3D-Measurement of the Pipe Geometry with Geo-Sensors
Version: 1.3.8
Introduction
A new generation of pipe inspection cameras allow the operator to record the exact position, situation and the course of a pipeline directly during a standard survey: der camera crawler thus drives through the pipe whereas a built-in geo-sensor is recording the current coordinate position of the camera head in predefined short distance steps. The corresponding X-, Y- and Z-values then are sent directly to the computer, processed by WinCanVX and drawn by the VX modules Map und WinCan 3D.
The result of such a measurement finally provides the pipe course of a section with all the left/right deviations and altitude changes as it would look like in reality. It thus completes sensibly the classic pipe inspection report.
Prerequisites
Mind the following recommendations for hard- and software in order to get the 3D measurement done smootly within WinCanVX:
Hardware:
Processor: INTEL Core i5 or higher
Graphic board: NVIDIA GeForce 9 series or higher, with at least two graphic ports (DVI or Display Port) allowing the connection of two monitors
RAM: 8 GB or more.
Video capture board: VITEC board (PCI or PCI-Express), MobileCap124 (USB) or other WDM based recording devices
Camera equipment: Crawler with built-in geo-sensor (IBAK 3D GS, Rausch Latras or iPEK 3D)
Software:
Operating system: Windows 8 / Windows 10 (64 bit), all updates included.
Software: WinCanVX; version 1.2021.10.3 or higher
Module MapVX: real time drawing of the section geometry, based on the coordinate values (X/Y/Z).
Module WinCan 3D: drawing and 3D-visualization of the whole pipeline network, based on the coordinate values (X/Y/Z) recorded for each section.
Hardware configuration
The corresponding measuring system has to be configured under Home > Settings. The configurations described below refer to the systems which are currently available and supported by WinCanVX.
Konfiguration im Falle einer Anlage von IBAK:
Run the command Home > Settings, go to the category OSD and select the device EDE 7 as well as the corresponding COM-port (1):
Next switch to the category 3D-Measurement, reselect the same device and activate the option Select start direction. Select compellingly another COM-port (e.g. COM2 or COM3).
Important: in case the virtual device IBAK-SoftControl has been installed, you must select this one in the categories Live-Video, Textgenerator as well as 3D-Measurement.
The option Show button for hydrostatic measurement is only used in case you are asked to provide accurate measurements of the manhole altitudes (i.e. altitude above sea level of the manhole ground).
Finally confirm all settings and restart WinCanVX.
Configuration of an equipment from Rausch:
Run the command Home > Settings, go to the category OSD and select the device Visatec-WKI as well as the corresponding COM-port:
Next switch to the category 3D-Measurement and reselect the same device. The equipment from Rausch works without activation of any additional option (1).
A built-in compass gadget allows the user to get the camera crawler precisely orientated to the north.
Finally confirm all settings and restart WinCanVX.
Software configuration
Once the configurations are set correctly and the geo-sensor is properly recognized, WinCanVX automatically runs the 3D measurement module after opening or creating a project. If this is not the case, check the configuration again:
In case the OSD device only has got one counter to show the values for main and lateral distance, you will have to add a specific function via the configuration mode of the OSD panel (1):
The dialogue that follows provides all functionalities which are available for the currently connected OSD-device. Grab for the function button Don’t change dist. counter and move it to the OSD-panel via drag & drop (2):
Save this new setting (3) and quit the Configuration mode (4) hitting the corresponding context menu commands. The function is ready for use now and toggling is done via mouse clicks:
When working with a pushing camera with a built-in geo-sensor, you will always have to activate this button.
Preparing the measurement
The geo-sensor always provides relative coordinate values, which are based on a point zero (0/0/0).
If the start and endpoints (manholes, connection points or buildings (e.g. pumping stations)) have been set manually via a map with an integrated coordinate system (e.g. DXF plot) or a GIS point layer (manhole layer in the SHP format), they automatically get the corresponding coordinate positions.
Use the module WinCan-Map (2D-visualization of pipe courses) to quickly set manholes and connection points at the desired location. The module WinCan 3D (3D-visualization of pipe courses) will be used later on to get an additional three dimensional view of the pipe course as it would look like in reality.
Setting manholes in WinCan Map
Launch WinCanVX, create the sections to be inspected and fill out all mandatory (yellow) fields. Next run WinCan Map: you will then automatically be asked for the corresponding projection system (e.g. Switzerland = EPSG:21781 or EPSG:2056; Germany = EPSG:4839 or EPSG:5243 etc.) as well as a DXF plot used as a reference layer. The latter one is needed to precisely localize the manholes:
As soon as the DXF-plot appears in the map panel you must proceed as follows to set the manholes on the map layer:
Go to the legend panel, select the layer WinCan_Manholes and hit the command Tools > Draw (1). This is going to display the drawing panel at the right part of the Map interface (2).
Highlight the desired object from the group of available manholes, activate the function Tools > Snap to nodes and select the DXF-plot as the snapping layer (3):
Next activate the drawing tool Draw point (4), move the mouse pointer at the desired location on the plot and finally click to draw the manhole position. Mind the crosshair icon that clearly indicates which reference line of the plot the manhole is going to snap to.
The manholes now appear on the map and the corresponding coordinate values are saved in the database.
If a manhole does not yet exist in WinCanVX you can draw it in Map at the desired location on the DXF-plot as a new point of the layer WinCan_Manholes. Mind that you have selected the DXF-plot as the snapping layer.
Next enter the appropriate manhole name into the dialagoue box that pops up and confirm with the green OK button:
In both cases the manhole coordinates are automatically taken from the projection system the DXF-plot is based on.
Make sure you placed the camera into the manhole where you want to start the 3D-measurement and switch back to WinCanVX.
Keep the Map interface open as it is going show you the measurement progress in real time.
Running measurement
The following steps describe the procedure of the 3D measurement in detail. The camera must be properly connected to the computer and placed into the start manhole.
1.) Open WinCanCaVX, create a new project and a first section.
2.) Mind that you filled out at least the following section and inspection fields:
Section name (i.e. Asset ID, PLR-Suffix etc.)
Upstream manhole (e.g. T10)
Downstream manhole (e.g. T11)
Pipe shape (circular, rectangular, oval…)
Pipe diameter
Inspection direction
3.) Switch on the camera and hit the red recording button. Besides the video clip recording the software can also do a stepwise recording of the current camera position (X/Y/Z) during the whole inspection.
4.) Hit the 3D button and select the measuring direction (forward or backward). The dialogue below only appears in case the start distance is bigger than 0 m:
5.) Next the software needs the angle value representing the driving direction. Simply move the clock hand via drag & drop to the desired position in the dialogue box below:
Note that the driving direction corresponds to the view direction of the camera inside the pipe at the beginning of the measurement.
6.) Bei Kameraanlagen der Firma RAUSCH müssen Sie die Nordrichtung des Fahrwagens über die entsprechende Schaltfläche (4a) kalibrieren.
7.) Erfassen Sie eine erste Beobachtung, um den Haltungsanfang festzulegen.
8.) Fahren Sie durch das Rohr und beschreiben Sie allfällige Schäden wie gewohnt.
9.) Erfassen Sie sämtliche Anschlüsse (Satelliten): die Befahrung dieser Nebenleitungen können Sie nach Abschluss der Befahrung der Hauptleitung vornehmen.
10.) Erfassen Sie eine letzte Beobachtung, um das Haltungsende oder den Abbruch der Inspektion festzulegen: nach der Bestätigung des entsprechenden Beobachtungscodes wird die 3D-Messung automatisch abgeschlossen. Die manuelle Betätigung der 3D-Schaltfläche schliesst die Messung ebenfalls ab.
Messung in beide Richtungen (vorwärts und rückwärts)
Drücken Sie am Rohrende nochmals die 3D-Schaltfläche, um eine zusätzliche Messung in Rückwärtsrichtung durchzuführen. Diese wird automatisch beendet, sobald die Kamera 0 Meter erreicht. Anschliessend erscheint eine Meldung, ob die Rückwärtsmessung als massgebende Geometrie für den Rohrverlaufs verwendet werden soll oder nicht:
Klicken sie auf Nein, wenn Sie die Verlaufsmessung in Vorwärtsrichtung beibehalten möchten. Mit Hilfe des Kontextmenübefehls Haltungsmessungen anzeigen, können Sie jederzeit beide Verlaufsmessungen zur ausgewählten Haltung aufrufen und die massgebende Geometrie entsprechend umschalten:
Während der Inspektion zeichnet Map im Hintergrund den Leitungsverlauf automatisch ein. Ist Map bereits geöffnet, können Sie zudem diese Aufzeichnung auf der Karte in Echtzeit mitverfolgen. Dabei muss zwingend ein Plan im DXF-Format als Hintergrundebene vorliegen:
Fahren Sie mit der Kamera zurück, sobald Sie das Rohrende protokolliert und die Videoaufnahme abgeschlossen haben. Richten Sie beim Zurückfahren Ihr Augenmerk nun auf die Position der vorhandenen Anschlüsse.
Sobald sich die Kamera beim Anschlusspunkt befindet, erscheint eine entsprechende Hinweismeldung auf dem Bildschirm:
Bestätigen Sie diese Meldung und erstellen Sie an der aktuellen Stelle eine neue Anschlussleitung, (1) indem Sie in der SAT-Spalte auf den entsprechenden grauen Punkt (2) doppelklicken:
Das nachfolgende Dialogfenster listet bereits erfasste (jedoch noch nicht verknüpfte) Anschlussleitungen auf und erlaubt Ihnen zudem, einen neuen Anschluss zu erfassen:
Füllen Sie mindestens die nachfolgenden Felder aus und speichern den Datensatz anschliessend:
Haltungsname
Schacht oben
Schacht unten
Profilart
Durchmesser
Inspektionsrichtung
Kontrollieren Sie, ob der Satelliten-Distanzzähler auf 0 gesetzt ist.
Richten Sie vor Beginn der 3D-Messung die Satellitenkamera auf die Achse des Hauptrohrs aus. Der Kamerakopf darf sich keinesfalls bereits in der Anschlussleitung befinden.
Stellen Sie die Blickrichtung der Kamera (1) in unmittelbarer Nähe des Einlaufs wie nachfolgend abgebildet ein:
Starten Sie die 3D-Messung (2) und führen Sie die Kamera erst danach in die Anschlussleitung (3) ein.
1.) Klicken Sie auf die Aufnahmeschaltfläche (1).
2.) Starten Sie die 3D-Messung über die entsprechende Schaltfläche (2).
3.) Geben Sie die Anfangsbeobachtung ein, bewegen Sie den Kamerakopf weiter durch das Rohr und protokollieren Sie alle Schäden.
4.) Tragen Sie am Leitungsende die letzte Beobachtung ein (4).
5.) Schliessen Sie den Messvorgang über die 3D-Messschaltfläche ab (2).
6.) Ziehen Sie nun die Satellitenkamera aus der Anschlussleitung. Sobald der Meterzähler den Wert 0 erreicht, erscheint die nachfolgende Meldung:
7.) Mit einem Klick auf die Pfeilschaltfläche gelangen Sie zurück zur Haupthaltung.
Fahren Sie nun in der Haupthaltung weiter zurück, bis Sie zum nächsten Anschluss gelangen und wiederholen Sie die 3D-Messung.
Fahren Sie nun mit dem Fahrwagen aus der Haupthaltung. Sobald der entsprechende Meterzähler den Wert 0 anzeigt, erscheint die nachfolgende Meldung:
Position von Leitungen und Schächten anpassen
Grundsätzlich liefert der Geosensor verlässliche Daten zum Verlauf der Leitung; diese können Sie dem Endkunden (Ingenieurbüro) im Massstab 1:1 weitergeben.
Unter Umständen müssen Sie jedoch die Position der vermessenen Leitung sowie deren Anschlusspunkte in Bezug auf den verfügbaren Hintergrundplan in Map anpassen. Gehen Sie dazu wie folgt vor:
Wählen Sie in der Legende die Ebene WinCan_Haltungen
Markieren Sie die zu bearbeitende Leitung.
Legen Sie den DXF-Plan als Einrastebene fest.
Wählen Sie das Werkzeug Allgemein>Verschieben, um die gesamte Leitung oder einen Schacht an eine andere Stelle zu schieben.
Wählen Sie das Werkzeug Allgemein>Drehen, um nur den Endpunkt der Leitung an die gewünschte Stelle zu verschieben. Der Startpunkt der Leitung wird somit zum Drehpunkt.
Beim Drehen und Verschieben rastet nun die Leitung oder der Schacht an den entsprechenden Referenzlinien und -punkten auf dem DXF-Plan ein. Geometrie und Länge der Leitung bleiben dabei immer gleich und ergeben sich aus der vorgängig durchgeführten Verlaufsmessung.
Nachbearbeitung in WinCan 3D:
Die digitalisierten Schächte werden nun auch im Modul WinCan 3D an der gewünschten Stelle angezeigt. Wählen Sie die Option Karte>Karte laden, um den DXF-Plan zu hinterlegen.
Die Frage, ob Sie die DXF-Koordinaten übernehmen wollen, müssten Sie mit Ja bestätigen. Dies lässt sich auch nachträglich über den Menübefehl Karte>WinCan MQ-Übersetzung benutzen aktivieren:
Um den gemessenen Leitungsverlauf nachbearbeiten zu können, aktivieren Sie die Auswahlfunktionen (1), markieren Sie mit der rechten Maustaste die gewünschte Leitung (2) und rufen Sie den Kontextmenübefehl Pfad bearbeiten auf:
Auf der rechten Seite (1) stehen nun mehrere Bearbeitungswerkzeuge zur Verfügung. Sobald Sie einen oder mehrere Messpunkte ausgewählt haben, wird die Werkzeugleiste aktiviert. Halten Sie während der Punkteauswahl die Ctrl-Taste gedrückt, um eine Punkteserie auszuwählen.
Um den Originalzustand wiederherzustellen, klicken Sie auf den folgenden Knopf, wählen die gewünschte Messung (vorwärts oder rückwärts) und bestätigen mit OK:
Datenexport
Die Messdaten können als DXF-Datei exportiert werden. Rufen Sie dazu den Menübefehl Datei>DXF-Export auf:
Höhenprofil (2D) anzeigen
Um das Höhenprofil (Z-Koordinate) einer Messung anzuzeigen, wählen Sie als erstes das gewünschte Objekt und klicken anschliessend auf Ansicht->2D Profil anzeigen:
