Tiefbau: Augmented Reality für Aushubarbeiten

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Ein Augmented Reality-System soll helfen, Schäden an Versorgungsleitungen bei Aushubarbeiten zu vermeiden. In das europäische Forschungsprojekt, in dem das neuartige System entstehen soll, bringt das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz DFKI mit der Lösung "LARA" seine Kompetenzen aus dem Forschungsbereich Erweiterte Realität/Augmented Vision ein.
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Beim Aushub von Baugruben zu Wartungszwecken kommt es auf Grund unzureichender Positionsangaben immer wieder zu massiven Schäden an Versorgungs- und Telekommunikationsleitungen. Allein in Deutschland entsteht so jedes Jahr ein Gesamtschaden von rund 200 Millionen Euro, Personenschäden und weitere Folgeschäden am Eigentum Dritter nicht eingerechnet*. Ein Augmented Reality-System, das einen virtuellen Blick auf die Infrastruktur unter der Erde ermöglicht, soll zukünftig helfen, solche Schäden zu vermeiden. In das europäische Forschungsprojekt, in dem das neuartige System entstehen soll, bringt das DFKI seine Kompetenzen aus dem Forschungsbereich Erweiterte Realität/Augmented Vision ein: LARA – „LBS Augmented Reality Assistive System for Utilities Infrastructure Management through Galileo and EGNOS“. Erste Ergebnisse werden aktuell auf der European Space Solutions in Den Haag präsentiert.

Basis des neuartigen Systems ist ein mobiles Gerät, eine Art Touchpad, das mit einer Kamera und Sensoren zur Geolokalisation für die globalen Satellitennavigationssysteme (GNSS) Galileo und EGNOS ausgestattet ist. Es navigiert den Arbeiter zum Platz des Aushubs und zeigt durch das Kamerabild die darunterliegenden Versorgungsleitungen an, zum Beispiel Glasfaserkabel, Strom-, Gas- oder Wasserleitungen.

Intelligente Systeme für schwierige Bedingungen

Wissenschaftler am Deutschen Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) entwickeln ein Augmented-Reality-Verfahren zur präzisen dreidimensionalen Darstellung der unterirdischen Infrastruktur. Das System integriert dabei Positionsangaben und Informationen über unterirdische Knotenpunkte aus öffentlichen Datenbanken und 3D-Geoinformationssystemen. Die Daten aus den Navigationssystemen werden mit dem realen Kamerabild zusammengeführt. Die Sensor-Fusion ist unter den gegebenen Bedingungen eine besondere Herausforderung. Professor Dr. Didier Stricker, der Leiter des Forschungsbereichs Erweiterte Realität/Augmented Vision am DFKI: „Das Szenario einer Baustelle stellt besondere Anforderungen an die eingesetzten Technologien. Die zumeist schwierigen und wechselhaften Lichtverhältnisse im Freien erschweren eine Bilderkennung ebenso wie die sich durch Erdarbeiten ständig ändernde Struktur des relevanten Bereiches. Des Weiteren sind die zugrundeliegenden öffentlichen Daten nicht immer exakt und müssen mit den übrigen Informationen abgeglichen werden. Dem begegnen wir mit einem intelligenten System, welches sich in Echtzeit anpasst, sodass die Visualisierungen aus jedem Blickwinkel präzise dargestellt werden.“

Vielversprechende Anwendungen mit hohem Marktpotential

Endbenutzer des Systems sind beispielsweise Techniker und Arbeiter im Bereich Versorgungstechnik, von privaten Unternehmen oder Tiefbauämtern. In der späteren Anwendung plant ein Techniker zunächst wie üblich die Aushubarbeiten im Büro. Nach Eingabe der Geokoordinaten der Baustelle, zeigt die LARA-App ihm die installierten Rohrleitungen als Einblendungen über einer Karte des Areals an. Vor dem Aushub navigiert ihn das System im 2D-Modus zur genauen Position. Dort zeigt der 3D-Modus die unterirdischen Leitungen als Einblendungen in das reale Kamerabild an. In diesem Modus werden zudem die Informationen über die Rohrleitungen in strukturierten Ebenen eingeblendet, sodass der Benutzer zwischen verschiedenen Ansichten wechseln kann. Wenn die Arbeiter mit dem Aushub beginnen, erhalten sie genaue Informationen, auf welche Rohre oder Leitungen sie besonders achten müssen und welche Hindernisse sie erwarten. Bemerken sie, dass die Angaben nicht stimmen, können sie ein Update anfordern und falls notwendig die zugrundeliegenden Geokoordinaten korrigieren. Die entwickelten Geräte und Applikation von LARA sollen in kommerzielle Produkte und Dienste überführt werden. Die Einbeziehung von Endnutzern in das Projekt wird das Konsortium auf pragmatische Weise hin zu einer markttauglichen und wettbewerbsfähigen Ausrichtung führen. Die zu erwartenden ökonomischen Auswirkungen von LARA für den Sektor der Wartung und Verwaltung von unterirdischer Versorgungsinfrastruktur sind beachtlich. Investitionen in LARA-Produkte und begleitende Dienste werden letztendlich dazu führen, dass die Endnutzer langfristig eine erhöhte Produktivität und Ressourceneffizienz erreichen sowie die Gesamtkosten für das Ausheben von Baugruben verringern.

Außer dem DFKI und Projektleiter GeoImaging Ltd./Zypern bringen 7 weitere Unternehmen, Universitäten und Forschungseinrichtungen ihre unterschiedliche Expertise in die Entwicklungen ein: Aristotle University of Thessaloniki/Griechenland, Igenieria Y Soluciones Informaticas des Sur S.L./Spanien, SignalGenerix Ltd./Zypern, Municipality of Kozani/DEYAK, Griechenland, Birmingham City Council/Großbritannien, Hewlett Packard Espanola S.L./Spanien, University Malaysia Sarawak/Malaysia.

LARA wird von der Agentur für das Europäische GNSS unter dem Forschungs- und Innovationsprogramm „Horizon 2020“ der Europäischen Union gefördert. Erste Ergebnisse präsentiert das Projektkonsortium aktuell auf der European Space Solutions in Den Haag, vom 30. Mai bis 3. Juni 2016.

 

* Quelle: Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V., 2015

 

Bild: Ein Bauarbeiter überprüft die Lage der Rohrleitungen vor Ort (Foto: DFKI)

 

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