Heft 54/1997

Schriftenreihe
des Instituts für Geodäsie


 
Heft 54/1997

DOLD, Jürgen

Ein hybrides photogrammetrisches Industriemeßsystem höchster Genauigkeit und seine Überprüfung

Dissertation
137 S.

Auflage:  450

ISSN:  0173-1009

Inhaltsverzeichnis

Zusammenfassung

 


Vollständiger Abdruck der von der Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen der Universität der Bundeswehr München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktor-Ingenieurs (Dr.-Ing.) genehmigten Dissertation.

Promotionsausschuß:  
Vorsitzender: Univ.-Prof. Dr.-Ing. D. Könke
1. Berichterstatter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. E. Dorrer
2. Berichterstatter: Univ.-Prof. Dr.-Ing. W. Welsch
3. Berichterstatter: Prof. Dr.-Ing. F. Wäldele

Die Dissertation wurde am 13. September 1996 bei der Universität der Bundeswehr München, Werner-Heisenberg-Weg 39 eingereicht.

Tag der mündlichen Prüfung:  17. März 1997
 



Verkürztes Inhaltsverzeichnis

1.  Einführung und Zielsetzung 9
     1.1.  Wichtige Verfahrens- und Geräteentwicklungen für die
             Industriephotogrammetrie

9
     1.2.  Entwicklungstendenzen 10
     1.3.  Zielsetzung dieser Arbeit 10
 
2.  Photogrammetrische Punktbestimmung (Begriffe) 11
     2.1.  Signalisierung diskreter Meßstellen 11
     2.2.  Bildaufnahme und Réseau 11
     2.3.  Bildauswertung 12
     2.4.  Mehrbildtriangulation 12
     2.5.  Verfahren zur Näherungsbestimmung 16
 
3.  Systemkonzept 16
     3.1.  Konzept der konsequent angewendeten Réseau-
             technik

17
     3.2.  Bildaufnahme und Bildauswertung klassischer
             photogrammetrischer Systeme

18
     3.3.  Vorteil der konsequent angewendeten Réseau-
             technik

18
 
4.  Objektsignalisierung 19
     4.1.  Eigenschaften retroreflektierender Zielmarken 19
     4.2.  Eigenschaften kreisförmiger Zielmarken 26
     4.3.  Vor- und Nachteile der Objektsignalisierung 31
 
5.  Bildaufnahme und Abbilungseigenschaften 33
     5.1.  Large Format Camera 33
     5.2.  Réseau 43
     5.3.  Kameraparameter und ihre Bestimmung 59
 
6.  Bildauswertung 76
     6.1.  Gezielte Teilbilderfassung durch Näherungswert-
             bestimmung

77
     6.2.  Digitale Bildverarbeitung für die Teilbildauswertung 80
     6.3.  Vergleich von zwei opto-elektronischen Kameras für
             die Teilbilderfassung

84
     6.4.  Zuordnung des Teilbildes zum Gesamtbild
             (Sensororientierung)

90
     6.5.  Experimenteller Nachweis der Kompensation
             stärksten Filmverzugs

96
 
7.  Überprüfung der Meßgenauigkeit 98
     7.1.  Vorbemerkung 98
     7.2.  Prüfverfahren in der traditionellen Koordinaten-
             meßtechnik

99
     7.3.  Vorbereitende Untersuchungen zu Prüfung photo-
             grammetrischer Systeme

102
     7.4.  Vorschlag für die Prüfung photogrammetrischer
             Systeme

114
 
8.  Anwendungen des Systems 122
     8.1.  Anwendungen im Flugzeugbau 122
     8.2.  Anwendungen im Schiffbau 124
     8.3.  Anwendungen im Bauwesen 124
 
9.  Zusammenfassung und Ausblick 127
     9.1.  Zusammenfassung 127
     9.2.  Ausblick 127
 
Literatur 130
 
Dank 136
Lebenslauf 137
 

 
Zusammenfassung

Durch die konsequente Ausnutzung der Réseautechnik konnte ein großformatiges photographisches Industriemeßsystem mit mechanisch geringem Aufwand realisiert werden. Waren bei vergleichbaren Meßsystemen bisher mindestens vier Meßnormale an der Bestimmung von Bildkoordinaten beteiligt, so werden bei dem realisierten Meßsystem nur zwei benötigt.

Eine elementare Komponente des Meßsystems bildet die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte großformatige photographische Kamera, deren Elemente eingehend untersucht wurden. Es konnte gezeigt werden, daß sich die entfernungsabhängige radialsymmetrische Verzeichnung im Rahmen der simultanen Selbstkalibrierung bestimmen läßt. Durch diese Methode wurde bei kurzen Aufnahmeentfernungen und starken Variationen des Bildmaßstabes die Genauigkeit im Objektraum um etwa 70% verbessert. Bei größeren Aufnahmeentfernungen erfolgte eine Genauigkeitssteigerung von rund 10%.

Die zweite elementare Komponente des Systems bildet das digitale Bildauswertegerät und die damit verbundene Auswertesoftware. Die entwickelte Bildverarbeitungssoftware verbindet die im Rahmen dieser Arbeit vorgestellte "optisch numerische Sensorisierung über dem projizierten Kameraréseau" mit den bekannten Methoden der digitalen Bildverarbeitung. Ergebnisse des Vergleiches zweier opto-elektronischer Sensoren hinsichtlich ihrer Nutzung für die Bildauswertung werden ebenso vorgestellt wie die Fahrwegoptimierung zur schnelleren Bearbeitung der Meßbilder.

Da die Genauigkeit eines Meßsystems nicht nur von der Bildaufnahme und der Bildauswertung abhängig ist, sondern auch die Zielmarken einen nicht zu vernachlässigenden Einfluß auf das Meßergebnis haben können, erfolgt im Rahmen dieser Arbeit eine Untersuchung der verwendeten Zielmarken. Es werden verschiedene Zielmarken im Rahmen einer photogrammetrischen Testmessung geprüft und es wird aufgezeigt, welchen Einfluß die Maskendicke, die Retrofolie und die Abbildungsexzentrizität auf das Meßergebnis haben kann.

Die Überprüfung photogrammetrischer Systeme bildet einen weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit. Die in der Photogrammetrie übliche Beschreibung der Meßgenauigkeit mit Hilfe von Standardabweichungen werden in der Industrie als Genauigkeitsaussage meist nicht akzeptiert. Dies liegt erstens daran, daß die Berechnung der Standardabweichung im Rahmen der Mehrbildtriangulation für Nicht-Photogrammeter kaum nachvollziehbar ist, und zweitens, daß in der industriellen Meßtechnik andere, in nationalen und internationalen Richtlinien definierte Genauigkeitsangaben üblich sind. Es wird deshalb ein Verfahren zur Überwachung und Abnahme photogrammetrischer Systeme in Anlehnung an die DIN ISO 10360 (Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Koordinatenmeßgeräten) vorgeschlagen. Dieses Verfahren ist sowohl für photographische Systeme als auch für digitale Systeme einsetzbar.
 


 
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