DE102020119135B4

DE102020119135B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Inspektion eines Kanalrohrs

Info

Publication number: DE102020119135B4
Application number: DE102020119135.9A
Authority: DE
Inventors: Mathias Müller-Holldorf; Nikolai Neefe; Dominik Meier; Torsten Stagars
Original assignee: Ibak Helmut Hunger GmbH and Co KG
Current assignee: Ibak Helmut Hunger GmbH and Co KG
Priority date: 2020-07-21
Filing date: 2020-07-21
Publication date: 2022-11-03
Anticipated expiration: 2040-07-22
Also published as: DE102020119135A1

Abstract

Verfahren zur Inspektion eines Kanalrohrs mit den Schritten:- Erfassen wenigstens eines Teilabschnitts des von einem Kanalrohr umschlossenen Hohlraums mittels einer TOF-Kamera;- Erstellen eines dreidimensionalen Abbilds des von der TOF-Kamera erfassten Teilabschnitts; und- Ausweisen wenigstens eines Bereichs innerhalb des dreidimensionalen Abbilds, in dem eine Distanzfehler-Korrektur erfolgt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Inspektion eines Kanalrohrs.
Aus der DE 10 2017 120 801 A1 ist eine Kameraeinheit für die Kanalrohrinspektion mit einer sichtbares Licht erfassenden Videokamera, einer ein zur Vermessung des Kanalrohrs geeignetes Licht erzeugenden Lichtquelle und einer das zur Vermessung des Kanalrohrs erzeugte Licht als vom Kanalrohr reflektiertes Licht erfassenden TOF-Kamera bekannt.
Dieses System erlaubt die Inspektion eines Rohres bzw. eines ganzen Rohrsystems hinsichtlich dessen Erhaltungszustands, wobei die dreidimensionale Erfassung des Rohrinnenraums geometrische Strukturdaten liefert auf deren Grundlage in einfacher Weise Abweichungen vom Rohrquerschnitt erfasst werden und mittels der von der Videokamera aufgenommenen Bilddaten auf deren Relevanz überprüft werden können. So können aufgrund der mit der TOF-Kamera erfassten geometrischen Daten Änderungen des Rohrquerschnitts oder Deformationen des inspizierten Rohres automatisch erkannt und mittels des von der Videokamera erhaltenden Bildmaterials optisch auf deren Beschaffenheit untersucht werden.
Weiterer sich allgemein mit ToF-Sensoren befassender Stand der Technik ist aus der DE 10 2017 124 430 A1 , der US 2016/0314613 A1 , der US 2020/0401839 A1 und der DE 10 2019 004 728 A1 bekannt, wobei auch eine weitere mit einem ToF-Sensor ausgestattete Vorrichtung zur Kanalrohrinspektion aus der GB 2 573 757 A bekannt ist.
Wenngleich die Verwendung des eingangs genannten Systems grundsätzlich vorteilhaft ist und für den Anwender aufgrund des aus optischen und geometrischen Daten kombinierten Informationsgewinns hinsichtlich der Art einer Querschnittsänderung oder Deformation von hohem Nutzen sein kann, ist der apparative Aufbau - ohne den eine zuverlässige Aussage über Ausmaß und Beschaffenheit einer Querschnittsänderung zu erreichen nicht möglich erscheint - recht aufwändig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein System und/oder ein Verfahren zu schaffen, mit dem das Ausmaß und die Beschaffenheit von Querschnittsänderungen eines Rohrs zuverlässig und mit geringem apparativen Aufwand erfasst werden können.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 und das System mit den Merkmalen von Anspruch 8. gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
Grundgedanke der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Inspektion eines Kanalrohrs mittels einer TOF-Kamera so auszugestalten, dass die optische Kontrolle dreidimensionaler Strukturen mittels einer sichtbares Licht erfassenden Videokamera entfallen kann. Hierzu werden die mittels der TOF-Kamera erfassten Daten nicht nur hinsichtlich der räumlichen Struktur des Kanalrohrs, insbesondere des Kanalrohrquerschnitts aufbereitet, sondern auch hinsichtlich der Materialbeschaffenheit der erfassten Struktur. Hierfür kann beispielsweise auf die aus K Tanaka et al. „Material Classification Using Frequency-and Depth-Dependent Time-of-Flight Distortion“ (Proceedings of the IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), 2017, 2740-2749) bekannten Prinzipien zurückgegriffen werden.
Erfindungsgemäß wird also ein Verfahren zur Inspektion eines Kanalrohrs vorgeschlagen, mit den Schritten: Erfassen wenigstens eines Teilabschnitts des von einem Kanalrohr umschlossenen Hohlraums mittels einer TOF-Kamera, Erstellen eines dreidimensionalen Abbilds des von der TOF-Kamera erfassten Teilabschnitts und Ausweisen wenigstens eines Bereichs innerhalb des dreidimensionalen Abbilds, in dem eine Distanzfehler-Korrektur erfolgt ist.
Mit anderen Worten werden in dem von der TOF-Kamera aufgenommenen dreidimensionalen Abbild eines Kanalrohrs diejenigen Bereiche ausgewiesen, in denen hinsichtlich der Erstellung eines korrekten dreidimensionalen Abbilds eine Distanzfehler-Korrektur erfolgt ist. Der Unterschied zwischen denjenigen Bereichen, in denen eine Distanzfehler-Korrektur nicht erfolgt ist, zu denjenigen Rohrbereichen, in denen eine Distanzfehler-Korrektur angewendet worden ist, wird als Hinweis auf ein vom Rohrmaterial abweichendes Material angesehen, sodass die ausgewiesenen Bereiche beispielsweise auf Ablagerungen im Rohr oder Einwüchse in das Rohr deuten. Insbesondere werden erfindungsgemäß Fehlerkorrekturänderungen erfasst, sodass bereits eine Änderung der Berechnung des dreidimensionalen Abbilds auf eine Änderung in dem von der TOF-Kamera erfassten Material hindeutet. Insbesondere handelt es sich bei der angewendeten Distanzfehler-Korrektur um eine materialabhängige Distanzfehler-Korrektur.
Bevorzugt wird innerhalb des dreidimensionalen Abbilds wenigstens ein Bereich ausgewiesen, in dem eine Distanzfehler-Korrektur mit innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs bestimmten Parametern erfolgt ist. Speziell ist vorgesehen, dass auf der Grundlage der Distanzfehler-Korrektur Bereiche aus identischem Material ausgewiesen werden. Aufgrund dieser Ausgestaltungen ist es möglich, Bereiche mit identischen Materialeigenschaften auszuweisen, sodass für diese Bereiche eine identische Sanierungsmaßnahme, beispielsweise durch Spülen oder Fräsen, bewirkt werden kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden innerhalb des dreidimensionalen Abbilds nur Bereiche ausgewiesen, deren Dimension größer als eine vorbestimmte Dimension ist. Dadurch können kleinere Bereiche, die beispielsweise als Fehlerstreuungen oder Bereiche von geringer sanierungstechnischer Relevanz angesehen werden können, von der Darstellung ausgenommen sind.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass bei Ausweisen eines Bereichs mit vorbestimmten Materialeigenschaften auf der Grundlage von innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs bestimmten Parametern ein Alarm ausgegeben wird. Insbesondere ist es möglich, den Anwender des bevorzugt ausgestalteten Verfahrens auf besondere Ergebnisse des Verfahrens hinzuweisen, die besonderer Aufmerksamkeit aufgrund des Auftretens eines besonderen Materials, beispielsweise eine Fettablagerung oder eine Baumwurzel, hindeuten.
Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt vorgesehen, dass das Verfahren als weiteren Schritt das Bearbeiten eines auf der Grundlage von innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs bestimmten Parametern ausgewiesenen Bereichs mit vorbestimmten Materialeigenschaften mittels eines hinsichtlich des Materialabtrags in dem ausgewiesenen Bereich geeigneten Werkzeugs aufweist. Ist eine zur Durchführung des Verfahrens eingerichtete Vorrichtung beispielsweise mit einer Mehrzahl von für die Sanierung von Rohrleitungen geeigneten Werkzeugen ausgestattet, kann aufgrund einer in einem Speicher hinterlegten Tabelle eine automatische Auswahl eines für ein bestimmtes Material geeigneten Werkzeugs sowie eine automatisierte Bearbeitung des ausgewiesenen Bereichs erfolgen. Das Werkzeug kann beispielsweise eine Fräse oder eine Spüldüse sein.
Schließlich wird auch eine Vorrichtung zur Inspektion eines Kanalrohrs vorgeschlagen, die eine TOF-Kamera und eine die Daten der TOF-Kamera verarbeitende Recheneinheit aufweist, wobei die Recheneinheit zum Erstellen eines dreidimensionalen Abbilds des von der TOF-Kamera erfassten Raums und Ausweisen von Bereichen innerhalb des dreidimensionalen Abbilds, in denen eine Distanzfehler-Korrektur erfolgt ist, eingerichtet ist.
Bevorzugt weist die Vorrichtung eine die Daten der TOF-Kamera speichernde Speichereinheit auf, sodass das Rohr in einem ersten Schritt inspiziert, die Daten gespeichert und erst in einem zweiten Schritt (offline) analysiert werden. Der Speicher kann für die online-Berechnung auch als Puffer verwendet werden. Gleichzeitig können in der Speichereinheit Daten zur Materialbeschaffenheit in Abhängigkeit von Distanzfehler-Korrekturfaktoren, zur Auswahl von Werkzeugen und weitere Parameter zu deren Anwendung hinterlegt sein.
Die Vorrichtung ist insbesondere zur Ausgabe eines Alarms bei Ausweisen eines Bereichs mit vorbestimmten Materialeigenschaften auf der Grundlage von innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs bestimmten Parametern eingerichtet ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Mehrzahl von Werkzeugen auf, wobei die Vorrichtung zur automatischen Bearbeitung von ausgewiesenen Bereichen in Abhängigkeit von der hinsichtlich der Materialeigenschaften in diesen Bereichen angewendeten Distanzfehler-Korrektur eingerichtet ist.
Aufgrund der Erfindung kann eine Kanalrohrinspektionseinheit zur dreidimensionalen Erfassung des Rohrinnenraums gegenüber Einheiten mit einer TOF- und einer Videokamera deutlich kompakter ausgestaltet werden, wobei sich auch eine aufwändige synchrone Verarbeitung der Videoströme erübrigt.

Claims

Verfahren zur Inspektion eines Kanalrohrs mit den Schritten: - Erfassen wenigstens eines Teilabschnitts des von einem Kanalrohr umschlossenen Hohlraums mittels einer TOF-Kamera; - Erstellen eines dreidimensionalen Abbilds des von der TOF-Kamera erfassten Teilabschnitts; und - Ausweisen wenigstens eines Bereichs innerhalb des dreidimensionalen Abbilds, in dem eine Distanzfehler-Korrektur erfolgt ist.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzfehler-Korrektur eine materialabhängige Distanzfehler-Korrektur ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des dreidimensionalen Abbilds wenigstens ein Bereich ausgewiesen wird, in dem eine Distanzfehler-Korrektur mit innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs bestimmten Parametern erfolgt ist.
Verfahren (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundlage der Distanzfehler-Korrektur Bereiche aus identischem Material ausgewiesen werden.
Verfahren (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche innerhalb des dreidimensionalen Abbilds ausgewiesen werden, deren Dimension größer als eine vorbestimmte Dimension ist.
Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch Ausgeben eines Alarms bei Ausweisen eines Bereichs mit vorbestimmten Materialeigenschaften auf der Grundlage von innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs bestimmten Parametern.
Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 6, gekennzeichnet durch Bearbeiten eines auf der Grundlage von innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs bestimmten Parametern ausgewiesenen Bereichs mit vorbestimmten Materialeigenschaften mittels eines hinsichtlich des Materialabtrags in dem ausgewiesenen Bereich geeigneten Werkzeugs.
Vorrichtung zur Inspektion eines Kanalrohrs, mit einer TOF-Kamera und einer die Daten der TOF-Kamera verarbeitenden Recheneinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit zum Erstellen eines dreidimensionalen Abbilds des von der TOF-Kamera erfassten Raums und Ausweisen von Bereichen innerhalb des dreidimensionalen Abbilds, in denen eine Distanzfehler-Korrektur erfolgt ist, eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine die Daten der TOF-Kamera speichernde Speichereinheit.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Ausgabe eines Alarms bei Ausweisen eines Bereichs mit vorbestimmten Materialeigenschaften auf der Grundlage von innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs bestimmten Parametern eingerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Werkzeugen, wobei die Vorrichtung zur automatischen Bearbeitung von ausgewiesenen Bereichen in Abhängigkeit von der hinsichtlich der Materialeigenschaften in diesen Bereichen angewendeten Distanzfehler-Korrektur eingerichtet ist.