Oldenburg - Unterwasserbauwerke wie Brücken, Offshore-Windkraft- oder Hafenanlagen sind hohen statischen, dynamischen und auch korrosiven Belastungen ausgesetzt. Der Zustand der Bauteile, insbesondere der Schweißnähte, muss entsprechend geltender Normen und Richtlinien regelmäßig überprüft werden, wie die Jade-Hochschule mitteilt.

Bisher sind hierfür Taucher im Einsatz, die die Nähte sichten und kontrollieren. Deren Einsätze sind teuer und zeitlich auf weniger als eine Stunde begrenzt. Zudem sind die Ergebnisse subjektiv, da die Prüfung von den Fähigkeiten des Beobachters abhängt.

Wissenschaftler der Jade-Hochschule entwickeln derzeit eine automatisierte, hochgenaue Alternative zur dreidimensionalen Oberflächenvermessung von Schweißnähten unter Wasser. „Das Messsystem muss hohe Anforderungen erfüllen, da im Gegensatz zu Messungen an der Luft unter Wasser veränderte, sich variierende Brechungseigenschaften des Lichts herrschen“, erklärt Projektleiter Prof. Dr. Thomas Luhmann vom Institut für Angewandte Photogrammetrie und Geoinformatik. Zudem würden Strömungen, Algen, Schwebstoffe und Sedimente die Messungen erschweren.

Eine weitere Herausforderung sei die Größe möglicher Risse in den Schweißnähten. „Untersucht werden kleinste Detailstrukturen von einem zehntel Millimeter“, sagt der wissenschaftliche Mitarbeiter Oliver Kahmen. „Das entspricht in etwa der Dicke eines Haares und liegt an der Grenze des natürlichen Auflösungsvermögens des menschlichen Auges.“

Dreidimensionales Bild

In einem Vorgängerprojekt startete Luhmanns Team bereits mit der Entwicklung eines Messsystems: Zwei Kameras, die nebeneinander angeordnet sind, beobachten eine Linie, die von einem Laser erzeugt und über die Schweißnaht bewegt wird. Die Laserlinie ist auch in trübem Wasser gut zu erkennen. Jede Kamera misst zweidimensionale Bildkoordinaten, wodurch 3D-Koordinaten berechnet werden können. „Wir brauchen zwei Kameras, so wie wir beide Augen brauchen, um dreidimensional sehen zu können“, erklärt Kahmen.

Aktuell entwickelt er ein Unterwassergehäuse für das System, das trotz des hohen Wasserdrucks seine geometrische Stabilität wahren kann. „Das System testen wir erst an Land, dann im Aquarium im Labor und schließlich in einem Hafenbecken, zum Beispiel an unserem Studienort Elsfleth“, sagt Kahmen.

Neben der Objektivität und der hohen Qualität der Daten des Kamerasystems sei ein entscheidender Vorteil, dass sämtliche Daten gespeichert werden können. Da die Messungen regelmäßig durchgeführt werden müssen, können die Daten auch über Jahre noch ausgewertet und verglichen werden, so dass ein Verformungsprozess dokumentiert werden kann.

Unterwasserfahrzeuge

Langfristig wäre denkbar, dass das Messsystem mit autonomen Unterwasserfahrzeugen, wie sie in einem anderen Forschungsprojekt der Jade-Hochschule derzeit entwickelt werden, an die Prüfstellen gebracht wird. „So könnte das System auch an schwierigen Orten, beispielsweise im Havariefall oder zur Untersuchung von Wrackteilen zum Einsatz kommen“, sagt Luhmann. Aber das sei noch Zukunftsmusik.