1. 3D-Digitalisierung von Industrieanlagen zur anschließenden Herstellung passgenauer Dämmlösungen
- Author
-
Möser, Michael, Knoblach, Stefan, Schwieger, Volker, Technische Universität Dresden, Hart, Lukas, Möser, Michael, Knoblach, Stefan, Schwieger, Volker, Technische Universität Dresden, and Hart, Lukas
- Abstract
Im Bereich der Industrieisolierung ist das Handaufmaß gängige Praxis, um Rohrleitungsgeometrien zu erfassen und anschließend eine passende Dämmung zu fertigen. Laserbasierte Messverfahren (LiDAR) aus dem geodätischen Bereich konnten sich in der Industrieisolierung nicht durchsetzen. Trotz verschiedener Automationsansätze ist die Modellierung auf Basis der Punktwolken mit Standardsoftware aufwändig und nur geschulten Anwendern vorbehalten. Ergänzt wird diese Tatsache um die Problematik teurer Hardwarekosten. Photogrammetrische Ansätze bilden hierzu eine kostengünstige Alternative. Zugehörige Rekonstruktionsverfahren für Rohrleitungen existieren bereits, sind jedoch wenig automatisiert. In dieser Arbeit werden daher die Automationsmöglichkeiten für eine photogrammetrische Rekonstruktion von Rohrleitungen im industriellen Umfeld thematisiert. Der Forschungsbeitrag dieser Arbeit kann in drei Schwerpunkte gegliedert werden: a) Automationsansätze auf Basis von Objektwissen, b) Automationsansätze mittels Deep Learning und c) ein Ausgleichungsverfahren für Aufnahmen eines Unmanned Aerial System (UAS) zur simultanen Bildorientierung und Rekonstruktion von Rohren im Außenbereich in Anlehnung an eine Bündelblockausgleichung. Ausgehend von bekannten Rohrdurchmessern aus den Normungstexten wird zunächst für eine Kamerakonstellation mit bekannter Orientierung eine abgewandelte Art der Epipolargeometrie für Zylinder präsentiert. Diese erlaubt die Einschränkung des Suchbereichs in den Bildern und kann somit zur Detektion von Zylindern beitragen. Die Suche von Flanschen und Bögen erfolgt über bereits rekonstruierte Objekte. Eine Alternative dazu stellt die Detektion und Rekonstruktion der Rohrleitungsbauteile mithilfe von Deep Learning und Instanzsegmentierung in den Bildern dar. Hierzu werden verschiedene Modelle trainiert und Berechnungsverfahren implementiert. Die Optimierung der Rekonstruktion sowie die Integration des vorhandenen Objektwissens gelingt mithilfe eines Ausgleichun, In the field of industrial insulation, manual measurement of pipe geometries is common practice in order to produce exactly fitting insulation. Laser-based measurement methods (LiDAR) from the geodetic sector have not been able to establish themselves in industrial insulation. Despite various automation approaches, modeling on the basis of point clouds with standard software is time-consuming and reserved for skilled users only. This fact is compounded by the problem of expensive hardware costs. Photogrammetric approaches are a cost-effective alternative. Reconstruction methods for pipelines already exist, but are not very automated. This thesis therefore focuses on the automation possibilities for photogrammetric reconstruction of pipelines in an industrial environment. The research contribution of this work can be divided into three main areas: a) automation approaches based on object knowledge, b) automation approaches using deep learning and c) an adjustment method for UAS imagery for simultaneous image orientation and reconstruction of pipes similar to a bundle block adjustment. Based on known pipe diameters from the standardization texts, a modified type of epipolar geometry for cylinders is first presented for a camera constellation with a known orientation. This allows the restriction of the search area in the images and can thus contribute to the detection of cylinders. Flanges and elbows are searched for using already reconstructed objects. Alternatively, pipeline components can be detected in the images using deep learning and instance segmentation. Various models were trained for this purpose. The 3D geometry can then be derived directly from the images. An adjustment approach is used to optimize the reconstruction and to integrate the existing object knowledge. Finally, the developed methodology is adapted for use on UAS imagery. The adjustment is extended to estimate the orientation parameters. For this purpose, the detected pipes can serve as input da
- Published
- 2024