DE2641965A1 - Pruefeinrichtung fuer ein photogrammetrisches instrument - Google Patents
Pruefeinrichtung fuer ein photogrammetrisches instrumentInfo
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Description
MÜLLER-BORE
> DEUFEL · SCHÖN · HERTEI,
DR. WOUFGANG MÜUUER-BORfe
(PATENTANWAUTVON 1927-1975) DR. PAUU DEUFEU. DIPU.-CHEM.
DR. AUFRED SCHÖN. D1PU.-CHEM. WERNER HERTEU. D1PU.-PHYS.
Hl
C 2971
CANADIAN PATENTS AND DEVELOPMENT LIMITED Ottawa, Ontario, Canada
Prüfeinrichtung für ein photogrammetrisches Instrument
Die Erfindung betrifft allgemein photogrammetrisehe Instrumente und bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung,
welche eine Aufzeichnung von Zeichenvorgängen liefert und die Aufzeichnung auf eine Beobachtungsoptik eines Instrumentes
für eine optische Überprüfung projiziert.
Ein Hauptproblem beim Betrieb eines komplizierten photogrammetrischen
Instrumentes besteht darin, Zeichenfehler und Zeichenauslassungen zu vermeiden. Beispielsweise kann
das in der vorliegenden Anmeldung näher beschriebene photogrammetrisehe
Instrument ein analytischer Stereoplotter derjenigen Art sein, wie er in der US-PS 3 729 83O beschrieben
ist. Der analytische Plotter oder Analyseplotter ist ein
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Stereokomparator in einer geschlossenen Schleife mit einem
Computer, wobei die Eingangssignale Photographien darstellen und die Ausgangssignale digitale oder analoge Daten sind.
Die Eingabe vom Bedienungspersonal erfolgt über eine Steuertafel und eine elektrische Schreibmaschine, durch welche der
Operator mit dem Computer mit Hilfe von zwei Handrädern (für eine X- und für eine Y-Bewegung) sowie mit einem Fußrad (zum
Anheben)zur Bewegung des Phototrägers in Verbindung tritt. Der Computer empfängt Eingangssignale von Verschlüsslern,
welche mit den Handrädern und dem Fußrad verbunden sind,
und zwar über eine Puffereinheit, um Berechnungen oder andere
Verarbeitungen der Parameter durchzuführen. Entsprechende Befehle werden erzeugt und über eine Servo-Steuerlogik Phototräger-Servoeinrichtungen
zugeführt, so daß die zwei Photographien zu allen Zeiten derart gesteuert werden, daß ein
in geeigneter Weise zusammengesetztes und positioniertes Stereomodell für das Bedienungspersonal dargestellt wird.
Die Eingabesteuerung für den Servomotor für die Verlagerung des Schreibkopfes des Zeichentisches kann entweder von den
Handrädern oder von dem Computer erfolgen, wobei im allgemeinen hierfür einfache Modellkoordinaten in Frage kommen.
Zum Aufzeichnen von Daten kann entweder vom Bedienungspersonal der Aufzeichnungsknopf manuell gedrückt werden, oder
es kann der Computer in der Art programmiert werden, daß die Aufzeichnung ausgelöst und wieder beendet wird, nachdem eine
bestimmte Menge an Daten in gleichmäßigen Intervallen aufgenommen wurde. Eine kontinuierliche direkte Aufzeichnung dieser
Art wird normalerweise auch als Digitalisierung eines Modells bezeichnet.
Bei dem Verfahren der Aufnahme und Aufzeichnung von digitalen Daten ist es wesentlich, daß eine Einrichtung vorhanden ist,
welche die Möglichkeit bietet, die Richtigkeit von numerischen oder graphisch aufgezeichneten und dargestellten Daten direkt
zu überprüfen, wobei arch die Vollständigkeit des Zeichenvor-
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V 2ΘΑ1965
gangs zu überprüfen ist. Es wäre daher vorteilhaft, eine visuelle Echtzeit-Darstellung der aufgezeichneten Ergebnisse
zur Verfugung zu haben, welche dem dreidimensionalen
Modell des Terrains oder des photographischen Bildes des Terrains überlagert sind, wie es in der Zeicheneinrichtung
sichtbar ist. Gegenwärtig wird ein gewisses Maß an Kontrolle des Zeichenvorgangs dadurch gewährleistet,
daß entweder die gezeichneten Einzelheiten auf einem extern angeordneten Zeichentisch überprüft werden oder daß
eine graphische Darstellung auf einer Kathodenstrahlröhre erfolgt. Jedoch liefern die bisherigen Systeme keine Echtzeit-Lösung vom Standpunkt des Bedienungspersonals aus,
da für das Bedienungspersonal die Notwendigkeit besteht, den kontinuierlichen Digxtalisierungsvorgang dadurch zu
unterbrechen, daß der Kopf angehoben werden muß und die Aufmerksamkeit von der Beobachtungsoptik des Instrumentes
abgelenkt wird, um die ordnungsgemäße Punktion zu überprüfen, indem entweder die zeichnerische Darstellung auf
dem Zeichentisch oder die graphische Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre überprüft wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prüfeinrichtung für eine photogrammetrische Einrichtung der eingangs näher erläuterten
Art zu schaffen, welche in besonders anschaulicher Weise eine Anzeige liefert, aus welcher die ordnungsgemäße
Punktion des ablaufenden Vorganges vom Bedienungspersonal
überprüft werden kann, ohne den kontinuierlichen Digxtalisierungsvorgang zu unterbrechen oder die Aufmerksamkeit des
Bedienungspersonals von der eigentlichen Arbeitsstelle abzu lenken.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß eine
Zeicheneinrichtung vorgesehen ist, die ein Aufzeichnungsmedium und einen Zeichenkopf aufweist, der relativ zu dem
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Aufzeichnungsmedium bewegbar ist, daß weiterhin eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Zeicheneinrichtung mit dem
photogrammetrischen Instrument in der Weise zu verbinden, daß eine Bewegung des Phototrägers relativ zu der Zeichenmarke
eine entsprechende Relativbewegung zwischen dem Zeichenkopf und dem Aufzeichnungsmedium bewirkt, daß weiterhin
eine Einrichtung vorhanden ist, um den Zeichenkopf derart z.u aktivieren, daß er eine Linie auf dem Zeichenmedium
erzeugt, welche die Position des Phototrägers in bezug auf die Zeichenmarke angibt, und daß eine Bxldübertragungsoptik
vorhanden ist, um ein Bild des Aufzexchnungsmedxums der
Photobeobachtungsoptik des photogrammetrischen Instrumentes zu überlagern.
Gemäß der Erfindung ist der wesentliche Vorteil erreichbar, daß eine Anzeige von verarbeiteten Daten in die Beobachtungsoptik eines photogrammetrischen Instrumentes geliefert wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der
Zeichnung "beschrieben; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils einer Bildmeßeinrichtung, in welcher die erfindungsgemäße
Prüfeinrichtung eingebaut ist, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Optik der in
der Fig. 1 veranschaulichten Vorrichtung.
Gemäß Fig. 1 ist die Prüfeinrichtung 1 in eine Bildmeßeinrichtung eingebaut, und zwar speziell in einen Analyseplotter
oder eine Bildauswerte-Einrichtung, von welcher ein Teil 2 zeichnerisch dargestellt ist, wobei einer aus
einem Paar von Phototrägern 21 und Phototräger-Positionsverschlüssler 23 und 24 vorhanden sind. Die Prüfeinrichtung
1 weist eine Zeicheneinrichtung 3 "und eine anhand
der Fig. 2 zu erläuternde Bildübertragungsoptik auf.
Die Zeicheneinrichtung 3 weist einen Aufzeichnungsmediumträger 4 auf, der in einer Y-Eichtung beweglich auf einer
Führungseinrichtung 5 angebracht ist, und einen Aufzeichnungskopf 6, der auf einem Arm 7 derart angebracht ist,
daß er in einer X-Eichtung entlang einer Führungseinrichtung 8 bewegbar ist. Die Zeicheneinrichtung 3 ist mit dem
Phototräger 21 der Bildauswerte-Einrichtung 2 über ein Y-Verbindungselement 9 mit dem Träger 4 und über ein X-Verbindungselement
10 mit dem Aufzeichnungskopf 6 verbunden.
Die Verbindungselemente 9 und 10 ermöglichen eine Bewegung des Aufzeichnungskopfes 6 in bezug auf den Aufzeichnungsmediumträger
4, welche der Bewegung des Phototrägers 21 entspricht.
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- gf -
In einer alternativen Ausfiihrungsform kann die Verbindungseinrichtung
der Zeicheneinrichtung mit der Bildauswerte-Einrichtung anstatt der mechanischen Komponenten elektrische
Komponenten aufweisen, beispielsweise Positxonsverschlussler 23 und 24· für den Phototräger und (nicht dargestellte) Servomotoren,
und zwar jeweils einen für den Aufzeichnungskopf 6 und den Aufzeichnungsmediumträger 4·.
Die Zeicheneinrichtung kann ein beliebiges bekanntes System zur Veränderung der Oberfläche eines durchsichtigen Mediums,
einer Photographie, einer elektromagnetischen Aufzeichnung,
usw. aufweisen. Ein bevorzugtes Aufzeichnungsmedium 12 ist
derart ausgebildet, daß es einen elektroempfindlichen Film oder eine elektroempfindliche Schicht aufweist, die eine
elektroempfindliche Oberfläche auf einer klaren Basis hat. Der Aufzeichnungskopf 6 weist einen den elektrischen Strom
leitenden Stift 11 auf, und er hat eine Einrichtung, um den Stift anzuheben oder abzusenken. Im abgesenkten Zustand wird
durch den elektrischen Strom, welcher durch den Stift 11 hindurchgeht, die elektroempfindliche Schicht verdampft, so daß
eine durchsichtige Spur an dem Kontaktpunkt zurückbleibt. Die elektroempfindliche Schicht wird auf einer durchsichtigen
Platte gehalten, welche einen Teil des Aufzeichnungsträgers 4· darstellt .Das Aufzeichnungsmedium kann durch eine
Vakuumeinrichtung an Ort und Stelle gehalten werden.
Durch das Absenken des Stiftes 11 bei angelegtem Strom wird die Aufzeichnung begonnen, und ein Anheben des Stiftes beendet
die Aufzeichnung. Durch entsprechende Steuerung der Frequenz des Anhebens und des Absenkens können entweder
eine gestrichelte oder eine strichpunktierte Linie oder im stationären Modus ein einzelner Punkt aufgezeichnet werden.
In der grundsätzlichen Betriebsart des Stiftes würde der Stift in der abgesenkten Stellung bleiben, und die Ver-
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— if —
!Lagerungen in der Richtung X und in der Richtung Y des
Phototrägers 21 des Auswertegerätes über die X-Y-Verbindungselemente
9 und 10 zu dem Träger 4 wurden dann
eine ununterbrochene Ortsaufzeichnung bewirken, welche
nur durch das Anheben des Aufzeichnungsstiftes beendet wird. Dies kann entweder von Hand erfolgen oder kann dadurch
geschehen, daß die gewünschten Schritte in den Computer des Auswerte-Zeichensystems einprogrammiert
werden. Indem der einzelne Stift durch eine Anordnung aus mehreren Stiften ersetzt wird, die einzeln von einer
entsprechenden elektronischen Logik (Mustergenerator) steuerbar sind, schafft die Möglichkeit, daß zusätzlich
zu der Ortsaufzeichnung alphanumerische Zeichen aufgezeichnet
werden können.
Um eine selektive Beobachtung der aufgezeichneten Ortsmerkmale auf der elektroempfindlichen Schicht zu ermöglichen,
ist eine Beleuchtungseinrichtung 29 (siehe Fig. 2) vorgesehen, die wahlweise eingeschaltet oder ausgeschaltet
werden kann. Eine Beleuchtung der Aufzeichnungslinien durch ein blaues Filter 30 führt zu einer unterscheidungskräftigen
Farbe für das aufgezeichnete Bild, wenn es beobachtet wird, und unterdrückt auch Beugungsmuster oder Streumuster desjenigen Lichtes, welches aus
den Öffnungen der hellen Linien austritt, so daß ein besseres Bild entsteht. Es können verschiedene Farbfilter
vorteilhaft verwendet werden, um ein anschaulicheres Bild zu liefern, und zwar insbesondere bei
der Arbeit mit Farbphotographien.
Die Fig. 2 veranschaulicht eine Bildubertragungsoptik,
welche eine Objektivlinse 14, einen Spiegel 15, eine
Linse 16, Prismen 17, 18 und 19» weiterhin einen Bündelteiler 20, der im Beobachtungsweg der Beobachtungsoptik
25 des Auswertegerätes angeordnet ist, aufweist. Die
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optischen Elemente 14-, 15, 16 und 17 sind auf dem Arm 7
angeordnet, so daß sie in der X-Richtung mit dem Aufzeichnungskopf
6 bewegbar sind. Das optische System muß parallele Bündel zwischen den optischen Elementen 17 und
18 liefern, da der Abstand veränderbar ist. Die Bildübertragungsoptik projiziert und überträgt diejenige Linie,
welche auf dem Aufzeichnungsmedium 12 aufgezeichnet wurde, auf die Beobachtungsoptik des Analyseplotters oder
Auswertegerätes, wobei die Bewegung, die Skala und das seitliche Korrekturbild mit Hilfe des Bündelteilers 20
auf das reale photographische Bild von dem Photo 22 des Analyseplotters in der Weise überlagert werden, daß das
Zentrum beider optischer Achsen einschließlich der Mittellinie des Aufzeichnungsstiftes konjugiert zu dem Zentrum
31 der Aufzeichnungsmarke (veränderlichen Marke) in der Aufzeichnungsmarkenebene angeordnet sind. Das Dachprisma
28 stellt eine Einrichtung dar, um das aufgezeichnete Bild derart auszurichten, daß es dem realen Bild exakt
überlagert wird, wie es durch die Beobachtungsoptik des Instrumentes sichtbar ist. Die Vergrößerung der Bewegung und
die seitliche Korrektur des aufgezeichneten Bildes auf dem realen Bild (von dem Photo 22) in der Ebene der Aufzeichnungsmarke
lassen sich derart einstellen, daß sie im selben Maßstabverhältnis stehen, welches vorzugsweise 1:1 beträgt.
Die überlagerte Bildvergrößerung hängt von der optischen Auslegung des Auswertegerätes ab.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Bildübertragungsoptik
ein !Faseroptikbündel aufweisen, welches die optischen Elemente 15, 16, 17, 28, 18 und 19 ersetzt. In
Verbindung mit einer elektrischen Verbindung für die Zeicheneinrichtung erlaubt gemäß den obigen Ausführungen
diese Anordnung die Fernpositionierung der Prüfeinrichtung im Hinblick auf eine flexiblere Anpassung an andere
Instrumente, welche analoge photogrammetrische Instrumente aufweisen können. Bei einem analogen photogrammetrischen
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Instrument muß der Ausgang der X-, Y- und Z-Verschlüssler
durch eine elektronische Logik im Maßstab derart eingestellt sein, um die Verlagerungssignale für die X- und die Y-Servomotoren
der Prüfeinrichtung zu liefern.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten photogrammetrisehen
Einrichtung ist der Phototräger bewegbar, während die Beobachtungsoptik stationär ist. Die Erfindung läßt sich jedoch auch
bei einem photogrammetrischen Instrument anwenden, bei welchem die Beobachtungsoptik in bezug auf einen stationären Phototräger bewegbar ist. In jedem Falle ist die Zeicheneinrichtung
mit dem Instrument in der Weise verbunden, daß eine Relativbewegung zwischen dem Phototräger und der Beobachtungsoptik eine entsprechende Relativbewegung zwischen dem Zeichenkopf
und dem Aufzeichnungsmedium bewirkt.
Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtungen kann ein Beobachter im Betrieb beim Hindurchblicken durch die Beobachtungsoptik
25 des Analyseplotters die Einzelheiten des photographischen Bildes des Photos 22 und der kreisförmigen
schwarzen Zeichenmarke 31 erkennen. Wenn der Stift 11 des
Zeichenkopfes abgesenkt wird und die Lichtquelle 29 eingeschaltet wird, so erzeugt die Verlagerung des Phototrägers
21 mit Hilfe der Servomotoren 26 und 27, welche durch X- und Y-Handräder des Analyseplotters betätigbar sind, ein
Bild eines Linienzuges, der offensichtlich aus der Zeichenmarkierung hervortritt. Dieser Linienzug ist die sichtbare
Aufzeichnung der ausgeführten X-Y-Bewegung des Phototrägers
21. Durch ein Abschalten der Lichtquelle wird das aufgezeichnete Bild in der Weise abgeschaltet, daß es nicht mehr zu beobachten
ist, falls dies erwünscht ist.
Bei einer Speicherung von digitalisierten Daten unter Verwendung eines Computers bewirkt eine Aktivierung der photogrammetrischen
Datenaufzeichnungseinrichtung die Eingabe der
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Positionskoordinaten des Phototrägers 21, wie sie durch die Verschlussler 23 und 24 geliefert werden, in den Computer
über einen geeigneten Puffer. Die Aktivierung der Datenaufzeichnungseinrichtung
ist derart ausgebildet, daß gleichzeitig der Aufzeichnungskopf 6 aktiviert wird, um eine Aufzeichnungslinie
auf dem Aufzeichnungsmedium zu erhalten, welche die aufgezeichneten Daten darstellt.
Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung kann auch dazu verwendet werden, bei einem Kartierungsproblem die digitalisierten
gespeicherten Daten zu editieren, indem alle digitalisierten Daten rasch wiedergegeben werden, um zu überprüfen, daß die
resultierenden X-Y-Bewegungen des Phototrägers 21 den Positions-Modell-Koordinaten
X und X entsprechen. Die Terrain-Merkmale des Stereomodells sollten geometrisch der aufgezeichneten
Zeichenlinie bei den zuvor digitalisierten und aufgezeichneten Terrain-Merkmalen entsprechen. Wenn dabei
Fehler auftreten, indem unvollständige, fehlende, teilweise fehlende oder geometrisch verzerrte Linienmuster vorhanden
sind, so wird dadurch für das Bedienungspersonal angezeigt, daß Fehler vorhanden sind, und es wird weiterhin der Bereich
angegeben, in welchem beim Editieren Korrekturen oder Ergänzungen der Daten zweckmäßig sind. Eine Überprüfung kann vorgenommen
werden, indem die aufgezeichneten Linien auf dem Aufzeichnungsmedium mit dem Stereomodell verglichen werden
oder indem neue Umrißlinien mit Hilfe einer Wiedergabe der
digitalisierten Daten aus dem Computerspeicher, aus der Bandeinheit, aus der Magnetplatte, usw. erzeugt werden, um ein
neues Linienmuster auf dem Aufzeichnungsmedium der Prüfeinrichtung
zu erzeugen. Die sich dabei ergebenden Linien werden erneut mit dem Stereomodell verglichen, um die Aufzeichnung
zu überprüfen.
In einer anderen Betriebsart kann der Computer derart programmiert
werden, daß ein vollständig neuer Satz an Modellkoordinaten erzeugt und berechnet wird, und zwar auf der
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Grundlage der zuvor digitalisierten Daten, wobei wesentlich veränderte Modellkoordinatenwerte (X,T,Z) verwendet werden
können, um bei der entsprechenden Wiedergabe eine vollkommen
neue Umrißlinien-Anordnung auf dem Aufzeichnungsmedium zu erzeugen. Es läßt sich dann beobachten, wie dieses Muster
sich in das vorhandene Stereomodell einfügt. Diese Betriebsart kann angewandt werden, um eine kartographische Darstellung
zu entwerfen, bei welcher einige Symbole versetzt anzuordnen sind, oder es kann bei Ingenieurproblemen eine solche
Betriebsart angewandt werden.
Um eine Stereoüberprüfung vorzunehmen, können zwei Prüfeinrichtungen
verwendet werden, und zwar eine für jeden der zwei Phototräger. Außer zur Überprüfung kann diese erfindungsgemäße
Anordnung bei ihrer Verwendung in einem photogrammetrischen System in Verbindung mit einem Computer dazu
ausgenutzt werden, einen neuen Satz von wesentlich geänderten Modellkoordinaten zu erzeugen, um eine neue Kon tür zeichenspur
auf der Prüfeinrichtung hervorzurufen, die zur Beobachtung
oder zum Vergleich in einem Stereomodus ausgenutzt werden kann.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist auch auf photogrammetrische Instrumente anwendbar, die sich von dem oben beschriebenen
Analyseplotter oder Bildauswerte-Gerät unterscheiden, und sie kann auch bei analogen Plottern oder
Zeichengeräten angewandt werden.
- Patentansprüche -
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Claims (5)
1. Prüfeinrichtung für ein photogrammetrisches Instrument,
welches einen Phototräger und eine Photobeobachtungsoptik aufweist, wobei weiterhin eine Zeichenmarke vorhanden ist,
wobei ein Phototräger und die Zeichenmarke derart angebracht sind, daß zwischen beiden Elementen eine Relativbewegung
ausgeführt werden kann, und wobei eine photogrammetrische Photokoordinaten-Meßeinrichtung vorhanden
ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeicheneinrichtung vorgesehen ist, die ein Aufzeichnungsmedium
undjeinen Zeichenkopf aufweist, der relativ zu dem Aufzeichnungsmedium bewegbar ist, daß weiterhin eine Einrichtung
vorgesehen ist, um die Zeicheneinrichtung mit dem photogrammetrischen Instrument in der Weise zu verbinden,
daß eine Bewegung des Phototrägers relativ zu der Zeichenmarke eine entsprechende Relativbewegung zwischen dem
Zeichenkopf und dem Aufzeichnungsmedium bewirkt, daß weiterhin eine Einrichtung vorhanden ist, um den Zeichenkopf
derart zu aktivieren, daß er eine Linie auf dem Zeichenmedium erzeugt, welche die Position des Phototrägers
in bezug auf die Zeichenmarke angibt, und daß eine Bildübertragungsoptik vorhanden ist, um ein Bild des Aufzeichnungsmediums
der Photobeobachtungsoptik des photogrammetrischen Instrumentes zu überlagern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das photogrammetrische Instrument weiterhin
eine Datenaufzeichnungseinrichtung aufweist und daß die Einrichtung zur Aktivierung des Zeichenkopfes auf die Aktivierung
der Datenaufzeichnungseinrichtung anspricht, um eine
Zeichenlinie auf dem Aufzeichnungsmedium zu erzeugen, welche für die aufgezeichneten Daten repräsentativ ist.
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h 264196b
3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein erstes Verbindungselement vorgesehen ist, welches auf die Bewegung des Phototrägers in bezug auf eine
erste Koordinate anspricht, um eine entsprechende Bewegung für das Aufzeichnungsmedium hervorzurufen, und daß ein zweites
Verbindungselement vorhanden ist, welches auf die Bewegung des Phototrägers in bezug auf eine zweite Koordinate
anspricht, um eine entsprechende Bewegung des Aufzeichnungskopfes bzw. Zeichenkopfes hervorzurufen.
4·. Vorrichtung nach Anspruch Λ , dadurch gekennzeichnet,
daß ein Bündelteiler im Beobachtungsweg der Photobeobachtungsoptik angeordnet ist und daß eine Bildübertragungseinrichtung
vorhanden ist, um ein Bild des Aufzeiehnungsmediums zu empfangen, welches zentriert und in der Seitenrichtung
auf die optische Achse des Zeichenkopfes korrigiert ist, wobei das Bild auf den Bündelteiler übertragen wird.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das photogrammetrische Instrument ein Analyseplotter oder ein analoger Plotter bzw. ein Bildauswerte-Gerät
oder ein analoges Bildauswerte-Gerät ist.
7 0 9 8 12/0381
Applications Claiming Priority (1)
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- 1976-09-16 CH CH1174776A patent/CH614775A5/xx not_active IP Right Cessation
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CA1020341A (en) | 1977-11-08 |
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