RU2492420C2 - Method of determining spatial position of object and apparatus for implementing said method - Google Patents
Method of determining spatial position of object and apparatus for implementing said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492420C2 RU2492420C2 RU2011134657/28A RU2011134657A RU2492420C2 RU 2492420 C2 RU2492420 C2 RU 2492420C2 RU 2011134657/28 A RU2011134657/28 A RU 2011134657/28A RU 2011134657 A RU2011134657 A RU 2011134657A RU 2492420 C2 RU2492420 C2 RU 2492420C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- control
- marks
- photodetector
- coordinate system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения пространственного положения объекта посредством дистанционного измерения координат контрольных меток, закрепленных на нем. При этом изобретение позволяет проводить мониторинг состояния техногенных конструкций и, следовательно, предупреждать возникновение техногенных катастроф. Изобретение может быть использовано для предотвращения разрушения плотин, мостов, строительных конструкций (фундаментов зданий, кровли и т.д.), туннелей, а также предупреждения железнодорожных катастроф, аварий на шахтах, авиакатастроф и др.The invention relates to measuring technique and is intended to measure the spatial position of the object by remote measurement of the coordinates of the control marks attached to it. Moreover, the invention allows monitoring the state of man-made structures and, therefore, to prevent the occurrence of man-made disasters. The invention can be used to prevent the destruction of dams, bridges, building structures (foundations of buildings, roofs, etc.), tunnels, as well as the prevention of railway accidents, accidents at mines, plane crashes, etc.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ измерения пространственного положения объекта при помощи геодезического измерительного устройства (US 2010/0119161 A1 G06K 9/68; G01C 15/00 от 13.05.2010).The closest in technical essence to the claimed invention is a method of measuring the spatial position of an object using a geodetic measuring device (US 2010/0119161 A1 G06K 9/68; G01C 15/00 from 05/13/2010).
Данный способ измерения заключается в следующем. В контролируемых точках объекта закрепляют не менее трех контрольных меток, излучение от которых формирует распределение облученности в плоскости изображения фотоприемного устройства. По полученным изображениям определяют координаты контрольных меток в приборной системе координат. Далее находят не менее двух общих меток между измеренными контрольными метками и опорными метками, положение которых известно во внешней системе координат. По положению общих меток определяют положение приборной системы координат во внешней системе, а пространственное положение объекта определяют по координатам контрольных меток, пересчитанным из приборной системы координат во внешнюю систему координат.This measurement method is as follows. At controlled points of the object, at least three reference marks are fixed, the radiation from which forms the distribution of irradiation in the image plane of the photodetector. The obtained images determine the coordinates of the control marks in the instrument coordinate system. Next, find at least two common marks between the measured control marks and the reference marks, the position of which is known in the external coordinate system. The position of the common marks determines the position of the instrument coordinate system in the external system, and the spatial position of the object is determined by the coordinates of the control marks, recounted from the instrument coordinate system to the external coordinate system.
Недостатками рассмотренного способа являются отсутствие измерения рефракционной составляющей погрешности измерения, что при наличии градиента температуры вдоль трассы измерения может существенно снизить точность измерения;The disadvantages of the considered method are the lack of measurement of the refractive component of the measurement error, which in the presence of a temperature gradient along the measurement path can significantly reduce the measurement accuracy;
трудоемкость поиска опорных меток среди множества контрольных, что при значительном количестве меток значительно снижает быстродействие; а также низкая автоматизация измерений.the complexity of the search for reference marks among the set of control, which with a significant number of tags significantly reduces performance; as well as low automation of measurements.
Из уровня техники известно устройство для измерения пространственного положения объекта, описанный в патенте WO 01/88470 A1, G01B 11/00 от 22.11.2001, которое по совокупности признаков является наиболее близким к заявляемому изобретению и может быть принято за прототип. Данное устройство включает не менее одной контрольной метки, выполненной в виде не менее одного точечного излучателя, размещаемого на контролируемом объекте, фотоприемное устройство, оптически сопряженное с контрольной меткой, содержащее оптическую систему, в фокальной плоскости которой расположен фотоприемник, выход которого соединен с входом блока обработки, и блок управления метками, вход которого соединен с первым выходом блока обработки.The prior art device for measuring the spatial position of an object described in patent WO 01/88470 A1, G01B 11/00 of 11/22/2001, which, by the totality of the features, is closest to the claimed invention and can be taken as a prototype. This device includes at least one reference mark made in the form of at least one point emitter placed on the controlled object, a photodetector optically coupled to a control mark, containing an optical system in the focal plane of which there is a photodetector, the output of which is connected to the input of the processing unit , and a label control unit, the input of which is connected to the first output of the processing unit.
Основным недостатком указанного устройства является отсутствие у него возможности измерения рефракционной составляющей погрешности измерения:The main disadvantage of this device is the lack of the ability to measure the refractive component of the measurement error:
Поэтому задачей настоящего изобретения является разработка нового способа измерения пространственного положения объекта и устройства для его осуществления, который бы обеспечивал достижение следующего технического результата, а именно повышение точности измерения.Therefore, the objective of the present invention is to develop a new method for measuring the spatial position of the object and device for its implementation, which would ensure the achievement of the following technical result, namely improving the accuracy of measurement.
Решение поставленной задачи с достижением указанного технического результата заключается в том, что в способе измерения пространственного положения объекта, заключающемся в том, в контролируемых точках объекта закрепляют контрольные метки, излучение от которых формирует распределение облученности в плоскости изображения фотоприемного устройства, фиксируя полученное распределение в одном из спектральных диапазонов, получают изображение, по которому определяют координаты пространственного положения контрольных меток в приборной системе координат (ПСК), отыскивая среди координат контрольных меток координаты тех точек, положение которых известно во внешней системе координат, определяют положение приборной системы координат относительно внешней системы, а пространственное положение объекта определяют по координатам контрольных меток, пересчитанным из приборной системы координат во внешнюю систему координат, новым является то, что дополнительно фиксируют распределение облученности в спектральном диапазоне, отличном от первого, сравнивая координаты центров распределений облученности в каждом из двух спектральных диапазонов для не менее, чем одной метки определяют значение рефракционной погрешности:The solution of the problem with the achievement of the specified technical result consists in the fact that in the method of measuring the spatial position of the object, which consists in the fact that at the controlled points of the object control marks are fixed, the radiation from which forms the distribution of irradiation in the image plane of the photodetector, fixing the distribution obtained in one of spectral ranges, an image is obtained that determines the coordinates of the spatial position of the control marks in the instrument the coordinate system (UCS), finding among the coordinates of the control marks the coordinates of those points whose position is known in the external coordinate system, determine the position of the instrument coordinate system relative to the external system, and the spatial position of the object is determined by the coordinates of the control marks recounted from the instrument coordinate system to the external system of coordinates, new is that they additionally fix the distribution of irradiation in a spectral range other than the first, comparing the coordinates of the centers of irradiation limits in each of the two spectral ranges for at least one label determine the value of the refractive error:
где n(λ), n(λ1), n(λ2) - показатели преломления воздушного тракта на длине волны измерения и в выбранных спектральных диапазонах соответственно, (x(λ1),y(λ1)), (x(λ2),y(λ2)) - координаты центра распределения облученности в изображении метки в выбранных спектральных диапазонах, М - коэффициент пересчета координат из пространства изображений в пространство предметов, из полученных значений координат пространственного положения контрольных меток в приборной системе координат вычитают значение рефракционной погрешности.where n (λ), n (λ 1 ), n (λ 2 ) are the refractive indices of the air path at the measurement wavelength and in the selected spectral ranges, respectively, (x (λ 1 ), y (λ 1 )), (x ( λ 2 ), y (λ 2 )) are the coordinates of the center of the distribution of irradiation in the image of the label in the selected spectral ranges, M is the coefficient of conversion of coordinates from the image space to the space of objects, from the obtained coordinate values of the spatial position of the control marks in the instrument coordinate system, the value of the refraction inaccuracies.
Возможен вариант, развитие основного технического решения которого заключается в том, что в способе измерения пространственного положения дополнительно фиксируют распределение фоновой облученности, не содержащее облученности от контрольных меток, сравнивая которое с полученным ранее в том же спектральном диапазоне распределением облученности, выявляют различающиеся области, которые принимают за изображения меток, по которым определяют координаты пространственного положения контрольных меток в приборной системе координат.A variant is possible, the development of the main technical solution of which consists in the fact that the method of measuring the spatial position additionally fixes the distribution of background irradiation that does not contain irradiation from control marks, comparing it with the distribution of irradiation obtained earlier in the same spectral range, they reveal different areas that take for the image labels, which determine the coordinates of the spatial position of the control labels in the instrument coordinate system.
В устройстве измерения пространственного положения объекта, включающем не менее одной контрольной метки, выполненной в виде не менее одного точечного излучателя, размещаемого на контролируемом объекте, фотоприемное устройство, оптически сопряженное с контрольной меткой, содержащее оптическую систему, в фокальной плоскости которой расположен фотоприемник, выход которого соединен с входом блока обработки, и блок управления метками, вход которого соединен с первым выходом блока обработки, новым является то, что по крайней мере один точечный излучатель одной контрольной метки выполнен в виде излучателя белого цвета, а фотоприемное устройство содержит не менее одного фотоприемника, выполненного в виде матричного приемника оптического излучения, на каждый пространственный элемент которого нанесен светофильтр одного из по крайней мере двух различных спектральных диапазонов.In the device for measuring the spatial position of an object, including at least one reference mark made in the form of at least one point emitter placed on the controlled object, a photodetector optically coupled to a control mark containing an optical system in the focal plane of which there is a photodetector, the output of which connected to the input of the processing unit, and the label control unit, the input of which is connected to the first output of the processing unit, is new, that at least one point ny radiator one reference mark is in the form of white emitter and photodetector comprises at least one photodetector provided in the form of a matrix of optical radiation receiver, on each spatial filter element which is deposited one of at least two different spectral ranges.
Заявителем проведен патентный поиск по данной теме и заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена. Поэтому предлагаемое изобретение можно признать новым.The applicant has conducted a patent search on this topic and the claimed combination of essential features has not been identified. Therefore, the present invention can be recognized as new.
Сущность изобретения поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
На фиг 1 приведена структурная схема заявляемого устройства.Figure 1 shows the structural diagram of the inventive device.
1 - контрольная метка (КМ)1 - control mark (KM)
2 - фотоприемное устройство (ФУ)2 - photodetector (FU)
3 - оптическая система (ОС)3 - optical system (OS)
4 - фотоприемник (ФП)4 - photodetector (FP)
5 - светофильтр (СФ)5 - light filter (SF)
6 - блок обработки (БО)6 - processing unit (BO)
7 - блок управления метками (БУМ)7 - label control unit (BOOM)
Устройство содержит активные контрольные метки 1, жестко закрепленные в контролируемых точках объекта. Каждая контрольная метка 1, содержит не менее одного точечного излучателя, и оптически сопряжена с фотоприемным устройством 2, состоящим из оптической системы 3, в фокальной плоскости которой расположен фотоприемник 4, на каждый пространственный элемент которого нанесен светофильтр 5 одного из, по крайней мере, двух различных спектральных диапазонов. Например, может быть использован цветной матричный фотоприемник, порядок следования светофильтров которого выполнен по схеме Байера. Выход фотоприемника 4 соединен с первым входом блока обработки 6, первый выход которого подключен ко входу блока управления метками 7, задающим режим работы контрольных меток 1, а другой выход предназначен для подключения ко внешнему устройству, например, к устройству сигнализации или к серверу, осуществляющему сбор информации о состоянии объекта с датчиков различных типов.The device contains active control marks 1, rigidly fixed at controlled points of the object. Each control mark 1 contains at least one point emitter, and is optically coupled to a photodetector 2, consisting of an
На фиг.2 показан принцип борьбы с помехами при помощи межкадровой разности, где a - изображение, содержащее только фоновую облученность, б - изображение, содержащее также и облученность от контрольной метки, в - результирующее изображение, содержащее только изображение контрольной метки.Figure 2 shows the principle of combating interference using the inter-frame difference, where a is an image containing only background irradiance, b is an image containing also irradiation from the reference mark, c is the resulting image containing only the reference mark image.
На фиг.3 представлен принцип измерения рефракционной составляющей погрешности. Светофильтры 5, блок обработки 6 и блок управления метками 7 не показаны.Figure 3 presents the principle of measuring the refractive component of the error. The
Излучение от точечного излучателя контрольной метки 1, проходя по оптической трассе длиной L, в результате наличия градиента температуры T подвергается воздействию рефракции. Поскольку излучение разных длин волн отклоняется в результате действия рефракции по-разному, то в плоскости расположения фотоприемника 4, расположенной на расстоянии f' от оптической системы, каждый спектральный канал образует собственное изображение излучателя контрольной метки 1. Если действие рефракции не учитывать, то пересчет координат излучателя контрольной метки 1 из пространства предметов в пространство изображений приведет к ошибочным результатам - 1'. При этом величина ошибки для каждого спектрального канала будет своя. Однако измерив отклонения изображения для двух спектральных каналах у(λ1) и у(λ2), можно рассчитать величину возникающей в данных условиях погрешности для требуемой длины волны и внести соответствующую поправку в измерения.The radiation from the point emitter of the reference mark 1, passing along an optical path of length L, is subjected to refraction as a result of the presence of a temperature gradient T. Since the radiation of different wavelengths deviates differently as a result of the action of refraction, then in the plane of the
Способ измерения пространственного положения объекта и устройство для его осуществления работают следующим образом.A method of measuring the spatial position of an object and a device for its implementation are as follows.
В контрольных точках объекта закрепляют не менее трех контрольных меток 1, каждая из которых содержит не менее одного точечного излучателя, оптически сопряженного с фото приемным устройством 2. Наличие нескольких излучателей в составе контрольной метки 1 позволяет вычислять координату дальности до объекта измерения без использования дальномерных каналов, а также увеличить помехозащищенность устройства, поскольку такое исполнение контрольной метки 1 привносит дополнительную информацию, что позволяет использовать специальные алгоритмы распознавания. Не менее двух контрольных меток 1 закрепляют в точках, координаты которых априорно известны во внешней системе координат (например, проектная система координат здания). Данные контрольные метки являются опорными. Для увеличения точности определения взаимного положения приборной и внешней систем координат опорные метки, устанавливают в точках, разнесенных на максимальное расстояние в пределах поля зрения фотоприемного устройства 2.At least three control marks 1 are fixed at the control points of the object, each of which contains at least one point emitter optically coupled to a photo-receiving device 2. The presence of several emitters in the control mark 1 allows one to calculate the coordinate of the distance to the measurement object without using range-finding channels, as well as to increase the noise immunity of the device, since such a performance of check mark 1 brings additional information, which allows the use of special algorithm s recognition. At least two reference marks 1 are fixed at points whose coordinates are a priori known in an external coordinate system (for example, the design coordinate system of a building). These reference marks are reference. To increase the accuracy of determining the relative position of the instrument and external coordinate systems, reference marks are set at points spaced at a maximum distance within the field of view of the photodetector 2.
Поскольку контрольные метки 1 оптически сопряжены с фотоприемным устройством 2, то их излучение, проходя через оптическую систему 3 формирует распределение облученности в плоскости изображения фотоприемного устройства 2, в которой установлен фотоприемник 4, выполненный в виде матричного приемника оптического излучения, на каждый пространственный элемент которого нанесен светофильтр 5 красного, синего или зеленого областей спектра. По сигналу от блока обработки 6 фотоприемное устройство 2 фиксирует сформированное распределение облученности. Блок обработки 6 последовательно формирует два сигнала фиксации кадра. Первый - в момент, когда все контрольные метки 1, расположенные в поле зрения фотоприемного устройства 2, выключены. Таким образом, фотоприемное устройство 2 фиксирует изображение, содержащее только фоновую облученность. Второй - в момент, когда все контрольные метки 1 в поле зрения фотоприемного устройства 2 включены. Таким образом, второе изображение содержит помимо той же фоновой облученности, также и облученность от контрольных меток 1. Поскольку фотоприемник 4 выполнен в виде цветной матрицы, то при фиксации им распределения облученности, получают три изображения в разных спектральных диапазонах (красный, синий и зеленый). Одно из таких изображений (например, в красном диапазоне) используют для борьбы с помехами при помощи межкадровой разности (фиг.2), а другое (в синем или зеленом диапазоне) - для расчета рефракционной составляющей погрешности. Зафиксированные изображения сохраняются в памяти блока обработки 6. Включение и выключение контрольных меток 1 производится блоком управления метками 7 по команде от блока обработки 6. Кроме того, наличие связи блок обработки 6 - блок управления метками 7 позволяет настраивать яркость свечения источников контрольной метки 1, тем самым увеличивая их видимость на фоне окружающей обстановки.Since the control marks 1 are optically coupled to the photodetector 2, their radiation passing through the
Борьба с помехами при помощи межкадровой разности производится следующим образом (фиг.2). Блок обработки 6 производит сравнение двух изображений, сохраненных в памяти - одно изображение, полученное по первой команде от блока обработки 6 (содержит только фоновую облученность (фиг.2,а), например, в красном канале, а второе изображение, полученные в том же спектральном диапазоне, но по второй команде от блока обработки 6 (содержит облученность и от контрольных меток 1 (фиг.2,б). В блоке обработки 6 производят поэлементное вычитание одного изображения из другого, тем самым оставляя на результирующем изображении (фиг.2,в) только различающиеся области, представляющие собой с большой долей вероятности именно изображения контрольных меток 1. Далее по координатам центров изображений контрольных меток 1 определяют координаты пространственного положения контрольных меток в приборной системе координат.The fight against interference using the inter-frame difference is as follows (figure 2).
После этого на одном из изображений, полученных по второй команде от блока обработки 6, но в другом спектральном диапазоне (например, в синем канале), также находят координаты центров контрольных меток 1. Их нахождение сложности не представляет, поскольку изображения контрольных меток 1, найденные раннее в другом спектральном канале, расположены в той же пространственной области. Для не менее, чем одной контрольной метки 1 в блоке обработки 6 вычисляют разницу координат между центрами ее изображений в каждом из двух спектральных диапазонов (фиг.3). По рассчитанной разнице определяют значение рефракционной составляющей погрешности по выражениям:After that, one of the images obtained by the second command from the
где n(λ), n(λ1), n(λ2) - показатели преломления воздушного тракта на длине волны измерения и в выбранных спектральных диапазонах соответственно, (x(λ1),y(λ1)), (x(λ2),y(λ2)) - координаты центра распределения облученности в изображении контрольной метки 1 в выбранных спектральных диапазонах, M - коэффициент пересчета координат из пространства изображений в пространство предметов.where n (λ), n (λ 1 ), n (λ 2 ) are the refractive indices of the air path at the measurement wavelength and in the selected spectral ranges, respectively, (x (λ 1 ), y (λ 1 )), (x ( λ 2 ), y (λ 2 )) are the coordinates of the center of the irradiation distribution in the image of the reference mark 1 in the selected spectral ranges, M is the coefficient of conversion of coordinates from the image space to the space of objects.
Поскольку для расчета рефракционной составляющей погрешности необходимо, чтобы излучение контрольной метки 1 было видимым в разных спектральных интервалах, то, по крайней мере, один излучатель одной контрольной метки 1 выполняется в виде излучателя белого цвета.Since for the calculation of the refractive component of the error it is necessary that the radiation of the reference mark 1 is visible in different spectral ranges, then at least one emitter of one reference mark 1 is made in the form of a white emitter.
Найденное значение рефракционной составляющей погрешности вычитают из полученных ранее значений координат пространственного положения контрольных меток 1 в приборной системе координат. После чего находят не менее двух общих меток 1 между измеренными контрольными метками и опорными метками. По положению общих меток 1 определяют положение приборной системы координат во внешней системе, а пространственное положение объекта определяют по координатам контрольных меток 1, пересчитанным из приборной системы координат во внешнюю систему координат. При этом в случае закрепления опорных меток на стабильных неподверженных деформациям элементах конструкции контролируемого объекта, а остальных контрольных меток в критических точках конструкции, оказывается возможным непрерывно измерять степень деформации объекта, вычисляя разницу между номинальным и текущим положением контрольных меток, либо контролируя нарастание разницы между опорными и остальными метками во времени. В случае, если значение разницы превышает заданную величину, выносится предупреждение об опасности возникновения техногенной катастрофы. Текущее положение контрольных меток отслеживают в реальном масштабе времени, что позволяет оперативно реагировать на угрозу возникновения катастрофы.The found value of the refractive error component is subtracted from the previously obtained coordinate values of the spatial position of the control marks 1 in the instrument coordinate system. After that, at least two common marks 1 are found between the measured control marks and the reference marks. The position of the common marks 1 determines the position of the instrument coordinate system in the external system, and the spatial position of the object is determined by the coordinates of the control marks 1, recounted from the instrument coordinate system to the external coordinate system. In this case, if the reference marks are fixed on stable structural elements of the controlled object that are not subject to deformation, and the remaining control marks are at critical points of the structure, it is possible to continuously measure the degree of deformation of the object, calculating the difference between the nominal and current position of the control marks, or controlling the increase in the difference between the reference and other marks in time. If the value of the difference exceeds the specified value, a warning is issued about the danger of a man-made disaster. The current position of the control marks is monitored in real time, which allows you to quickly respond to the threat of a disaster.
Устройство может содержать как несколько фотоприемных устройств 2, подключенных к общему блоку обработки 6, так и несколько фотопримников 4 с нанесенными на них светофильтрами 5 в пределах одного фотоприемного устройства 2. Наличие нескольких фотоприемников 4 позволяет применить возможность параллельной обработки изображения, т.е. осуществлять распределенные вычисления, а также расширить эффективное поле зрение каждого из фотоприемных устройств 2. Наличие нескольких фотоприемных устройств 2 позволяет работать в распределенном поле зрения, за счет чего проводить всесторонний обмер достаточно протяженных объектов. Располагать фотоприемные устройства 2 следует таким образом, чтобы их совокупное поле зрения охватывало все контрольные метки 1, при этом в поле зрения каждого фотоприемного устройства 2 должно попадать не менее двух опорных меток для однозначной «стыковки» приборных систем координат всех фотоприемных устройств 2.The device may contain several photodetectors 2 connected to a
При использовании для измерений нескольких фотоприемных устройств 2, каждое из них дополнительно содержит блок предобработки, первый вход которого соединен с фотоприемником 4, второй вход - со вторым выходом блока обработки 6, а выход - с первым входом блока обработки 6When using several photodetector devices 2 for measurements, each of them additionally contains a preprocessing unit, the first input of which is connected to the
Следует отметить, что заявляемое устройство не требует поочередного измерения положения контрольных меток 1. Здесь происходит одновременная фиксация положений всех контрольных меток 1 без перемещения фотоприемного устройства 2, что позволяет исключить погрешность измерения, связанную с механическими перемещениями устройства, тем самым повысив точность его работы.It should be noted that the inventive device does not require sequentially measuring the position of the control marks 1. Here, the positions of all the control marks 1 are simultaneously fixed without moving the photodetector 2, which eliminates the measurement error associated with mechanical movements of the device, thereby increasing the accuracy of its operation.
Пример конкретного исполненияConcrete example
В качестве излучателей в опорных контрольных метках 1 используется полупроводниковый излучающий диод (ПИД) белого цвета: GNL-5013RGBW-C(C.C.) Излучатели остальных контрольных меток 1 выполнены в виде инфракрасных ПИД, работающих на длине волны 880 нм. Каждая контрольная метка 1 содержит два ПИД, закрепленных на плоском держателе, имеющем необходимые крепления для удержания его на контролируемом объекте. Блок управления метками 7 выполнен единой платой с размещенным на ней микроконтроллером и несколькими каналами управления метками 7, каждый из которых состоит из инвертора и усилителя, выполняющих широтно-импульсную модуляцию. Количество каналов соответствует общему числу ПИД.A white semiconductor emitting diode (PID) is used as emitters in the reference reference marks 1: GNL-5013RGBW-C (C.C.) The emitters of the remaining reference marks 1 are made in the form of infrared PIDs operating at a wavelength of 880 nm. Each control mark 1 contains two PIDs mounted on a flat holder having the necessary fastenings to hold it on the controlled object. The tag control unit 7 is made by a single board with a microcontroller located on it and several tags 7 control channels, each of which consists of an inverter and an amplifier that perform pulse width modulation. The number of channels corresponds to the total number of PIDs.
В данном случае за координату центра распределения облученности в изображении метки 1 в выбранном спектральном диапазоне принимают координату центра отрезка, соединяющего энергетические центры изображений излучателей контрольной метки 1 по выражениям:In this case, the coordinate of the center of the irradiation distribution in the image of the mark 1 in the selected spectral range is the coordinate of the center of the segment connecting the energy centers of the images of the emitters of the control mark 1 according to the expressions:
где (xk1(λ),yk1(λ)), (xk2(λ),yk2(λ)) - координаты энергетических центров изображений первого и второго излучателя контрольной метки 1 соответственно.where (x k1 (λ), y k1 (λ)), (x k2 (λ), y k2 (λ)) are the coordinates of the energy centers of the images of the first and second emitter of check mark 1, respectively.
Следует отметить, что в случае использование бидиодной контрольной метки 1 в выражениях:It should be noted that in the case of using a bidioid check mark 1 in the expressions:
масштабный коэффициент М вычисляют по выражению:the scale factor M is calculated by the expression:
где В - длина базового отрезка в пространстве предметов, измеренная априорно с большой точностью.where B is the length of the base segment in the space of objects, measured a priori with great accuracy.
Отсюда видно, что в данном случае масштабный коэффициент вычисляется автоматически без включения в состав устройства дополнительных дальномерных каналов.This shows that in this case, the scale factor is calculated automatically without including additional range-finding channels in the device.
Каждое фотоприемное устройство 2 выполнено единым блоком в виде видеокамеры, оптическая система 3 которой представляет собой объектив с фокусным расстоянием 50 мм и угловым полем 29°, фотоприемник 4 выполнен в виде цветной ПЗС-матрицы формата 1/2,5 дюйма с размером пиксела 2,2 мкм×2,2 мкм с 2592(H)×l944(V) числом активным элементов, а блок предобработки представляет собой плату с микроконтроллером. Цветочувствительность матрицы обеспечивается нанесением на фоточувствительную поверхность фильтра Байера. Алгоритм межкадровой разности применяется в красном спектральном канале, а в качестве второго спектрального канала для измерения рефракционной составляющей погрешности используют синий канал.Each photodetector 2 is made as a single unit in the form of a video camera, the
Блок обработки 6 выполнен единым блоком с блоком управления метками 7 в виде электронной вычислительной машины, при этом управление контрольными метками 1 осуществляется по радиоканалу, а связь между блоком предобработки и блоком обработки 6 осуществляется по Ethernet интерфейсу.The
Таким образом, заявляемая совокупность признаков обеспечивает повышение точности измерения пространственного положения объекта.Thus, the claimed combination of features provides an increase in the accuracy of measuring the spatial position of the object.
Claims (3)
где n(λ), n(λ1), n(λ2) - показатели преломления воздушного тракта на длине волны измерения и в выбранных спектральных диапазонах соответственно;
(x(λ1),y(λ1)), (x(λ2),y(λ2)) - координаты центра распределения облученности в изображении метки в выбранных спектральных диапазонах;
M - коэффициент пересчета координат из пространства изображений в пространство предметов;
из полученных значений координат пространственного положения контрольных меток в приборной системе координат вычитают значение рефракционной погрешности.1. The method of measuring the spatial position of the object, which consists in the fact that in the controlled points of the object control marks are fixed, the radiation from which forms the distribution of irradiation in the image plane of the photodetector, fixing the distribution in one of the spectral ranges, an image is obtained by which the coordinates of the spatial positions of control marks in the instrument coordinate system (UCS), determining among the coordinates of control marks the coordinates of those points which are known in the external coordinate system, determine the position of the UCS relative to the external system, and the spatial position of the object is determined by the coordinates of the reference marks recalculated from the UCS to an external coordinate system, characterized in that they additionally fix the distribution of irradiation in the spectral range other than the first, comparing the coordinates the centers of irradiation distributions in each of the two spectral ranges for at least one label, determine the value of the refractive error:
where n (λ), n (λ 1 ), n (λ 2 ) are the refractive indices of the air path at the measurement wavelength and in the selected spectral ranges, respectively;
(x (λ 1 ), y (λ 1 )), (x (λ 2 ), y (λ 2 )) are the coordinates of the center of the irradiation distribution in the label image in the selected spectral ranges;
M is the coefficient of conversion of coordinates from the space of images into the space of objects;
from the obtained coordinate values of the spatial position of the control marks in the instrument coordinate system, the value of the refractive error is subtracted.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011134657/28A RU2492420C2 (en) | 2011-08-18 | 2011-08-18 | Method of determining spatial position of object and apparatus for implementing said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011134657/28A RU2492420C2 (en) | 2011-08-18 | 2011-08-18 | Method of determining spatial position of object and apparatus for implementing said method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011134657A RU2011134657A (en) | 2013-02-27 |
RU2492420C2 true RU2492420C2 (en) | 2013-09-10 |
Family
ID=49119932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011134657/28A RU2492420C2 (en) | 2011-08-18 | 2011-08-18 | Method of determining spatial position of object and apparatus for implementing said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2492420C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535247C1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device to measure angular coordinates of stars |
RU2814851C1 (en) * | 2023-01-19 | 2024-03-05 | Акционерное общество "Дельта Метрикс" | Method for remote monitoring of vertical and horizontal displacement of vertical steel tank foundation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1254292A1 (en) * | 1984-06-04 | 1986-08-30 | Shangin Evgenij S | Method of checking profile of curvilinear surfaces |
WO2001088470A1 (en) * | 2000-05-17 | 2001-11-22 | Unisensor Aps | Measurement system and method for measuring angles and distances |
JP2004361222A (en) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | System and method for measuring three-dimensional position |
JP2007051910A (en) * | 2005-08-17 | 2007-03-01 | Kajima Corp | Positioning method and marking method or method for measuring three-dimensional coordinates using laser light |
-
2011
- 2011-08-18 RU RU2011134657/28A patent/RU2492420C2/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1254292A1 (en) * | 1984-06-04 | 1986-08-30 | Shangin Evgenij S | Method of checking profile of curvilinear surfaces |
WO2001088470A1 (en) * | 2000-05-17 | 2001-11-22 | Unisensor Aps | Measurement system and method for measuring angles and distances |
JP2004361222A (en) * | 2003-06-04 | 2004-12-24 | Mitsubishi Electric Corp | System and method for measuring three-dimensional position |
JP2007051910A (en) * | 2005-08-17 | 2007-03-01 | Kajima Corp | Positioning method and marking method or method for measuring three-dimensional coordinates using laser light |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2535247C1 (en) * | 2013-06-19 | 2014-12-10 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации | Method and device to measure angular coordinates of stars |
RU2814851C1 (en) * | 2023-01-19 | 2024-03-05 | Акционерное общество "Дельта Метрикс" | Method for remote monitoring of vertical and horizontal displacement of vertical steel tank foundation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011134657A (en) | 2013-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2752681A1 (en) | Laser detection and warning system | |
US9720087B2 (en) | Method and device for determining an orientation of an object | |
KR20170136130A (en) | System for measuring bridge deflection | |
US20190154818A1 (en) | Method for Operating a Laser Distance Measuring Device | |
CH709876B1 (en) | Geodesy tool. | |
CH709874B1 (en) | Geodesy tool. | |
US10109074B2 (en) | Method and system for inertial measurement having image processing unit for determining at least one parameter associated with at least one feature in consecutive images | |
KR100935898B1 (en) | Automatic displacement detecting apparatus and method, and slop maintenance and management system and method using the same | |
JP2018025474A (en) | Light flight type distance measuring device and abnormality detection method of light flight type distance | |
CN101581580A (en) | Spatial digitalized method and spatial digitalized device for land measurement | |
RU2492420C2 (en) | Method of determining spatial position of object and apparatus for implementing said method | |
US11341673B2 (en) | Infrared image processing method, infrared image processing device, and infrared image processing program | |
KR102462230B1 (en) | Unmmaned aerial vehicle and operating method thereof | |
KR102390457B1 (en) | Inspection apparatus of lidar alignment error using camera and the method thereof | |
US20150035974A1 (en) | Combined imager and range finder | |
CN102661746A (en) | Sensor main mounting boxes and passive optical sensor | |
RU2387561C1 (en) | Opto-electronic system for monitoring spatial position of railway track | |
KR102008442B1 (en) | Apparatus for altering fine dust | |
JP5850225B2 (en) | Marker detection method and apparatus | |
EP3015839A1 (en) | Laser pointing system for monitoring stability of structures | |
KR101104722B1 (en) | Method for measuring displacement and angular displacement of a Structure | |
Rodriguez-Cuevas et al. | Safe and private pedestrian detection by a low-cost fiber-optic specklegram | |
JP7284979B2 (en) | Positioning system and related methods | |
RU2692059C1 (en) | Heat direction finder | |
EP4372419A1 (en) | Object detection device and object detection method |