Autonomous crack detection on ring joint surfaces of tubing elements

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und dem Einsatz eines autonomen Kamerasystems. Dieses System kommt bei Belastungstests von Tübbingelementen zum Einsatz und hat die Aufgabe die Rissentwicklung bei verschiedenen Laststufen zu dokumentieren. Das System besteht aus einer digitalen Spiegelreflexkamera, die auf einer Linearführung montiert ist und einer Steuereinheit. Kamera und Linearführung werden von einer Software auf einem Industriecomputer koordiniert und gesteuert, der die Position der Kamera verändert, um einen möglichst großen Bereich der Ringfugenfläche zu erfassen. Die erfassten Bilder werden mittels SIFT Algorithmus, Brute-Force Matcher und Homography-Schätzverfahren ausgewertet. Das Programm erkennt signifikante Punkte in den Bildern und registriert deren relative Positionsänderungen. In Bereichen mit plastischer Deformation bzw. Rissentwicklung ist die relative Positionsänderung der Punkte größer als in benachbarten Bereichen. Diese Bereiche werden von der Software durch Marker unterschiedlicher Farbgebung hervorgehoben. Anschließend können der Öffnungswinkel, die Rissbreite, die Risslänge und der Rissverlauf der detektierten Risse untersucht werden. Im ergänzenden Teil dieser Arbeit wurde der Einsatzbereich der Linearführung auf die Übertragung von Position und Orientierung einer Totalstation erweitert. Das Ziel dieser Koordinatenübertragung ist, die Linearführung vertikal in einem TBM Nachläufer zu montieren und die Positionen und Orientierungen von 3D Scannern über Transformationsparameter koordinativ zu verknüpfen. Der Vorteil der vertikalen Linearführung ist, dass diese eine Totalstation über mehrere Ebenen im Nachläufer verfahren kann, ohne eine Sichtverbindung zwischen den Aufnahmepositionen von 3D Scannern vorauszusetzen. Die Positionsänderung der Totalstation wird durch die Linearführung bestimmt. Diese Transformationsparameter können bei der Auswertung der 3D Scans genutzt werden, um mehrere 3D Scans zu einem kompletten Tunnelquerschnitt zusammenzufügen. Diese Scans werden verwendet, um Verformungen im Tunnelquerschnitt zu dokumentieren. Die Bauweise moderner TBM Nachläufer macht es notwendig mehrere 3D Scans in einem Querschnitt aufzunehmen, da von einem Scannerstandpunkt in den meisten Fällen keine ausreichende Sicht auf den Ausbau im gesamten Querschnitt gegeben ist. Die Linearführung hat den Vorzug, wenig Platz zu benötigen und das Potential, die Registrierung mehrerer 3D Scans zu erleichtern.

Details

Titel in ÜbersetzungAutomatisierte Risserkennung an Ringfugen von Tübbingen am Tübbingprüfstand Niklasdorf
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung16 Dez. 2016
StatusVeröffentlicht - 2016