Martin Giese
Untersuchung einer kameraunterstützten Alignierausrüstung
Das Thema der Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung einer kameraunterstützten Alignierausrüstung. Dieses System wurde entwickelt, um das klassische Verfahren des geometrischen Alignements, mithilfe von digitalen Bildauswertealgorithmen, zu erleichtern. Das System besteht aus einem Tachymeter, einer Okularkamera, einem Schrittmotor zur Fokussierung und der Steuersoftware Cyclops V2.0.
Durch vorangegangene Untersuchungen an dem System, die bisher nur unter Laborbedingungen erfolgten, standen grundlegende Erkenntnisse zur Verfügung. Dieses Wissen sollte dazu beitragen, dass neue Aligniersystem unter Feldbedingungen auf seine Praxistauglichkeit hin zu testen.
Ein wichtiger Bestandteil des Systems ist der Aufbau der Zieltafel. Auf dieser befindet sich ein Schachbrettfeld, wobei mttig zusätzlich ein Template aufgebracht ist. Das Schachbrett dient der Software und den integrierten Algorithmen dazu, das System zu kalibrieren. Unter Kalibrierung wird hier die Herstellung des Bezugs zwischen Bildkoordinatensystem des CCD-Sensors und dem Alignementkoordinatensystem verstanden, was mittels einer sogenannten Schachbrettkalibrierung erfolgt.
Für Messungen über weite Entfernungen (bis 250 m) mussten die Zielzeichen hinsichtlich des Formates und der Schachbrettfeldgröße angepasst werden. Dafür wurden weitere Labormessungen und darauf aufbauende Messungen im Freien durchgeführt. Die Erkenntnisse der Messungen führten zu einem Umrechnungsfaktor, mit dem die benötigten Zielzeichengrößen bestimmt werden konnten.
Eine weitere Aufgabe bestand darin, das Schachbrettmuster zu kalibrieren. Darunter ist zu verstehen, dass in einem Verfahren die Zieltafel vermessen wird und anschließend die genauen Feldgrößen des Schachbrettes bekannt sind. Mit dem vorgestellten Verfahren ist die Ermittlung der Kantenlängen mit einer Genauigkeit von 0,2 mm möglich.
Zur weiteren Untersuchung des Aligniersytems wurden Folgemessungen durchgeführt. Es wurde das Auflösungsvermögen des Systems im Feld bestimmt, wobei die guten Ergebnisse aus dem Labor nicht bestätigt werden konnten. Das Auflösungsvermögen liegt bei einer Distanz von 75 m bei 0,5 mm. Neben den Standardabweichungen der Schachbrettdetektion und des Template Matchings wurde eine Genauigkeitsbetrachtung durchgeführt. Das gewonnene Ergebnis von 1,7 mm für die Standardabweichung der Punktbestimmung ist noch nicht zufriedenstellend.