Патент на изобретение №2308002

(54) ВИДЕОИЗМЕРИТЕЛЬ КООРДИНАТ КОНТРОЛИРУЕМОЙ ТОЧКИ ОБЪЕКТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области инженерной геодезии, в частности к измерению координат рабочей точки антенны. Сущность: видеоизмеритель состоит из визирной марки 2, установленной в рабочей точке антенны 1, и видеодатчика 3, установленного на геодезическом знаке 4. Визирная марка 2 содержит три визирные цели 5, 6 и 7, которые расположены на прямой линии. Расстояние от центров крайних визирных целей 5 и 7, равноудаленных от центральной визирной цели 6, рассчитывается по формуле: L=HM/F-d, где Н – расстояние между визирной маркой и видеодатчиком, М – эффективный размер фоточувствительной области фотоприемника видеодатчика, F – фокусное расстояние объектива видеодатчика, d – диаметр визирных целей. Видеоизмеритель снабжен переключателем визирных целей 8, который с одной стороны подключен к шине электропитания, а с другой – к крайним визирным целям 5 и 7 и к центральной визирной цели 6. Предлагаемый видеоизмеритель позволяет с высокой точностью измерять колебания и наклоны высотных сооружений: телевизионных башен, дымовых труб, опор мостовых сооружений и др. 1 ил.

Изобретение относится к области инженерной геодезии, в частности к измерению координат рабочей точки антенны.

Известны видеоизмерительные системы, предназначенные для решения прикладных задач инженерной геодезии, в которых на контролируемом объекте закрепляется визирная марка, в точке наблюдения устанавливается видеодатчик, а искомые координаты вычисляются на основе компьютерной обработки стандартного выходного видеосигнала видеодатчика, содержащего изображение визирной марки /1, 2/. При этом в качестве видеодатчика используется телекамера на основе ПЗС-матрицы.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности признаков (прототипом) является аппаратурно-программный комплекс оперативного контроля положений рабочих точек антенн угломерной радиотехнической системы /3/.

В прототипе в рабочей точке каждой антенны угломерной радиотехнической системы устанавливается визирная марка, содержащая визирные цели. Под антенной на геодезическом знаке закрепляется видеодатчик, в поле зрения которого находится визирная марка. Стандартный видеосигнал видеодатчика, содержащий изображения визирных целей визирной марки, передается в компьютер, обрабатывается в нем, и вычисляются искомые координаты рабочей точки каждой антенны угломерной радиотехнической системы в местной (геодезической) координатной системе.

Основой для вычислений служит зависимость положения изображения визирной марки в координатной системе видеодатчика (в видеосигнале видеодатчика) от положения визирной марки в местной координатной системе, которое меняется под воздействием ветровой нагрузки, солнечной радиации и других факторов.

Недостаток прототипа состоит в следующем. Для повышения точности измерений необходимо, чтобы расстояние между визирными целями было максимальным в то время, как для обеспечения максимального диапазона измерений оно должно быть минимальным. Это следует из того, что визирные цели должны находиться в пределах поля зрения видеодатчика.

Следовательно, в прототипе имеют место два взаимно исключающих условия, требующих компромиссного решения, что и является недостатком прототипа.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в устранении этого недостатка путем использования визирной марки с тремя переключаемыми визирными целями.

Для решения этой задачи в предлагаемом видеоизмерителе координат контролируемой точки объекта, содержащем визирную марку с визирными целями, питаемыми электрическим током, установленную в контролируемой точке объекта, и видеодатчик, установленный в точке наблюдения, в соответствии с изобретением и в отличие от прототипа визирная марка снабжена тремя визирными целями, расположенными на прямой линии, крайние визирные цели равноудалены от центральной визирной цели, расстояние между центрами крайних визирных целей рассчитывается по формуле:

где Н – расстояние между визирной маркой и видеодатчиком, М – эффективный размер фоточувствительной области фотоприемника видеодатчика, F – фокусное расстояние объектива видеодатчика, d – диаметр визирных целей, кроме того, видеоизмеритель снабжен переключателем визирных целей, который с одной стороны соединен с шиной электропитания, а с другой – с центральной и крайними визирными целями.

Изобретение поясняется чертежом, на котором, в качестве примера, изображена схема видеоизмерителя координат рабочей точки антенны.

В рабочей (контролируемой) точке антенны 1 установлена визирная марка 2, находящаяся в поле зрения видеодатчика 3, установленного на геодезическом знаке 4.

Визирная марка 2 содержит визирные цели 5, 6 и 7, расположенные на прямой линии. Крайние визирные цели 5 и 7 равноудалены от центральной 6, которая совмещается с рабочей точкой антенны.

Расстояние между крайними визирными целями 5 и 7 максимальное в пределах поля зрения видеодатчика 3 и рассчитывается по формуле:

где Н – расстояние между визирной маркой и видеодатчиком, М – эффективный размер фоточувствительной области фотоприемника видеодатчика, F – фокусное расстояние объектива видеодатчика, d – диаметр визирных целей.

Видеоизмеритель снабжен переключателем визирных целей 8, с одной стороны подключенным к шине электропитания, а с другой – к крайним визирным целям 5 и 7 и к центральной визирной цели 6.

Видеоизмеритель работает следующим образом. Видеосигнал видеодатчика 3, содержащий либо изображения крайних визирных целей 5 и 7, либо центральной визирной цели 7, по каналу связи передается в компьютер, не показанный на чертеже, обрабатывается в нем, и вычисляются искомые координаты рабочей точки антенны.

Обработка видеосигнала производится в два этапа:

– при включенных крайних визирных целях 5 и 7 и выключенной центральной визирной цели 6 вычисляются угол поворота координатной системы видеодатчика 3 в местной координатной системе и цена линейного дискрета в координатной системе видеодатчика;

– при включенной центральной визирной цели 6 и выключенных крайних визирных целях 5 и 7 вычисляются координаты рабочей точки антенны.

Угол поворота координатной системы видеодатчика 3 в местной координатной системе вычисляется следующим образом. Геодезическими методами определяется угол поворота линии, соединяющей центры крайних визирных целей 5 и 7 в местной координатной системе, и в компьютере вычисляется угол поворота этой линии в координатной системе видеодатчика 3. Искомый угол поворота вычисляется как разность этих углов.

Цена линейного дискрета в координатной системе видеодатчика вычисляется как отношение длины отрезка прямой, соединяющей центры крайних визирных целей 5 и 7 визирной марки 2, выраженной в линейной мере (мм), к длине отрезка прямой, соединяющей центры изображений крайних визирных целей 5 и 7 в координатной системе видеодатчика 3 (в выходном видеосигнале видеодатчика), выраженной в условных единицах – дискретах.

Координаты рабочей точки антенны вычисляются следующим образом:

– вычисляются текущие (на момент измерения) координаты изображения центральной визирной цели 6 в координатной системе видеодатчика, выраженные в дискретах;

– вычисляются разности текущих и первоначальных (записанных в памяти компьютера) координат центра изображения центральной визирной цели 6, которые на основе упомянутых угла поворота и цены линейного дискрета пересчитываются в искомые координаты рабочей точки антенны.

С помощью предлагаемого видеоизмерителя можно также измерять текущие координаты контролируемой точки высотного сооружения, в которой устанавливается предлагаемая визирная марка, и тем самым измерять колебания и наклоны телевизионных башен, дымовых труб, опор мостовых сооружений и др.

Источники информации

1. Буюкян С.П. Видеоизмерение в инженерной геодезии. «Известия высших учебных заведений», серия «Геодезия и аэрофотосъемка», №6, 2002 г., с.27.

2. Рязанцев Г.Е., Буюкян С.П. Методы и средства автоматизированного инструментального геотехнического мониторинга на основе видеоизмерений. Международная научно-техническая конференция, посвященная 225-летию МИИГАиК, Сборник трудов, М., 25-27 мая 2004 г., с.117.

3. Буюкян С.П., Безматерных М.В., Бодунков П.В. Аппаратурно-программный комплекс оперативного контроля положений рабочих точек антенн угломерной радиотехнической системы. Международная научно-техническая конференция, посвященная 225-летию МИИГАиК, Сборник трудов, М., 2004 г., с.237.

Формула изобретения

Видеоизмеритель координат контролируемой точки объекта, содержащий визирную марку с визирными целями, питаемыми электрическим током, установленную в контролируемой точке объекта, и видеодатчик, установленный в точке наблюдения, отличающийся тем, что визирная марка снабжена тремя визирными целями, расположенными на прямой линии, крайние визирные цели равноудалены от центральной визирной цели, расстояние между центрами крайних визирных целей рассчитывается по формуле

где Н – расстояние между визирной маркой и видеодатчиком, М – эффективный размер фоточувствительной области фотоприемника видеодатчика, F – фокусное расстояние объектива видеодатчика, d – диаметр визирных целей, кроме того, видеоизмеритель снабжен переключателем визирных целей, который с одной стороны соединен с шиной электропитания, а с другой – с центральной и крайними визирными целями.

РИСУНКИ