Das Fahrzeug zur Fahrbahninspektion ist mit der 3D MotionCam-3D Color M von Photoneo ausgestattet, die mit parallelem Strukturlicht (PSL) arbeitet.
Überblick
Das Fahrzeug zur Fahrbahninspektion ist mit der 3D MotionCam-3D Color M von Photoneo ausgestattet, die mit parallelem Strukturlicht (PSL) arbeitet. PSL ist ein fortschrittliches 3D-Bildgebungsverfahren, das dynamische Szenen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung erfasst. Im Gegensatz zu herkömmlichen Strukturlichtsystemen, die nacheinander mehrere Muster projizieren und mehrere Einzelbilder zur Tiefenrekonstruktion benötigen, verwendet PSL ein neuartiges Sensor- und Projektionssystem, das alle notwendigen Tiefeninformationen in einer einzigen Belichtung erfasst.
Die speziell entwickelte Sensorarchitektur des Systems dekodiert dieses Muster parallel, indem sie eine Modulation pro Pixel oder eine Mehrkanalfilterung nutzt, um gleichzeitig räumliche Phaseninformationen über das gesamte Sichtfeld zu extrahieren.
Durch den Wegfall der Notwendigkeit sequenzieller Bildaufnahme friert diese Technik Bewegungen effektiv ein und ermöglicht so eine präzise 3D-Rekonstruktion schnell bewegter Objekte oder sich rasch verändernder Umgebungen ohne Bewegungsunschärfe oder zeitliche Artefakte. Das Ergebnis ist eine hochauflösende Tiefenkarte, die in einer einzigen Aufnahme erstellt wird und die geometrische Integrität der Szene zu einem bestimmten Zeitpunkt bewahrt.
Dies eignet sich besonders für das Scannen und Erfassen des Straßenzustands durch Straßeninspektionsfahrzeuge während der Vorbeifahrt mit normaler Fahrgeschwindigkeit.
Herausforderungen
Die Verwendung von MotionCam-3D und der PSL-Technik eignet sich hervorragend für die Fahrbahninspektion, da Bilder erfasst und für eine hochauflösende 3D-Rekonstruktion des jeweiligen Moments eingefroren werden können. Die Lösung erfordert einen Rechner zur Datenverarbeitung, was bei der Installation auf einem fahrenden Fahrzeug eine Herausforderung darstellt.
Der Computer wäre ständigen Stößen und Vibrationen ausgesetzt, und bei schlechten Straßenverhältnissen wären die Auswirkungen noch gravierender. Langfristig könnten sich Bauteile und Steckverbinder lockern, was zu potenziellen Ausfallpunkten führen könnte. Da sich der Computer im Fahrzeug befindet, ist er zudem auf die Stromversorgung durch das Fahrzeug angewiesen, die beim Starten und Abstellen Schwankungen unterliegt.
Das System muss zudem die Anbindung von Kameras und anderen erforderlichen Sensoren gewährleisten, damit die Lösung funktioniert, sowie drahtlose Kommunikationstechnologie für den Echtzeit-Daten-Upload bereitstellen. Schließlich muss der Computer über ausreichend Rechenleistung verfügen, um den Datenstrom von MotionCam-3D zu verarbeiten – entweder zur Speicherung und anschließenden Weiterverarbeitung oder für Echtzeit-Operationen wie das Zusammenfügen einzelner Scans mithilfe von Bibliotheken wie Photoneo 3D Meshing oder 3D Instant Meshing.
Lösung
Photoneo, jetzt Teil von Zebra Technologies, entschied sich für den Einsatz des Computers der CamCollect®-/GOLUB-Serien (CamCollect®9160GC, CamCollect®10208GC, GOLUB 9200VTC) in Kombination mit der MotionCam Color M für die Straßeninspektion. Diese Systeme verfügen über E-Prüfzeichen, erfüllen die Norm EN 50155 (EN 50121) oder sind mit dem MIL-STD-810G kompatibel, wenn sie mit patentierten Dämpfungshalterungen ausgestattet sind, die Stöße und Vibrationen bis zu 3 Grms abfangen.
Das System ist für einen Betrieb bei Temperaturen von -40°C bis 70°C ausgelegt und wird von Intel® Core™ Prozessoren mit bis zu 24 Kernen/24 Threads und einer integrierten NPU mit KI-Inferenzfunktion angetrieben. Alternativ kann eine dedizierte NVIDIA® Grafikkarte für noch mehr Rechenleistung installiert werden. Es bietet vielfältige Anschlussmöglichkeiten: PoE+-Ports ermöglichen den Anschluss von Kameras über ein einziges Kabel für Datenübertragung und Stromversorgung; USB 3.2 bietet eine Bandbreite von bis zu 20 Gbit/s; COM-Ports sowie digitale Ein-/Ausgänge zum Anschluss von Sensoren und Aktoren; SocketCAN ermöglicht flexible, netzwerkähnliche Kommunikation zwischen Fahrzeuganwendungen über den herkömmlichen CAN-Bus.
Die Systeme der CamCollect®-/GOLUB-Serien (CamCollect®9160GC, CamCollect®10208GC, GOLUB 9200VTC) sind erweiterbar und verfügen über mini-PCIe-Steckplätze mit SIM-Kartensteckplätzen für drahtlose Kommunikationsmodule (5G/4G oder WiFi 6/5). Durch die Installation von zwei Modulen können diese redundant im Feldbetrieb eingesetzt werden, beispielsweise für die Kommunikation mit der Leitstelle oder für Vehicle-to-Everything-Anwendungen (V2X).
Die Box-PC-Systeme lassen sich mit dem patentierten SuperCAP-Stromversorgungsmodul kombinieren, um den Computer und die wertvollen Daten zu schützen. Das SuperCAP-Stromversorgungsmodul überwacht den Stromverbrauch des Computers in Echtzeit. Bei einem Stromausfall versorgt es den Computer mit Strom und fährt ihn automatisch herunter, um ihn vor plötzlichem Stromausfall und damit verbundenen Schäden an Hardware und Daten zu schützen.
