Verfahren zur Vermessung von Oberflächen (50), insbesondere von Tunnelleibungen, mit einer Vorrichtung 10 nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine gleichzeitige 360°-Aufnahme der zu vermessenden Oberfläche (50), insbesondere um die Längsachse (zs) der Vorrichtung 10 nach Anspruch 1 bis 11.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Vorrichtung (10) nach Anspruch 11 die Bestimmung der Geometrieinsbesondere eines Tunnelbauwerks und die Aufnahme der Textur einer Oberfläche 50, insbesondere einer Tunnelleibung, gleichzeitig erfolgt.
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    Figure AT521199A1_C0001
    Figure AT521199A1_C0002
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112325935A (zh) * 2020-10-30 2021-02-05 湖北省水利水电规划勘测设计院 一种深埋隧洞的安全性能监测系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102721365A (zh) * 2012-06-01 2012-10-10 北京交通大学 隧道断面高速精确测量方法及装置
GB2497517A (en) * 2011-12-06 2013-06-19 Toshiba Res Europ Ltd Reconstructing 3d surfaces using point clouds derived from overlapping camera images
CN204575071U (zh) * 2015-05-04 2015-08-19 成都唐源电气有限责任公司 隧道全景拍摄设备
CN106647148A (zh) * 2017-01-25 2017-05-10 成都中信华瑞科技有限公司 一种获取全景图像的装置及其组装方法
CN107529053A (zh) * 2014-07-22 2017-12-29 北京蚁视科技有限公司 全景三维摄像装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19513116A1 (de) 1995-04-07 1996-10-10 Misoph Rotraud Verfahren zum berührungsfreien Vermessen von Tunnelprofilen oder Straßenoberflächen
DE10210746C1 (de) * 2002-03-12 2003-10-16 Ndt System & Services Ag Segment für einen Sensorträgerkörper eines Molches
KR100536013B1 (ko) * 2003-05-16 2005-12-12 모악개발 주식회사 관로용 다중 분할 촬영장치
DE102005012107B4 (de) 2005-03-09 2010-04-29 Angermeier Ingenieure Gmbh Meßsystem und Verfahren zur geodätischen Vermessung von Objekten
EP2053350A1 (de) * 2007-10-23 2009-04-29 Zumbach Electronic Ag Vorrichtung zum optischen Vermessen und/oder Prüfen von länglichen Produkten
JP5318657B2 (ja) * 2009-05-13 2013-10-16 株式会社ブリヂストン タイヤの検査装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2497517A (en) * 2011-12-06 2013-06-19 Toshiba Res Europ Ltd Reconstructing 3d surfaces using point clouds derived from overlapping camera images
CN102721365A (zh) * 2012-06-01 2012-10-10 北京交通大学 隧道断面高速精确测量方法及装置
CN107529053A (zh) * 2014-07-22 2017-12-29 北京蚁视科技有限公司 全景三维摄像装置
CN204575071U (zh) * 2015-05-04 2015-08-19 成都唐源电气有限责任公司 隧道全景拍摄设备
CN106647148A (zh) * 2017-01-25 2017-05-10 成都中信华瑞科技有限公司 一种获取全景图像的装置及其组装方法

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