DE202019003042U1 - Arrangement of modules for 3D-based optical inspection of pipelines and ducts - Google Patents

Arrangement of modules for 3D-based optical inspection of pipelines and ducts Download PDF

Info

Publication number
DE202019003042U1
DE202019003042U1 DE202019003042.5U DE202019003042U DE202019003042U1 DE 202019003042 U1 DE202019003042 U1 DE 202019003042U1 DE 202019003042 U DE202019003042 U DE 202019003042U DE 202019003042 U1 DE202019003042 U1 DE 202019003042U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
data
detection
arrangement
module
modules
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE202019003042.5U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
Original Assignee
IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH filed Critical IAB Institut fuer Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH
Priority to DE202019003042.5U priority Critical patent/DE202019003042U1/en
Publication of DE202019003042U1 publication Critical patent/DE202019003042U1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/02Picture taking arrangements specially adapted for photogrammetry or photographic surveying, e.g. controlling overlapping of pictures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G01C11/04Interpretation of pictures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C7/00Tracing profiles
    • G01C7/06Tracing profiles of cavities, e.g. tunnels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L2101/00Uses or applications of pigs or moles
    • F16L2101/30Inspecting, measuring or testing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/28Constructional aspects
    • F16L55/30Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables
    • F16L55/32Constructional aspects of the propulsion means, e.g. towed by cables being self-contained
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/26Pigs or moles, i.e. devices movable in a pipe or conduit with or without self-contained propulsion means
    • F16L55/48Indicating the position of the pig or mole in the pipe or conduit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Anordnung von Modulen zur 3D-gestützten Inspektion von Rohren, Kanälen oder Schächten in Kanalnetzen mittels fahrbarer Erfassungseinheit von Bilddaten (3D-Bilderfassung, 2D-Bilderfassung) sowie Auswertung über Systemsteuerung (bestehend aus 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11) dadurch gekennzeichnet,
dass zur Inspektion die Erfassungseinheit (2), die mit einem 2D/3D-Erfassungsmodul mit integrierter Beleuchtung (5) und Kameratechnik bestückt und auf einem Fahrmodul (3) platziert ist, Daten optisch erfasst werden und damit eine Verknüpfung der Bilddaten mit den räumlichen Daten erfolgt,
wobei die auf dem Fahrmodul (3) platzierte Erfassungseinheit (2) mit dem 2D/3D-Erfassungsmodul (5) örtlich getrennt von der Steuer- und Auswerteeinheit der Systemsteuerung (4) agiert, indem sie draht- oder funkgebunden gekoppelt ist, wobei die Module der Anordnung über geeignete Sensortechnik eine Positionsrückführung und Lagedetektion zur ortgenauen Detektion und Anlage von Schadensdaten durchführt,
wobei die Bilddaten jeweils getrennt oder kombiniert nach räumlichen Daten und Abbildungen ausgewertet werden,
wobei die Anordnung über die Systemsteuerung (4) und die Bedien- und Visualisierungseinheit (9) als Schnittstelle (Interface) bedient wird, indem die Verknüpfung der Objektinformationen der Schadensfälle zumindest teilautomatisiert vorgenommen wird,
wobei aus den Raumbilddaten mit dem Modul Höhenprofile (6) Daten geometrischer Gegebenheiten ermittelt werden,
wobei mit dem Modul Farbbildverarbeitung (2D-Bilddatenverarbeitung) (7) die 2D-Daten färb- und formbezogen klassiert werden,
wobei die mittels formen- und farbbasierter Objektdetektion (8) gefundenen Objekte mit begrenzenden Kennzeichnungen und/oder Labels versehen werden,
wobei ausgehend von den detektierten Objekten Merkmale extrahiert werden, mit denen eine Klassifizierung der Objekte anhand der Muster einer Musterdatenbank (11) erfolgt,
wobei die Musterdatenbank (11) auf die Schadensklassendatenbank (10) referenziert ist und
wobei in der Bedien- und Visualisierungseinheit (9) die Farbbilddaten, die Objektumrandungen, mit Labeling und/oder das Höhenprofil geometrisch referenziert zur Einordnung des Rohr- oder Kanalzustandes von Schäden, insbesondere bezogen auf Abweichungen zum neuwertigen Rohrzustand, vornehmlich in abgewickelter Darstellung angezeigt werden.

Figure DE202019003042U1_0000
Arrangement of modules for 3D-based inspection of pipes, channels or shafts in sewer networks by means of mobile detection unit of image data (3D image acquisition, 2D image acquisition) and evaluation via system control (consisting of 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ) characterized,
for inspection, the detection unit (2), which is equipped with a 2D / 3D detection module with integrated lighting (5) and camera technology and placed on a driving module (3), data is optically detected and thus linking the image data with the spatial data he follows,
wherein the detection unit (2) placed on the driving module (3) interacts with the 2D / 3D detection module (5) spatially separated from the control and evaluation unit of the system controller (4) by being wirelessly or wirelessly coupled, the modules the arrangement performs a position feedback and position detection for location-accurate detection and installation of damage data via suitable sensor technology,
wherein the image data are evaluated separately or combined according to spatial data and images,
wherein the arrangement via the system controller (4) and the operating and visualization unit (9) is operated as an interface (interface) by the linkage of the object information of the damage is at least partially automated,
wherein data of geometrical conditions are determined from the spatial image data with the module height profiles (6),
wherein the 2D color data (2D image data processing) module (7) classifies the 2D data in terms of color and shape,
wherein the objects found by means of shape and color-based object detection (8) are provided with limiting markings and / or labels,
wherein, starting from the detected objects, features are extracted with which the objects are classified on the basis of the patterns of a pattern database (11),
wherein the pattern database (11) is referenced to the damage class database (10), and
wherein in the operating and visualization unit (9) the color image data, the object borders, with labeling and / or the height profile geometrically referenced to the classification of the pipe or channel state of damage, in particular based on deviations to the new pipe state, primarily in unwound representation are displayed.
Figure DE202019003042U1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Modulen zur 3D-gestützten optischen Inspektion von Schächten und Rohrleitungen, insbesondere von nicht begehbaren Leitungen und Kanälen.The invention relates to an arrangement of modules for 3D-based optical inspection of shafts and pipes, in particular of non-accessible lines and channels.

Die hier beschriebene Erfindung lässt sich dem technischen Gebiet der räumlichen bildgestützten Inspektion von röhrenförmigen Objekten, insbesondere von Rohrsystemen bzw. Abwasserkanälen zuordnen.The invention described here can be assigned to the technical field of spatial image-based inspection of tubular objects, in particular of pipe systems or sewers.

Stand der TechnikState of the art

Die Inspektion von Rohrleitungen und Kanälen stellt eine wichtige Aufgabe dar, um die Funktion von Infrastrukturen aufrechtzuerhalten. Mit Begehungen kann der bauliche Zustand größerer Schächte bzw. Kanäle erkundet werden. Dies ist bei kleineren Querschnitten nicht möglich. Zudem kann es visuell neben den genannten Platzproblemen nicht möglich oder zumutbar sein, Rohre auf ihren Zustand zu prüfen. Hierbei kommt dann Kameratechnik zur Befahrung zum Einsatz. Diese Technik ist zum einen in der Regel handgeführt und die übliche visuelle Auswertung der Befahrung ist aufwändig. Dabei spielt die Erfahrung und ständige Aufmerksamkeit des durchführenden Mitarbeiters eine entscheidende Rolle, um alle Probleme zu erfassen und mit den richtigen Diagnosen zu versehen. In jedem Fall sind die ortsbezogene Dokumentation für die Einschätzung des Kanalzustandes und die Planung von Sanierungsmaßnahmen essentiell.The inspection of pipelines and canals is an important task to maintain the function of infrastructures. With inspections, the structural condition of larger shafts or canals can be explored. This is not possible with smaller cross sections. In addition, visually it may not be possible or reasonable to test tubes in addition to the space problems mentioned. Here then camera technology is used for driving. This technique is on the one hand usually hand-guided and the usual visual evaluation of driving is complex. The experience and constant attention of the executing employee plays a crucial role in detecting all the problems and providing them with the right diagnoses. In any case, site-specific documentation is essential for assessing the condition of the canal and planning rehabilitation measures.

Für Abwasserkanäle sind Inspektionstechniken bekannt, die eine optische Begutachtung des baulichen Zustandes ermöglichen. So existieren bereits weiterentwickelte teilautomatisierte Vorrichtungen und Systeme, welche eine Auswertung an Farb- oder Schwarz-Weiß-Bildern mittels Bildverarbeitungsverfahren und die Klassifizierung mit Nearest-Neighbor-Klassifikator durchführen können. Die Kanalinnenräume werden vor Begutachtung mit einer Hochdruckspülung hinreichend frei und hindernislos gemacht, so dass fahrwagenbasierte Systeme, wie z.B. Inspektionsroboter ( DE 10 2004 028 741 B4 ) oder die sogenannte Kanalspinne ( DE 10 2008 027 477 B4 ) zur Fortbewegung verwendet werden können. Diese Inspektionssysteme für nichtbegehbare Kanäle sind unterschiedlich aufgebaut, haben verschiedene steuerbare Bewegungsantriebe und sind mit Kameras ausgerüstet.For sewers inspection techniques are known, which allow a visual assessment of the structural condition. Thus already existing partially automated devices and systems exist which can perform an evaluation on color or black-and-white images by means of image processing methods and the classification with nearest neighbor classifier. The channel interiors are made sufficiently clear and obstacle-free prior to inspection with a high-pressure flush, so that vehicle-based systems, such as, for example, inspection robots ( DE 10 2004 028 741 B4 ) or the so-called channel spider ( DE 10 2008 027 477 B4 ) can be used for locomotion. These inspection systems for non-accessible channels have different structures, have different controllable motion drives and are equipped with cameras.

In der Offenlegungsschrift ( DE 101 22 397 A1 ) wird ein Verfahren zur Beurteilung eines Kanalnetzes sowie ein Fahrzeug vorgestellt. Dabei wird zur Messung von Parametern eines aus Rohren gebildeten Kanalnetzes ebenfalls zur Kontrolle eine Kamera benutzt, mit der z.B. die Erfassung der Lage und Größe von Rissen in den Rohren erfolgt. Das entsprechende Verfahren ermöglicht über eine Messeinrichtung die Erfassung der verschiedensten Parameter mit anschließender Eingabe in eine EDV-Anlage, wobei für einen Abschnitt des Kanalnetzes bestimmte, von den Messwerten unabhängige Parameter vorgegeben werden, wie eine durch Niederschläge verursachte Füllstandhöhe, Fließgeschwindigkeit oder PH-Wert etc. Die sich ergebenden Zustandsänderungen können berechnet, die Ergebnisse optisch angezeigt werden.In the published patent application ( DE 101 22 397 A1 ), a method for assessing a sewer network and a vehicle is presented. In this case, a camera is used for the measurement of parameters of a channel network formed from pipes also used for checking, for example, with the detection of the location and size of cracks in the pipes. The corresponding method allows a variety of parameters via a measuring device with subsequent input to a computer system, where for a section of the sewer network specific, independent of the measured values parameters are given, such as a level caused by precipitation, flow rate or pH, etc The resulting state changes can be calculated and the results visually displayed.

Die gebräuchlichen Verfahren setzen bei speziellen Beleuchtungen an und führen über verbessernde Vorverarbeitungen, wie Rauschunterdrückung, Helligkeitsausgleich und nachfolgende Kantenverstärkungen zu Bildern, die über einen globalen oder lokalen Schwellwert, bzw. Werte in das gewünschte Binärbild transformiert werden. Dies ist sowohl für bekannte als auch für unbekannte Objekte möglich. Alle diese Inspektionsverfahren verlassen sich auf die Abbildung der Mantelprojektion des zu untersuchenden Schachtes bzw. Rohres. Es sind keine Systeme bekannt, die eine digitale Verknüpfung von Abbildungen des Kanals zu räumlichen Informationen bezüglich der Kanalinnenoberflächen verwenden.The conventional methods start with special illuminations and lead to improved preprocessing, such as noise suppression, brightness compensation and subsequent edge enhancement, to images that are transformed into the desired binary image via a global or local threshold or values. This is possible for both known and unknown objects. All of these inspection methods rely on the projection of the jacket projection of the shaft or pipe to be examined. No systems are known that use digital linking of images of the channel to spatial information regarding the channel interior surfaces.

Technische AufgabeTechnical task

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von Modulen zur 3D-gestützten optischen Inspektion von Rohrleitungen, Kanälen oder Schächten zu schaffen, mit welcher die Detektion von Schäden jeglicher Art auf Basis von Texturen und deren räumlicher Strukturen durchgeführt werden kann. Der ausschlaggebende Ansatz wird in der Verbesserung der Interpretierbarkeit von Strukturen und Schäden mittels Integration von 3D-Informationen sowie der Möglichkeit einer automatisierten Detektion gesehen. Dies wird durch das Referenzieren beider bildgebender Räume und die lage- und orientierungstechnische Rückführung eindeutig möglich. Basis für eine genaue Schadstellendetektion bildet die Rückführbarkeit der Position und der Orientierung, die das Fahrmodul zur Verfügung stellt.The invention has for its object to provide an array of modules for 3D-based optical inspection of pipes, channels or shafts, with which the detection of damage of any kind based on textures and their spatial structures can be performed. The key approach is to improve the interpretability of structures and damage by integrating 3D information and the possibility of automated detection. This is clearly possible by referencing both imaging spaces and the position and orientation feedback. The basis for accurate damage detection is the traceability of the position and the orientation provided by the driving module.

Die Aufgabe wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.The problem is solved with the features listed in the protection claim 1.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen wieder. In Anspruch 8 werden die wesentlichen Bestandteile der Anordnung aufgeführt.The dependent claims give advantageous embodiments again. In claim 8, the essential components of the arrangement are listed.

Die Erfindung schlägt vor, durch das zusätzliche Erfassen von 3D-Informationen zum einen eine Analyse mittels einfacher automatisch auswertbarer Zustandsinformationen und zum anderen die visuelle Nachkontrolle sicher zu ermöglichen. Mit der Kombination der Erfassungsverfahren geht der Bedarf einher, beispielsweise Anhaftungen von Korrosionen unterscheiden zu können. Mit den ermittelten Daten können die tatsächlichen Verhältnisse eindeutig beurteilt werden.The invention proposes, by additionally acquiring 3D information on the one hand, to enable an analysis by means of simple, automatically evaluable status information and, on the other hand, to reliably ensure visual follow-up. With the combination of the detection method goes the Need to be able to distinguish, for example, adhesions of corrosion. With the determined data the actual conditions can be clearly judged.

Nachfolgend soll die Anordnung von Modulen beispielhaft anhand der beigefügten Figuren, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, erläutert werden. Es zeigt

  • 1 die Erfassungseinheit in einem Kanalabschnitt und
  • 2 ein Blockschaltbild mit den Modulen und Komponenten.
Below is the arrangement of modules by way of example with reference to the accompanying figures, which also disclose features essential to the invention will be explained. It shows
  • 1 the detection unit in a channel section and
  • 2 a block diagram with the modules and components.

In 1 ist die abgesetzte Erfassungseinheit in einem Kanalstück mit Abzweig schematisch dargestellt. Die Darstellung in 2 zeigt den Aufbau der Anordnung zur Kanalinspektion.In 1 the remote detection unit is shown schematically in a channel piece with branch. The representation in 2 shows the structure of the arrangement for sewer inspection.

Die Erfassungseinheit (2) mit Fahrmodul (3) soll neben einer möglichst unterbrechungsfreien Befahrung und den bisher üblichen Funktionen eines auf Videoaufnahmen basierenden Systems die 3D-Geometrie des Kanals erfassen. Dabei steht die Kamera fest und ermöglicht neben der 2D-Aufnahme die Erfassung der 3D-Basisdaten. Um Verdeckungen zu vermeiden, erfolgt die Aufnahme sowohl in Fahrtrichtung, als auch entgegen der Fahrtrichtung. Dies wird durch eine geeignete Beleuchtungs- und Projektionseinheit erreicht, die sowohl die Aufnahme von Farbbildern gestattet, als auch die Generierung von 3D-Daten ermöglicht. Eine automatisierte Klassierung der Schäden nach Norm wird durch die zusätzlichen 3D-Geometrieinformationen ermöglicht, die auch dem Instandhaltungsplaner zur Verfügung gestellt werden. Die Beleuchtungs- bzw. Projektionseinrichtungen sind auf dem Fahrmodul (3) integriert, welches über die Systemsteuerung (4) bedient wird.The registration unit ( 2 ) with driving module ( 3 ) should detect the 3D geometry of the channel in addition to a possible uninterrupted driving and the usual functions of a video-based system. The camera is fixed and allows the acquisition of the 3D basic data in addition to the 2D image. To avoid occlusion, the recording takes place both in the direction of travel, as well as against the direction of travel. This is achieved by a suitable lighting and projection unit, which allows both the capture of color images, as well as the generation of 3D data allows. An automated classification of damage according to standard is made possible by the additional 3D geometry information, which is also provided to the maintenance planner. The lighting or projection devices are located on the driving module ( 3 ), which via the system control ( 4 ) is served.

Zur Inspektion wird der Kanal (1) mit einer autonom beweglichen Erfassungseinheit (2), die von einem Fahrmodul (3) angetrieben wird, innenseitig befahren. Die Erfassungseinheit ist mit einem 2D/3D-Modul (5) mittels Kameratechnik und integrierter Beleuchtung zur optischen Erfassung der Daten ausgerüstet. Bei der Befahrung eines Kanals wird dessen Oberfläche optisch erfasst. Die dabei von einer Kamera ggf. mit Weitwinkelobjektiv etc. erfassten Daten werden in einer Datenbank gespeichert und anschließend mit Hilfe einer Klassierung aufbereitet.For inspection, the channel ( 1 ) with an autonomously movable detection unit ( 2 ), by a driving module ( 3 ), driven on the inside. The acquisition unit is equipped with a 2D / 3D module ( 5 ) equipped with camera technology and integrated lighting for optical data acquisition. When driving through a channel, its surface is optically detected. The data acquired by a camera, if necessary with a wide-angle lens etc., are stored in a database and then processed with the aid of a classification.

Die Inspektionsfahrt erfolgt mit der vorgesehenen Systemsteuerung (4) örtlich getrennt von der Erfassungseinheit (2) und dem Fahrmodul (3).The inspection trip takes place with the provided system control ( 4 ) spatially separated from the detection unit ( 2 ) and the driving module ( 3 ).

Dabei ist es von Bedeutung, dass zwischen räumlichen Daten, insbesondere 3D-Informationen, räumliche Vermessungsinformationen oder Raumbilddaten und Abbildungen, insbesondere visuelle Analysedaten oder Farbbildinformationen unterschieden wird und diese getrennt oder in Kombination ausgewertet werden.It is important that a distinction is made between spatial data, in particular 3D information, spatial surveying information or spatial image data and images, in particular visual analysis data or color image information, and these are evaluated separately or in combination.

Die räumlichen Daten führen zur Bewertung von geometrischen Gegebenheiten an den Wandinnenflächen, wie etwa Höhen und Volumina von z.B. Anhaftungen, Ausbrüchen oder Abtragungen. Aus den räumlichen Bilddaten können mit dem Modul Höhenprofil (6), z.B. die Oberflächenprofile von Rohren oder Schächten, ermittelt werden.The spatial data lead to the evaluation of geometric conditions on the inner wall surfaces, such as heights and volumes of, for example, adhesions, eruptions or erosion. From the spatial image data, the height profile module ( 6 ), eg the surface profiles of pipes or shafts.

Bei der 2D-Bildverarbeitung (7) können die Daten über Farbinformationen farbklassifiziert oder über die Objektumrandung formbezogen vorklassifiziert werden. Die mit der 2D-Bildverarbeitung (7) detektierten Objekte werden mittels formenbasierter Objektdetektion (8) aufbereitet. Sie werden z.B. mit begrenzenden Kennzeichnungen und/ oder Labels versehen. So erfolgt eine Klassifizierung anhand der Höheninformationen, der Umrisse oder mittels Labeling. Zusätzlich interessierende Objektebenen können hervorgehoben, uninteressante unterdrückt werden.In 2D image processing ( 7 ), the data can be color-classified via color information or preclassified form-related via the object border. The with the 2D image processing ( 7 ) are detected by means of shape-based object detection ( 8th ). They are eg provided with limiting markings and / or labels. Thus, a classification based on the height information, the outlines or by means of labeling. Additional object levels of interest can be highlighted, uninteresting ones suppressed.

In Kombination der zur Verfügung stehenden Bilddaten, also Abbildungen (2D-Daten), und der räumlichen Daten (3D-Daten) werden die detektierten Schäden nach ihren Schadensbildern unterschieden. Die Vorklassifizierungen aus den 2D-Farbbildern werden mit den Oberflächenprofildaten aus den 3D-Daten verifiziert und es schließt sich eine finale Klassifikation an. Es werden Merkmale extrahiert und die Klassifizierung der Objekte anhand der Muster einer Musterdatenbank (11) durchgeführt. Die Musterdatenbank (11) dient dabei als Referenz für die Klassendatenbank (10) der Schadensklassen.In combination of the available image data, ie images (2D data), and the spatial data (3D data), the detected damages are differentiated according to their damage patterns. The preclassifications from the 2D color images are verified with the surface profile data from the 3D data and a final classification follows. Characteristics are extracted and the classification of the objects based on the patterns of a sample database ( 11 ) carried out. The sample database ( 11 ) serves as a reference for the class database ( 10 ) of the damage classes.

Die Klassierung von 2D-Bilddaten und die Klassifizierung der Objekte können ebenfalls interaktiv mittels Verknüpfung erfolgen, wodurch eine erleichterte Bearbeitung und Vervollständigung der Musterdatenbank (11) erreicht wird.The classification of 2D image data and the classification of the objects can also be done interactively by means of linking, whereby a simplified processing and completion of the sample database ( 11 ) is achieved.

In der Bedien- und Visualisierungseinheit (9), auch als visuelles Bedieninterface zu bezeichnen, erfolgt eine Zusammenfassung der Farbbilddaten, des Weiteren der Objektumrandungen, des Labelings und der erfassten Höhenprofile zur Einordnung der Abweichungen zum neuen Rohr. Hierbei erfolgt die Anzeige der aufgenommenen Bilddaten optisch entzerrt und vorzugsweise in abgewickelter Form. Die einzeln erzeugten Informationen, wie Objektumrandung, Labeling und Höhenprofil können für die visuelle Begutachtung einzeln ein- oder ausgeblendet werden.In the operating and visualization unit ( 9 ), also referred to as a visual user interface, a summary of the color image data, further the object borders, the labeling and the recorded height profiles for the classification of the deviations to the new tube. Here, the display of the recorded image data is optically equalized and preferably in unwound form. The individually generated information, such as object border, labeling and height profile can be individually faded in or out for visual assessment.

Die Anordnung wird über die Systemsteuerung (4) und die Bedien- und Visualisierungseinheit (9) als Schnittstelle (Interface) bedient, indem die Verknüpfung der Objektinformationen der Schadensfälle zumindest teilautomatisiert vorgenommen wird. Für die Anordnung von Modulen ist ein interaktiver Zugriff zur Anlage neuer ergänzender Muster anhand realer Schäden vorgesehen.The arrangement is made via the system control ( 4 ) and the operating and visualization unit ( 9 ) served as an interface by the Linkage of the object information of the damage is at least partially automated. The arrangement of modules provides interactive access to create new supplementary patterns based on real damage.

2 zeigt in einem Blockschaltbild mit Erfassungsmodulen und Auswerteteil die prinzipielle Verarbeitungskette für die Kanalinspektion. Sie basiert einerseits auf Farbaufnahmen und andererseits auf den gewonnenen räumlichen Informationen, die zueinander referenziert betrachtet werden und nach normativ vorgegebenen Schadenstypen eingeordnet werden können. 2 shows in a block diagram with acquisition modules and evaluation part of the principal processing chain for the sewer inspection. On the one hand, it is based on color images and on the other on the acquired spatial information, which is considered to be referenced to one another and can be classified according to normatively prescribed damage types.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass sich bei der Ermittlung der Zustände von z.B. Abwasserkanälen neben der Auswertung von Farbbildinformationen auch auf Informationen der räumlichen Vermessung gestützt werden kann. Somit ist es möglich, Höhen und Volumina von z.B. Anhaftungen oder Ausbrüchen und Abrasionen zu bewerten. Die Anordnung erlaubt somit eine robustere automatisierte Kanalzustandsbestimmung, verbunden mit einer verbesserten Bereitstellung der Datenbasis für die Instandsetzungsplanung.The particular advantage of the solution according to the invention is that in determining the states of e.g. Sewer channels can be supported in addition to the evaluation of color image information on spatial survey information. Thus, it is possible to increase heights and volumes of e.g. To assess buildup or breakouts and abrasions. The arrangement thus allows a more robust automated channel state determination, coupled with an improved provision of the database for repair planning.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kanal mit Abzweig (Schnitt)Channel with branch (section)
22
Erfassungseinheit (Fahrmodul (3) mit Beleuchtung und 2D/3D- Erfassungsmodul (5))Detection unit (driving module ( 3 ) with illumination and 2D / 3D acquisition module ( 5 ))
33
Bewegungseinheit Fahrmodul mit Orts- und LagesensorikMovement unit Driving module with position and position sensors
44
Systemsteuerungcontrol Panel
55
2D/3D-Erfassungsmodul mit integrierter Beleuchtung2D / 3D acquisition module with integrated lighting
66
Modul Höhenprofil (3D-Bildverarbeitung)Module height profile (3D image processing)
77
Modul Farbbildverarbeitung (2D-Bildverarbeitung)Module color image processing (2D image processing)
88th
Formen- und farbbasierte ObjektdetektionMold and color based object detection
99
Bedien- und VisualisierungseinheitOperating and visualization unit
1010
Datenbank SchadensklassenDatabase damage classes
1111
Datenbank MusterDatabase pattern

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004028741 B4 [0004]DE 102004028741 B4 [0004]
  • DE 102008027477 B4 [0004]DE 102008027477 B4 [0004]
  • DE 10122397 A1 [0005]DE 10122397 A1 [0005]

Claims (8)

Anordnung von Modulen zur 3D-gestützten Inspektion von Rohren, Kanälen oder Schächten in Kanalnetzen mittels fahrbarer Erfassungseinheit von Bilddaten (3D-Bilderfassung, 2D-Bilderfassung) sowie Auswertung über Systemsteuerung (bestehend aus 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11) dadurch gekennzeichnet, dass zur Inspektion die Erfassungseinheit (2), die mit einem 2D/3D-Erfassungsmodul mit integrierter Beleuchtung (5) und Kameratechnik bestückt und auf einem Fahrmodul (3) platziert ist, Daten optisch erfasst werden und damit eine Verknüpfung der Bilddaten mit den räumlichen Daten erfolgt, wobei die auf dem Fahrmodul (3) platzierte Erfassungseinheit (2) mit dem 2D/3D-Erfassungsmodul (5) örtlich getrennt von der Steuer- und Auswerteeinheit der Systemsteuerung (4) agiert, indem sie draht- oder funkgebunden gekoppelt ist, wobei die Module der Anordnung über geeignete Sensortechnik eine Positionsrückführung und Lagedetektion zur ortgenauen Detektion und Anlage von Schadensdaten durchführt, wobei die Bilddaten jeweils getrennt oder kombiniert nach räumlichen Daten und Abbildungen ausgewertet werden, wobei die Anordnung über die Systemsteuerung (4) und die Bedien- und Visualisierungseinheit (9) als Schnittstelle (Interface) bedient wird, indem die Verknüpfung der Objektinformationen der Schadensfälle zumindest teilautomatisiert vorgenommen wird, wobei aus den Raumbilddaten mit dem Modul Höhenprofile (6) Daten geometrischer Gegebenheiten ermittelt werden, wobei mit dem Modul Farbbildverarbeitung (2D-Bilddatenverarbeitung) (7) die 2D-Daten färb- und formbezogen klassiert werden, wobei die mittels formen- und farbbasierter Objektdetektion (8) gefundenen Objekte mit begrenzenden Kennzeichnungen und/oder Labels versehen werden, wobei ausgehend von den detektierten Objekten Merkmale extrahiert werden, mit denen eine Klassifizierung der Objekte anhand der Muster einer Musterdatenbank (11) erfolgt, wobei die Musterdatenbank (11) auf die Schadensklassendatenbank (10) referenziert ist und wobei in der Bedien- und Visualisierungseinheit (9) die Farbbilddaten, die Objektumrandungen, mit Labeling und/oder das Höhenprofil geometrisch referenziert zur Einordnung des Rohr- oder Kanalzustandes von Schäden, insbesondere bezogen auf Abweichungen zum neuwertigen Rohrzustand, vornehmlich in abgewickelter Darstellung angezeigt werden. Arrangement of modules for 3D-based inspection of pipes, channels or shafts in sewer networks by means of mobile detection unit of image data (3D image acquisition, 2D image acquisition) and evaluation via system control (consisting of 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ) characterized in that for the inspection, the detection unit (2), which is equipped with a 2D / 3D detection module with integrated lighting (5) and camera technology and placed on a driving module (3), data are optically detected and thus a linkage of the image data takes place with the spatial data, wherein on the driving module (3) placed detection unit (2) with the 2D / 3D detection module (5) locally separated from the control and evaluation unit of the system control (4) acts by wired or wireless is coupled, wherein the modules of the arrangement via suitable sensor technology performs a position feedback and location detection for accurate detection and installation of damage data, wherein the image data are respectively separated or combined according to spatial data and images are evaluated, the arrangement via the system control (4) and the control and visualization unit (9) is served as an interface (interface) by making the linkage of the object information of the damage at least partially automated is, are determined from the spatial image data with the module height profiles (6) data geometric conditions, with the module color image processing (2D image data processing) (7) the 2D data color and shape are classified, the means of shape and color-based Object detection (8) objects are provided with limiting labels and / or labels, based on the detected objects features are extracted, with which a classification of the objects based on the patterns of a pattern database (11), wherein the pattern database (11) on the Damage class database (10) referenced is and in the operating and visualization unit (9) the color image data, the object borders, with labeling and / or the height profile geometrically referenced for the classification of the pipe or channel state of damage, especially related to deviations to the new pipe state, displayed primarily in unwound representation become. Anordnung von Modulen zur 3D-gestützten Inspektion von Rohren, Kanälen oder Schächten nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das 2D/3D-Erfassungsmodul mit integrierter Beleuchtung (5) mit einer oder mehreren Beleuchtungs- bzw. Projektionseinrichtungen ausgestattet ist und in dem Fahrmodul (3) integriert ist.Arrangement of modules for 3D-based inspection of pipes, channels or shafts Claim 1 characterized in that the 2D / 3D detection module with integrated lighting (5) is equipped with one or more lighting or projection devices and is integrated in the driving module (3). Anordnung von Modulen zur 3D-gestützten Inspektion von Rohren, Kanälen oder Schächten nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Bilddaten gewonnenen Abbildungen und räumlichen 3D-Daten vorzugsweise optisch entzerrt dargestellt werden.Arrangement of modules for 3D-based inspection of pipes, channels or shafts Claim 1 and 2 characterized in that the images obtained from the image data and 3D spatial data are preferably displayed visually equalized. Anordnung von Modulen zur 3D-gestützten Inspektion von Rohren, Kanälen oder Schächten nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitung der formen- und farbbasierten Objektdetektion (8) zusätzlich interessierende Objektebenen hervorhebt und/oder uninteressante unterdrückt.Arrangement of modules for 3D-based inspection of pipes, channels or shafts according to at least one of the preceding claims, characterized in that the preparation of the shape-based and color-based object detection (8) additionally highlights interesting object levels and / or suppresses uninteresting. Anordnung von Modulen zur 3D-gestützten Inspektion von Rohren, Kanälen oder Schächten nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine räumliche und ggf. eine Vermessung der Ausdehnung schadhafter Bereiche des Rohrs oder Kanals optional erfolgt.Arrangement of modules for 3D-based inspection of pipes, channels or shafts according to at least one of the preceding claims, characterized in that a spatial and optionally a measurement of the extent of defective areas of the pipe or channel is optional. Anordnung von Modulen zur 3D-gestützten Inspektion von Rohren, Kanälen oder Schächten nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizierung der aufbereiteten Bilder anhand der Höheninformationen, der Umrisse und/oder des Labelings der ermittelten Objekte erfolgt.Arrangement of modules for 3D-based inspection of pipes, channels or shafts according to at least one of the preceding claims, characterized in that the classification of the processed images on the basis of the height information, the outlines and / or the labeling of the detected objects. Anordnung von Modulen zur 3D-gestützten Inspektion von Rohren, Kanälen oder Schächten nach mindestens einem der vorgehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Aufbau des Klassifikators (Klassierung der Merkmale) bzw. die Klassifizierung der Objekte interaktiv mittels Verknüpfung erfolgt, wodurch eine erleichterte Bearbeitung und/oder Vervollständigung der Musterdatenbank (11) erreicht wird.Arrangement of modules for 3D-based inspection of pipes, channels or shafts according to at least one of the preceding claims, characterized in that the construction of the classifier (classification of the features) or the classification of the objects is carried out interactively by means of linking, whereby a facilitated processing and / or completing the pattern database (11). Anordnung von Modulen zur 3D-gestützen Inspektion von Rohren, Kanälen oder Schächten, bestehend aus, einer Erfassungseinheit (2), einer Bewegungseinheit Fahrmodul mit Orts- und Lagesensorik (3), auf dem die Erfassungseinheit aufgebracht ist, einem 2D/3D-Erfassungsmodul mit integrierter Beleuchtung (5), einer Systemsteuerung (4) beinhaltend eine PC-gestützte Steuer- und Auswerteeinheit, einem Modul Höhenprofil (3D-Bildverarbeitung) (6), einem Modul Farbbildverarbeitung (2D-Bildverarbeitung) (7), einer formen- und farbbasierten Objektdetektion (8), einer Bedien- und Visualisierungseinheit (9), einer Schadensklassendatenbank (10) und einer Musterdatenbank (11).Arrangement of modules for 3D-supported inspection of pipes, channels or shafts, comprising a detection unit (2), a movement unit driving module with location and position sensor (3) on which the detection unit is mounted, a 2D / 3D detection module with integrated lighting (5), a system controller (4) comprising a PC-based control and evaluation unit, a height profile module (3D image processing) (6), a color image processing module (2D image processing) (7), a shape and color based Object detection (8), a control and visualization unit (9), a damage class database (10) and a pattern database (11).
DE202019003042.5U 2019-07-20 2019-07-20 Arrangement of modules for 3D-based optical inspection of pipelines and ducts Active DE202019003042U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202019003042.5U DE202019003042U1 (en) 2019-07-20 2019-07-20 Arrangement of modules for 3D-based optical inspection of pipelines and ducts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202019003042.5U DE202019003042U1 (en) 2019-07-20 2019-07-20 Arrangement of modules for 3D-based optical inspection of pipelines and ducts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202019003042U1 true DE202019003042U1 (en) 2019-08-22

Family

ID=67910392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202019003042.5U Active DE202019003042U1 (en) 2019-07-20 2019-07-20 Arrangement of modules for 3D-based optical inspection of pipelines and ducts

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202019003042U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112432000A (en) * 2021-01-26 2021-03-02 西南石油大学 Pipeline binocular three-dimensional measuring device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10122397A1 (en) 2001-05-09 2002-11-28 Frank Quabeck Method for checking sewerage pipes and vehicle suitable for this has data processing equipment carried on vehicle
DE102004028741B4 (en) 2004-06-14 2006-04-13 FITR-Gesellschaft für Innovation im Tief- und Rohrleitungsbau Weimar mbH Inspection system for inaccessible, prefabricated heating ducts in which pipes are mounted comprises closed circuit camera which is attached by suction pads to duct roof
DE102008027477B4 (en) 2007-09-21 2013-12-24 GIB - Gesellschaft für Innovation im Bauwesen mbH Device for inspecting a duct for pipelines and / or cables

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10122397A1 (en) 2001-05-09 2002-11-28 Frank Quabeck Method for checking sewerage pipes and vehicle suitable for this has data processing equipment carried on vehicle
DE102004028741B4 (en) 2004-06-14 2006-04-13 FITR-Gesellschaft für Innovation im Tief- und Rohrleitungsbau Weimar mbH Inspection system for inaccessible, prefabricated heating ducts in which pipes are mounted comprises closed circuit camera which is attached by suction pads to duct roof
DE102008027477B4 (en) 2007-09-21 2013-12-24 GIB - Gesellschaft für Innovation im Bauwesen mbH Device for inspecting a duct for pipelines and / or cables

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112432000A (en) * 2021-01-26 2021-03-02 西南石油大学 Pipeline binocular three-dimensional measuring device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102008973B1 (en) Apparatus and Method for Detection defect of sewer pipe based on Deep Learning
Jiang et al. Quantitative condition inspection and assessment of tunnel lining
DE112010005008B4 (en) System and method for determining camera calibration in runtime
EP1716410B1 (en) Method and system for inspecting surfaces
EP3479058A1 (en) Method and device for measuring damage to bodywork
DE102014012285A1 (en) Method and axle counting device for non-contact axle counting of a vehicle and axle counting system for road traffic
DE102009016498A1 (en) Method and device for determining the tread depth of a vehicle tire
DE102017215334A1 (en) Method, computer program product and measuring system for operating at least one triangulation laser scanner for identifying surface properties of a workpiece to be measured
DE202012100128U1 (en) Detection system for obtaining information in tubular elements
EP2824525B1 (en) Method and device for determining the position of resources of an industrial automation assembly
DE102016225595A1 (en) Method and arrangement for calibrating at least one sensor of a rail vehicle
WO2018087341A1 (en) Inspection method, data processing system and inspection system for inspecting a vehicle in the operating state
DE102008047151B3 (en) Designed as a robot device for autonomous, unmanned detection of leaks under substance release to the environment of pressurized systems, especially piping systems, and methods for operating such a robot
WO2021151412A1 (en) Apparatus and method for automatically detecting damage to vehicles
EP3912127A1 (en) Method and device for inspecting hard-to-reach components
DE102007063508A1 (en) Movement parameter e.g. speed, detecting method for rail vehicle, involves evaluating individual images that partially overlap and are subsequent to each other, and limiting images on narrow band such that overlapping is minimized
WO2020201217A1 (en) Method and apparatus for determining deformations on an object
DE102006044615A1 (en) Image capturing device calibrating method for vehicle, involves locating objects in vehicle surrounding based on image information detected by image capturing device, and evaluating geometrical relations of objects
DE202019003042U1 (en) Arrangement of modules for 3D-based optical inspection of pipelines and ducts
DE102019120696A1 (en) Apparatus and method for tire testing
DE102014212233A1 (en) Device and method for detecting a vehicle environment of a rail vehicle and rail vehicle
DE102019208448A1 (en) Procedure for checking a device or a machine
EP3921804A1 (en) Calibration unit for a monitoring device, monitoring device for man-overboard monitoring and method for calibration
DE102019212261A1 (en) Method, device and rail vehicle
EP3407010A1 (en) Device and method for measuring depth of a tread of a tire

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years