Видеограмметрическая система V-STARS

V-STARS использует цифровые камеры с различными объективами. Эти камеры имеют матрицы с большим количеством пикселов. Каждый элемент преобразует свет в электрический сигнал, который затем передается в компьютер со своим значением: от 0 (черный) до 255 (белый). С матрицей цифровой камеры, применяемой в системе V-STARS, получается изображение, состоящие до 6 миллионов пикселов (2000x3000). Человеческий глаз практически не различает разницу между обыкновенной фотографией и цифровым изображением.

Методика измерений основана на фотограмметрической обработке двух и более снимков одного объекта, сделанных под разным углом к объекту. После оцифровки изображение обрабатывается мощным программным обеспечением с фотограмметрическим уравниванием фототриангуляции по способу связок и статистическим анализом измерений каждой измеряемой точки с трехмерными координатами. Используя дополнительное программное обеспечение можно очень быстро оценить отклонения номинальных значений формы от геометрического образа объекта съемки.

Особенности системы:

- высокая точность: до 1:100 000 расстояния до объекта (например, 0,1 мм на расстоянии 10 м);

- быстрое получение результатов: минуты с помощью постобработки и секунды с помощью обработки в реальном режиме времени;

- портативность. Все системы портативны, так как они управляются с помощью портативного компьютера;

- защита от вибрации. V-STARS имеет устойчивую защиту при работе в условиях вибрации;

- мощное и очень удобное для пользователя программное обеспечение;

- анализ объекта. Программный интерфейс с различными пакетами для CAD-анализа — Axyz CAD от Leica, CADmess от CATS, MicroStation от Bentley;

- малая стоимость обучения. Также как и другие подобные системы от Leica, V-STARS использует хорошо известную программу Axyz для анализа данных.

Для проведения измерений марки устанавливаются на объекте съемки или в непосредственной близости от него. Затем делаются фотографии объекта с двух или более различных точек съемки.

Камера может быть непосредственно подключена к компьютеру или изображения записываются на заменяемые карточки PCMCIA с жесткими накопителями для передачи в дальнейшем на компьютер. В любом случае обработка начинается только после того как сделаны все фотографии объекта.

Объект одновременно фотографируется двумя или более камерами с различных углов зрения. Цифровые снимки обрабатываются сразу же после их ввода в компьютер. Полный процесс обработки при непосредственном подключении видеокамер к компьютеру составляет секунды.

Вывод: Капитальные затраты на приобретение и установку оборудования для фотограмметрии весьма высоки, а коэффициент использования низок, особенно вначале внедрения при отсутствии научного задела. Кроме того, видеограмметрическое оборудование должны эксплуатировать квалифицированные специалисты, которых в настоящее время в отрасли, нет.

Электронные теодолиты

На рисунке 5 представлена принципиальная схема измерения координат точек объекта двумя электронными теодолитами по методу угловых засечек.

Теодолиты устанавливаются на известном расстоянии В друг от друга, их вертикальные оси приводятся в отвесное положение, а положение лимбов горизонтальных кругов согласуется при взаимном визировании.

Вертикальный и горизонтальный круги теодолитов снабжены электронными цифровыми лимбами, показания которых выводятся на встроенный дисплей. Кроме того, теодолиты снабжены электронными платами обработки измерительной информации и блоками записи на дискеты - электронные журналы.

 

Рисунок 5 - Принципиальная схема измерений координат точек
двумя электронными теодолитами

После взаимного ориентирования зрительные трубы одновременно наводятся на контролируемую точку А и фиксируются отсчеты по вертикальным и горизонтальным лимбам — «угловые засечки». Зная четыре угла и расстояние между теодолитами, несложно вычислить координаты точки А. Точность метода определяется погрешностями измерения углов по лимбам теодолитов, расстоянием между теодолитами B, соотношением величин углов.

Измерительное поле по данному методу представляет весьма сложную пространственную фигуру.

Контрольные точки объекта маркируются либо заранее нанесенной видимой отметкой, либо пятном видимого луча вспомогательного лазера, например, закрепленного на одном из теодолитов.

Теодолиты могут быть снабжены электромеханическими приводами наведения и дистанционными системами управления. В настоящее время данный метод широко используется в зарубежном машиностроении, судостроении и авиастроении и начинает использоваться на российских судостроительных предприятиях.

Основные поставщики измерительных систем — измерительных станций на базе электронных теодолитов фирмы «Leica» Германия, «Sokkia» и «Торсоп» Япония.

Применение метода ограничивается его технологическими особенностями. Так, ограничения измерительного пространства метода по расположению теодолитов до объекта и по точности измерений в условиях затесненности судовых помещений, стапельных и сборочных мест приводит к необходимости построения и использования системы локальных геодезических сетей. Теория построения их на упругом основании не разработана.

Для широкого внедрения в практику судостроения необходимо:

- исследование точности метода на упругом, наклонном и качающемся основании;

- адаптация теодолитов для работы на наклонном и качающемся основаниях.

Электронные тахеометры

Типы тахеометров

На рисунке 6 представлена принципиальная схема измерения координат точек объекта электронным тахеометром с дальномером.

Сравнительно недавно ведущие мировые производители геодезического оборудования стали выпускать лазерные безотражательные электронные тахеометры. Данные приборы позволяют решать ряд сложных задач. Встроенная электронная память и микропроцессор позволяет свести процесс измерений и определения положения точки в пространстве к нажатию одной кнопки. Безусловно, такие приборы являются практически идеальными инструментами для проведения обмеров.

Рисунок 6 - Принципиальная схема измерений координат точки с помощью
электронного тахеометра

На сегодняшний день на рынке электронных тахеометров существует широкий спектр приборов, отличающихся как по цене, так и по точностным характеристикам и выполняемым функциям.

Все тахеометры можно разделить на три основные группы:

1. Простейшие электронные тахеометры. Это самые простые по выполняемым функциям электронные тахеометры. Запись данных производится, как правило, во внутреннюю память (если такая существует) или на внешний накопитель. Производят самые простые функции измерений и вычисления (горизонтальное положение, превышение). Угловая точность таких приборов находится в пределах от 5" до 6", линейная от 3 до 5 мм. Дальность измерения расстояния не превышает 1100 - 1500 метров по одной призме.

2. Тахеометры среднего класса (электронные тахеометры Nikon, Trimble). Эти тахеометры несколько дороже, но получили наиболее широкое распространение. Они имеют встроенное программное обеспечение для производства практически всего спектра геодезических работ (развитие геодезических сетей, съёмка и вынос в натуру, решение задач координатной геометрии: прямая и обратная геодезическая задача, расчет площадей, вычисление засечек). Угловая точность у таких приборов от 1" до 5" в зависимости от класса точности.

3. Электронные тахеометры, оснащенные сервоприводом, что позволяет выполнять роботизированные измерения. Эти приборы могут самостоятельно наводиться на специальный активный отражатель и производить измерения. В дополнение прибор с сервоприводом может оснащаться специальной системой управления по радио, при этом съёмку может производить только один человек, находясь непосредственно на измеряемой точке. Подобная схема съёмки увеличивает производительность проведения съемочных работ примерно на 80% процентов. Если прибор с сервоприводом имеет безотражательный дальномер, то получаете систему для съёмок при проведении туннельных работ, съёмки фасадов зданий, съёмки карьеров, съёмки поверхности дорог и других площадных объектов для построения цифровой математической модели с высокой степенью точностью. Также роботизированные системы могут быть использованы для слежения за деформациями объектов, съёмки движущихся объектов и т.д.