Vorwort
Aufbau und Randbedingungen von Kanalisationen
Inspektion
Profilmessung (Verformung, Deformation, Innenkorrosion und Verschleiß)
3D-Laser-ScanSystem: Laser-Scanner [FI-Buchm]
Verformungen biegeweicher Rohre (Abschnitt 2.7.1) , Deformationen gerissener biegesteifer Rohre, Querschnittsabmessungen und damit auch indirekt Innenkorrosion und mechanischer Verschleiß von Kanälen lassen sich bei der Inspektion mit der Kanalfernsehkamera oder bei der Begehung zwar erkennen, eine quantitative Aussage ist jedoch nur mit Hilfe entsprechender Meßgeräte bzw. -verfahren möglich. In begehbaren Abwasserleitungen und -kanälen kann diese Aufgabe wiederum mit Hilfe der bekannten Verfahren der Ingenieurvermessung und auch auf Basis des neuentwickelten 3D-Laser-ScanSystems [FI-Buchm] gelöst werden.
Mit dem 3D-Laser-ScanSystem werden zur Bestimmung von Lageabweichungen Mantellinien und zur Erfassung von Querschnittsabweichungen Querprofile des Kanals gescannt (Image 4.3.2.2.3-1) .
Die Sensoreinheit zum Abtasten der Kanalwandungen hat die Funktionalität eines Tachymeters, wie es aus der Ingenieurvermessung bekannt ist. Zusätzlich sind für den Einsatz als 3D-Scanner die beiden folgenden Merkmale realisiert:
- motorisierte Dreh- und Kippbewegung sowie
- reflektorlose Distanzmessung.
Durch diesen Sensoraufbau kann jeder einsehbare Punkt der Kanalwandung berührungslos und computergesteuert erfaßt werden.
Zur Messung wird das Gerät auf einem Stativ im Kanal aufgestellt. Das Scannen der Mantellinien und Querprofile erfolgt vollautomatisch mit einer frei vorgebbaren Punktdichte, wobei für jeden Meßpunkt dreidimensionale Raumkoordinaten bestimmt werden. Der Messungsablauf wird von einem Notebook gesteuert; dabei wird die erfaßte Geometrie auf dem Bildschirm dargestellt und die Meßdaten werden gespeichert. Durch die grafische Darstellung auf dem Bildschirm läßt sich die Meßwerterfassung vor Ort während des Meßvorgangs kontrollieren. Gleichzeitig kann ein Soll-Ist-Vergleich erfolgen (Image 4.3.2.2.3-2) .
Von ein und demselben Gerätestandpunkt an einer frei wählbaren Stelle im Kanal können beliebig viele Profile aufgenommen werden; die Reichweite pro Standpunkt ist nur in Kanallängsrichtung begrenzt und abhängig von der Nennweite: Für DN 2000 beträgt der aktuelle Meßbereich ca. 12 Meter (Image 4.3.2.2.3-3) .
Image 4.3.2.2.3-2:
3D-Laser-ScanSystem: Gescannte Situation [FI-Buchm] |
Image 4.3.2.2.3-3:
3D-Laser-ScanSystem: Schematische Aufnahmesituation [FI-Buchm] |
Der Kanal wird abschnittsweise gescannt, und die einzelnen Gerätestandorte werden durch eine polygonzugartige Verknüpfung in den Messungsablauf eingebunden. Auf diese Weise ist eine vollständige dreidimensionale Erfassung des gesamten Kanalverlaufs möglich. Horizontale und vertikale Lageabweichungen sowie Verformungen und Deformationen der Wandung und Querschnittsänderungen werden somit in einem Zug erfaßt.
Zur Feststellung von Querschnittsabmessungen, -verformungen und -deformationen nichtbegehbarer Kanäle sind spezielle Meßsysteme erforderlich.
Die einfachste Art zur Ermittlung des Mindestquerschnittes und dessen Position in einer Kanalhaltung mit nichtbegehbarem Querschnitt stellt der Einsatz von Rohrkalibern dar, die in abgestuften Größen durch die jeweilige, vorab gereinigte Haltung gezogen werden. Es kommen Rohrstücke, Kreuzlehren oder spezielle, dem Durchmesser anpaßbare Kaliber (Animation 4.3.2.2.3-1) (Image 4.3.2.2.3-4) zum Einsatz.
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Animation 4.3.2.2.3-1:
Feststellung des Mindestquerschnittes mit einer Kreuzlehre in Anlehnung an [Kuhne85] [Quelle: STEIN Ingenieure GmbH]
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Image 4.3.2.2.3-4:
Feststellung des Mindestquerschnittes mit aufblasbarem Kalibermeßgerät [Quelle: STEIN Ingenieure GmbH] |
Um exakte, quantitative Aussagen über den Zustand von Kanälen zu machen, wurden neben einfachen Kalibermeßgeräten auch neuere Verformungsmeßgeräte entwickelt, welche meist auf der Erfassung des Rohrinnenumfanges in Polarkoordinaten mittels Distanz- und Winkelmessung basieren.
Distanzmeßverfahren dienen zur Abstandsmessung zwischen Sensor und Rohrinnenwand und werden unterschieden in berührende und berührungslose Systeme, letztere bestehend aus einem Sensor und der dazugehörigen Auswerteelektronik. Durch Kombination der Meßsysteme sowie der Antriebsart entstehen schließlich verschiedene Gerätekonzepte, von denen die folgenden besondere Bedeutung haben :
- Kalibermeßgeräte (Abschnitt 4.3.2.2.3.1)
- Optisch-elektrische Verfahren (Abschnitt 4.3.2.2.3.2)
- Lasermeßgeräte (Abschnitt 4.3.2.2.3.3)
- Echolot-Scanner (Abschnitt 4.3.2.2.3.4) .
