01.04.2020 • Optik

Scharfer Unterwasser-Blick auf Schweißnähte

Teilautomatisiertes Messverfahren für die Prüfung von Unterwasser-Bauwerken entwickelt.

Unterwasser-Bauwerke wie Brücken, Hafen­anlagen und Offshore-Windkraft-Anlagen sind hohen statischen, dynamischen und durch den Betrieb und das Wasser auch korrosiven Belastungen ausgesetzt. Der Zustand der Bauteile, insbesondere der Schweiß­nähte, muss entsprechend geltender Normen und Richt­linien regel­mäßig über­prüft werden. Für diese Prüfung sind bislang Taucher im Einsatz. Doch solche Einsätze sind teuer, zeitlich begrenzt und die Ergebnisse sind durch schlechte Sicht­bedingungen unter Wasser oft ungenau. Wissen­schaftler der Jade-Hochschule entwickelten jetzt ein teil­auto­mati­siertes Mess­verfahren, das die Prüfung von Schweiß­nähten unter Wasser ermöglicht – objektiv und hochgenau. „Durch die Weiter­entwick­lung des Verfahrens könnten zukünftig Produktions- und Prüf­abläufe effizienter gestaltet werden, wodurch ein großer wirt­schaft­licher Mehrwert entstehen kann“, sagt Projekt­leiter Thomas Luhmann.

Abb.: Detailansicht des Demonstrators. Die Kamera blickt durch die halbrunde...
Abb.: Detailansicht des Demonstrators. Die Kamera blickt durch die halbrunde Abdeckung auf die von LED-Streifen beleuchtete Szene. (Bild: O. Kahmen, Jade-HS)

„Das Messsystem muss hohe Anforderungen erfüllen, da im Gegensatz zu Messungen an der Luft unter Wasser veränderte, sich vari­ierende Brechungs­eigen­schaften des Lichts herrschen“, erklärt Luhmann. Zudem würden Strömungen, Algen, Schweb­stoffe und Sedimente die Messungen erschweren. Unter­sucht werden kleinste Detail­strukturen von einem zehntel Milli­meter. Luhmann und seine Kollegen entwickelten ein Einkamera-System, das mechanisch sehr nah entlang der Schweißnaht geführt wird. Zwei Einzel­bilder werden genutzt, um Stereo­paare zu bilden.

„Mithilfe von zwei Bildern können wir, ähnlich dem mensch­lichen Sehvermögen, die Szene drei­dimen­sional rekon­struieren“, sagt Team-Mitglied Oliver Kahmen. Sogar in verdrecktem Wasser mit einer Sicht­weite von nur zwanzig Zenti­metern sind 3D-Messungen möglich. „Die Rekonstruk­tions­ergebnisse sind auch bei schlechteren Sicht­bedingungen sehr gut“, erklärt Kahmen. Neben der Objektivität und der hohen Qualität sowohl der Bilddaten als auch des 3D-Oberflächen­modells sei ein entscheidender Vorteil, dass sämtliche Daten automa­tisiert gespeichert werden können. Da die Messungen regel­mäßig durch­geführt werden müssen, können die Daten auch über Jahre noch ausge­wertet und verglichen werden, sodass ein Veränderungs­prozess dokumen­tiert werden kann.

Zukünftige Forschungsarbeiten werden sich auf die automa­tisierte Analyse der Oberflächen­daten, zum Beispiel zur Riss­erkennung, und die Weiter­entwick­lung des Demon­strators konzentrieren. Lang­fristig wäre denkbar, dass das Mess­system mit autonomen Unter­wasser­fahr­zeugen, wie sie in einem anderen Forschungs­projekt der Jade-Hochschule derzeit entwickelt werden, an die Prüf­stellen gebracht wird. Neben den mess­tech­nischen Aspekten könnten aufbauend auf dem System auch Virtual Reality Anwendungen entwickelt werden, um virtuelle Schweiß­naht­prüfungen durch­zu­führen.

Jade-HS / RK

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