MoDiTa - Modulare Digitalkameratachymeter 2.0

Abgeschlossen
Messkampagne Lahnstein im Sommer 2019 i3mainz, CC BY SA 4.0

Das Projekt baut auf Voruntersuchungen zu Modularen Digitalkamera-Tachymetern „MoDiTa“ auf, welche 2009 bis 2014 im Rahmen des Programms „Forschung an Fachhochschulen mit Unternehmen“ durch das BMBF gefördert wurden. Die stark unterschiedlichen Entwicklungszyklen der zentralen Systemkomponenten konnten seinerzeit erfolgreich entkoppelt werden. Dadurch sind wir im i3mainz heute in der Lage, anwendungsspezifische Lösungen auf der Basis von prototypischen Digitalkamera-Tachymetern zu erproben und zu bewerten.

Motivation

Bildgebende geodätische Tachymeter, sog. Multistations, unterstützen Vermessungsingenieur*innen durch die direkte Nutzung digitaler Bildinformation und automatisierte Funktionen wie z.B. den Motorfokus. Manuelle Zielungen erfolgen aber nach wie vor mit dem menschlichen Auge durch das Okular der Multistation. Für ausgewählte Sonderaufgaben ist es zielführend, das menschliche Auge hinter dem Okular durch eine hochwertige Industriekamera zu ersetzten. In Verbindung mit einem schnellen Notebook werden so automatische Bildmessungen quasi in Echtzeit durchgeführt. Hierzu gehören Messaufgaben, für die unser menschliches Auge

  • zu langsam ist, z.B. für absolute präzise Positions- oder Richtungsbestimmungen im Millisekundenbereich (in UTC),
  • zu wenig ausdauernd ist, z.B. zur Aufzeichnung von Brückenschwingungen zur Beurteilung des Bauwerkszustands,
  • zu empfindlich ist, z.B. für Messblicke direkt in einen Laserstrahl, sog. Kollimationszielungen.

Das Ziel dieses Projektes ist es, für solche Sonderaufgaben mit Hilfe von digitaler Bildanalyse oder Verfahren der künstlichen Intelligenz (Machine Learning) einfach nutzbare Lösungsansätze zu entwickeln, zu bewerten und praktisch zu erproben. Die herausragenden Genauigkeitseigenschaften einer geodätischen Multistation behalten wir dabei konzeptionell bei.

Aktivitäten

Neben dem begleitenden Software-Engineering durch die beteiligten Personen haben studentische Projektgruppen von 2019 bis 2021 mit den Prototypen der Modularen Digitalkameratachymeter „MoDiTa“ auf Basis von Leica Multistations MS50, MS60 und Leica Totalstations TS30, TS60 zahlreiche Messkampagnen an Stahl- und Stahlbetonbrücken unterschiedlichster Bauformen geplant, realisiert und ausgewertet. Ziel war stets die realistische Bewertung des aktuellen Bauwerkszustands: Structural Health Monitoring. Diese Arbeiten fließen ein in das Projekt Big-Data-Analytics in Environmental and Structural Monitoring (BAM). Das Projekt BAM wird durch die Carl-Zeiss-Stiftung gefördert. Voruntersuchungen zu MoDiTa wurden durch die BMBF-Förderungen in den Programmen Forschungsprämie und FHprofUnd ermöglicht.

Resultate

Zum wirtschaftlichen Einsatz von MoDiTa an einschlägigen Großbauwerken haben wir einen umfassenden Erfahrungsschatz aufgebaut. Wir haben neue Kontakte geknüpft, von Prüfungsanstalten für das Bauwesen bis hin zu Koordinierungsstellen Großraum- und Schwertransport der Landespolizei. Mittelfristig streben wir den Technologietransfer in mittelständische Unternehmen an.