способ определения погрешности измерения расстояний наземным лазерным сканером

Классы МПК:G01C3/00 Приборы для измерения расстояний по линии визирования; оптические дальномеры
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ГОУ ВПО "СГГА") (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-02-25
публикация патента:

Берут эталонный отрезок, концы которого закреплены пунктами. Сканер устанавливают в створе линии, соединяющей центры двух пунктов, примерно в ее середине. Вертикальную ось сканера приводят в отвесное положение с погрешностью не грубее 5°. На закрепленные пункты устанавливают пластины, которые центрируют над пунктами и вертикальные оси приводят в отвесное положение. Выполняют множественные измерения (более 1000) на обе пластины в соответствии с эксплуатационными документами и получают 2 скана. По сканам определяют центры пластин как пересечение диагоналей и вычисляют пространственные координаты центров пластин. По ним определяют расстояние между пластинами S1-2. Полученные расстояния сравнивают с эталонными значениями Sэтл . Погрешность mизм вычисляют по формуле mизм =Sэтл-S1-2 и сравнивают полученные значения погрешности mизм с допуском. Допуск вычисляется по формуле способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450 где mS=(a+b×10-6 S1-2 ) - средняя квадратическая погрешность измерений расстояний, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного сканера («а» постоянная (приборная) и «b» закономерная погрешность измерения расстояний, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного оборудования). Технический результат - повышение достоверности и точности определения погрешности измерения расстояния наземным лазерным сканером. 2 ил. способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450

способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450 способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450

Формула изобретения

Способ определения погрешности измерения расстояний наземным лазерным сканером, при котором берут эталонный отрезок, концы которого закреплены пунктами, отличающийся тем, что сканер устанавливают в створе линии, соединяющей центры двух пунктов, примерно в ее середине, вертикальную ось его приводят в отвесное положение с погрешностью не грубее 5°, а на закрепленные пункты устанавливают пластины, которые центрируют над пунктами, и вертикальные оси приводят в отвесное положение, выполняют множественные измерения (более 1000) на обе пластины в соответствии с эксплуатационными документами, получают 2 скана, по ним определяют центры пластин как пересечение диагоналей и вычисляют пространственные координаты центров пластин, по которым определяют расстояние между пластинами по формуле:

способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450 ,

где X1, Y1, Z1 и Х2, Y2, Z2 - координаты центров соответственно первой и второй пластин,

полученные расстояния сравнивают с эталонными значениями Sэтл, вычисляют погрешность mизм по формуле:

mизм =Sэтл-S1-2,

сравнивают полученные значения погрешности mизм с допуском, вычисляемым по формуле:

способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450 ,

где ms=(a+b·10-6S 1-2) - средняя квадратическая погрешность измерений расстояний, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного сканера («а» постоянная (приборная) и «b» закономерная погрешность измерения расстояний, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного оборудования).

Описание изобретения к патенту

Данный способ относится к области метрологии в геодезической отрасли.

Известен способ непосредственного измерения эталонного расстояния при помощи системы лазерной измерительной, который выполняется в лабораторных условиях [Ingensand, H. Performances and experiences in terrestrial laser scanning [Текст]. / H.Ingensand, A.Ryf, T.Schulz // Procs. 6th Conference on Optical 3-D Measurement Techniques, PP.236-243, Zurich, Switzerland, September 22-25, 2003.

Данный способ состоит в том, что устанавливают наземный лазерный сканер (НЛС) на один из концов системы лазерной измерительной, на другой конец устанавливают марку, на которую выполняют однократные измерения, причем марку и сканер перед началом измерения центрируют и горизонтируют, после этого, сравнивая измеренное расстояние с эталонным значением (полученное интерферометром), делают заключение о погрешности измерения расстояний наземным лазерным сканером

Недостатком этого способа является то что, данный способ предполагает использование центрировочных и горизонтрующих устройств, которыми снабжена малая часть НЛС. Но поскольку большинство моделей сканеров не имеют устройств для центрирования и горизонтирования прибора, то невозможно точно определить начало системы координат сканера относительно точки, являющейся одним из концов базисного отрезка. Поэтому невозможно определить достоверную и точную погрешность измерения расстояния НЛС.

Также известен способ определения погрешности измерения расстояния лазерным сканером на эталонном пространственном базисе [Iavaronea, A. Calibration verification facilities for long range laser scanners [Текст]. / А.Iavaronea, E.Martina // Procs. 6th Conference on Optical 3-D Measurement Techniques, PP.268-278, Zurich, Switzerland, September 22-25, 2003.], взятый в качестве прототипа.

Сущность данного способа состоит в том, что устанавливают НЛС на один из концов базиса, на другой конец устанавливают марку, на которую выполняют однократные измерения, причем марку и сканер перед началом измерения центрируют и горизонтируют, после этого сравнивая измеренное расстояние с эталонным делают заключение о погрешности измерения расстояний НЛС.

Недостатком этого способа является то что, данный способ предполагает использование центрировочных и горизонтрующих устройств, которыми снабжена малая часть НЛС. Но поскольку большинство моделей сканеров не имеют устройств для центрирования и горизонтирования прибора, то невозможно точно определить начало системы координат сканера относительно точки, являющейся одним из концов базисного отрезка. Поэтому невозможно определить достоверную и точную погрешность измерения расстояния НЛС.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности и точности определения погрешности измерения расстояния наземным лазерным сканером.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом способе определения погрешности измерения расстояний наземным лазерным сканером берут эталонный отрезок, концы которого закреплены пунктами. Согласно изобретению сканер устанавливают в створе линии, соединяющей центры двух пунктов, примерно в ее середине, вертикальную ось его приводят в отвесное положение с погрешностью не грубее 5°, а на закрепленные пункты устанавливают пластины, которые центрируют над пунктами и вертикальные оси приводят в отвесное положение, выполняют множественные измерения (более 1000) на обе пластины в соответствии с эксплуатационными документами получают 2 скана, по ним определяют центры пластин как пересечение диагоналей и вычисляют пространственные координаты центров пластин, по которым определяют расстояние между пластинами по формуле

способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450 ,

где Х1, Y1, Z1 и X2, Y2, Z2 - координаты центров соответственно первой и второй пластин.

полученные расстояния сравнивают с эталонными значениями Sэтл, вычисляют погрешность mизм по формуле

mизм=Sэтл-S1-2

сравнивают полученные значения погрешности m изм с допуском, вычисляемым по формуле

способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450 ,

где mS=(a+b×10-6 S1-2) - средняя квадратическая погрешность измерений расстояний, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного сканера («а» постоянная (приборная) и «b» закономерная погрешность измерения расстояний, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного оборудования).

Способ поясняется чертежами.

На Фиг.1 представлена схема установки сканера при определении погрешности измерения расстояний,

на Фиг.2 представлена схема определения координат центров пластин,

где 1 - наземный лазерный сканер; 2 и 3 - пункты эталонного пространственного базиса; 4 и 5 - пластины.

Сущность способа заключается в том, что сканер 1, устанавливают примерно посередине между двумя концами эталонного базиса 2 и 3. При этом вертикальную ось наземного лазерного сканера 1 приводят примерно в отвесное положение с погрешностью не грубее 5°. Марки (пластины) 4 и 5 центрируют над пунктами 2 и 3, а их вертикальную ось приводят в отвесное положение. Производят измерения на пластины 4, 5 в соответствии с требованиями ЭД, угловое разрешение сканирования по вертикали и горизонтали должно быть максимальным в соответствии с тактико-техническими характеристиками сканера. При этом количество измерений более 1000. Затем определяют координаты центров пластины 4 (Х2 , Y2, Z2) и пластины 5 (X1, Y1, Z1). На основе этих координат вычисляют измеренное расстояние, которое в последующем сравнивают с эталонным значением.

Выполняют измерения температуры и давления окружающей среды, которые заносят в специализированное программное обеспечение для управления НЛС.

Выполняют обработку результатов измерений и вычисляют координаты центров пластин 4 и 5.

Примечание - результатом сканирования является скан, т.е. изображение, на котором отсканированная пластина имеет размеры. По сканерному изображению размеры пластины можно определить с погрешностью 0.005 м в поперечном направлении измеряемого базиса. Центры пластин определяют как пересечение диагоналей сканерного изображения пластины. Обработку результатов измерений НЛС выполняют при помощи лицензированного программного продукта.

В результате измерений оценивают расстояние S1-2, которое определяют по формуле

способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450

где S1 и S2 - расстояние от наземного лазерного сканера до центра пластин 4 и 5 соответственно.

Вычисляют измеренное расстояние между пунктами базиса 2 и 3 S1-2 по формуле

способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450

где Х1, Y1, Z 1 и X2, Y2, Z2 - координаты центров соответственно первой и второй пластин.

Наземный лазерный сканер признают пригодным к эксплуатации, если разности между измеренным расстоянием и эталонным значениями интервалов базиса не превышают допустимого значения абсолютной погрешности способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450 , вычисленной по формуле

способ определения погрешности измерения расстояний наземным   лазерным сканером, патент № 2429450

где mS=(a+b×10-6 S1-2) - средняя квадратическая погрешность измерений расстояний, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного сканера («a» постоянная (приборная) и «b» закономерная погрешность измерения расстояний, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного оборудования).

В настоящее время для поверки наземных лазерных сканеров их необходимо либо отправлять заграницу, либо проводить поверку не в полном объеме. Предлагаемый способ позволит проводить полномасштабную поверку наземных лазерных сканеров в Российской Федерации, что сократит затраты связанные с этими процедурами.

Класс G01C3/00 Приборы для измерения расстояний по линии визирования; оптические дальномеры

устройство калибровки, система измерения расстояния, способ калибровки и программа калибровки -  патент 2529594 (27.09.2014)
приемная линзовая система и оптический дальномер -  патент 2529439 (27.09.2014)
способ определения состояния поверхности покрытия автомобильной дороги по ее геометрическим параметрам -  патент 2526793 (27.08.2014)
способ функционирования рельсового транспортного средства -  патент 2524410 (27.07.2014)
лазерный целеуказатель-дальномер -  патент 2522784 (20.07.2014)
измеритель линейных перемещений -  патент 2522742 (20.07.2014)
способ измерения линейных перемещений объекта -  патент 2521220 (27.06.2014)
способ обнаружения объектов, измерения скорости, дальности и угловых координат и устройство для его осуществления -  патент 2521203 (27.06.2014)
лазерный дальномер -  патент 2518588 (10.06.2014)
лазерный дальномер -  патент 2516165 (20.05.2014)
Наверх