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

MoDiTa – Modulare Digitalkameratachymeter

Das Projekt MoDiTa will einen Innovationsschub für moderne Motortachymeter auslösen. Ziel ist die Realisierung und Verifizierung modularer Digitalkameras als Okularaufsatz einschließlich einer Erprobung der Gesamtsysteme in Pilotanwendungen. Angestrebt wird eine möglichst herstellerübergreifende Lösung.
Motivation und Ziele: 

Anwender moderner technischer Systeme können in Zeiten rasanter technologischer Entwicklungen von einem modularen Gerätedesign profitieren. Mit einem modularen Konzept für die Integration von Digitalkameras können die erheblichen Unterschiede der Entwicklungs- und Nutzungsdauerzyklen bei geodätischen Instrumenten, digitaler Kameratechnik und Verfügbarkeit drahtloser Datenübertragungskapazität entkoppelt werden. Für den Anwender bedeutet ein modularer Zukauf: moderate Aufrüstungskosten, Um- und Rückrüstung mit wenigen Handgriffen, Mischnutzung (mit/ohne Digitalkamera) möglich, geringeres kaufmännisches Risiko.

Aktivitäten: 

Das Messsystem ist nach einem modularen Konzept aufgebaut, die einzelnen Komponenten können einfach ausgetauscht werden. So kann z.B. der Wechsel von Kameras mit unterschiedlichen spektralen Eigenschaften (monochromatisch, Farbe, Infrarot) mit wenigen Handgriffen erfolgen. Im Hinblick auf technische Anwendungen wie z.B. die Ausrichtung von Industrieanlagen, die hochpräzise Erfassung von kleinen Bewegungen und Schwingungen werden unterschiedliche Kameras auf ihre Eignung hin untersucht.

Eine automatisiert ablaufende Selbstkalibrierung stellt nach einem Kamerawechsel binnen weniger Minuten sicher, dass die Genauigkeitseigenschaften selbst hochgenauer Motortachymeter und -theodolite vollständig ausgeschöpft werden können.

Ergebnisse: 

Der aktuelle Stand der Softwareimplementierung bietet bereits einen recht hohen Automatisierungsgrad mit Near-Realtime Auswertung durch digitale Bildverarbeitung und Best-Fit-Algorithmen. Als Ziele werden derzeit primär GPS-getaktete LEDs, einfache Marken sowie Strichkreuze von Kollimatoren eingesetzt.

Eckdaten

Zeitraum:     01.07.2009 - 28.02.2014
Kooperation:
  • – Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
  • – Dr. Bertges Vermessungstechnik
  • – Hexagon Metrology GmbH
  • – Sinning Vermessungsbedarf GmbH
  • – sigma3D GmbH
  • – Scholpp Montage GmbH
  • – Hessisches Landesamt für Bodenmanagement und Geoinformation (HLBG)
  • – TU Darmstadt, Geodätisches Institut
Förderkennzeichen:     BMBF 1777X09
Titelbild:
  • Montage des Kameraadapters an die Okularhalterung eines Tachymeters Leica TS30
,

Nachrichten

Am 16. Mai 2019 fand im Rheintal-Kongress-Zentrum Bingen die Fachwissenschaftliche Jahrestagung der DVW Rheinland-Pfalz e.V. Gesellschaft für Geodäsie,…

Zum siebten Mal wurde am 17.11.2016 der Preis des Hochschulrats der Hochschule Mainz verliehen, mit dem herausragende Studienleistungen ausgezeichnet werden…

Am 15.5.2015 ist es endlich so weit: Martin Heppe, Raphael Bretscher und Arno Heidelberg, Studenten der BA- und MA-Studiengänge Geoinformatik und Vermessung…

Verwandte Projekte

Zur Dokumentation der bestehenden Fassade des Mainzer Rathauses wurde diese mit UAV-Photogrammetrie und terrestrischem Laserscanning aufgenommen. Die daraus abgeleiteten Orthoansic…
Zur Vermessung von Schächten im Bergbau wurde ein 360° Mehrkamerasystem entwickelt, das am i3mainz kalibriert wurde. Mithilfe einer simulierten Kalibrierung wurde ein geeignetes Ka…

Publikationen

Modulare Digitalkameratachymeter

2015

M. Schlüter,
S. Hauth

RTF

n.A.

Das Vorhaben will einen Innovationsschub für die Anwendung vermessungstechnischer
Tachymeter (auch Totalstationen, mobile Polarmesssysteme großer Reichweite)
auslösen.
Ermöglicht wird dieser Innovationsschub durch die Integration bildgebender Sensoren
mit einem konsequent modularen Lösungsansatz an Stelle der bislang mit nur
mäßigem Erfolg unternommenen monolithischen Lösungsansätze. Durch unser Konzept
werden die stark unterschiedlichen Entwicklungszyklen der zentralen Systemkomponenten
entkoppelt. Dadurch werden mittelfristig insbesondere KMU, Entwicklungseinrichtungen
und Hochschulen in die Lage versetzt, anwendungsspezifische
Lösungen für den expandierenden Markt von Geoinformationen und den steigenden
Bedarf an räumlichen Geometriedaten zu entwickeln und in der Folge auch eigenständig
zu vermarkten.


Autokollimationszielungen mit dem Leica Absolute Tracker AT401

2013

S. Hauth,
M. Schlüter

RTF

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (avn)

Autokollimationszielungen ergänzen die hochgenaue 3D-Koordinatenmesstechnik und ermöglichen die präzise Festlegung von Richtungen im Raum auch unter beengten räumlichen Verhältnissen. Exemplarisch untersuchen wir die Durchführung von Autokollimationzielungen mit einem Lasertracker. Um die neuartige Vorgehensweise mit dem Leica Absolute Tracker AT401 dem klassischen Prozedere mit Industrietheodolit und Autokollimationsokular vergleichend gegenüber stellen zu können, vermessen wir einen verspiegelten Prüfkörper dreimal unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Gerätesystemen.


Schneller und ausdauernder als das menschliche Auge: Modulare Okularkameras am Motortachymeter

2013

S. Hauth

RTF

Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (avn)

Bis zu 62 500 Zielungen pro Sekunde werden derzeit mit einer USB 3.0 Industriekamera am geodätischen Tachymeter erreicht. Exemplarisch betrachten wir die Einsatzmöglichkeiten solcher Systeme für die Erfassung hochfrequenter Schwingungen, stellen aktuelle Grenzen dar und schlagen einen pragmatischen Weg für eine präzise zeitliche Zuordnung der Beobachtungen mithilfe eines GPS-Zeitempfängers vor.

Neben hochfrequenten Zielungen erlaubt das am Institut für raumbezogene Informations- und Messtechnik i3mainz entwickelte Konzept MoDiTa – Modulare DigitalkameraTachymeter – ein hochgenaues Monitoring über lange Zeiträume. Mithilfe der modularen Okularkameras und einem Kollimator als Ziel werden die bekannten Verfahren zur automatischen Zielerfassung und Zielverfolgung von Punkten im Raum (wie z.B. ATR) mit der hochgenauen Erfassung absoluter Ausrichtungen im Raum ergänzt.


Modular Imaging Total Stations - Sensor Fusion for high precision alignment

2012

S. Hauth,
M. Schlüter,
F. Thiery

PDF / RTF

3rd International Conference on Machine Control & Guidance Proceedings

Initialized in 2009, the Institute for Spatial Information and Surveying Technology (i3mainz), Mainz University of Applied Sciences, forces research towards modular concepts for imaging total stations. On the one hand, this research is driven by the successful setup of high precision imaging motor theodolites in the near past, on the other hand it is pushed by the actual introduction of integrated imaging total stations to the positioning market by the manufacturers Leica Geosystems, Sokkia, Pentax, Topcon and Trimble.

Modular concepts for imaging total stations are manufacturer independent to a large extent and consist of a particular combination of accessory hardware, software and algorithmic procedures. The hardware part consists mainly of an interchangeable eyepiece adapter offering opportunities for digital imaging. An easy assembly and disassembly in the field is possible allowing the user to switch between the classical and the imaging use of a robotic total station. The software part primarily has to ensure hardware control, but several level of algorithmic support might be added and have to be distinguished. Algorithmic procedures allow reaching several levels of calibration concerning the geometry of the external digital camera and the total station. Here the resulting resolution capacity of our sensor fusion and also the accuracy of the system are presented based on examples. We deliver insight in our recent developments and quality characteristics.

The sensor fusion between camera and polar measuring system allows detecting and measuring different types of targets with high precision. MoDiTa is used to calibrate inclination sensors and to control the long-term stability of laser and tripods.