IPS – Ein innovatives tragbares System zur Navigation, Positionierung und 3D-Dokumentation im Altbergbau

Abstract

Der Beitrag beginnt mit einer Übersicht über die Ausgangssituation bei der Entwicklung von zwei Systemen für sehr unterschiedliche Anwendungen: • Integriertes Positionierungssystem für die Anwendung im Weltraum • Kinematisches 3D-System zur Dokumentation und Inspektion von Bergwerksschächten Die Organisationen hinter diesen Entwicklungen haben ihre jeweiligen Kompetenzen zusammengeschlossen, um die Vorteile und den Nutzen der verschiedenen Entwicklungen in einem innovativen, mobilen System zur Positionierung, 3D-Dokumentation und Inspektion von untertägigen Bergbauhohlräumen zu kombinieren. Kerntechnologie ist dabei das “Integrated Positioning System (IPS)”, das am Institut für Optische Sensor Systeme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) entwickelt wurde. IPS ist ein System zur Bestimmung der Eigenbewegung ohne weitere Vorkenntnisse der Umgebung. Es ist insbesondere anwendbar in geschlossenen Räumen, Tunneln und anderen untertägigen Hohlräumen, aber auch überall dort, wo z.B. kein GNSS Signal verfügbar ist. Das System basiert auf einem Multisensoransatz, der in der Grundkonfiguration aus einem preiswerten Inertialmesssystem, einem Neigungssensor und einem Stereokamerasystem besteht. Durch die Integration der Einzelkomponenten werden die jeweiligen Nachteile kompensiert, so dass insbesondere das Anwachsen des Positionsfehlers mit der zurückgelegten Wegstrecke deutlich reduziert werden konnte. Der bereits entwickelte Prototyp kann grundsätzlich schon in verschiedenen Anwendungen, genutzt werden, z.B. Forstwirtschaft, Architektur, Schiffsanlagen, Industrieanlagen, Logistik, Tunnel und Bergbau. Allerdings sind jeweils marktspezifische Weiterentwicklungen erforderlich, die in enger Zusammenarbeit mit erfahrenen Partnern aus den jeweiligen Branchen erarbeitet werden. Diese Weiterentwicklungen betreffen sowohl die anwendungsspezifische Hardwareausstattung des Systems mit speziellen Sensoren und Systemkonfigurationen (z.B. Helmlösung), als auch insbesondere die Bereitstellung geeigneter Softwarelösungen zur Datenauswertung. DMT ist sowohl Entwickler spezifischer Systeme, als auch Anbieter von Serviceleistungen in den Bereichen Markscheidewesen/ Bergbauvermessung, Geomonitoring und Geophysik. In der Kooperation übernimmt DMT daher mehrere wesentliche Aufgaben. Zum einen das Design und die Fertigung der marktspezifischen Systeme (Hardware), zum anderen die Federführung in der Entwicklung der bergbauspezifischen Anwendungen (Hardware und Software). Hinzu kommt, dass DMT mit seinen Dienstleistungsbereichen der erste Anbieter spezifischer Serviceleistungen unter Verwendung des Systems ist. Eine der ersten Anwendungen ist dabei die Nutzung in stillgelegten untertägigen Bergwerken oder in Hinterlassenschaften historischen Bergbaus. Beispiele von ersten Pilotprojekten verdeutlichen den bereits erreichten Entwicklungsstand der Anwendung in diesem Bereich. Abschließend gibt der Beitrag einen Ausblick auf die bereits laufenden weiteren Entwicklungen.