Способ определения погрешности измерения углов наземным лазерным сканером

Изобретение относится к области метрологии в геодезической отрасли. Техническим результатом изобретения является определение достоверных и точных погрешностей измерения углов для наземных лазерных сканеров. Способ определения погрешности измерения углов наземным лазерным сканером заключается в использовании эталонных значений углов и полигона. Испытательный радиальный полигон создают специальными марками, установленными по окружности через одинаковый угол в количестве не менее 20 штук. Радиус окружности должен быть от 10 до 40 м. Устанавливают высокоточный электронный тахеометр в центр радиального полигона. Измеряют эталонные значения углов между направлениями на марки. Затем вместо электронного тахеометра устанавливают сканер. Выполняют множественные измерения (более 200) на каждую марку в соответствии с эксплуатационными документами (ЭД). По множественным измерениям определяют координаты центров марок при помощи управляющего программного обеспечения. Производят внешнее ориентирование сканов в систему координат, заданную электронным тахеометром. В программном продукте определяют отклонения измеренных углов от их эталонных значений. Вычисляют среднюю квадратическую погрешность измерения углов m_изм. Сравнивают полученные значения погрешности m_изм с допуском, вычисляемым по формуле

где m_φ - средняя квадратическая погрешность измерений углов, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного сканера. 1 ил.

 

Данный способ относится к области метрологии в геодезической отрасли.

Известен способ определения погрешности измерения углов электронными тахеометрами и теодолитами, который основан на использовании автоколлиматора, взятый в качестве прототипа [Геодезия. Геодезические и фотограмметрические приборы [Текст]: Справ. Пособие. / Н.Н.Воронков, B.C.Плотников, Е.И.Калантаров и др. - М.: Недра, 1991. - 429 с.: ил.].

В этом способе выполняется наблюдение эффекта автоколлимации через специальные устройства, угол между которыми известен с высокой точностью и является эталонным значением. После измерений выполняют сравнение углов, измеренных исследуемым прибором с эталонным значением, на основе чего делают заключение о погрешности измерения углов теодолитом или электронным тахеометром.

Недостатком этого способа для применения для наземных лазерных сканеров является то что, в нем используется эффект автоколлимации. Этот эффект предполагает наблюдение в зрительную трубу прибора четкого изображения. В наземных лазерных сканерах нет возможности наблюдать эффект автоколимации, так как в нем измерение углов выполняется автоматически (отсутствует зрительная труба). Это требует разработки совершенно нового способа определения погрешностей измерения углов наземным лазерным сканером.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа определения достоверных и точных погрешностей измерения углов, приспособленного для наземных лазерных сканеров.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, достигается тем, что в способе определения погрешности измерения углов наземным лазерным сканером используют эталонные значения углов и полигона и согласно изобретению испытательный радиальный полигон создают специальными марками, установленными по окружности через одинаковый угол в количестве не менее 20 штук, при этом радиус окружности должен быть от 10 до 40 м (для каждой модели наземного лазерного сканера специальные марки имеют индивидуальный вид, рекомендуемый заводом-изготовителем), устанавливают электронный тахеометр в центр радиального полигона, измеряют эталонные значения углов между направлениями на марки, затем вместо электронного тахеометра устанавливают сканер, для определения погрешности измерения горизонтальных углов ось вращения сканера приводят приблизительно в отвесное положение, а для определения погрешности измерения вертикальных углов - в горизонтальное положение, с погрешностью не грубее 5°, выполняют множественные измерения (более 200) на каждую марку в соответствии с эксплуатационными документами (ЭД), получают несколько сканов, количество которых равняется числу марок, установленных на полигоне, по множественным измерениям определяют координаты центров марок при помощи управляющего программного обеспечения, поставляемого заводом-изготовителем, производят внешнее ориентирование сканов в систему координат, заданную электронным тахеометром, в результате чего в программном продукте определяют отклонения измеренных углов от их эталонных значений, вычисляют среднюю квадратическую погрешность измерения углов m_изм для горизонтальных и вертикальных углов и сравнивают полученное значение погрешности m_изм с допуском, вычисляемым по формуле

где m_φ(θ) - средняя квадратическая погрешность измерений горизонтальных (вертикальных) углов, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного сканера.

На чертеже представлена схема размещения марок и наземного лазерного сканера, где:

1 - марка,

2 - центр радиального полигона.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Устанавливают марки по окружности в количестве 20 штук. Радиус окружности выбирается в зависимости от модели наземного лазерного сканера (от 10 до 40 м).

Устанавливают в центр созданного полигона высокоточный электронный тахеометр и определяют эталонные значения углов, при этом количество полуприемов должно быть не менее 3-х.

Устанавливают наземный лазерный сканер в соответствии с чертежом, при этом для определения погрешности измерения горизонтальных углов ось вращения сканера приводят приблизительно в отвесное положение, а для определения погрешности измерения вертикальных углов - в горизонтальное положение, с погрешностью не грубее 5°, и выполняют измерения на каждую марку с максимальным разрешением в соответствии с ЭД.

Выполняют внешнее ориентирование наземного лазерного сканера собственной программой обработки данных, принадлежащих данному оборудованию.

Определяют измеренные углы между центрами марок и сравнивают с эталонными значениями. Оборудование признается годным к эксплуатации, если разности между измеренными и эталонными значениями абсолютной погрешности горизонтальных (вертикальных) углов соответственно, вычисленной по формуле

где m_φ(θ) - средняя квадратическая погрешность измерения горизонтальных (вертикальных) углов, указанная в ЭД на конкретный вид оборудования.

В настоящее время для метрологической аттестации наземных лазерных сканеров их необходимо либо отправлять за границу, 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.

Способ определения погрешности измерения углов наземным лазерным сканером, при котором используют эталонные значения углов и полигон, отличающийся тем, что испытательный радиальный полигон создают специальными марками, установленными по окружности через одинаковый угол в количестве не менее 20 штук, при этом радиус окружности должен быть от 10 до 40 м (для каждой модели наземного лазерного сканера специальные марки имеют индивидуальный вид, рекомендуемый заводом-изготовителем), устанавливают высокоточный электронный тахеометр в центр радиального полигона, измеряют эталонные значения углов между направлениями на марки, затем вместо электронного тахеометра устанавливают сканер, причем для определения погрешности измерения горизонтальных углов ось вращения сканера приводят приблизительно в отвесное положение, а для определения погрешности измерения вертикальных углов - в горизонтальное положение с погрешностью не грубее 5°, выполняют множественные измерения (более 200) на каждую марку в соответствии с эксплуатационными документами (ЭД), получают несколько сканов, количество которых равняется числу марок, установленных на полигоне, по множественным измерениям определяют координаты центров марок при помощи управляющего программного обеспечения, поставляемого заводом-изготовителем, производят внешнее ориентирование сканов в систему координат, заданную электронным тахеометром, в результате чего в программном продукте определяют отклонения измеренных углов от их эталонных значений, вычисляют среднюю квадратическую погрешность измерения углов m_изм, сравнивают полученные значения погрешности m_изм с допуском, вычисляемым по формуле:

где m_φ - средняя квадратическая погрешность измерений углов, указанная в ЭД на конкретный вид наземного лазерного сканера.