Die Northrop Grumman LITEF GmbH (LITEF) hat mit dem LiPAD-100 einen mobilen Kreiselkompass entwickelt, mit dem verschiedenste Anwendungen realisiert werden können und der als Stand-Alone-Lösung auch ohne andere geodätische Geräte hohe Genauigkeiten liefert.
Egal, ob ohne GPS-Empfang oder in beengten Raumverhältnissen: Der LiPAD-100-Kreiselkompass kann durch seine kompakte Größe und Robustheit gegenüber Stößen und elektromagnetischen Feldern zum Beispiel bei Bohrarbeiten in Tunneln oder Minen eingesetzt werden. Foto: iStock.com/aeduard
LITEF hat einen mobilen Kreiselkompass auf den Markt gebracht, der unabhängig von GNSS- und anderen geodätischen Lösungen funktioniert, intuitiv von nur einer Person bedient werden kann und Daten in Echtzeit liefert. Das LiPAD-100 kann dabei beispielsweise bei der Ausrichtung von Bohrgeräten oder in der geologischen Vermessung im Rahmen von Bauzustandsüberwachungen, aber auch beim Ausrichten bzw. Justieren von Antennen, Windturbinen oder Maschinenanlagen zum Einsatz kommen – und das mit einer Genauigkeit von weniger als einem halben Grad.
Die 1961 gegründete LITEF mit Sitz in Freiburg hat sich auf die Entwicklung und Herstellung von Navigations- und Sensorsystemen für die Bereiche Verteidigung, kommerzielle Luftfahrt und industrielle Lösungen spezialisiert. Die Produktpalette umfasst Sensoren, inertiale Messeinheiten, Kurs-Lage-Referenzsysteme, inertiale Navigationssysteme sowie inertiale Referenzsysteme. Im Dialog mit den Kunden werden darüber hinaus spezifische Produktlösungen für Mess- und Navigationsaufgaben mit hohen Präzisions- und Zuverlässigkeitsanforderungen erarbeitet.
Geologische Vermessung & Bauzustandsüberwachung
Die Pflege von Baubestand ist oftmals klimafreundlicher als Neubauten. Das hat nicht zuletzt der Deutsche Städtetag in einer Handreichung im Juli 2021 erneut bestätigt. Demnach seien Kommunen und Städte mit Blick auf den CO2-Ausstoß noch vor Beginn eines Neubauprojekts in der Pflicht, zu überprüfen, ob der Bedarf nicht auch durch bereits vorhandene Gebäude gedeckt werden kann. In diesem Zusammenhang kommt der Bauzustandsüberwachung ein hoher Stellenwert zu. Denn Gebäude und Anlagen müssen regelmäßig im Hinblick auf ihren Bauzustand überprüft werden, um mögliche Schäden frühzeitig zu erkennen. Parameter wie Vibration, Positions- oder Lageänderungen können dabei gemessen werden, um festzustellen, ob maximal zulässige Werte überschritten werden und das Gebäude bzw. die Anlage noch funktionsfähig und sicher ist.
Die Bestimmung von Entfernungen und Richtungen bei solchen Vermessungsaufgaben erfordert jedoch die präzise Erfassung von Azimut-, Neigungs- und Roll- bzw. Kippwinkeln. In der traditionellen Vermessung werden diese Daten meist durch eine Triangulation zwischen bekannten Referenzpunkten erzeugt. Daraus ergibt sich jedoch eine Problematik, welche die Geodäsie seit jeher umtreibt: in den Messfeldern vorhandene Fehlerquellen werden durch die Triangulation aufaddiert und die gewonnenen Daten sind dementsprechend fehlerhaft.
„Diese Hürde konnten wir mit dem LiPAD-100 umgehen“, berichtet Dr. Andrea Dahlhoff, Bereichsleiterin Industrial Solutions der LITEF GmbH, und erklärt: „Da das LiPAD-100 unabhängig von vorhergehenden Messungen die Winkel Azimut, Neigung und Roll bzw. Kipp liefert, summieren sich während der Testreihen keine Messfehler auf.“ Dies sei besonders in beengten Verhältnissen oder Umgebungen, in denen kein GPS-Empfang verfügbar ist, von Vorteil. Dahlhoff dazu: „Unser LiPAD-100 kann daher zum Beispiel für regelmäßige Messungen auch an festen Referenzpunkten in einem Gebäude, einer Mine oder einem Tunnel verwendet werden. Dafür muss das Gerät lediglich mit einem präzise bearbeiteten mechanischen Adapter installiert werden, um die hohe Wiederholbarkeit der Messungen zu gewährleisten.“
Ausrichten eines Bohrgeräts
Ein weiterer Anwendungsfall für den handlichen Kreiselkompass von LITEF findet sich bei Bohrungen: bei gerichteten Bohraufgaben muss sichergestellt werden, dass die Anforderungen des Bautechnikers an die vorgegebene Richtung des Bohrlochs erfüllt werden können. Dabei ist insbesondere der anfängliche Azimut- und Neigungswinkel des Bohrkopfes wichtig. In diesem Zusammenhang kann das mobile LiPAD-100 eingesetzt werden, um die hochgenaue Ausrichtung der Bohrgeräte auch ohne eine vergleichsweise teure und zeitaufwändige geodätische Einmessung zu gewährleisten. Dafür muss das Gerät auf die Lafette des Bohrers montiert werden. Anschließend liefert das batteriebetriebene LiPAD-100 bereits während des Ausrichtens des Bohrgerätes in Echtzeit den präzisen Neigungs- und Azimut-Winkel des Gestänges.
Das LiPAD-100 ist batteriebetrieben und dadurch im Einsatz mobil. Die aufgenommenen Daten zu Neigungs-, Azimut- und Roll- bzw. Kippwinkel werden in Echtzeit an ein mobiles Handheld geschickt und in der LITEF-App visualisiert. Foto: Northrop Grumman LITEF GmbH (LITEF)
Die Daten werden dabei an ein mobiles Handheld-Gerät, beispielsweise ein Tablet-PC, übertragen und mithilfe der LITEF-App grafisch visualisiert. „Die Lösung erleichtert es damit jedem Benutzer – auch fachfremden –, das Bohrgerät präzise und schnell auszurichten“, betont Dahlhoff. Auch können die aufgenommenen Messdaten beispielsweise für baurechtliche Anforderungen in der LITEF-App dokumentiert und aufgezeichnet werden.
Justieren von Sensoren, Antennen & Co.
Darüber hinaus kann die LiPAD-100-Lösung eingesetzt werden, um mehrere Bauteile relativ zueinander auszurichten. Ein greifbares Beispiel dafür liefert Bereichsleiterin Dahlhoff: „Für den Wirkungsgrad einer Windkraftanlage ist die Ausrichtung des Windrichtungssensors relativ zur Generatorachse ausschlaggebend. LiPAD-1000 kann die Richtung der Generatorachse messen und als Referenz festhalten – unabhängig von den Bewegungseinflüssen des Bedieners.“ Die gewonnenen Informationen können dann an den Windrichtungssensor, der meist auf dem Turbinengehäuse montiert ist, geleitet werden, um ihn parallel zur Generatorachse auszurichten.
Ein weiteres Beispiel für den Einsatz des LITEF-Kreiselkompasses in der gegenseitigen Ausrichtung von verschiedenen Bauteilen, findet sich beim Bau von Funk- oder Telekommunikationsantennen an Masten. Diese sind meist in einer Höhe verortet, in der sperrige Geräte zur Messung nicht verwendet werden können. Durch seine kompakte Bauform sowie Robustheit gegenüber Stößen und elektromagnetischen Feldern kann das Li-PAD-100 hingegen auch bei solchen Aufgabenstellungen eingesetzt werden. „Das LiPAD-100-System ist dabei so konzipiert, dass es von jedem Bediener überall verwendet werden kann, ohne dass externe Vermessungsspezialisten erforderlich sind“, betont Dahlhoff.
Ausrichten einer Maschinenanlage
Ein weiterer Anwendungsfall für den mobilen Kreiselkompass von LITEF findet sich in der Installation und Ausrichtung mehrerer Achsen einer Maschine, welche mit hoher Präzision zueinander ausgerichtet werden müssen. „Auch hier punktet unsere Lösung durch ihre Kompaktheit“, so die Bereichsleiterin. Denn die geringe Größe des temperaturkalibrierten Geräts mache es zu einem geeigneten Messsystem zur Vereinfachung der Installation und der regelmäßigen Wartungskontrolle, da auch kleine Räume mit dem LiPAD-100 zugänglich sind und extreme Temperaturen keinen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Geräts haben. „Darüber hinaus verzeiht das Gerät auch Anwendungsfehler, die insbesondere unter solchen extremen Bedingungen immer wieder auftreten können“, so Dahlhoff. (jr)