Способ фотограмметрического определения кинематических параметров недеформирующегося объекта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН С 11 04 то ССР7.80 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ.ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕДЕФОРМИРУЮЩЕГОСЯ ОБЪЕКТА,включающий в себя маркирование точек наобъекте, перемещение объекта с маркированными точками, фотографированиеобъекта в движении через заданные интервалы времени, измерение координатточек изображений на снимках, образование квазиснимков при условии относительного движения съемочной камеры к объекту съемки, нахождение по элементам внешнего ориентирования квазиснимков кинематических параметров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения процесса съемки и повышения точности определения кинематических параметров объекта,.устанавливают теодолит на заданном расстоянии от съемочной камеры, ориентируют оси теодолита параллельно осям системы координат объекта в его исходном состоянии, измеряют горизонтальные и вертикальные углы на замаркированные точки неподвижного объ кта, по измеренным углам образуют мнимый снимок, выполняют взаимное ориентирование полученного снимка с каждым квази- снимком и по элементам взаимного ориентирования находят элементы С внешнего ориентгования каждого квазиснимка.Изобретение относится к измерительной технике, в частности к фотограмметрическому определению кинематических параметров недеформирующегося (твердого ) тела.Известен способ изучения движения 5недеформирующегося (твердого теламетодом стереофотограмметрии, вклю чакщий установку Фотокамер, измерение базиса съемки, синхронное фотографирование двумя фотокамерами 10объекта движения, измерение координатточек изображений объекта на стереопаре снимков, определение пространственных координат точек объектана различные моменты времени и нахождение параметров движения по пространственным координатам 1 ,Недостатком известного способаопределения параметров движения является невысокая точность, обуслов Оленная ошибками синхронизации затворов съемочных камер. Кроме того,точность определения углов поворотаобъекта зависит от размера объекта,при одной и той же точности определе ния координат точек объекта точностьопределения углов поворота будеттем выше, чем по размерам объект будет больше.ФИзвестен способ фотограмметрическогоопределения параметров движения недеформирующегося объекта, включающий маркирование точек опорной сети непосредственно на объекте, геодезическое определение координат замаркированвых точекв системе координат объекта, перемещение опорной сети вместе с объектом, Фотографирование объекта однойкамерой, фиксирование интерваловвремени, измерение координат точекизображений на снимке, образованиеквазиснимков при условии относительного движения съемочной камеры кобъекту съемки, определение элементов внешнего ориентирования каждогоквазиснимка и нахождение по элементам внешнего ориентирования параметров движения 21.Недостатком данного способа является сложность процесса определенияпространственных координат опорных 50точек на объекте. Точность определения координат зависит от расстояниядо объекта съемки. От точности создания опорной сети зависит точность определения кивематических параметров Фотограмметрическим способом.Цель изобретения - упрощение процесса съемки и повышение точностиопределения кинематических параметров объе кт а. 60Поставленная цель достигается тем,что согласно способу фотограмметрического определения кинематическихпараМетров недеформирующегося объекта, включающему в себя маркирование точек на объекте, перемещение объек"та с маркированными точками, фотогра-фирование объекта в движении однойнеподвижной съемочной камерой, фиксирование интервалов. времени, измерение координат точек изображенийна снимках, образование квазиснимковпри условии относительного движениясъемочной камеры к объекту съемки,нахождение по элементам внешнегоориентирования квазиснимков кинематических параметров, устанавливаюттеодолит на заданном расстоянии отсъемочной камеры, ориентируют оситеодолита параллельно осям системыкоординат объекта в его исходномсостоянии, измеряют горизонтальныеи вертикальные углы на замаркированные точки неподвижного объекта,по измеренным углам образуют мнимый снимок, выполняют взаимное ориентирование полученного снимка с каждым квазиснимком и по элементам взаимного ориентирования находят элементы внешнего ориентирования каждо:го квазиснимка,На фиг. 1-3 представлена работапредлагаемого способа.На поверхности объекта 1 в егонеподвижном состоянии (1 позицияобъекта) замаркированы ряд точек(Фиг. 1 и 2, точки А, Б, С и т.д.).С объектом 1 связана система координат ОХУЕ, начало которой в зависимости от условий экспериментасовмещается с полюсом вращенияобъекта, центром тяжести, центроммасс или любой другойточкой, а осипараллельны или совпадаютсо строительными (конструктивными)осями объекта. Положения точекА, В, С и т.д. объекта 1, занимающего при движении позиции 2, 3, и т.д., относительно системы координатОХУЕ остаются постоянными, т.е.объект 1 представляет собой недеформирующееся (твердоетело.До начала движения объекта 1устанавливается съемочная камера 2,которая во время движения объектаи фотографирования остается неподвижнойНа некотором расстоянии (базисаот съемочной камеры 2 устанавливается теодолит 3. Теодолит 3 ориентируют таким образом, чтобы егооси Х, У, 2 были параллельны осямХ, У, Е объекта 1 в его неподвижномсостоянии (позиция 1. Теодолитом3 измеряются горизонтальные с ивертикальные р углы наточки А, В,С и т.д. объекта 1 (фиг, 2). За начальное направление для измерениягоризонтальных углов Ы принимаетсянаправление, параллельное оси ОЛобъекта 1 или совпадающее с ним. Поизмеренным углам с(, и р, задаваясьпроизвольным значением фокусногорасстояния Е, не равным нулю(Фиг. 2), получают координаты точекмнимого (аналитического ) снимка 4по формуламх=ГЫЕ 1 Ысов оОбъекту 1 придается движение. Вовремя движения объект 1 на определенные моменты времени занимает позиции 2, 3 и т.д. (Фиг. 1) . Во времядвижения объекта, производится егофотографирование неподвижной Фотокамерой 2 на фотоматериал (снимок) 5.Фотографирование производится череззаданные промежутки времени. В результате фотографирования камерой 2на снимке 5 получают изображения 20точек А,В,С и т.д. объекта 1 в точках а 1, а,ап,ЬЬ,Ьпи т д (фиг 3) Точки с 1 р Ьр с 1 ит.д. снимка 4 представляют собойточку первого квазиснимка, точки 25 ф Ь)ф с и т.д. прдтавлюбой точки второго квазиснимка. Точки а , Ь , с и т.д. представляютсобой точки Б квазиснимка.Используя точки о, Ь, с, и т,д. 30снимка 4 и точки а, Ь, с, и т.д. снимка 5 (фиг. 3), производят взаимноеориентирование снимка 4 и первогоквазиснимка и находят элементы взаимного ориентирования, которые яв ляются функцией от положения объектав первой позиции.Используя точки а, Ь,с и т.д.снимка 4 и точкиа,Ь, с и т.д. снимка 5 производят взаимное ориентирование снимка 4 и второго квазиснимка и находят элементы взаимного ориентирования, которые являются Функцией от положения объекта во второйпозиции. 45Используя точки с), Ь, с .и т.д.снимка 4 и точкир, Ьп, с и т.д. снимПка 5 производят взаимное ориентиро"вание снимка 4 и Н -го квазиснимка и находят элементы взаимного ориентирования, которые являются функцжейот положения объекта в М позициу.В дальнейшем по элементам взаимного ориентирования находят элементы внешнего ориентирования квазиснимков.Углы поворота тела 1 найдутся . как60где номер позиции тела; с в,Х - угловые элементы внешнего ориентирования квазисним ков, полученные по угловым элементам взаимногоориентирования снимка 4и соответствующего квазиснимка.По углам поворота, линейным смещением объекта и интервалам времени находят необходимые кинематические параметры.Способ Фотограмметрического определения кинематических параметров недеформирующегося объекта предусматривает определенную последовательность операций, а именно производится установка изучаемого объекта в исходное (начальное ) положение, при этом ось У устанавливается вертикально, а оси Х и 2 - горизонтально (Фиг. 1 и 21, на объекте выбираются и маркируются точки, по которым производится определение кинематических параметров фотограмметрическим методом, выбирается место установки съемочной камеры. При этом расстоянии до объекта съемки устанавливаются таким об". разом, чтобы весь процесс движения поместился в пределах прикладной рамки съемочной камеры и чтобы масштаб съемки был наиболее крупным; устанавливается теодолит на.некотором расстоянии от съемочной камеры; ориентируется теодолит таким образом, чтобы его оси были параллельны соответствующим осям объекта в исходной позиции; производятся измерения горизонтальных и вертикальных углов на замаркированные точки на неподвижном объекте; задают объекту движение и во время движения производится фотографирование объекта через определенные промежутки времени, по измеренным горизонтальным и вертикальным углам, задаваясь произвольным Фокусным расстояниям, образуют мнимый снимок; производят измерение снимка с зафиксированными позициями объекта, взаимное ориентирование снимка, полученного по результатам измерения горизонтальных и вертикальных углов и каждым квазиснимком. В ф результате взаимного ориентирования находят элементы взаимного ориентирования, а по ним элементы внешнего ориентирования каждого квазиснимка; по элементам внешнего ориентирования и известным интервалам времени находят кинематические параметры съемки.Способ испытан при изучении динамики макетов летательных аппаратов. Расстояние до объекта съемки 4,5 м. При испытании способа применяется теодолит ТБи фотокамера фототеодолита, адаптированная к съемке с близких расстояний. На макете выбрано 15 крестообразных марок. Оси макета также материализовываются. Центр тяжести макета ( начало системыкоординат макетатакже отмечен крестообразной маркой. НаПравление наначало системы координат макета выбрано за начальное для измерения горизонтальных и вертикальных углов теодолитом, Измерение углов производится тремя приемами, расстояние от теодолита до мнимого снимка выбрано равным 200 мм и по измеренным углом рассчитаны координаты точек снимка. Расстояние от съемочной ка меры до теодолита выбрано равным 4,5 м. В дальнейшем производится фотографирование съемочной камерой движущегося объекта на фотопластинки чувствительностью 130 ед, ГОСТ. Ко ординаты иэображений марок измерены на компараторе с точностью 0,007 мм,В дальнейшем проводится взаимное ориентирование снимков и по элементам взаимного ориентирования, осущест. - р элен переход к элементам внешнего ориентирования каждого кваэиснимка. По элементам внешнего ориентирования кваэиснимков найдены кинематические параметры. Точность определения кинематических параметров 1-6.Таким образом, изобретение позволяет определять кинематические параметры с высокой точност:, На точность определения кинематических параметров влияет в основном только количество изобраэившихся точек, по которым осуществляется взаимное ориентирование и их расположение на снимке. Следовательно, всегда имеется возможность запроектировать так съемку, чтобы получить наивысшую точностьПредложенный способ не требует определения геодезических координат точек объекта, вследствие чего упрощается его реализация.каз 132 87 Подписн ПИ ПОП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная