Tragflächenvermessung im Flug mit monokularer Photogrammetrie

Geometriedaten für aerodynamische Simulationen – mit nur einer Kamera

© Lufthansa Technik AG
Die Entfernungen zu den schwarzen Messmarken lassen sich mit nur einer Kamera bestimmen.
© SWISS, Fotograf: Reto Hoffmann
Im Hangar werden die Messmarken auf eine Tragfläche aufgeklebt.
© SWISS, Fotograf: Reto Hoffmann
Unser innovatives Photogrammetrie-Verfahren ermöglicht die Erstellung von 3D-Modellen auf Basis von Aufnahmen einer einzigen Kamera.

Tatsächliche Tragflächenform statt Simulation

Tragflächen verändern ihre Form im Flug. Aerodynamischer Auftrieb und Tankfüllstand beeinflussen ihre Verbiegung; bei großen Verkehrsflugzeugen kann die Auslenkung der Flügelspitze mehrere Meter betragen. Ein für die Situation am Boden erstelltes 3D-Modell stellt diese Betriebszustände daher nicht ausreichend dar. Für realitätsnahe Strömungssimulationen und die Entwicklung aerodynamischer Flugzeugmodifikationen werden Geometriedaten benötigt, die unter realen Flugbedingungen erfasst wurden.

Monokulare Photogrammetrie durchs Kabinenfenster

Das Fraunhofer IOSB hat ein photogrammetrisches Messverfahren entwickelt, das mit nur einer Kamera in der Flugzeugkabine auskommt. Vor dem Flug werden Messmarken auf der Tragfläche angebracht und ihre Positionen noch im Hangar präzise bestimmt. Während des Fluges erfasst die Kamera dann die Marken in unterschiedlichen Flugzuständen. Wir berücksichtigen bei der Kalibrierung auch den Einfluss des Kabinenfensters und rekonstruieren die räumlichen Koordinaten anhand eines geometrischen Modells der Tragflächenverformung. So lassen sich dreidimensionale Tragflächenmodelle auch dort gewinnen, wo ein klassisches Stereokamerasystem nicht installiert werden kann.

Erprobt auf Langstreckenflügen 

Das Verfahren wird seit 2016 auf Langstreckenflügen mit Großraumflugzeugen eingesetzt. Für die Installation der von Lufthansa Technik und Surventis (ehemals BASF Coatings) entwickelten, treibstoffsparenden AeroSHARK-Folie wurden unter anderem die Tragflächen einer Boeing 777-300ER und eines Airbus A330 im Flug vermessen (siehe auch die Pressemitteilung  »Flügel im Flug vermessen«). Die erzeugten Geometriemodelle dienen als  Grundlage für aerodynamische Analysen.

Über die Luftfahrt hinaus lässt sich der Ansatz auf individuelle Messaufgaben übertragen, bei denen bewegte oder verformte Objekte unter Betriebsbedingungen erfasst werden müssen und nur ein Kamerastandpunkt zur Verfügung steht.

Projektpartner

Lufthansa Technik AG

 

Publikationen / ­Patentanmeldung

Details zum photogrammetrischen Ansatz wurden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Journal of Photogrammetry, Remote Sensing and Geoinformation Science“ (Volume 91 Number 1 March 2023) veröffentlicht:

Weitere Hintergründe

zum Einsatz der AeroSHARK-Technologie beleuchtet Oliver Oeser, Projektleiter für Flugzeugmodifikation bei Lufthansa Technik, in einem Blogartikel bei LinkedIn.

 

Abteilung SZA des Fraunhofer IOSB

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