Устройство для фотограмметрического измерения координат конструкций Советский патент 1990 года по МПК G01B11/16 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения координат и деформаций инженерных сооружений.

Цель изобретения - повышение точности измерения координат конструкций путем применения апланатической линзы для стереофотосъемки.

На фиг. 1 приведена схема устройства и геометрических построений при стереограмметрическом способе съемки; на фиг. 2 - маркировочный знак с визирным элементом.

Устройство содержит установленные последовательно марку 1 с визирным, элементом 2, апланатическую линзу 3, опорный элемент 4 и стереофотокамеру 5. Марка 1 закреплена на исследуемой конструкции 6.

Устройство работает следующим образом.

На поверхности исследуемой конструкции 6 выбирают маркированную точку и обозначают ее маркой 1, выполненной в виде перекрестия с визирным элементом 2 в центре. Марку 1 изготавливают например, фотографическим способом, а затем приклеивают на исследуемую конструкцию. Визирный элемент 2 представляют собой круг, размер диаметра которого зависит как 1 от знаменателя масштаба съемки, так и от кратности увеличения промежуточной апланатической линзы 3. Апланатическую линзу 3, опорный элемент 4 которой неподвижно закрепляют на конструкции 6, например, с помощью магнита, устанавливают таким образом, чтобы оптическая ось линзы 3 совпадала с центром марки 1 и была, перпендикулярна базису стереосъемки. Апланатическую линзу 3 предварительно

сл

00 Ј СЛ

регулируют на заданное увеличение, достигаемое при выполнении условия, когда плоскость марки 1 находится между передней фокальной плоскостью и основной оптической плоскостью линзы.

При использовании апланатической линзы 3 размер диаметра визирного элемента 2 марки 1 выбирают обратно пропорциональным кратности увеличения п линзы при заданном знаменателе масштаба съемки так, чтобы изображение визирного элемента 2 на стереопаре снимков было соизмеримо с визирной маркой стереокомпаратора. Расчет диаметра визирного элемента маркировочного знака с учетом кратности увеличения линзы осуществляют по формуле

п - ±Ј а D fn« d

где n - кратность увеличения апланатической линзы.

Расчетные значения диаметров визирных элементов марок для стерео- съемки фотокамеры с фокусными расстояниями f 100, 200, 300 мм с отстояний Y0 50, 100, 150 м при использовании апланатической линзы с кратностью увеличения п 10 приведены в таблице.

Для стереосъемок с отстояний менее 50 м при кратности увеличения линзы более 10х при повышении точности фотограмметрических определений могут возникать ограничения, вызываемые трудностями изготовления и уста- новк.и марок технологического характера, а также разрешающей способностью фотоснимков,

Стереофотограмметрическую съемку с оптимальными параметрами (нормальный случай съемки) выполняют с расчетного базиса В, обеспечивающего сопряженность визирного элемента 2 и его изображения на стереопаре снимков через апланатическую линзу 3 для гомоцентрического пучка лучей. При этом выполняют необходимое условие получения изображения марки через опти- ческую систему апланатическая линза 3 - объективы стереофотокамеры 5, когда угол поля зрения апланатической линзы (2w ) больше или равен сумме половин углов поля зрения левого (и)л) и правого (u)n) объективов стереофотокамеры 5: 2 л) 7, и)л+ u)n.

Исходя из несложных геометрических .построений, представленных на фиг. 1,

Q 5

0

5 0

35 40

45JQ

определяют минимально допустимы угловые характеристики апланатической линзы для стереосъемки с оптимальными параметрами

I/ В/2 ь arctg -™ го

Анализ расчетных данных показывает, что отношение В/2/Уопри оптимальных параметрах для каждой стереофотокамеры с заданным фокусным расстоянием является величиной постоянной и имеет значения для f 100, 200, 300 мм соответственно B/2/Y0 О,А, 0,2, 0,13, Этому условию отвечает применение апланатической линзы, которая имеет широкий угол поля зрения 2 Ц) 45°, что является решающим признаком для получения изображения визирного элемента марки на стереопаре снимков.

Марку 1 с помощью апланатической собирательной линзы 3 проецируют на условную плоскость 7 изображения, соответствующую кратности увеличения апланатической линзы, фиксируют это изображение стереофотограмметри- ческой съемкой с оптимальными параметрами на стереопаре снимков.

В отличие от параметров традиционной стереофотосъемки, характеризуемых заданным съемочным отстоянием У„ от базиса до плоскости расположенного на конструкции маркировочного знака, стереофотограмметрическая съемка с использованием промежуточной апланатической линзы позволяет сократить расстояние до маркировочного знака путем переноса знака (А„В0) с помощью линзы п -кратного увеличения в условную плоскость изображения 7 (А 0В), что соответствует отстоянию У0 Y0/n при сохранении равенства масштабов изображения визирного элемента на стереопаре снимков для обоих случаев.

Оценку погрешностей определения пространственных координат маркированных точек конструкции осуществляют путем ввода в расчетные формулы для вычисления средних квадратических ошибок m к у2, в которых погрешность определения координат х, у, z является функцией от квадрата съемочного отстояния. Согласно изобретению съемочное отстояние принимают равным значению отстояния Y Y0/nx от базиса съемки до плоскости изображения линзой маркировочного знака.

Таким образом, количественную оценку порядка повышения точности фотограмметрических определений пространственных координат маркированных точек строительных конструкций осуществляют на основании функциональной зависимости

m

. ,z

.

что дает возможность повысить точность определения координат х, у, z в (п)2 раз.

Формула изобретения

держащее установленные последовательно марку с визирным элементом, оптическую систему, установленную перед визирным элементом, и стереофо- токамеру, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оптическая система выполнена в виде апланатической собирательной линзы, апланатическая линза жестко связана с маркой, визирный элемент марки выполнен в форме круга с диаметром, обратно пропорциональным кратности увеличения линзы, а стереофотокаме- «с ра выполнена с переменным базисом, величина которого прямо пропорциональI на удвоенному значению тангенса поло- Устройство для фотограмметрического вины угла поля зрения апланатической измерения координат конструкций, со- линзы.

держащее установленные последовательно марку с визирным элементом, оптическую систему, установленную перед визирным элементом, и стереофо- токамеру, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оптическая система выполнена в виде апланатической собирательной линзы, апланатическая линза жестко связана с маркой, визирный элемент марки выполнен в форме круга с диаметром, обратно пропорциональным кратности увеличения линзы, а стереофотокаме- с ра выполнена с переменным базисом, величина которого прямо пропорциональ

Изобретение относится к измерительной технике, к измерению координат и деформаций инженерных сооружений. Цель изобретения - повышение точности измерения координат конструкций посредством применения апланатической линзы для стереофотосъемки. Для этого устройство содержит установленные последовательно марку с визирным элементом, апланатическую линзу и стереофотокамеру. Апланатическую линзу жестко связывают с визирным знаком, изменяют величину базиса стереофотосъемки и размер визирного элемента в зависимости от увеличения линзы. 2 ил.

Фиг.I