Устройство для фотограмметрического измерения координат конструкций

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 11 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И О П!РЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2 1) 4340495/24-28 (22) 09.10.87 (46) 30.01.90. Бюл. У 4 (7 1) Центральный научно-исследовательский и проектный институт строительных металлоконструкций им. Н,П.Мельникова (72) Д.П.Барсков, Е.И,Нарядчиков и В.А.Гусева (53) 531.781.2(088.8) (56) Сердюков В.М. Фотограмметрия в промьппленном и гражданском строительстве. М.: Недра, 1977, с. 31-32.

Авторское свидетельство СССР

Ф 374495, кл. G 01 В 11/!6, 1970, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ КОНСТРУКЦИЙ

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

Цель изобретения — повьппение точности измерения координат конструкций путем применения апланатической линзы для стереофотосъемки.

На фиг. 1 приведена схема устрой- . ства 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.

„„SU„„1539520 А1

2 (57) 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.

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 СЛ способом, а затем приклеивают на 1,фЭ исследуемую конструкцию. Визирный В элемент 2 представляют собой круг, Сл

pasMep диаметра которого зависит как Я от знаменателя масштаба съемки, так и от кратности увеличения промежуточной апланатической линзы 3. Апланатическую линзу 3, опорный элемент 4 ко- а торой 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

1539520 рЕгулируют на заданное увеличение, достигаемое при выполнении условия, когда плоскость марки 1 находится между передней фокальной плоскостью и основной оптической плоскостью линзы, 5

При использовании апланатической линзы 3 размер диаметра визирного эЛемента 2 марки 1 выбирают обратно пропорциональным кратности увеличения 10 и. 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 р 2

fn"

20 где n — кратность увеличения апланах тической линзы, Расчетные значения диаметров виэирных элементов марок для стерео- 25

Съемки фотокамеры с фокусными расстойниями f = 100, 200, 300 мм с отстояний Y о = 50, 100 150 м при использовании апланатической линзы с кратностью увеличения п " = 10 приведены 30

В таблице.

Для стереосъемок с отстояний мейее 50 м при кратости увеличения линзы более 10 при повышении точносх ти фотограмметрических определений могут возникать ограничения, вызывае.мые трудностями изготовления и уста новки марок технологическогь характера, а также разрешающей способностью фотоснимков. 40

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 оптическую систему апланатическая линза

3 — объективы стереофотокамеры 5, когда угол поля зрения апланатической линзы (2w ) больше или равен сумме половин углов поля зрения левого (о4) и правого (td„) объективов стереофотокамеры 5: 2 од Ъ ul„+ сдп.

Исходя из несложных геометрических

;построений, представленных на фиг. 1, I, определяют минимально допустимы., угловые характеристики апланатической линзы для стереосъемки с оптимальными параметрами

В/2

< = arctg —— o

Анализ расчетных данных показывает, что отношение В/2/Y при оптимальных параметрах для каждой стереофотокамеры с заданным фокусным расстоянием является величиной постоянной и имеет значения для f = 100, 200, 300 мм соответственйо В/2/Y = 0,4, 0,2, 0,13. Этому условию отвечает применение апланатической линзы, которая имеет широкий угол поля зрения 2 ы = 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 иэображения, соответствующую кратности увеличения апланатической линзы, фиксируют это изображение стереофотограмметрической съемкой с оптимальными параметрами на стереопаре снимков.

В отличие от параметров традиционной стереофотосъемки, характеризуемых. заданным съемочным отстоянием Y 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 (АоВ,) с помощью линзы n"-кратного увеличения в условную плоскость изображения 7 (А,Во), ( что соответствует отстоянию Yo =

= Y /n " при сохранении равенства масштабов иэображения 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, в которых погрешность

r,2,2 определения координат х, у, z является функцией от квадрата съемочного отстояния. Согласно изобретению съемочное отстояние принимают равным значению отстояния Y = Y /и " от о о базиса съемки до плоскости изображения линзой маркировочного знака.

1539520 щ = F((„)i) 10

Кратность увеличения апланатической линзы и

Диаметр визирного элемента D, мм,при отстоянии

У01

Фокусное расстояние стереокамеры, мм

50 ) 150

100

6,0

3,0

2,0

300

4,0

2,0

1,33

2,0

1,0

0,67

Таким образом, количественную оценI ку порядка повьппения точности фотограмметрических определений пространственных координат маркированных то5 чек строительных конструкций осуществляют на основании функциональной зависимости что дает возможность повысить точность определения координат х, у, г в (n"1 раз.

Формула изобретения

Устройство для фотограмметрического измерения координат конструкций, содержащее установленные последовательно марку с визирным элементом, оптическую систему, установленную перед визирным элементом, и стереофотокамеру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения 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 стереофотокамера выполнена с переменным базисом,,, величина которого прямо пропорциональ-

; на удвоенному значению тангенса поло- " вины угла поля зрения апланатической линзы,