Smarte Messtechnik für den Bau - Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik aus Freiburg auf der "Bau 2023" im April in München vertreten

Optische Messtechnik kann Prozesse am Bau optimieren und automatisieren – ein Potenzial, das bisher nur ansatzweise genutzt wird. Auf der diesjährigen Fachmesse »Bau« in München zeigt Fraunhofer IPM, wie ein Verfahren zur markierungsfreien Rückverfolgung hilft, Fehlerquellen auf der Baustelle zu reduzieren und die Authentizität von Bauelementen zu prüfen – und wie sich künstliche Intelligenz für die Erfassung von Bestandsgebäuden nutzen lässt.

Messungen mit Licht gehören zum Standard auf dem Bau. Handliche Laser-Entfernungsmesser sind seit über 20 Jahren für geometrische Messungen am Bau im Einsatz – und Fraunhofer IPM war maßgeblich an dieser Entwicklung beteiligt. Seither hat sich viel getan: Immer leistungsfähigere Laserquellen, Kameras und Grafikprozessoren ermöglichen heute extrem genaue Messungen und smarte Datenauswertung. Die Möglichkeiten der optischen Messtechnik für die Bauplanung, Baufortschrittsdokumentation und Instandhaltung sind gewaltig. Fraunhofer IPM entwickelt – aufbauend auf Know-how in der Produktionskontrolle und der Infrastrukturerfassung – optische Messtechnik für die Bauwirtschaft.

Markierungsfreie Rückverfolgung: Fehlerquellen am Bau minimieren, Produktfälschungen vorbeugen
Industriell vorfabrizierte Elemente wie z. B. Fenster, Heizungen oder Befestigungselemente lassen sich mithilfe des am Fraunhofer IPM entwickelten Track & Trace Fingerprint-Verfahrens lückenlos rückverfolgen, ohne dass die Elemente gesondert markiert werden müssen. Die T&T Fingerprint-Technologie nutzt die Oberfläche der Bauteile für die Identifizierung: Ein definierter Bereich der Objektoberfläche wird mit einem Kamerasystem hochaufgelöst aufgenommen. Aus der Bildaufnahme des Bereichs mit seinen spezifischen Mikrostrukturen und deren Position wird eine numerische Kennung, der Fingerprint, errechnet und einer ID zugeordnet. Diese Paarung wird in einer Datenbank hinterlegt und mit Planungsdaten für die Installation versehen. Auch sehr kleine Bauteile, bei denen keine Markierung möglich ist, oder Bauteile mit funktionalen Oberflächen können auf diese Weise erstmals rückverfolgt werden.

Auf der Baustelle wird das Element an der entsprechenden Stelle mithilfe eines Smart­phones fotografiert und per Zugriff auf die Fingerprint-Datenbank abgeglichen. Die T&T-App liefert alle wichtigen Hinweise für die Installation – so wird sichergestellt, dass das Bauteil am richtigen Ort ordnungsgemäß verbaut wird. Zusätzlich zeigt der Abgleich, ob es sich tatsächlich um das im Werk registrierte Original-Bauteil handelt. Auf diese Weise lassen sich Produktfälschungen entlarven, die gerade bei hochwertigen, sicherheitsrelevanten Bauteilen immer häufiger an der Tagesordnung sind. Ein weiterer Vorteil: Beim späteren Rückbau von Gebäuden liefert die Fingerprint-ID auch nach Jahren Informationen zum verbauten Element – so können Herstellerdaten wie zum Beispiel Materialzusammensetzung, Gewicht oder Hinweise zum fachgerechten Rückbau ausgelesen werden.

Scan2BIM: Bestandsbauten automatisiert erfassen, Bauausführung überwachen
Bauplanung und Betriebsmanagement werden zunehmend digital. Die Erfassung von Bestandsbauten und die Dokumentation von Bauprozessen hingegen geschieht auch heute noch größtenteils manuell. Mit multimodalen Sensorsystemen lassen sich Gebäude oder Baustellen effizient und sehr genau vermessen. Fraunhofer IPM entwickelt Prozesse, um die Datenströme dieser Erfassungssysteme zu fusionieren und automatisiert in ein georeferenziertes, digitales 3D-BIM zu überführen. Eine speziell für den Kontext Bau trainierte KI reichert die Daten semantisch an: An die 30 Objektklassen wie zum Beispiel Fenster, Türen, Decken, Säulen oder Leuchten erkennt der Algorithmus automatisiert in den Messdaten. Die klassifizierten Messdaten werden in ein BIM-System überführt und bilden die Grundlage für verschiedenste Gewerke. Auch bei einer großen Variationsbreite der Eingangsdaten erweist sich der Prozess als äußerst robust – Objekte in Bilddaten und Punktwolken von statischen und mobilen Systemen werden mit hoher Zuverlässigkeit erkannt.

Experten-Vorträge auf der Bau:
- »Multimodale Vermessung und KI-basierte Modellierung«
Prof. Alexander Reiterer, Mittwoch, 19. April, 11:00 Uhr
- »Asbest-Erkennung in RC-Beton«
Recycling-Beton auf Kontaminationen (z. B. Asbest) untersuchen –
Laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS) macht es möglich
Dr. Carl Basler, Freitag, 21. April, 11:20 Uhr

(Presseinfo: Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik, 09.03.2023)