Das Messsystem

Der „Clearline Profiler“ wurde von der Firma CleanFlow Systems aus Neuseeland (www.cleanflowsystems.com) entwickelt. Das Messsystem ist als adaptives Gerät konzipiert, d.h. es nutzt marktübliche Kanalinspektionsroboter als Trägereinheit und für die Bildaufzeichnung. Die wesentlichen Systemkomponenten sind der Laser und die Auswertungssoftware. Der Laser wird am verwendeten Kanalinspektionsroboter mit Hilfe einer auf diesen abgestimmten Halterung montiert (vgl. Abb. 1). Er erzeugt einen senkrecht zur Rohrachse ausgerichteten Lichtring. Die Bilder der auf diese Weise markierten Rohrquerschnitte werden mit Hilfe der Kamera des Inspektionsroboters aufgezeichnet. Dieser Vorgang wird als Scannen bezeichnet. Anschließend werden die digitalen Lichtringbilder mit der „Clearline Profiler“-Software vermessen und z.B. hinsichtlich Verformungen, Kapazitätsänderungen oder Restwanddicken ausgewertet.

Abb. 1:   Kanalinspektionsroboter mit montiertem Laser

links:     PANORAMO-System (Fa. IBAK, Kiel)               rechts:    TRITON-System (Fa. IBAK,Kiel)

Die Untersuchungsobjekte

Das lasergestützte Messsystem wurde in Nordrhein-Westfalen in insgesamt acht Testhaltungen mit einer Gesamtlänge von ca. 440 m eingesetzt. Der Nennweitenbereich der aus Beton, Steinzeug bzw. PE-HD bestehenden Untersuchungsobjekte erstreckte sich von DN 200 bis DN 600. An den In-Situ-Einsätzen waren die Betreiber der öffentlichen Kanalnetze der Städte Dortmund, Gladbeck, Hagen und Neuss beteiligt.

Die Datenauswertung

Mit Hilfe der „Clearline Profiler“-Software können die Messdaten u.a. zur Bestimmung der Kapazität, der Ovalität, der Nennweite, des Materialabtrags infolge Korrosion und insbesondere der Querschnittsverformungen genutzt werden. Die unterschiedlichen Auswertungs- und Darstellungsmöglichkeiten sind nachfolgend beispielhaft dargestellt: 

a) Kapazität

Die Kapazität bezeichnet die Größe der Rohrquerschnittsfläche. Bei einer der Testhaltungen wurde nach der TV-Inspektion ein Dimensionswechsel vermutet. Im Gegensatz dazu wurden durch die Auswertung des Laserscans vier Dimensionswechsel festgestellt. Die Bereiche unterschiedlicher Nennweite sind anhand der Sprünge im Kapazitätsverlauf zu erkennen (vgl. Abb. 2).

Abb. 2:   Grafische Darstellung der Kapazitätsänderung der Rohrquerschnitte über die Haltungslänge

Die Datenauswertung ergab für eine der Testhaltungen im Bereich der Betonrohrsohle Abweichungen des Ist-Durchmessers vom Soll-Durchmesser, die sich über die gesamte Haltungslänge erstrecken. Abbildung 3 veranschaulicht diese Beobachtung. Der linke Teil der Abbildung zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Vermessungsdaten. Die Perspektive wurde dabei so gewählt, dass der Betrachter die Rohrsohle von schräg unten in Augenschein nehmen kann.

Im rechten Teil der Abbildung sind die Vermessungsdaten zusätzlich als Abwicklung (engl. Flat), d.h. zweidimensional, dargestellt. Entsprechend der angegebenen Legende sind Überschreitungen des Solldurchmessers mit zunehmender Intensität durch die Farben gelb, orange und rot gekennzeichnet. In der vorliegenden Haltung sind deutliche Überschreitungen des Soll-Durchmessers in der Sohle zu erkennen, die durch Korrosion verursacht wurden (vgl. Abb. 3).

Abb. 3:   3D-Darstellung der Vermessungsdaten, (linke Seite)

2D-Darstellung der Vermessungsdaten als Abwicklung (rechte Seite)

Im vorliegenden Fall ergibt sich unter der beispielhaft getroffenen Annahme einer ursprünglichen Rohrwanddicke von 40 mm eine Restwanddicke von 17 mm. In Abbildung 4 stellt der äußere grüne Kreis den Soll-Außendurchmesser des Rohres dar.

Abb. 4:   Darstellung des Rohrquerschnittes mit maximaler Korrosion

Abbildung 5 zeigt anhand einer dreidimensionale Darstellung der Vermessungsdaten die Verformungen innerhalb einer Testhaltung aus Beton. Überschreitungen des Soll-Durchmessers sind rot markiert (vgl. Abb. 3).

Abb. 5:   3D-Darstellung der Vermessungsdaten, Ansicht von der Seite

Abb. 6:   Station: 44,9 m (Optischer Eindruck)

Abb. 7:   Station 44,9 m (Laserscan)

1)Laserlichtring durch Laserhalterung verdeckt

Fazit der Praxiseinsätze

Die In-Situ-Untersuchungen der Testhaltungen verliefen in allen acht Fällen erfolgreich. Der „Clearline Profiler“ und die sowohl als Trägersystem für die lasergestützte Querschnittsvermessung als auch für die Kanalinspektion eingesetzten Roboter PANORAMO und TRITON funktionierten unter den gegebenen Randbedingungen einwandfrei. Die Anwendung des „Clearline Profiler“ ist leicht verständlich und für fachkundiges Inspektionspersonal ohne besondere Schulungsmaßnahmen nachvollziehbar. Als Ergebnis aller durchgeführten Laserscans und der anschließenden Auswertungen mit Hilfe der „Clearline Profiler“-Software lagen zeitnah verwertbare Messdaten und anschauliche Ergebnisdarstellungen vor.

Allerdings kann der Nutzen des „Clearline Profiler“ – wie auch der von Kanalinspektionskameras –durch Ablagerungen oder (Schmutz)-Wasser eingeschränkt werden, denn nicht nur natürliches Licht, sondern auch Laserlicht wird von Flüssigkeiten gebrochen und kann Feststoffe nicht durchdringen. Aus diesem Grund sollten im Rahmen der Vorbereitung einer Kanalvermessung Ablagerungen durch Maßnahmen der Kanalreinigung beseitigt und während des Laserscans die Höhe des (Schmutz)-Wasserstandes auf ein Minimum reduziert werden.

Unter diesen Randbedingungen ist der „Clearline Profiler“ ein geeignetes Hilfsmittel für die Kanalvermessung, z.B. im Rahmen der Bau- oder Gewährleistungsabnahme. Werden die digitalen Vermessungsdaten archiviert, besteht darüber hinaus die Möglichkeit des Vergleichs zwischen zeitlich versetzten Vermessungen einer Haltung bzw. eines Kanals.

Dann besuchen Sie die Internet-Seite des IKT unter www.ikt.de Dort steht Ihnen der vollständige Erfahrungsbericht als kostenloser Download zur Verfügung.

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Dipl.-Ing. Oliver Sokoll
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