DE102018114310A1 - Method and device for the outer skin and / or inner skin inspection of infrastructure objects using a rotary wing drone - Google Patents
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Außenhaut- und/oder Innenhaut-Inspektion von Infrastrukturobjekten (1, 2, 3), mithilfe zumindest einer Drehflügel-Flugdrohne (4), wonach die betreffende Hautoberfläche mithilfe einer Wärmebildkamera (5) abgetastet wird, und wonach die jeweils aufgenommenen Thermografiedaten an eine Steuereinheit (7, 10) zur Verknüpfung mit weiteren Zustandsdaten der Hautoberfläche übermittelt werden.The invention relates to a method for the outer skin and / or inner skin inspection of infrastructure objects (1, 2, 3), using at least one rotary wing drone (4), after which the skin surface in question is scanned using a thermal imaging camera (5), and then the thermographic data recorded in each case are transmitted to a control unit (7, 10) for linking to further status data of the skin surface.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Außenhaut- und/oder Innenhaut-Inspektion von Infrastrukturobjekten, beispielsweise von Gebäuden, Brücken, Windkraftanlagen, Tunneln, Strommasten, Kraftwerken, Türmen, Schornsteinen usw., mithilfe einer Drehflügel-Flugdrohne, wonach die betreffende Hautoberfläche mittels einer Wärmebild-Kamera abgetastet wird.The invention relates to a method for the outer skin and / or inner skin inspection of infrastructure objects, such as buildings, bridges, wind turbines, tunnels, electricity pylons, power plants, towers, chimneys, etc., using a rotary wing drone, after which the skin surface in question by means of a thermal image -Camera is scanned.
Ein Verfahren vergleichbar der einleitend beschriebenen Ausprägung wird unter anderem in der
Vergleichbare Überlegungen werden auf der Internetseite der Firma „pv-SOS“ (pv-sos.de) angestellt. Denn dort ist von einem „fliegenden Auge“ die Rede, welches unter anderem Hotspots bei Photovoltaikanlagen erfassen kann.Similar considerations are made on the website of the company "pv-SOS" (pv-sos.de). Because there is talk of a "flying eye", which among other things can detect hot spots in photovoltaic systems.
Bei der Lehre nach der
Aufgrund der hohen Verfügbarkeit von Drehflügel-Flugdrohnen, ihrer einfachen Bedienung und der äußerst niedrigen Betriebskosten werden heutzutage Inspektionen an Infrastrukturobjekten nahezu ausschließlich mithilfe von Drehflügel-Flugdrohnen vorgenommen. Ein weiteres Beispiel hierfür stellt die
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein derartiges Verfahren zur Außenhaut- und/oder Innenhaut-Inspektion von Infrastrukturobjekten zur Verfügung zu stellen, mit dessen Hilfe eine belastbare Aussage über den Gesamtzustand der betreffenden Hautoberfläche getroffen und etwaige Sanierungsmaßnahmen zielgenau ergriffen werden können.The invention is based on the technical problem of providing a method of this type for outer skin and / or inner skin inspection of infrastructure objects, with the aid of which a reliable statement can be made about the overall condition of the skin surface in question and any remedial measures can be taken precisely.
Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Außenhaut und/oder Innenhaut-Inspektion von Infrastrukturobjekten im Rahmen der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils aufgenommenen Thermografiedaten an eine Steuereinheit zur Verknüpfung mit weiteren Zustandsdaten der Hautoberfläche, beispielsweise deren Bilddaten, übermittelt werden.To solve this technical problem, a generic method for outer skin and / or inner skin inspection of infrastructure objects within the scope of the invention is characterized in that the thermographic data recorded in each case is transmitted to a control unit for linking to further status data of the skin surface, for example its image data.
Die Erfindung greift also zunächst einmal und im Unterschied zum Stand der Technik nicht nur auf die Thermografiedaten der jeweils abgetasteten Hautoberfläche zurück. Vielmehr werden diese Thermografiedaten zusätzlich noch mit weiteren Zustandsdaten der Hautoberfläche verknüpft, bei denen es sich nicht um Thermografiedaten, also das Wärmebild der betreffenden Hautoberfläche, handelt. Vielmehr können diese weiteren Zustandsdaten der Hautoberfläche schlicht und ergreifend fotografische Bilddaten sein, die mithilfe einer hochauflösenden Fotokamera oder Bildkamera von der betreffenden und untersuchten Hautoberfläche gemacht werden. Die Zustandsdaten repräsentieren also im betrachteten Beispielfall das Bild der untersuchten Fassade bzw. deren Hautoberfläche im sichtbaren Spektalbereich, wohingegen die Thermografiedaten die zum zugehörigen Wärmebild korrespondierenden Infrarotdaten widerspiegeln.The invention therefore first of all, and in contrast to the prior art, does not only rely on the thermographic data of the respective scanned skin surface. Rather, these thermographic data are additionally linked to further state data of the skin surface, which are not thermographic data, that is to say the thermal image of the relevant skin surface. Rather, these additional status data of the skin surface can simply be photographic image data that are made from the relevant and examined skin surface with the aid of a high-resolution photo camera or image camera. In the example under consideration, the state data therefore represent the image of the facade examined or its skin surface in the visible spectral range, whereas the thermographic data reflect the infrared data corresponding to the associated thermal image.
Bei der betreffenden Hautoberfläche kann es sich um eine solche der Außenhaut des untersuchten Infrastrukturobjektes oder auch der Innenhaut oder beider handeln. Unter der Innenhaut eines Infrastrukturobjektes ist beispielsweise eine Innenoberfläche eines Kühlturmes bei einem Kraftwerk, die Innenoberfläche eines Schornsteines aber auch die Innenoberfläche einer Brücke, eines Tunnels etc. zu verstehen. Auch bei Gebäuden werden manchmal solche Innenhaut-Oberflächen beobachtet, beispielsweise dann, wenn eine Durchfahrt, ein Unterstand, eine Loggia etc. realisiert sind.The skin surface in question can be one of the outer skin of the examined infrastructure object or also the inner skin or both. The inner skin of an infrastructure object is understood to mean, for example, an inner surface of a cooling tower in a power plant, the inner surface of a chimney, but also the inner surface of a bridge, a tunnel, etc. Such inner skin surfaces are sometimes also observed in buildings, for example when a passage, a shelter, a loggia, etc. are realized.
Jedenfalls sorgt die Erfindung im einfachsten Fall dafür, dass die Thermografiedaten mit den Bilddaten verknüpft werden. Das läuft dann im Endeffekt darauf hinaus, dass das Wärmebild und das tatsächliche fotografische Bild der jeweils untersuchten Hautoberfläche miteinander verknüpft werden. Die Verknüpfung sieht dabei im einfachsten Fall vor, dass die zugehörigen Bilder zur Deckung gebracht werden.In any case, in the simplest case, the invention ensures that the thermographic data are linked to the image data. The bottom line is that the thermal image and the actual photographic image of the skin surface examined are linked together. In the simplest case, the link provides that the associated images are brought into line.
Um dies im Detail zu realisieren, werden im Allgemeinen die Thermografiedaten und die Zustandsdaten der Hautoberfläche jeweils dreidimensional erfasst. Zur dreidimensionalen Erfassung der Thermografiedaten und/oder der Zustandsdaten wird dabei typischerweise so vorgegangen, dass die jeweiligen Sensordaten, beispielsweise ein jeweils aufgenommenes zweidimensionales Bild, mit Positionsdaten der Drehflügeldrohne verknüpft werden. Das heißt, das jeweils aufgenommene Wärmebild oder auch das fotografische Bild der untersuchten Hautoberfläche wird mit Positionsdaten der Drehflügeldrohne verknüpft. Die Positionsdaten der Drehflügeldrohne korrespondieren im einfachsten Fall zu ihrer räumlichen Position. Anhand der räumlichen Position der Drehflügel-Flugdrohne kann in Verbindung mit dem Abstand zur untersuchten Hautoberfläche des Infrastrukturobjektes die räumliche Position und Ausrichtung der untersuchten Hautoberfläche festgestellt werden. In order to realize this in detail, the thermographic data and the condition data of the skin surface are generally recorded three-dimensionally. For the three-dimensional acquisition of the thermographic data and / or the state data, the procedure is typically such that the respective sensor data, for example a respectively recorded two-dimensional image, are linked to position data of the rotary wing drone. This means that the thermal image recorded or the photographic image of the examined skin surface is linked to position data of the rotary wing drone. In the simplest case, the position data of the rotary wing drone correspond to its spatial position. The spatial position and orientation of the examined skin surface can be determined on the basis of the spatial position of the rotary wing drone in connection with the distance to the examined skin surface of the infrastructure object.
Die Positionsdaten der Drehflügeldrohne lassen sich dabei mithilfe eines in die Drehflügeldrohne integrierten GPS-Sensors (Global Positioning System) ermitteln. Meistens werden alternativ oder zusätzlich auch noch Abstandsmessungen zum Infrastrukturobjekt und/oder Abstandsmessungen zu Bodenpunkten vorgenommen. Die Abstandsmessungen zum Infrastrukturobjekt können mithilfe von Ultraschallwellen ähnlich einem Sonar oder auch durch Aussenden von gepulsten Laserstrahlen und einer Laufzeitmessung bis zum Empfang des reflektierten Signals vorgenommen werden. Auf diese Weise lassen sich auch nicht ebene und zerklüftete Hautoberflächen einwandfrei abtasten und korrespondieren zu entsprechenden dreidimensionalen Thermografiedaten und/oder Zustandsdaten bzw. Bilddaten. Vergleichbares gilt, wenn Abstandsmessungen zu Bodenpunkten vorgenommen werden. Aus dieser Abstandsmessung zu geografisch bekannten Bodenpunkten kann wiederum die räumliche Position der Drehflügel-Flugdrohne abgeleitet werden.The position data of the rotary wing drone can be determined using a GPS sensor (Global Positioning System) integrated in the rotary wing drone. Most often, alternatively or additionally, distance measurements to the infrastructure object and / or distance measurements to ground points are carried out. The distance measurements to the infrastructure object can be carried out with the help of ultrasound waves similar to a sonar or by sending out pulsed laser beams and a time-of-flight measurement until the reflected signal is received. In this way, even, uneven and fissured skin surfaces can be scanned perfectly and correspond to corresponding three-dimensional thermographic data and / or condition data or image data. The same applies if distance measurements to ground points are made. The spatial position of the rotary wing drone can in turn be derived from this distance measurement to geographically known ground points.
Beispielsweise kann die betreffende Drehflügel-Flugdrohne bei der Abtastung der betreffenden Hautoberfläche so angesteuert werden, dass sie den jeweils gleichen Abstand zum Infrastrukturobjekt bzw. der Hautoberfläche einhält. Auf diese Weise werden die Thermografiedaten und/oder Zustandsdaten bzw. Bilddaten jeweils mit gleichen Abstand aufgenommen, so dass bei einer zerklüfteten Hautoberfläche ein dreidimensionales Wärmebild und/oder dreidimensionales fotografisches Abbild entsteht.For example, the rotary wing drone in question can be controlled when scanning the relevant skin surface in such a way that it maintains the same distance from the infrastructure object or the skin surface. In this way, the thermographic data and / or state data or image data are each recorded at the same distance, so that a three-dimensional thermal image and / or three-dimensional photographic image is produced on a fissured skin surface.
Alternativ zur beschriebenen Vorgehensweise derart, dass nämlich die Drehflügel-Flugdrohne mithilfe einer Abstandsmessung die untersuchte Hautoberfläche in jeweils gleichem Abstand abtastet, kann auch mit entsprechenden Objektiven einerseits der Wärmebildkamera und andererseits der hochauflösenden Fotokamera gearbeitet werden. In diesem Fall lässt sich die dreidimensionale Abtastung der Hautoberfläche so bewerkstelligen, dass mithilfe der vorgeschalteten Objektive durch „Zoomen“ jeweils einzelne Teile der Hautoberfläche abgetastet und „scharf“ gestellt werden. Wenn man dann noch die jeweilige Brennweite des eingesetzten Zoomobjektives mithilfe der Steuereinheit erfasst und die eingestellten Abbildungsverhältnisse berücksichtigt, lassen sich hieraus ebenfalls dreidimensionale Werte für die fotografischen Bilddaten und auch für die Thermografiedaten ableiten.As an alternative to the procedure described in such a way that the rotary wing drone scans the examined skin surface at the same distance using a distance measurement, it is also possible to work with appropriate lenses on the one hand the thermal imaging camera and on the other hand the high-resolution photo camera. In this case, the three-dimensional scanning of the skin surface can be carried out in such a way that individual parts of the skin surface are scanned and “focused” using the upstream lenses by “zooming”. If you then use the control unit to determine the respective focal length of the zoom lens used and take into account the set imaging ratios, three-dimensional values for the photographic image data and also for the thermographic data can also be derived from this.
So oder so steht im Endeffekt in der Steuereinheit ein dreidimensionales Abbild der untersuchten Hautoberfläche zur Verfügung, welches nicht nur das Wärmebild und auch zugehörige Zustandsdaten bzw. Bilddaten jeweils zur Deckung bringt, sondern auch die Struktur der untersuchten Hautoberfläche durch das Vorhandensein jeweils dreidimensionaler Daten zur Verfügung stellt. Dadurch lassen sich beispielsweise optisch mithilfe der Fotokamera erfasste Risse in der Fassade bzw. Hautoberfläche gegebenenfalls mit Zonen hohen Wärmeverlustes in Deckung bringen. Ebenso können verdeckte Quellen hohen Wärmeverlustes beispielsweise hinter einer Fassadenoberfläche erfasst und räumlich identifiziert werden.Either way, a three-dimensional image of the examined skin surface is ultimately available in the control unit, which not only brings the thermal image and also associated status data or image data to cover, but also the structure of the examined skin surface due to the presence of three-dimensional data provides. This allows, for example, cracks in the facade or skin surface, which are optically detected with the aid of the photo camera, to be covered if necessary with zones of high heat loss. Concealed sources of high heat loss, for example behind a facade surface, can also be detected and spatially identified.
Wenn dann noch diese dreidimensionale Thermografiedaten und/oder Zustandsdaten bzw. fotografischen Bilddaten mit dreidimensionalen Objektdaten des untersuchten Infrastrukturobjektes verknüpft werden, lässt sich anhand einer technischen Zeichnung des Infrastrukturobjektes bzw. dessen Außenhaut bzw. Innenhaut eine eventuell zu sanierende Fläche oder auch ein Bereich zielgenau und mit bisher nicht beobachteter Präzision identifizieren. Zu diesem Zweck spiegeln die Objektdaten des Infrastrukturobjektes zumindest seine Außenhaut- und/oder Innenhautoberfläche wider. Meistens umfassen die Objektdaten nicht nur die jeweilige Hautoberfläche, sondern basieren auf den sämtlichen Konstruktionsdaten des Infrastrukturobjektes. Wesentlich für die Erfindung sind jedoch die jeweils untersuchte Außenhaut- bzw. Innenhautoberfläche, damit diese mit den ermittelten Thermografiedaten und auch fotografischen Bilddaten in Deckung gebracht werden können.If these three-dimensional thermographic data and / or condition data or photographic image data are then linked with three-dimensional object data of the examined infrastructure object, a technical drawing of the infrastructure object or its outer skin or inner skin can be used to precisely or optionally to renovate an area or an area Identify previously unobserved precision. For this purpose, the object data of the infrastructure object reflect at least its outer skin and / or inner skin surface. Most of the time, the object data not only include the respective skin surface, but are based on all the construction data of the infrastructure object. However, the outer skin or inner skin surface examined in each case is essential for the invention, so that these can be brought into coincidence with the determined thermographic data and also photographic image data.
Bei den mit den Thermografiedaten verknüpften Zustandsdaten der Hautoberfläche handelt es sich nicht notwendigerweise um fotografische Bilddaten. Sondern die Zustandsdaten können auch ganz generell beispielsweise das Reflexions- bzw. Absorptionsvermögen der untersuchten Hautoberfläche gegenüber elektromagnetischen Strahlen widerspiegeln. Auf derartige Zustandsdaten wird man beispielsweise dann zurückgreifen, wenn Träger an Brücken, Hochspannungsmasten etc. oder andere Stahlbauwerke untersucht werden sollen. Denn beispielsweise mithilfe von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen können Radarmessungen durchgeführt werden, aus denen Rückschlüsse auf etwaige Korrosionen, defekte Schweißnähte etc. gezogen werden können. Derartige Untersuchungen sind grundsätzlich bekannt und werden als GPR-Messungen (Ground Penetrating Radar) bzw. Bodenradar bezeichnet. Als Arbeitsfrequenzen kommt dabei ein Bereich zwischen 1 bis 2400 µHZ zur Anwendung.The condition data of the skin surface associated with the thermography data is not necessarily photographic image data. Rather, the condition data can also generally reflect, for example, the reflectivity or absorption capacity of the examined skin surface against electromagnetic radiation. Such status data will be used, for example, when the carrier is on Bridges, high-voltage pylons etc. or other steel structures are to be examined. For example, with the help of high-frequency electromagnetic waves, radar measurements can be carried out, from which conclusions can be drawn about any corrosion, defective weld seams, etc. Such investigations are known in principle and are referred to as GPR measurements (ground penetrating radar) or ground radar. A range between 1 and 2400 µHZ is used as the working frequencies.
Die Thermografiedaten und/oder Zustandsdaten werden im Allgemeinen seitens der Drehflügel-Flugdrohne an eine ortsfeste und/oder mobile Steuereinheit übertragen. Meistens sind sowohl eine ortsfeste Steuereinheit als auch eine mobile Steuereinheit realisiert. Die mobile Steuereinheit stellt im Allgemeinen ebenso wie die Wärmebildkamera und die Bildkamera bzw. fotografische Bildkamera einen Bestandteil der Drehflügel-Flugdrohne dar. Demgegenüber ist die ortsfeste Steuereinheit im Allgemeinen am Boden angebracht.The thermographic data and / or status data are generally transmitted by the rotary wing drone to a stationary and / or mobile control unit. In most cases, both a stationary control unit and a mobile control unit are implemented. The mobile control unit, like the thermal imaging camera and the image camera or photographic image camera, generally forms part of the rotary wing drone. In contrast, the stationary control unit is generally attached to the ground.
Außerdem hat es sich in diesem Zusammenhang bewährt, wenn die Steuereinheit oder die mehreren Steuereinheiten mit einer zentralen Steuerung kommuniziert oder kommunizieren. Auf diese Weise können beispielsweise die Thermografiedaten und/oder Zustandsdaten der untersuchten Hautoberfläche mit Objektdaten einfach verknüpft werden, die beispielsweise in der zentralen Steuerung abgelegt sind. Bei den Objektdaten handelt es sich im einfachsten Fall um beispielsweise CAD-Daten des untersuchten Infrastrukturobjektes, aus denen entsprechende Daten für die jeweilige Außenhaut und/oder Innenhaut abgeleitet werden können. Ebenso lassen sich aus diesen Objektdaten bzw. CAD-Daten die zur untersuchten Hautoberfläche korrespondierenden Objektdaten ableiten.It has also proven itself in this context if the control unit or the plurality of control units communicates or communicates with a central control. In this way, for example, the thermographic data and / or state data of the examined skin surface can be easily linked to object data, which are stored in the central control, for example. In the simplest case, the object data are, for example, CAD data of the examined infrastructure object, from which corresponding data for the respective outer skin and / or inner skin can be derived. Likewise, the object data corresponding to the examined skin surface can be derived from this object data or CAD data.
In der zentralen Steuerung sind darüber hinaus und regelmäßig zusätzlich noch Lagedaten des Objektes hinterlegt, also im einfachsten Fall dessen GPS-Koordinaten. Ferner können über die Steuerung Temperatur- und/oder Wetterdaten am Untersuchungsort zur Verfügung gestellt werden. Ebenso lassen sich über die zentrale Steuerung Steuerungsdaten empfangen, um die Drehflügel-Flugdrohne entsprechend anzusteuern und ihre räumliche Position vorzugeben. Beispielsweise mögen die Steuerungsdaten mit den Objektdaten der jeweils zur untersuchenden Hautoberfläche verknüpft werden, so dass die Flugdrohne auf Basis der Objektdaten der betreffenden und interessierenden Hautoberfläche gezielt eine geeignete räumliche Position anfliegt, um anschließend die Thermografiedaten und/oder Zustandsdaten der ausgewählten Hautoberfläche des Infrastrukturobjektes abtasten zu können. Zugleich lassen sich auf diese Weise die Thermografiedaten bzw. Zustandsdaten mit den Objektdaten der betreffenden Hautoberfläche verknüpfen.The central control system also regularly and additionally stores location data of the object, in the simplest case its GPS coordinates. Furthermore, temperature and / or weather data can be made available at the examination site via the control. Control data can also be received via the central controller in order to control the rotary wing drone accordingly and to specify its spatial position. For example, the control data may be linked to the object data of the skin surface to be examined, so that the flight drone specifically flies to a suitable spatial position on the basis of the object data of the skin surface in question and of interest, in order to then scan the thermographic data and / or state data of the selected skin surface of the infrastructure object can. At the same time, the thermographic data or state data can be linked to the object data of the relevant skin surface in this way.
Als Folge hiervon steht im Endeffekt ein dreidimensionales Bild der untersuchten Hautoberfläche des Infrastrukturobjektes zur Verfügung. Dieses dreidimensionale Bild gibt nicht nur Auskunft über etwaige Schadstellen oder Oberflächenunregelmäßigkeiten, die anhand der fotografischen Bilddaten erfasst und ausgewertet werden können. Sondern diese Unregelmäßigkeiten oder Beschädigungen der Hautoberfläche lassen sich zugleich mit an gleicher Stelle aufgenommenen Thermografiedaten und/oder GPR-Daten verknüpfen.As a result, a three-dimensional image of the examined skin surface of the infrastructure object is ultimately available. This three-dimensional image not only provides information about any damaged areas or surface irregularities, which can be recorded and evaluated using the photographic image data. Instead, these irregularities or damage to the skin surface can also be linked to thermographic data and / or GPR data recorded at the same point.
Das alles gelingt besonders kostengünstig, zielgenau und aufwandsarm, indem die von der Drehflügel-Flugdrohne aufgenommenen Thermografiedaten und/oder Zustandsdaten mit den Objektdaten verknüpft werden. Die auf diese Weise zur Verfügung gestellten dreidimensionalen Daten des untersuchten Infrastrukturobjektes, und zwar hinsichtlich seiner Außenhaut und/oder Innenhaut lassen sich nun unter Rückgriff auf die in der ortsfesten Steuereinheit zur Verfügung gestellten Daten visualisieren. Dies kann mithilfe eines Bildschirmes am Ort der stationären Steuereinheit oder auch unter Rückgriff auf dreidimensionale Wiedergabetechniken mithilfe einer VR-Brille (Virtual Reality) erfolgen. Darüber hinaus ermöglicht die Kopplung der stationären Steuereinheit mit der zentralen Steuerung eine Datenübertragung der gewonnenen und verknüpften Daten an praktisch jeden beliebigen Ort der Welt. Denn die stationäre Steuereinheit und die zentrale Steuerung können beispielsweise drahtlos oder drahtgebunden über ein Rechnernetzwerk, beispielsweise über das Internet, miteinander verbunden sein.All of this is achieved particularly cost-effectively, precisely and with little effort by linking the thermographic data and / or status data recorded by the rotary wing drone to the object data. The three-dimensional data of the examined infrastructure object made available in this way, namely with regard to its outer skin and / or inner skin, can now be visualized using the data made available in the stationary control unit. This can be done using a screen at the location of the stationary control unit or using three-dimensional rendering techniques using VR glasses (virtual reality). In addition, the coupling of the stationary control unit with the central control enables data transmission of the obtained and linked data to practically any place in the world. This is because the stationary control unit and the central control can be connected to one another, for example, wirelessly or by wire via a computer network, for example via the Internet.
Die stationäre Steuereinheit bzw. die zentrale Steuerung können grundsätzlich auch zusammengeführt werden und in der Art einer mobilen Steuerung für die Steuerung der Drehflügel-Flugdrohne insgesamt sorgen. In diesem Fall lässt sich ein entsprechendes Steuerpult bzw. lassen sich die dort aufgenommenen Daten nach wie vor und unverändert über das zuvor bereits angesprochene Rechnernetzwerk übertragen und auch an entfernten Orten auswerten.The stationary control unit or the central control can in principle also be brought together and, in the manner of a mobile control, provide for the control of the rotary wing drone as a whole. In this case, a corresponding control panel or the data recorded there can still be transmitted unchanged over the previously mentioned computer network and also evaluated at remote locations.
Durch den Rückgriff auf die mobile Steuereinheit als Bestandteil der Drehflügel-Flugdrohne und zusätzlich die stationäre Steuereinheit wird darüber hinaus eine Datenredundanz erreicht, die sicherstellt, dass bei beispielsweise einer Beschädigung der Drehflügel-Flugdrohne oder sonstigen Störungen die aufgenommenen Daten nicht verloren gehen. Denn die mobile Steuereinheit und die stationäre Steuereinheit kommunizieren ständig bidirektional, so dass die mithilfe der Drehflügel-Flugdrohne aufgenommenen und entsprechend verknüpften Daten jeweils permanent untereinander ausgetauscht werden. Die entsprechenden Speicherinhalte der mobilen und der stationären Steuereinheit sind also im Regelfall gleich, so dass etwaige Ausfälle problemlos verkraftet werden können.By using the mobile control unit as part of the rotary wing drone and additionally the stationary control unit, data redundancy is also achieved, which ensures that the recorded data is not lost in the event of damage to the rotary wing drone or other malfunctions, for example. This is because the mobile control unit and the stationary control unit constantly communicate bidirectionally, so that the data recorded and linked with the help of the rotary wing drone is permanently exchanged with each other become. The corresponding memory contents of the mobile and the stationary control unit are therefore usually the same, so that any failures can be easily coped with.
Darüber hinaus versteht es sich, dass die Drehflügel-Flugdrohne mit Sicherungsmaßnahmen wie beispielsweise einem zusätzlichen Fallschirm ausgerüstet werden kann, um einem drohenden Absturz und ihre Beschädigung zu verhindern. Ebenso liegen unterschiedliche Möglichkeiten zur elektrischen Energieversorgung der Drehflügel-Flugdrohne im Rahmen der Erfindung. So kann die betreffende Drehflügel-Flugdrohne beispielsweise mithilfe eines Energieversorgungskabels und durch eine Verbindung mit der stationären Steuereinheit mit der erforderlichen elektrischen Energie zur Versorgung ihrer Elektromotoren ausgerüstet werden. Darüber hinaus liegt es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, die Drehflügel-Flugdrohne mithilfe von wiederaufladbaren Akkus zu betreiben. In diesem Zusammenhang sind sogenannte Docking-Stationen denkbar, auf welche die Drehflügel-Flugdrohne abgesetzt wird, um den vorhandenen Akku bzw. die mehreren Akkus wieder zu laden. Das kann durch beim Andocken entsprechend geschlossene Kontakte oder auch induktiv, das heißt kontaktlos, erfolgen.In addition, it goes without saying that the rotary wing drone can be equipped with safety measures, such as an additional parachute, in order to prevent an impending crash and its damage. There are also different possibilities for the electrical energy supply of the rotary wing drone within the scope of the invention. For example, the rotary wing drone in question can be equipped with the necessary electrical energy to supply its electric motors with the aid of an energy supply cable and a connection to the stationary control unit. In addition, it is of course within the scope of the invention to operate the rotary wing drone using rechargeable batteries. In this context, so-called docking stations are conceivable, on which the rotary wing drone is placed in order to recharge the existing battery or the multiple batteries. This can be done by means of contacts which are appropriately closed when docking, or also inductively, that is to say without contact.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine entsprechend gestaltete Vorrichtung nach Anspruch 10. Im Ergebnis werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Außenhaut- und/oder Innenhaut-Inspektion von Infrastrukturobjekten zur Verfügung gestellt, die eine umfassende Analyse des jeweiligen Hautzustandes der betreffenden Hautoberfläche ermöglichen. Dabei werden nicht nur tatsächliche und der Planung des Infrastrukturobjektes entsprechende Objektdaten mit fotografischen Bilddaten verglichen, um hierdurch beispielsweise Beschädigungen wie Risse, Verformungen, Durchbrüche etc. zu erfassen. Sondern durch die zusätzliche Verknüpfung dieser Daten mit Thermografiedaten bzw. entsprechenden Wärmebildern können auch Rückschlüsse auf etwaige Schwachstellen der Fassade oder Hautoberfläche, verdeckte Quellen von Wärmeverlust, Anomalien in der Materialzusammensetzung etc. erfasst werden.The invention also relates to a correspondingly designed device according to
Wenn dann zusätzlich noch Radarmessungen unter Rückgriff auf hochfrequente elektromagnetische Strahlen vorgenommen werden, lässt sich insgesamt ein dreidimensionales Abbild der Oberfläche der untersuchten Haut zur Verfügung stellen, welches bisherigen Analyseergebnissen hinsichtlich der möglichen Aussagekraft weit überlegen ist. Hierzu trägt auch die zusätzliche Möglichkeit bei, die jeweils dreidimensional erfassten Daten insgesamt auch dreidimensional darstellen zu können, beispielsweise mithilfe einer VR-Brille im Sinne der „Virtual Reality“. Dazu werden aus den gewonnenen dreidimensionalen Bildern jeweils zwei Bilder abgeleitet, die getrennt für jedes menschliche Auge erzeugt und durch ihre Überlappung das gewünschte dreidimensionale Bild zur Verfügung stellen.If radar measurements are then additionally carried out using high-frequency electromagnetic radiation, a three-dimensional image of the surface of the examined skin can be made available, which is far superior to previous analysis results with regard to the possible informative value. The additional possibility of being able to represent the three-dimensionally recorded data as a whole also contributes to this, for example with the aid of VR glasses in the sense of "virtual reality". For this purpose, two images are derived from the three-dimensional images obtained, which are generated separately for each human eye and which, by overlapping, provide the desired three-dimensional image.
Ganz abgesehen davon können selbstverständlich mehrere Drehflügel-Flugdrohnen für die Überwachung eingesetzt werden. Deren Daten mögen dabei in einer (einzigen) stationären Steuereinheit (am Boden) zusammengeführt werden. Hierbei kann die Erfindung zusätzlich Aspekte der Schwarmintelligenz nutzen. Das heißt, die Daten der einzelnen Drehflügel-Flugdrohnen hinsichtlich der Bilddaten, Thermografiedaten und/oder GPR-Daten werden zusammengeführt.Apart from that, of course, several rotary wing drones can be used for surveillance. Their data may be brought together in a (single) stationary control unit (on the ground). Here, the invention can also use aspects of swarm intelligence. This means that the data of the individual rotary wing drones with regard to the image data, thermographic data and / or GPR data are combined.
Figurenlistelist of figures
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
-
1 und2 das erfindungsgemäße Verfahren schematisch im Zusammenhang mit der Untersuchung unterschiedlich gestalteter Infrastrukturobjekte.
-
1 and2 the method according to the invention schematically in connection with the examination of differently designed infrastructure objects.
In den Figuren ist eine Vorrichtung zur Außenhaut- und Innenhaut-Inspektion von Infrastrukturobjekten
Die Drehflügel-Drohne
Mithilfe der Steuereinheit
Außerdem werden die Daten des GPR-Sensors
Dabei werden die fraglichen Thermografiedaten und die Zustandsdaten der Hautoberfläche jeweils dreidimensional erfasst. Zu diesem Zweck werden die jeweiligen Thermografiedaten und/oder Zustandsdaten, beispielsweise ein jeweils aufgenommenes zweidimensionales Bild, mit Positionsdaten der Drehflügel-Drohne
Die Positionsdaten der Drehflügel-Flugdrohne
Diese Objektdaten spiegeln letztlich die zur Konstruktion des Infrastrukturgebietes
Über die zentrale Steuerung
Sowohl die Thermografiedaten als auch die zuvor bereits angesprochenen Zustandsdaten (Bilddaten und GPR-Daten im Beispielfall) werden nun sowohl in der mobilen Steuereinheit
Da die insgesamt gewonnenen Daten sowohl in der mobilen Steuereinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 =1 =
- Infrastrukturobjektinfrastructure object
- 2 =2 =
- Infrastrukturobjektinfrastructure object
- 3 =3 =
- Infrastrukturobjektinfrastructure object
- 4 =4 =
- Drehflügel-FlugdrohneRotary-wing UAV
- 5 =5 =
- WärmebildkameraThermal camera
- 6 =6 =
- Bildkameracamera
- 7 = 7 =
- mobile Steuereinheitmobile control unit
- 8 =8 =
- GPR-SensorGPR sensor
- 9 =9 =
- GPS-SensorGPS sensor
- 10 =10 =
- stationäre Steuereinheitstationary control unit
- 11 =11 =
- zentrale Steuerungcentral control
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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