Speuren naar scheuren met kunstmatige intelligentie
Een half jaar geleden trok onze drone boven de Sint-Janskerk in Gouda veel bekijks. We maakten foto’s voor een door TNO/Sobolt ontwikkeld AI-model. Een nieuwe techniek die scheuren herkent en meet in het metselwerk van gebouwen. De uitkomsten zijn nu bekend. Projectleider Jeroen Kruithof geeft tekst en uitleg.
Een model dat aan de hand van foto’s scheuren met een wijdte vanaf 1 mm scheurwijdte herkent en meet in metselwerk. Handig en het bestaat. Jarenlang heeft TNO met Sobolt gewerkt aan deze vorm van kunstmatige intelligentie. De gemeente Gouda bood in het voorjaar een podium om deze techniek in een pilot te ontwikkelen, uit te testen en te perfectioneren. RPS zorgde met de inzet van een drone voor het vereiste fotomateriaal. Het ging om zeven Goudse gebouwen, waaronder de Sint-Janskerk.
Het AI-model heeft de dronefoto’s bij de Sint-Janskerk inmiddels verwerkt. Projectleider Jeroen Kruithof van TNO spin-off Asset Hub deelde de eerste resultaten tijdens het Nationaal congres voor bodemdaling. We vroegen hem naar zijn bevindingen en mogelijke andere toepassingsgebieden van het model.
Eerst nog even terug naar het begin. Waarom hebben jullie dit model ontwikkeld voor het detecteren van scheurvorming in metselwerk?
“Bij kerken, woningen en kademuren zie je steeds meer scheuren ontstaan. Door veroudering, problemen met de fundatie, aardbevingen of bodemdaling. Wil je iets zeggen over de levensduur van zo’n constructie, dan heb je data over meerdere facetten nodig.”
“Allereerst moet je begrijpen hoe de constructie bouwkundig in elkaar zit. Zijn er verbouwingen geweest? Daarnaast is het belangrijk wat er in de omgeving is gebeurd. Is er bijvoorbeeld sprake van bodemdaling. Het derde aspect is het al dan niet voorkomen van scheurvorming door een directe reactie van de constructie op een overbelastingsituatie.”
“Als dit een eenmalige situatie is, dan kun je ervan uitgaan dat de constructie stabiel is. Maar als die scheurvorming gaandeweg groter wordt, is het natuurlijk een ander verhaal. Vanaf dat punt wil je weten hoe zo’n scheur zich ontwikkeld. Op basis daarvan kun je gerichter maatregelen nemen. Voor beton bestaan al technieken om dit in beeld te brengen, maar voor metselwerk bestond dit nog niet.”
Hoe gaat dit dan in zijn werk?
“Zo’n proces start met het fotograferen van een bouwwerk. Dat kan met een dronecamera of gewone camera. Voorwaarde is wel dat je goede kwaliteit beelden nodig hebt. Want deze beelden worden aan elkaar geknoopt om te komen tot een 3D-model. Uit dat 3D-model halen we een 2D-vooraanzicht van bijvoorbeeld de voorgevel van de kerk.“
“Op dat vooraanzicht speuren we met een AI-model (artificial intelligence, red) naar scheuren. De scheuren die gedetecteerd worden, kunnen we ook meten. Dit gebeurt tot op de millimeter nauwkeurig. Als je dit na een bepaalde periode herhaalt, kun je eenvoudig visueel aangeven hoe die scheur zich heeft ontwikkeld. Zo is de materie voor iedereen goed te begrijpen.”
Hebben jullie al reacties gehad van de bewoners van de huizen die jullie onderzocht hebben?
“We hebben al verschillende inwoners van Gouda gesproken. Ze reageerden opgetogen dat alles voor nu zo helder inzichtelijk en duidelijk meetbaar is. Maar ook dat voor de toekomst de scheuren in hun pand op relatief eenvoudige wijze te monitoren zijn.”
Werkt het model ook voor de gestucte gevels of binnenwanden?
“De techniek is gebaseerd op beelden. Je kunt dus niet ergens doorheen kijken, zoals door bomen of struiken. Maar het kan zeker op stucwerk, op voorwaarde dat je kwalitatief goede foto’s hebt. Dat is zeker in een binnenruimte een aandachtspunt. Je hebt immers binnen niet zo’n goede belichting of juist veel tegenlicht in tegenstelling tot de situatie buiten.”
Is het model ook inzetbaar voor infrastructuur?
“Ja, we hebben de pilot met een project rondom metselwerk gedraaid, maar het kan uiteraard ook bij betonprojecten. Het model wordt ook steeds slimmer. Zeker met de variëteit aan verschillende soorten metselwerken en de verschillende soorten kleuren en reliëf komt dit van pas.”
Kun je het model combineren met infraroodmetingen als het gaat om binnenmuren?
“Daar hebben we nog niet naar gekeken. Maar belangrijk is of je bij die infraroodmetingen ook daadwerkelijk goede scheurvorming ziet. Als dat zo is, dan kun je daar het model mee voeden.”
Waarom kan het model zelf (nog) geen conclusies trekken?
“Omdat je, zoals ik in het begin al aangaf, altijd een drie-eenheid nodig hebt, om de juiste conclusies te trekken. Je moet de constructie begrijpen, welke beweging er in de bodem is en de scheur kunnen monitoren.”
“Het is gevaarlijk om alleen aan de scheurpatronen een conclusie te verbinden. Je hebt altijd een combinatie nodig van hoe de constructie in elkaar zit, wat er gebeurt in de omgeving en welk scheurpatroon je ziet. Als je die informatie hebt, dan kun je goed bepalen wat er voor mogelijke oorzaak is en wat dit voor de toekomst betekent.”
“Het gaat niet om die ene scheur. Vaak zie je bij inspectiefoto’s dat er sec een ingezoomde foto van de scheur wordt gemaakt. Maar dan mis je de geometrie en de rest van de omgeving. Waar ik dus naartoe wil is dat je de hele gevel ziet. Dat je ziet hoe die scheur er overheen loopt, zodat het voor een constructeur eenvoudiger is om te bepalen hoe de gevel wordt belast en waar de spanning te groot is waardoor de scheur ontstaat.”
Een schadebureau neemt foto’s van schades, de vooropname in de volksmond. Kunnen zij iets met dit model?
“Goede vraag, dat hangt ervan af. Met een goede camera zeker. Want, wat we vaak zien, is dat we bij voorinspecties foto’s hebben die onvoldoende toereikend zijn. Ze zijn van grote afstand gemaakt, juist te veel ingezoomd, of niet recht genomen.”
“Wat we voor de pilot in Gouda hebben gedaan is een duidelijke instructie schrijven hoe tot goede kwaliteit te komen. Als zoiets voor de schade-experts ook wordt gedaan, kan het model voor hen zeker van toegevoegde waarde zijn.”
Meer informatie
Een terrein, kunstwerk of gebouw vanuit de lucht inmeten of inspecteren met een drone. Wij leveren u betrouwbare data waarmee u snel de juiste beslissingen neemt. Zo krijgt u grip op de alledaagse (asset) vraagstukken. Meer weten? Bekijk de dienstenpagina over drone-inspecties.
Het bericht Speuren naar scheuren met kunstmatige intelligentie verscheen eerst op RPS.