Robotic photogrammetric underwater inspection of hydropower plants

Hydropower is the most important domestic source of renewable energy in Switzerland, accounting for around 57 % of domestic electricity production. The high intensity usage of hydropower plants results in high costs for regular maintenance and inspection, which are currently carried out through manual inspections by professional divers. The aim of this work was to develop a workflow for underwater photogrammetry with remotely operated vehicles (ROV) to supplement or replace these dangerous and expensive dives. A calibration frame was developed to provide a scale reference for the data collected during the inspection. With different acquisition missions, investigations on camera calibration and 3D reconstruction were performed. The reconstruction of underwater objects was successfully implemented. Well-distributed control points provide accurate results as a point cloud with a sub-centimetre accuracy at object distances of up to 6 metres. 80 % of the point cloud differ less than 1 centimetre from the reference scan.

underwater photogrammetry | 3D reconstruction | structure from motion | camera calibration | ROV

Wasserkraft ist mit einem Anteil von rund 57 % an der Stromproduktion die wichtigste inländische Quelle für erneuerbare Energien in der Schweiz. Die hohe Nutzungsintensität von Wasserkraftwerken führt zu hohen Kosten für die regelmäßige Wartung und Inspektion, die derzeit durch manuelle Inspektionen von professionellen Tauchern durchgeführt werden. Ziel dieser Arbeit war es, einen Arbeitsablauf für die Unter-Wasser-Photogrammetrie mit ferngesteuerten Fahrzeugen (ROV) zu entwickeln, um die gefährlichen und teuren Tauchgänge zu ergänzen oder zu ersetzen. Es wurde ein Kalibrierungsrahmen entwickelt, um einen Maßstabsbezug für die während der Inspektion erfassten Daten zu schaffen. Mit verschiedenen Erfassungsmissionen wurden Untersuchungen zur Kamerakalibrierung und 3D-Rekonstruktion durchgeführt. Die Rekonstruktion von Unter-Wasser-Objekten wurde erfolgreich umgesetzt. Gut verteilte Passpunkte liefern genaue Ergebnisse als Punktwolke mit einer Sub-Zentimeter-Genauigkeit bei Objektabständen von bis zu 6 Metern. 80 % der Punktwolke weichen weniger als 1 Zentimeter vom Referenzscan ab.

Unter-Wasser-Photogrammetrie | 3D-Rekonstruktion | Structure-from-motion | Kamerakalibrierung | ROV

• Ausgabe: HN 125, Seite 6–10
• DOI: 10.23784/HN125-01
• Autor/en: Manuela Ammann