Optische 3D-Messverfahren zur Generierung, Nachführung und Messdatenerfassung für digitale Zwillinge komplexer Baustrukturen
Die Ziele des Projekts liegen in der Konzeption, Implementation und Validierung photogrammetrischer Verfahren zur effizienten Generierung hochgenauer dreidimensionaler geometrischer Grunddaten für digitale Zwillinge komplexer Baustrukturen sowie in der Anreicherung dieser Repräsentationen mit Messdaten aus dem Bauwerksmonitoring. Dazu werden Mess- und Inspektionsdaten wie Materialstärken oder Rissbilder durch automatisierte bildbasierte Methoden abgeleitet. Als Basis dienen Daten handelsüblicher Kameras (Abbildung 1) oder Laserscanner, die statisch oder bewegt sowohl terrestrisch als auch auf UAVs (unmanned aerial vehicles) eingesetzt werden.
Aus den originären Bild- bzw. Laserscannerdaten werden zunächst durch etablierte Verfahren der Photogrammetrie 3D-Punktwolken generiert (Abbildung 2), in die dann geeigneten geometrischen Strukturen eines digitalen Zwillings in Form eines CAD- bzw. BIM-Modells eingepasst werden.
Auf Basis dieser Daten können ungenaue, unvollständige oder fehlerhafte Bestandsdaten ergänzt, verbessert und auf einen aktuellen Stand gebracht werden. Als Nebenprodukt ergeben sich dabei auch die Orientierungsparameter der aufgenommenen Bilder (Aufnahmeposition, Blickrichtung und Bildausschnitt), die zur Erleichterung der visuellen Interpretation beitragen. Aus den Bilddaten können durch automatisierte Verfahren der Bildanalyse hochauflösende Rissbilder generiert werden, die über die Orientierungsparameter der aufgenommenen Bilder direkt in die Geometrie des digitalen Zwillings transformiert werden können. Auch Zustandsparameter wie Oberflächenrauigkeit oder Überhöhung sind aus den Daten ableitbar Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Bestimmung von Materialstärken (bespielhaft dargestellt in Abbildung 3, rechts) aus Bild- und Laserscannerdaten, was gezielte Modifikationen photogrammetrischer Datenakquisitionsschemata mit besonderem Fokus auf die Fehlerfortpflanzung in großen Bildverbänden bedingt.
