Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik
Hochschule Mainz - University of Applied Sciences

Hochgenaues Kinematisches Tracking

Hochgenaue Richtungsmessungen stützen die präzise Montage, Ausrichtung und Justierung bei hohen Genauigkeitsanforderungen. Typische Anwendungsfelder reichen von der Satellitenendmontage bis zur Einrichtung von Druckmaschinen oder Walzstraßen. Kollimations- und Autokollimationszielungen mit Präzisionstheodoliten bestimmen die Ausrichtung von Planspiegeln oder Laserstrahlen im Raum mit einem Optimum an Genauigkeit. Ergebnisse sind 3D-Richtungsvektoren oder rechnerisch abgeleitete Größen im Koordinatensystem des Auftraggebers.
Motivation und Ziele: 

Die am i3mainz entwickelten Digitalkameratheodolite erlauben die hochgenaue Registrierung eines Zieles, sobald es innerhalb des Fernrohrblickfelds des Theodoliten sichtbar ist. Das Anfahren eines Zieles mit dem Fadenkreuz des Theodoliten ist nicht mehr erforderlich. Dies hat zwei wichtige Konsequenzen:

  • Hochgenaue Zielungen auf permanent bewegte Ziele sind möglich (Tracking).
  • Klassische Zielungen auf statische Ziele werden erheblich vereinfacht und beschleunigt.
Aktivitäten: 

Auf der Hardwareseite wurden in 2007 zwei motorisierte Präzisionstheodolite Leica TM5100™ und TM5100A™ mit koaxial angeordneten digitalen Industriekameras kombiniert. Das baukastenartige Design erlaubt einen zügigen Kamerawechsel und den Einsatz von Spezialobjektiven für Messungen in Spektralbereichen außerhalb des sichtbaren Lichts. Erfahrungen mit unterschiedlichen optischen Anordnungen liegen vor. Die Selbstkalibrierung des Gesamtsystems erfolgt durch einige hundert automatisch durchgeführte Zielungen auf statische Ziele (in ca. fünf Minuten) und automatisierter Auswertung mittels subpixelgenauer digitaler Bildverarbeitung und Best-Fit-Algorithmen.

Ergebnisse: 

Eingesetzt werden die Digitalkameratheodolite ab Frühjahr 2008 zur Justierung und Kalibrierung von Laserterminals. Laserterminals dienen der Datenübertragung zwischen Satelliten. Durch die Nutzung von Laserlicht anstelle der bislang üblichen Radiowellen kann die Datenrate erheblich gesteigert werden: Bei ersten Tests seitens der Firma Tesat-Spacecom GmbH & Co. KG liefen Daten vom deutschen Satelliten TerraSAR-X zum US-Satelliten NFIRE und zurück und überbrückten dabei fehlerfrei mehr als 5000 Kilometer Weltraum. Die erzielte Datenrate entspricht anschaulich etwa 400 DVDs pro Stunde. So könnten größere Datenpakete künftig über mehrere Satelliten hinweg übertragen werden – etwa um Bilddaten von Erdbeobachtungssatelliten zur Bodenstation zu senden. Neben dem Einmessen der optischen Komponenten des Laserterminals gegen Referenzflächen realisiert das i3mainz auch das Einrechnen von Laserterminals auf Satelliten und Bodenstationen mit Bezug zu einem globalen Referenzsystem.

Eckdaten

Zeitraum:     01.11.2006 - 30.04.2013
Beteiligte Personen:
  • – Dipl.-Ing. (FH) Henning HeĂź
Kooperation:
  • – Tesat-Spacecom GmbH & Co. KG
Titelbild:
  • Digitalkameratheodolite
,

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Publikationen

Selbstkalibrierung motorisierter Digitalkameratheodolite für technische Präzisionsmessungen.

2009

M. SchlĂĽter,
S. Hauth,
H. HeĂź

PDF / RTF

Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement (zfv)

In diesem Beitrag wird eine Realisierung von motorisierten Digitalkameratheodoliten für technische Präzisionsmessungen (automatisierte trackende Kollimations- und Autokollimationszielungen) vorgestellt. Dargestellt werden das technische Anwendungsbeispiel, die mathematische Modellierung, das Konzept der Selbstkalibrierung und exemplarische Ergebnisse.


Technische Präzisionsmessungen und kinematisches Tracking mit motorisierten Digitalkameratheodoliten

2009

M. SchlĂĽter,
S. Hauth

PDF / RTF

Photogrammetrie - Laserscanning - Optische 3D-Messtechnik, Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2009

In diesem Beitrag wird eine Realisierung motorisierter Digitalkameratheodolite für Präzisionsmessungen und kinematisches Tracking vorgestellt. Als Grundlage dient ein vom i3mainz entwickelter Digitalkameratheodolit auf der Grundlage des Leica TM5100 bzw. TM5100A. Hiermit sind hochgenaue Kollimationszielungen innerhalb des kalibrierten Bereichs des Fernrohrblickfeldes möglich. Dies ermöglicht einfachere Präzisionsmessungen auf statische Ziele und hochgenaue Zielungen auf sich moderat bewegende Ziele (Tracking). Des Weiteren wird ein kurzer Einblick in aktuelle und zukünftige Entwicklungen getätigt.