Straßen und Straßenbeläge bedürfen ebenso wie Autos einer ständigen Wartung und Reparatur. Hierfür benötigen staatliche Verkehrsbehörden sowie Straßenbaubehörden einen Instandhaltungsplan für eine umfassende Bewertung des Zustands. Da die Sicherheit im Straßenverkehr oberste Priorität genießt, muss eine stetige Kontrolle des Straßennetzes gewährleistet sein. Für solch eine Instandhaltung wird heutzutage 3D-Sensorik eingesetzt, die die Straßenoberfläche großflächig erfasst und prüft. Anhand dieser 3D-Daten können Straßenschäden wie Risse, Spurrillen und Schlaglöcher verlässlich quantifiziert werden, was wiederum eine Kartierung von Gebieten mit guten und schlechten Straßen ermöglicht.

Einer der Anbieter für die Bewertung von Straßenbelägen via 3D-Sensorik ist das amerikanische Unternehmen HyMIT LLC aus Texas, das gemeinsam mit dem deutschen Technologieunternehmen AT – Automation Technology aus Bad Oldesloe bei Hamburg eine Applikation zur Prüfung eben solcher Oberflächen entwickelt hat. Das Ziel der Applikation: ein 3D-Sensor, der über ein besonders breites Field of View verfügt und zugleich verlässliche, hochpräzise Scans durchführen kann. Die Herausforderungen dabei: die Unterschiede in der Menge des Tageslichts, die Breite der Fahrbahn sowie die Art des Fahrbahnbelages. 

Problem: zwei Sensoren, eine Lücke, kein durchgängiger 3D-Scan

„Die meisten Fahrbahnvermessungssysteme bestehen aufgrund der Breite der Fahrbahn aus zwei Sensoren, die jeweils etwa zwei Meter auf jeder Seite abdecken. Das Problem hierbei ist jedoch, dass durch diese Komplexität, zwei Sensoren nebeneinander installieren zu müssen, eine Lücke in der Überprüfung der Fahrbahn entsteht. Das bedeutet, dass dadurch kein durchgängiger 3D-Scan der Fläche möglich war“, erklärt HyMIT-Manager Robin Huang die anfängliche Komplikation bei der Suche nach dem richtigen Sensor. Seine Lösung: eine 3D-Kamera von AT – Automation Technology. 

Lösung: Belagerfassungssystem mit 3D-Kamera und 4K-Bildsensoren 

„Mithilfe der 3D-Kamera der C6-Serie von AT waren wir in der Lage, ein Ein-Sensor-Belagserfassungssystem zu entwickeln, das sowohl einen großen Messbereich als auch eine hohe Profilierungsgeschwindigkeit bietet und nebenbei auch noch zu einem erschwinglichen Preis erhältlich ist“, so Robin Huang weiter. Ebenso überzeugten den HyMIT-Manager die in die 3D-Kameras implementierten hochauflösenden 4K-Bildsensoren, durch die Hochgeschwindigkeitsoperationen wie die Kontrolle von Fahrbahnbelag möglich sind. „Im Vergleich zu anderen Sensoren sorgen die AT-Kamera und ein Hochleistungslaser dafür, dass die Kamera auf jeder Art von Fahrbahnoberfläche (hell oder dunkel) gut funktioniert. Das wichtigste Merkmal ist dabei die Belichtungszeit, die bis auf wenige Mikrosekunden eingestellt werden kann, wodurch das Problem der Bewegungsunschärfe weitgehend beseitigt wird. Die Bewegungsunschärfe ist nämlich ein großes Problem, wenn man die Fahrbahnoberfläche mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abscannt“, erläutert Gretchen Alper, die seit März 2023 als Business Director den neuen AT-Standort in Boston leitet.

Hochleistungslaserlinie für die Erstellung von 3D-Längsprofilen

Die 3D-Kameras werden für diese Applikation in ein Fahrzeug implementiert, das speziell für die Untersuchung des Fahrbahnbelages konzipiert wurde. Um alle möglichen Unebenheiten verlässlich zu erfassen, verwendet das mit 3D-Kameras ausgestattete System eine Hochleistungslaserlinie, um detaillierte 3D-Längsprofile der darunter liegenden Straße zu erstellen. Zudem trägt die Abtastrate der AT C6-Modelle von 4.096 Profilpunkten pro Sekunde wesentlich dazu bei, dass auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten nahtlose 3D-Bilder mit minimalen Lücken entstehen.

Die Applikation für die Kontrolle von Straßenbelägen wurde 2013 von HyMIT und AT entwickelt und wird inzwischen von Endkunden und Integratoren in acht Ländern weltweit genutzt. Dazu zählen unter anderem Länder in den USA, in Südamerika sowie in Asien. 

Autorinnen
Samantha Zizza und Nina Claaßen