3D-Messsysteme für den Unterwasser-Einsatz

Akkurate 3D-Erfassung großer und komplexer Unterwasser-Strukturen auch in Bewegung

 

Ohne Marker und mit aufwandsarmer Kalibrierung können 3D Inspektionen von Fundamenten, Kabeln und sonstigen Strukturen von Offshore-Windkraft-Energieanlagen, oder die Kontrolle von unterseeisch verlegten Pipelines durchgeführt werden.

 

Die dreidimensionale Erfassung von großen und komplexen Strukturen unter Wasser ist von zunehmender Bedeutung. Sei es die Inspektion von Fundamenten, Kabeln und sonstigen Strukturen von Offshore-Windkraft-Energieanlagen, oder die Kontrolle von unterseeisch verlegten Pipelines: zukünftig wird es immer größeren Bedarf an 2D- und 3D-Inspektionsdienstleistungen unter Wasser geben. Dafür kann das am IOF entwickelte, von gängigen Unter-Wasser-Fahrzeugen (ROV – remotely operated vehicle) getragene Inspektionssystem goDEEP3D in Wassertiefen von bis zu 1000 m eingesetzt werden. Unser Team mit mehr als 30-jähriger Erfahrung in optischer Messtechnik hat mit seiner bahnbrechenden Entwicklung der kontinuierlichen 3D-Sensorik in Bewegung eine messtechnische Lösung zur effizienten und genauen Erfassung großer und komplexer Unterwasser-Strukturen zur Verfügung gestellt.

Unser Leistungsangebot

 

Unsere messtechnische Lösung haben wir in dem mit gängigen ROVs kombinierbaren 3D Sensor goDEEP3D umgesetzt. Dieser zeichnet sich durch die Einsatzfähigkeit in bis zu 1000 m Tiefe, einer Detailauflösung bis zu 1 mm (abhängig von der Wassertrübung), einem großen Messfeld von bis zu 0,9 m × 0,8 m, einer Messentfernung von 1,0 m – 2,5 m, Messung in Bewegung bis zu 1 m/s durch Verwendung von Bewegungskompensation, sowie simultaner 3D- und hochauflösender 2D-Farb-Erfassung der Messobjekte aus. Es können direkt Messungen an Kundenstrukturen durchgeführt oder zusammen mit dem Kunden ein speziell auf eine Messaufgabe zugeschnittener Sensor entwickelt werden. Die Anwendungsgebiete können dabei aus dem Bereich der Industrie, wie auch aus dem Biologie- sowie Archäologie-Bereich stammen.

In enger Abstimmung erforschen und entwickeln wir mit ihnen Lösungen von der Simulation bis hin zum anwendbaren und fertigbaren Prototyp.

Was zeichnet unsere messtechnische Lösung aus und wo liegen die Einsatzgebiete?

goDEEP3D – ein flexibel einsetzbares Messsystem zur dreidimensionalen Erfassung von Unterwasser-Strukturen in Bewegung

Der Unter-Wasser 3D-Sensor goDEEP3D (rot), einsatzfähig montiert an einem ROV.
© Fraunhofer IOF
Der Unter-Wasser 3D-Sensor goDEEP3D (rot), einsatzfähig montiert an einem ROV.

Zusammen mit mehreren Partnern entwickelte das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF einen Demonstrator zu hochauflösenden Farb- und Formerfassung von Unterwasser-Strukturen in Bewegung. Dieser Ansatz erlaubt den Verzicht der manuellen Anbringung von zusätzlichen Markern in nur aufwändig erreichbaren Tiefen von bis zu 1000 m, sowie eine schnelle, und unter diesen Bedingungen günstigere Erfassung auch größerer Bereiche durch seine aktive Bewegungskompensation bis hin zu Geschwindigkeiten von 1 m/s. Zusätzlich kann der Sensor vor Ort im Wasser genau und aufwandsarm kalibriert werden. Bereits 2022 konnte das System in einem umfassenden Offshore-Einsatz im Digital Ocean Lab, einem Unterwassertestfeld für die Meerestechnik in der Ostsee erfolgreich seine Messfähigkeiten demonstrieren.

Die Messmethode bietet ein äußerst breites Einsatzspektrum für unterschiedlichste Anwendungsszenarien. So konnten bereits erste genaue 3D-Messungen an Pipelines, Kabeln, Ankerketten, Munition (-sattrappen) und archäologischen Objekten durchgeführt werden.

 

Von der Datenaufnahme zur 3D-Rekonstruktion:

2D-Aufnahme zweier Terrakotta-Strukturen
© Fraunhofer IOF
2D-Aufnahme zweier Terrakotta-Strukturen
Hochauflösende 3D-Rekonstruktion
© Fraunhofer IOF
Hochauflösende 3D-Rekonstruktion
Resultierende, detailliert texturierte 3D-Rekonstruktion
© Fraunhofer IOF
Resultierende, detailliert texturierte 3D-Rekonstruktion
Das Sensorsystem goDEEP3D während der insitu-Kalibrierung mittels speziell entwickelter Unter-Wasser Kalibrierobjekte im Klarwasserbecken.
© Fraunhofer IOF
Das Sensorsystem goDEEP3D während der insitu-Kalibrierung mittels speziell entwickelter Unter-Wasser Kalibrierobjekte im Klarwasserbecken.
Bildschirm der für den Unterwasser Sensor goDEEP3D entwickelten Steuersoftware für den ROV Operator. Links: das hochaufgelöste Farb-2D-Bild; Rechts: die Echtzeit-3D-Rekonstruktion des aktuell überflogenen Messobjektes zur Echtzeit-Kontrolle.
© Fraunhofer IOF
Bildschirm der für den Unterwasser Sensor goDEEP3D entwickelten Steuersoftware für den ROV Operator. Links: das hochaufgelöste Farb-2D-Bild; Rechts: die Echtzeit-3D-Rekonstruktion des aktuell überflogenen Messobjektes zur Echtzeit-Kontrolle.
Der goDEEP3D Sensor (rot, im Vordergrund), einsatzfähig montiert an einem Unterwasser-ROV, während der Fahrt zur Erprobung im Unterwassertestfeld.
© Fraunhofer IOF
Der goDEEP3D Sensor (rot, im Vordergrund), einsatzfähig montiert an einem Unterwasser-ROV, während der Fahrt zur Erprobung im Unterwassertestfeld.
 

Downloads von Produktblättern zu unseren Forschungsthemen

 

Unsere Datenblätter fassen kompakt und übersichtlich relevante Informationen unserer aktuellen Forschungshighlights zusammen. Nutzen Sie die Downloadfunktion, um sich interessante und relevante Themen für später abzuspeichern und wichtige Daten und Visualisierungen abrufbar zu sichern.

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Bei einem persönlichen Gespräch beraten wir Sie hinsichtlich unseres (individuellen) Leistungsangebotes und unserer Kernkompetenzen. Sprechen Sie uns an.  

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