Tunnel Inspection System: Wenn der Laserscanner Nässe erkennt

Das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM hat mit dem Tunnel Inspection System (TIS) einen neuartigen, multispektralen Laserscanner entwickelt, der nicht nur die Oberflächenstrukturen, sondern auch Feuchtigkeit misst. Dabei ist er so schnell, dass Sperrungen für Inspektionen bald der Vergangenheit angehören könnten.

Quelle: Fraunhofer IPM

Solche Punktwolken wie hier von einem Tunneleingang (oben) und einer Tunnelwand (unten) liefert das Tunnel Inspection System. Feuchte Stellen leuchten dabei rot auf.

Die Schweiz ist ein Land der Tunnels. Nicht nur verfügen wir mit dem Gotthard-Basistunnel über den längsten Eisenbahntunnel der Welt, wir sind auch sonst mit insgesamt rund 1300 Tunnels und Stollen in vielen Ranglisten ganz vorne mit dabei. Während es in Deutschland beispielsweise rund 400 Strassen- und Eisenbahntunnels gibt, sind es in der Schweiz über 900. 

Die Strecke dieser Tunnels zusammengenommen würde locker von Sizilien bis Dänemark reichen. Klar ist somit, dass der Wartung und Instandhaltung eine entscheidende Rolle zukommt. Bis heute werden die Tunnels aber vornehmlich von Inspektoren abgelaufen, da andere Instrumente zurzeit noch fehlen oder nicht die gewünschten Resultate liefern. Genau hier setzt der neuartige Laserscanner des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM an.

Zwar kommen heute schon mobile Laserscanner zum Einsatz, doch das neuartige Tunnel Inspection System (TIS) des Fraunhofer IPM verfügt über zwei entscheidende Vorteile. Erstens ist es der schnellste Laserscanner der Welt, da das System zwei Millionen Messpunkte pro Sekunde misst. Und zweitens kann es erstmals auch Feuchtigkeit erkennen, da TIS mit zwei Wellenlängen arbeitet. 

Ausserdem ist der Prototyp mit Massen von 30 × 30 × 30 Zentimetern äusserst kompakt und trotzt Temperaturen von minus 50 bis plus 50 Grad Celsius. «Ans Messfahrzeug montiert fährt der Scanner mit einer Geschwindigkeit von bis zu 8 Stundenkilometern Objekt ab und registriert dessen Gesamtgeometrie und bei mehrmaligem Vermessen die entsprechenden Veränderungen», erläutert Alexander Reiterer, Abteilungsleiter Objekt- und Formerfassung am IPM in Freiburg. Damit würden Sperrungen überflüssig.

Infrarotlicht auf Wasser

Doch wie funktioniert das genau? Zuerst einmal wendet TIS nicht die von den meisten Laserscannern verwendete Lichtlaufzeitmessung an, wobei die Laufzeit des Lichts vom Emitter zum Objekt und zurück zum Detektor gemessen und somit auf die Distanz geschlossen werden kann. TIS hingegen basiert auf dem Phasenvergleichsverfahren.