Scanner erfasst Straßen und Schienenschäden: Früherkennung senkt die Kosten für die Instandhaltung

Sind die Wände des Eisenbahn- oder Straßentunnels durchfeuchtet und damit instabil? Gibt es Anfangsschäden an Autobahnen und Bundesstraßen, die auf Dauer umfassende Sanierungsverfahren erfordern? Sind die Schienen einer Hochgeschwindigkeits-Bahnstrecke verzogen, wenn auch nur leicht? Ein neuer Scanner beantwortet all diese Fragen, wenn er, auf einem Rad- oder Schienenfahrzeug montiert, eine Route mit einer Geschwindigkeit von 80 Kilometern pro Stunde abfährt. Damit erübrigen sich Sichtkontrollen oder Messzüge, die Schäden meist nicht im Frühstadium erkennen.

Zwei Millionen Messpunkte pro Sekunde

Den schlauen Scanner haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM) in Freiburg entwickelt. Das System erfasst zwei Millionen Messpunkte pro Sekunde, das heißt der Messstrahl legt zwei Millionen Mal pro Sekunde die Distanz vom Messgerät zum untersuchenden Objekt, etwa einer Wand, zurück. Ein rotierender Spiegel leitet den Messstrahl 200 Mal pro Sekunde in alle Himmelsrichtungen, sodass ein hochpräzises 3D-Bild entsteht, das selbst kleinste Schäden dokumentiert. Er erfasst Oberflächen in einer Entfernung von bis zu 80 Metern.

Das Gerät ist luft- und staubdicht gekapselt, sodass es auch in rauer Umgebung zuverlässig arbeitet. Der Spiegel rotiert in einem verglasten Aufsatz. Es ist für Temperaturen zwischen minus und plus 50 Grad Celsius ausgelegt.

Entfernungsmessung mit höchster Präzision

Laserscanner wenden meist das Prinzip der Lichtlaufzeitmessung an. Dabei wird die Zeit erfasst, die Zeit erfasst, die der Laserstrahl zum Objekt und zurück zum Detektor benötigt. Daraus berechnet der integrierte Mikroprozessor die Entfernung. Die Freiburger Forscher setzen in ihrem Gerät ein noch präziseres Verfahren ein: Das Phasenvergleichsverfahren: „Dabei wird die Intensität des Senders hochfrequent moduliert. Die Laufzeit des Lichts zum Ziel und wieder zurück wird aus der Phasenverschiebung zwischen Sende- und Empfangssignal gewonnen“, erklärt Professor Alexander Reiterer vom IPM.

Zwei Laser verraten den Feuchtigkeitsgehalt

Mit dieser Technik lässt sich lediglich ein Bild der Oberflächen von Wänden, Straßen und Schienen erfassen. Um auch Feuchtigkeit messen zu können griff Reiterers Team zu einem technischen Trick. Nicht einer, sondern zwei Laserstrahlen sind im Einsatz. Einer hat eine Wellenlänge von 1320 Nanometern, der zweite kommt auf 1450 Nanometer. Einer wird von Feuchtigkeit absorbiert, der andere nicht. Aus den unterschiedlichen Intensitäten der reflektierten Strahlen ergibt sich der Feuchtigkeitsgehalt.

via Fraunhofer Gesellschaft