Способ фотограмметрического определения кинематических параметров недеформирующегося объекта

 

СПОСОБ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОГО .ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КЕДЕФОРМИРУКЯЦЕГОСЯ ОБЪЕКТА, включакмций в себя маркирование точек на Объекте, перемещение объекта с маркированными точками, фотографирование объекта в движении через заданные интервалы времени, измерение координат точек изображений на снимках, образование квазиснимков при условии относительного движения съемочной камеры к объекту съемки, нахождение по элементам внешнего ориентирования квазиснимков кинематических параметров , отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса съемки и повышения точности определения кинематических параметров об ъе кт а, у ст ан авли вают теодолит на заданном расстоянии от съемочной камеры, ориентируют оси теодолита параллельно осям системы координат объекта в его исходном состоянии, измеряют горизонтальные и вертикальные углы на замаркированные точки неподвижного , по измеренным углам образуют мнимый снимок, выполняют взаимное ориентирование по (Л лученного снимка с каждым квазиснимком и по элементам взаимного ориентирования находят элементы внешнего ориентк-кования каждого квазиснимка .

a9I ull

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАДИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

МЮ 01 С 11 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3408874/18-10 (22)16.03. 82 (46 )15. 03. 84. Бюл. Р 10 (72)П.Д. Амромин, И.М. Павлов, А.И. Баринов и Д.А. Новожилов (53)528.711.114(088.8) (56)1. "Геодезия и аэросъемка. Итоги науки и техники", 1974, Р 10, с. 7-9.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 746186, кл. Q 01 С 11/04,07.07.80 (прототип ) .. (54) (57) СПОСОБ фОТОГРАММЕТРИЧЕСКОГО .ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТР0В БЕДЕФОРМИРУЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА,включающий в себя маркирование точек на объекте, перемещение объекта с маркированными точками, фотографирование объекта в движении через заданные интервалы времени, измерение координат точек изображений на снимках, образование квазиснимков при условии относительного движения съемочной камеры к объекту съемки, нахождение по элементам внешнего ориентирования квазиснимков кинематически» параметров, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса съемки и повышения точности определения кинематических параметров объекта,,устанавливают теодолит на заданном расстоянии от съемочной камеры, ориентируют оси теодолита параллельно осям системы координат объекта в его исходном состоянии, измеряют горизонтальные и вертикальные углы на замаркированные точки неподвижного объ кта, по измеренным углам образуют мнимый снимок, выполняют взаимное ориентирование полученного снимка с каждым квазиснимком и по элементам взаимного ориентирования находят элементы внешнего opHBHTY ования каждого квазиснимка.

1080015

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотограмметрическому определению кинематических параметров недеформирующегося (твердого ) тела.

Известен способ изучения движения недеформирующегося (твердого) тела методом стереофотограмметрии, вклю чакщий установку фотокамер, измерение базиса съемки, синхронное фотографирование двумя фотокамерами 10 объекта движения, измерение координат точек изображений объекта на стереопаре снимков, определение пространственных координат точек объекта на различные моменты времени и на- 5 хождение параметров движения по пространственным координатам (1).

Недостатком известного способа определения параметров движения является невысокая точность, обуслов- ур ленная ошибками синхронизации затворов съемочных камер. Кроме того, точность определения углов поворота объекта зависит от размера объекта, при одной и той же точности определе-25 ния координат точек объекта точность определения углов поворота будет тем выше, чем по размерам объект будет больше.

Ф

Известен способ фотограмметрического определения параметров движения недеформирующегося объекта, включающий маркирование точек опорной сети непосредственно на объекте, геодезическое определение координат замаркированных точек в системе координат объекта, перемещение опорной сети вместе с объектом, фотографирование объекта одной камерой, фиксирование интервалов времени, измерение координат точек изображений на снимке, образование квазиснимков при условии относительного движения съемочной камеры к объекту съемки, определение элементов внешнего ориентирования каждого квазиснимка и нахождение по элементам внешнего ориентирования параметров движения (23.

Недостатком данного способа является сложность процесса определения пространственных координат опорных 50 точек на объекте. Точность определения координат зависит от расстояния до объекта съемки. От точности создания опорной сети зависит точность определения кинематических па- 55 раметров фотограмметрическим способом.

Цель изобретения — упрощение процесса съемки и повышение точности определения кинематических параметров объе кт а. 60

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу фотограмметрического определения кинематических параМетров недеформирующегося объекта, включающему в себя маркирование точек на объекте, перемещение объекта с маркированными точками, фотогра- фирование объекта в движении одной неподвижной съемочной камерой, фиксирование интервалов, времени, измерение координат точек изображений на снимках, образование квазиснимков при условии относительного движения съемочной камеры к объекту съемки, нахождение по элементам внешнего ориентирования квазиснимков кинематических параметров, устанавливают теодолит на заданном расстоянии от съемочной камеры, ориентируют оси теодолита параллельно осям системы координат объекта в его исходном состоянии, измеряют горизонтальные и вертикальные углы на замаркированные точки неподвижного объекта, по измеренным углам образуют мнимый снимок, выполняют взаимное ориентирование полученного снимка с каж дым квазиснимком и по элементам взаимного ориентирования находят элементы внешнего ориентирования каждо го квазиснимка.

На фиг. 1-3 представлена работа предлагаемого способа.

На поверхности объекта 1 в его неподвижном состоянии (1 позиция объекта) замаркированы ряд точек (фиг. 1 и 2, точки А, Б, С и т.д.).

С объектом 1 связана система координат ОХУЕ, начало . которой в зависимости от условий эксперимента совмещается с полюсом вращения объекта, центром тяжести, центром: масс или любой другой точкой, а оси параллельны или совпадают со строительными (конструктивными) осями объекта. Положения точек

А, В, С и т.д. объекта 1, занимающего при движении позиции 2, 3, и т. д., относительно системы координат

ОХУЕ остаются постоянными, т.е. объект 1 представляет собой недеформирующееся (твердое ) тело.

До начала движения объекта 1 устанавливается съемочная камера 2, которая во время движения объекта и фотографирования остается неподвижной ° !

На некотором расстоянии (базиса! от съемочной камеры 2 устанавливается теодолит 3. Теодолит 3 ориентируют таким образом, чтобы его оси Х, У, Е были параллельны осям

Х, У, Е объекта 1 в его неподвижном состоянии (позиция 1). Теодолитом

3 измеряются горизонтальные с и вертикальные р углы на точки А, В, С и т.д. объекта 1 (фиг. 2) . За начальное направление для измерения горизонтальных углов eL принимается направление, параллельное оси OZ объекта 1 или совпадающее с ним. По измеренным углам с(, и 8, задаваясь

1080015 произвольным значением фокусного расстояния Е, не равным нулю (фиг. 2), получают координаты точек мнимого (аналитического ) снимка 4 по формулам х=Г Ы

11 oL

1cos o

Объекту 1 придается движение. Во время движения объект 1 на определенные моменты времени занимает позиции 2, 3 и т.д. (фиг. 1) . Во время движения объекта, производится его фотографирование неподвижной фотокамерой 2 на фотоматериал (снимок ) 5.

Фотографирование производится через заданные промежутки времени. В результате фотографирования камерой 2 на снимке 5 получают изображения 20 точек А,B,С и т.д. объекта 1 в точ ++ а 1 аг - ° аП, Ь, Ьг i ..... Ьп и т.д. (фиг. 3). Точки а1, Ь,, с., и т.д. снимка 4 представляют собой точку первого квазиснимка, точки 25 м, Ь, сг и т.д. представляют собой точки второго квазиснимка. Точки ot»Ь,с„ и т.д. представляют собой точки N квазиснимка.

Используя точки а Ь, с, и т,д. снимка 4 и точки a„, Ь„, с, и т.д. снимка 5 (фиг. 3) производят взаимное ориентирование снимка 4 и первого квазиснимка и находят элементы взаимного ориентирования, которые яв- 35 ляются функцией от положения объекта в первой позиции. Используя точки а, Ь,с и т.д. снимка 4 и точки аг, Ьг, сг и т.д. снимка 5 производят взаимное ориентиро- 40 вание снимка 4 и второго квазиснимка и находят элементы взаимного ориентирования, которые являются функцией от положения объекта во второй позиции 45

Используя точки а, Ь, с и т.д. снимка 4 и точки ot,Ь„, c„и т.д. снимП ка 5 производят взаимное ориентирование снимка 4 и N --го квазиснимка и находят элементы взаимного ориентирования, которые являются функцжей от положения объекта в N позици у.

В дальнейшем по элементам взаимного ориентирования находят элементы внешнего ориентирования квазиснимков.

Углы поворота тела 1 найдутся .: как

60 где номер позиции телами

cL w,Õ вЂ” угловые элементы внешнего ориентирования квазисним- 65 ков, полученные по угловым элементам взаимного ориентирования снимка 4 и соответствующего квазиснимка.

По углам поворота, линейным смещением объекта и интервалам времени находят необходимые кинематические параметры.

Способ фотограмметрического определения кинематических параметров недеформирующегося объекта предусматривает определенную последовательность операций, а именно производится установка изучаемого объекта в исходное (начальное ) положение, при этом ocb

У устанавливается вертикально, а оси

Х и Z — горизонтально (фиг. 1 и 2), на объекте выбираются и маркируются точки, по которым производится определение кинематических параметров фотограмметрическим методом, выбирается место установки съемочной камеры. При этом расстоянии до объекта съемки устанавливаются таким об". разом, чтобы весь процесс движения поместился в пределах прикладной рамки съемочной камеры и чтобы масштаб съемки был наиболее крупным; устанавливается теодолит на.некотором расстоянии от съемочной камеры, ориентируется теодолит таким образом, чтобы его оси были параллельны соответствующим осям объекта в исходной позиции; производятся измерения горизонтальных и вертикальных углов на замаркированные точки на неподвижном объекте; задают объекту движение и во время движения производится фотографирование объекта через определенные промежутки времени, по измеренным горизонтальным и вертикальным углам, задаваясь произвольным фокусным расстояниям, образуют мнимый снимок; производят измерение снимка с зафиксированными позициями объекта, взаимное ориентирование снимка, полученного по результатам измерения горизонтальных и вертикальных углов и каждым квазиснимком. В результате взаимного ориентирования находят элементы взаимного ориентирования, а по ним элементы внешнего ориентирования каждого квазиснимка; по элементам внешнего ориентирования и известным интервалам времени находят кинематические параметры съемки.

Способ испытан при изучении динамики макетов летательных аппаратов.

Расстояние до объекта съемки 4,5 м.

При испытании способа применяется теодолит ТБ-3 и фотокамера фототеодолита, адаптированная к съемке с близких расстояний. На макете выбрано 15 крестообразных марок. Оси макета также материализовываются.

Центр тяжести макета (начало системы

1080015 координат макета } также отмечен крестообразной маркой. НаПравление на начало системы координат макета выбрано за начальное для измерения горизонтальных и вертикальных углов теодолитом. Измерение углов производится тремя приемами, расстояние от теодолита до мнимого снимка выбрано равным 200 мм и по измеренным углом рассчитаны координаты точек снимка. Расстояние от съемочной ка- 10 меры до теодолита выбрано равным

4,5 м. В дальнейшем производится фотографирование съемочной камерой движущегося объекта на фотопластинки чувствительностью 130 ед. ГОСТ. Ко- 15 ординаты иэображений марок измерены на компараторе с точностью 0,007 мм.

В дальнейшем проводится взаимное ориентирование снимков и по элементам взаимного ориентирования. осущест.—.. go элен переход к элементам внешнего ориентирования каждого кваэиснимка.

По элементам внешнего ориентирования кваэиснимков найдены кинематические параметры. Точность определения кинематических параметров 1-6%.

Таким образом, изобретение позволяет определять кинематические параметры с высокой точност :ф. На точность определения кинематических параметров влияет B основном только количество изобраэившихся точек, по которым осуществляется взаимное ориентирование и их расположение на снимке. Следовательно, всегда имеется возможность запроектировать так съемку, чтобы получить наивысшую точность °

Предложенный способ не требует определения геодезических координат точек объекта, вследствие чего упрощается его реализация.

1080015

3

1

1 !

+р!

3

I

3

I

I

1

I + б

+ I

Фит3

Заказ 1323/42 Тираж 587

Подписное

ВНИИПИ

Фи> кап mlIl "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4