Industriekameras von IDS Imaging unterstützen die Klimaforschung Rauscharm im Ozean - Quality Engineering

Industriekameras von IDS Imaging unterstützen die Klimaforschung

Rauscharm im Ozean

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Ein Vorteil der USB 3uEye CP Kamera ist die hohe Framerate: Geomar nutzt eine Framerate von 10 Bildern pro Sekunde bei voller Blitzleistung. Die Kamera bietet hier Ein- und Ausgänge zur Triggerung sowie zur Blitzsynchronisation Bild: IDS
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Eine USB-3-Kamera von IDS, die auch in der Qualitätssicherung zum Einsatz kommt, ist an Bord eines autonomen Unterwasserfahrzeugs, mit dem das Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel Seegraswiesen auf dem Meeresboden kontinuierlich fotografieren und vermessen will. Diese Aufgaben müssen bislang Taucher erledigen.

Die Untersuchung der chemischen, physikalischen, biologischen und geologischen Prozesse im Ozean und ihre Wechselwirkung mit dem Meeresboden und der Atmosphäre ist die Aufgabe des Geomar. Dafür wurde am Institut das Autonomous Underwater Vehicle (AUV) Aegir entwickelt. Es ist mit vier Antrieben, verschiedenen Navigationssensoren und einer Kamera von IDS ausgestattet. Damit kann es sich kabellos in Tiefen bis 200 m in der Wassersäule bewegen und Aufnahmen vom Meeresboden machen. So sollen beispielsweise kontinuierlich Unterwasser-Seegraswiesen beobachtet werden, um Wachstumsgeschwindigkeiten, Artenvorkommen oder Veränderungen der Muschelbestände zu untersuchen. Derzeit vermessen und fotografieren Taucher solche Unterwasserwiesen. Der Einsatz des AUV macht dieses Monitoring künftig einfacher und wiederholbar.

Die auf den Meeresboden gerichtete USB 3.0-Kamera von IDS ist fest in einem Druckkörper installiert und mit einem Blitzlicht, bestehend aus zwei LEDs, ausgestattet. Die IDS UI-3370CP Rev.2 Kamera sieht senkrecht nach unten und fotografiert den Meeresboden unter dem AUV. Um Foto-Mosaike von zusammenhängenden Gebieten der Biotope zu erstellen, werden die Bildinformationen im Postprocessing zu einer großen Karte zusammen gerechnet. Damit wird die sogenannte Habitatkartierung, das heißt die Aufnahme und Auswertung von Daten in Lebensräumen bestimmter Tier- oder Pflanzenarten, enorm erleichtert.

Neben der Kamera, die über einen eigenen Rechner und eine Verbindung zum Haupt-Computer des Fahrzeugs verfügt, ist das AUV mit einem akustischen Doppler-Geschwindigkeitsmesser, einem kombinierten Druck- und Schallgeschwindigkeitssensor sowie insgesamt vier Antrieben beziehungsweise Propellern ausgestattet. Damit kann das Unterwasser-Fahrzeug bei geringen Geschwindigkeiten bereits jetzt stabil tauchen und navigieren.

Auch die Weiterentwicklung von Navigationsalgorithmen ist ein Ziel der Forscher. So sollen die erzeugten Bilder künftig für optische Odometrie, also die Schätzung von Position und Orientierung des AUV anhand der Daten seines Vortriebssystems, genutzt werden. „Durch das ‚Bewegen‘ von Strukturen oder Markern auf den Fotos kann ein Geschwindigkeitsvektor errechnet werden. Dieser Vektor kann die kontinuierlich wachsende Drift in der Positionsbestimmung reduzieren und die Navigation verbessern“, erklärt Marcel Rothenbeck, technischer Leiter des AUV-Teams am Geomar. Es suchte daher eine robuste Kamera mit kompakter Bauform. Gleichzeitig war eine hohe Auflösung gepaart mit einem großen Sensor erforderlich, der im Umkehrschluss eine hohe Lichtempfindlichkeit und somit geringes Rauschverhalten zeigt. Diese Anforderungen erfüllte die kompakte UI-3370CP-C-HQ Rev.2 von IDS, die mit einem hochempfindlichen, schnellen 4 Mpx CMOS-Sensor ausgestattet ist. Durch dessen innovative Pixelarchitektur werden Fixed-Pattern-Noise und Rauschen erheblich minimiert. ■


Webhinweis

In diesem Video von Geomar über seine Arbeit ist das autonome Unterwasserfahrzeug Aegir zu sehen, in dem die Kamera zum Einsatz kommt:http://hier.pro/EeYyY



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