RU2551396C1 - Method of contactless measurements of geometric parameters of object in space and device for its realisation - Google Patents
Method of contactless measurements of geometric parameters of object in space and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2551396C1 RU2551396C1 RU2013149197/28A RU2013149197A RU2551396C1 RU 2551396 C1 RU2551396 C1 RU 2551396C1 RU 2013149197/28 A RU2013149197/28 A RU 2013149197/28A RU 2013149197 A RU2013149197 A RU 2013149197A RU 2551396 C1 RU2551396 C1 RU 2551396C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- parameters
- markers
- central projection
- image
- geometric
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптических бесконтактных измерений геометрических параметров формы, положения, движения и деформации объектов в пространстве, в частности, к ближней фотограмметрии и видеограмметрии, и может применяться в научных исследованиях, в машиностроении, строительстве, медицине, и в других областях для измерений геометрических параметров объектов в условиях стесненного окружающего пространства и ограниченного оптического доступа.The invention relates to the field of optical non-contact measurements of geometric parameters of the shape, position, movement and deformation of objects in space, in particular, to close photogrammetry and video grammetry, and can be used in scientific research, in mechanical engineering, construction, medicine, and in other fields for geometric measurements parameters of objects in a cramped environment and limited optical access.
Известны многочисленные оптические способы и устройства бесконтактных измерений геометрических параметров объектов. Наиболее широко известными являются методы фотограмметрии [Лобанов А.Н. Фотограмметрия. - М.: Недра, 1984]. Основное назначение фотограмметрии состоит в измерениях геометрических параметров участков поверхности земли по аэроснимкам и снимкам из космоса, т.е. с большого расстояния. Это так называемая фотограмметрия дальней зоны. Также эти методы применяются и для бесконтактных измерений геометрических параметров объектов на коротких расстояниях в единицы и десятки метров - это фотограмметрия ближней зоны или ближняя фотограмметрия. В последнее время методы фотограмметрии реализуются с применением цифровых средств регистрации изображений и называются цифровой фотограмметрией или видеограмметрией. Фотограмметрия ближней зоны широко применяется в научных исследованиях, промышленном производстве, строительстве, медицине и др. областях.Numerous optical methods and devices for non-contact measurements of the geometric parameters of objects are known. The most widely known are photogrammetry methods [A. Lobanov Photogrammetry. - M .: Nedra, 1984]. The main purpose of photogrammetry is to measure the geometric parameters of sections of the surface of the earth from aerial photographs and images from space, i.e. from a great distance. This is the so-called far-field photogrammetry. Also, these methods are also used for non-contact measurements of the geometric parameters of objects at short distances of units and tens of meters - this is near-field photogrammetry or near photogrammetry. Recently, photogrammetry methods have been implemented using digital image registration tools and are called digital photogrammetry or video grammetry. Near-field photogrammetry is widely used in scientific research, industrial production, construction, medicine and other fields.
Суть фотограмметрии состоит в определении трех координат x, y, z точки поверхности исследуемого объекта по двум координатам u, v центральной проекции ее на плоское изображение. В общей постановке такая задача некорректна: для каждой точки имеются три неизвестных и только два уравнения. В ближней фотограмметрии можно сформулировать три пути разрешения неопределенности задачи восстановления координат:The essence of photogrammetry is to determine the three coordinates x, y, z of a point on the surface of an object under study from two coordinates u, v of its central projection onto a flat image. In the general formulation, such a problem is incorrect: for each point there are three unknowns and only two equations. In near photogrammetry, three ways of resolving the uncertainty of the problem of reconstructing coordinates can be formulated:
Первый путь - стереосъемка. При этом регистрируют два изображения объекта с разных ракурсов (точек наблюдения) и восстанавливают три координаты, комбинируя значения координат точек двух изображений [Патент РФ №2173445 С1, МПК G01C 11/00, 2000]. В более сложных случаях может понадобиться три или более изображений с разных ракурсов. Для реализации метода стереосъемки необходимы, по меньшей мере, двеThe first way is stereo shooting. In this case, two images of an object are recorded from different angles (observation points) and three coordinates are restored by combining the coordinates of the points of two images [RF Patent No. 2173445 C1, IPC G01C 11/00, 2000]. In more complex cases, you may need three or more images from different angles. To implement the stereo method, at least two
регистрирующие изображения камеры или получение двух кадров с помощью одной камеры последовательно из разных точек, если исследуемый объект статичный.recording camera images or obtaining two frames using one camera sequentially from different points if the object under study is static.
Второй путь - применение структурированного освещения исследуемого объекта, в частности, секущей световой плоскостью или коллимированным пучком лучей света [Патент РФ №2105265 С1, МПК G01B 11/24, 1994]. В этом случае систему уравнений дополняют уравнением, описывающим известные траектории распространения лучей света. Для реализации методов структурированного освещения достаточно одной камеры, но дополнительно необходим проектор, обеспечивающий формирование пучка лучей структурированного освещения.The second way is the use of structured illumination of the object under study, in particular, a secant plane of light or a collimated beam of light rays [RF Patent No. 2105265 C1, IPC G01B 11/24, 1994]. In this case, the system of equations is supplemented by an equation describing the known trajectories of the propagation of light rays. To implement the methods of structured lighting, one camera is enough, but an additional projector is needed to ensure the formation of a beam of structured lighting.
Третий путь - использование априорной информации, т.е. данных, полученных из других источников. Это может быть, в частности, заранее известная информация об ограниченности степеней свободы объекта, о взаимном расположении ряда характерных точек, о характере движения или деформации объекта и др. Реализация этого направления чаще всего сводится к методу маркерных точек, при котором на поверхность исследуемого объекта наносятся специальные маркеры, хорошо различимые на получаемых изображениях [Патент РФ №2316726 С1, МПК G01B 11/16, 2006]. Маркерами могут быть кружочки, крестики, линии и более сложные кодированные метки и мишени [Тюфлин Ю.С., Степаньянц Д.Г., Князь В.А., Желтов С.Ю. Предвычисление точности определения координат точек объекта в ближней фотограмметрии // Геодезия и картография. - 2004. №11. - С.29-32]. Информации об исходных координатах этих маркеров на поверхности объекта обычно бывает достаточной для разрешения неопределенности задачи восстановления трех координат точек поверхности объекта в пространстве по двум координатам отклика этих точек на изображениях.The third way is using a priori information, i.e. data obtained from other sources. This can be, in particular, pre-known information about the limited degrees of freedom of the object, the relative position of a number of characteristic points, the nature of the movement or deformation of the object, etc. The implementation of this direction most often comes down to the method of marker points, in which the surface of the object under study is applied special markers that are clearly distinguishable in the resulting images [RF Patent No. 2316726 C1, IPC G01B 11/16, 2006]. Markers can be circles, crosses, lines, and more complex coded marks and targets [Tyuflin Yu.S., Stepanyants DG, Knyaz VA, Zheltov S.Yu. Precision calculation of the coordinates of the points of an object in near photogrammetry // Geodesy and Cartography. - 2004. No. 11. - S. 29-32]. Information on the initial coordinates of these markers on the surface of the object is usually sufficient to solve the uncertainty of the task of reconstructing the three coordinates of the points on the surface of the object in space from the two coordinates of the response of these points on the images.
Известны многочисленные способы и устройства, предназначенные для бесконтактных измерений геометрических параметров объектов. Большинство из них основано на методе стереосъемки и предназначено для измерений геометрических параметров контуров и рельефа местности посредством аэросъемки или космической съемки поверхности земли [Бруевич П.Н. Фотограмметрия. Учебник для вузов. - М.: Недра, 1990, С.285].Numerous methods and devices are known for non-contact measurements of the geometric parameters of objects. Most of them are based on the stereo survey method and are designed to measure the geometric parameters of the contours and terrain through aerial surveys or satellite imagery of the earth’s surface [PN Bruevich Photogrammetry. Textbook for high schools. - M .: Nedra, 1990, S.285].
Существует большое число коммерческих устройств цифровой фотограмметрии для измерений геометрических параметров объектов в ближней зоне (1-5 м), построенных по схеме как с одной, так и с двумя и более камерами для регистрации центральной проекции в виде изображений, содержащие средство измерения координат проекций маркеров на изображении, информационно соединенное посредством USB-, GigE-, или иного интерфейса с устройством регистрации центральной проекции и средством определения параметров внешнего ориентирования (высокопроизводительный ноутбук и программное обеспечение) [Проспект систем SmartSCAN и StereoScan фирмы "Cybercom Ltd." //<http://www.cybercom.ru>].There are a large number of commercial digital photogrammetry devices for measuring the geometric parameters of objects in the near zone (1-5 m), constructed according to the scheme with one, as well as with two or more cameras for recording the central projection in the form of images containing a means of measuring the coordinates of the projections of markers on the image, informationally connected via USB-, GigE-, or another interface with a central projection recording device and means for determining the parameters of exterior orientation (high-performance laptop and software) [Prospectus for SmartSCAN and StereoScan systems from Cybercom Ltd. // <http://www.cybercom.ru>].
Общим недостатком способов и устройств стереосъемки и устройств с применением структурированного освещения, является необходимость применения двух и более устройств регистрации центральной проекции или пректоров структурированного освещения в нескольких позициях (точках пространства). Однако в экспериментальной аэродинамике, промышленном производстве и в ряде других случаев исследуемый объект обычно находится в условиях стесненного окружающего пространства и ограниченного оптического доступа, например, в рабочей части аэродинамической трубы, или в испытательной камере, имеющих ограниченное число оптических окон, либо на станке, конвейере или стенде. Размещение двух камер для образования стереобазы или камеры и проектора, как в способе с применением структурированного освещения, зачастую оказывается неразрешимой проблемой. Кроме того, специфические особенности исследуемого объекта также могут препятствовать применению этих методов. Например, при исследованиях быстропротекающих динамических процессов из-за неизбежной задержки импульсов в электронных цепях системы синхронизации оказывается невозможным обеспечение строго одновременного срабатывания двух камер или камеры и проектора, в результате чего совмещение данных с разных устройств может приводить к значительным ошибкам измерений.A common drawback of stereo imaging methods and devices and devices using structured lighting is the need to use two or more central projection recording devices or structured lighting projectors in several positions (points in space). However, in experimental aerodynamics, industrial production, and in a number of other cases, the object under investigation is usually located in a cramped environment and limited optical access, for example, in the working part of a wind tunnel, or in a test chamber having a limited number of optical windows, or on a machine, conveyor or stand. Placing two cameras to form a stereo base or a camera and a projector, as in a method using structured lighting, is often an insoluble problem. In addition, the specific features of the studied object can also impede the use of these methods. For example, in studies of fast-moving dynamic processes due to the inevitable delay of pulses in the electronic circuits of the synchronization system, it is impossible to ensure strictly simultaneous operation of two cameras or a camera and a projector, as a result of which combining data from different devices can lead to significant measurement errors.
Другой недостаток известных способов стереометрии заключается в том, что он предназначен для измерений геометрических параметров недеформируемых статичных объектов на поверхности земли, характеризующихся единой математической моделью. Большинство задач научных исследований связано с объектами, подверженными значительным деформациям, или даже с композицией отдельных фрагментов объекта, имеющих разные геометрические закономерности формы, движения и деформации. Применение способа к исследованиям таких объектов приводит к неконтролируемым погрешностям измерений или вовсе оказывается невозможным.Another disadvantage of the known methods of stereometry is that it is designed to measure the geometric parameters of undeformable static objects on the surface of the earth, characterized by a single mathematical model. Most of the tasks of scientific research are related to objects subject to significant deformations, or even to the composition of individual fragments of an object having different geometric patterns of shape, movement and deformation. Application of the method to the study of such objects leads to uncontrolled measurement errors or is completely impossible.
Наиболее эффективным способом бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в таких условиях оказывается метод маркеров с использованием только одной камеры. Известен способ и устройство для измерения малых деформаций материала конструкций [Патент РФ №2316726 С1, МПК G01B 11/16, 2006], при котором на поверхность исследуемого объекта наносят маркеры, в заданные моменты времени регистрируют центральную проекцию этих маркеров в виде изображений и определяют деформации материала конструкций по смещениям проекций этих маркеров на изображениях.The most effective way of non-contact measurements of the geometric parameters of an object under such conditions is the marker method using only one camera. A known method and device for measuring small deformations of the material of structures [RF Patent No. 2316726 C1, IPC G01B 11/16, 2006], in which markers are applied to the surface of the test object, the central projection of these markers is recorded in the form of images at specified times and deformations are determined material of constructions according to the displacements of the projections of these markers in the images.
Способы и устройства с использованием априорной информации наиболее просты в технической реализации - для них требуется только одна цифровая камера и одна точка наблюдения. Это обстоятельство дает существенное преимущество в применении этих методов, особенно в условиях стесненного окружающего объект пространства или ограниченного оптического доступа к нему, что характерно, например, для аэродинамического, прочностного, летного или иного эксперимента, промышленного производственного контроля.Methods and devices using a priori information are the simplest in technical implementation - they require only one digital camera and one observation point. This circumstance gives a significant advantage in the application of these methods, especially in conditions of cramped space surrounding the object or limited optical access to it, which is typical, for example, for aerodynamic, strength, flight or other experiment, industrial production control.
Наиболее близким решением является способ бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве с помощью одной камеры [A.W. Burner, N. Liu. "Videogrammetric Model Deformation Measurement Technique". Journal of Aircraft, vol.38, No.3, 2001], выбранный в качестве прототипа, при котором на поверхность объекта в заданных точках наносят маркеры, регистрируют центральную проекцию этих маркеров в виде изображения, определяют параметры внешнего ориентирования центральной проекции, а при обработке изображений измеряют двухмерные координаты проекций маркеров на изображении, из которых по формулам центральной проекции с использованием определенных параметров внешнего ориентирования вычисляют координаты маркеров в пространстве, а из них находят искомые геометрические параметры объекта в пространстве.The closest solution is the method of non-contact measurements of the geometric parameters of an object in space using a single camera [A.W. Burner, N. Liu. "Videogrammetric Model Deformation Measurement Technique". Journal of Aircraft, vol. 38, No.3, 2001], selected as a prototype, in which markers are applied to the surface of an object at specified points, the central projection of these markers is recorded as an image, the external orientation parameters of the central projection are determined, and during processing images measure the two-dimensional coordinates of the projections of the markers on the image, from which the coordinates of the markers in space are calculated using the formulas of the central projection using certain parameters of the external orientation, and from them find the desired metric parameters of an object in space.
Устройство для осуществления указанного способа, также выбранное в качестве прототипа [A.W. Burner, N. Liu. "Videogrammetric Model Deformation Measurement Technique". Journal of Aircraft, vol.38, No.3, 2001], включает средство нанесения маркеров на поверхность исследуемого объекта, устройство регистрации центральной проекции маркеров в виде изображения, средство определения параметров внешнего ориентирования устройства регистрации центральной проекции, блок измерения координат проекций маркеров на изображении и блок вычисления искомых геометрических параметров объекта.A device for implementing this method, also selected as a prototype [A.W. Burner, N. Liu. "Videogrammetric Model Deformation Measurement Technique". Journal of Aircraft, vol. 38, No.3, 2001], includes a means for applying markers to the surface of the object being studied, a device for recording the central projection of markers in the form of an image, a means for determining the external orientation parameters of the central projection recording device, a unit for measuring coordinates of the projections of markers in the image and a unit for computing the desired geometric parameters of the object.
Недостаток этого способа и устройства заключается в том, что он предусматривает измерение только координат точек поверхности объекта в пространстве, тогда как целью всякого научного исследования является определение обобщенных геометрических параметров, соответствующих выбранной гипотезе или модели исследуемого процесса, объекта. Для нахождения обобщенных параметров из измеренных координат требуются дополнительные данные, дополнительные процедуры и дополнительные вычисления, что приводит к возрастанию погрешности измерений. Это особенно проявляется при оптимизации результатов исследований, так как измерение координат точек без учета модели процесса требует одних критериев оптимизации, а привязка процесса к координатам - других. И эти критерии оптимизации часто оказываются взаимно несовместимыми, что зачастую может приводить к конфликтам в многомерной минимизации и, как следствие, к неконтролируемым ошибкам измерений и снижению их достоверности.The disadvantage of this method and device is that it provides for the measurement of only the coordinates of the points of the surface of an object in space, while the goal of any scientific research is to determine generalized geometric parameters that correspond to the selected hypothesis or model of the process being studied, the object. To find generalized parameters from the measured coordinates, additional data, additional procedures, and additional calculations are required, which leads to an increase in the measurement error. This is especially evident in the optimization of research results, since measuring the coordinates of points without taking into account the process model requires some optimization criteria, and binding the process to coordinates - others. And these optimization criteria often turn out to be mutually incompatible, which can often lead to conflicts in multidimensional minimization and, as a result, to uncontrolled measurement errors and a decrease in their reliability.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и достоверности измерений геометрических параметров объекта при использовании одной камеры, особенно в условиях стесненного окружающего пространства и ограниченного оптического доступа.The technical result of the invention is to increase the accuracy and reliability of measurements of the geometric parameters of the object when using one camera, especially in conditions of cramped surrounding space and limited optical access.
Технический результат достигается тем, что в способе бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве, при котором на поверхность объекта в заданных точках наносят маркеры, регистрируют центральную проекцию этих маркеров в виде изображения, определяют параметры внешнего ориентирования центральной проекции, а при обработке изображений измеряют двухмерные координаты проекций маркеров на изображении, из которых по формулам центральной проекции с использованием определенных параметров внешнего ориентирования вычисляют координаты маркеров в пространстве, а из них находят искомые геометрические параметры объекта в пространстве, согласно изобретению, на основе заранее известных геометрических закономерностей исследуемого объекта на его поверхности выделяют или создают дополнительно обособленные зоны, характеризующиеся собственными геометрическими параметрами, для каждой из них задают собственную систему координат, формируют собственную математическую параметрическую модель, собственные параметры которой связаны с искомыми геометрическими параметрами объекта известными геометрическими закономерностями, и присоединяют собственную математическую параметрическую модель к формулам центральной проекции, кроме того при нанесении маркеров на поверхность их группируют по обособленным зонам в обособленные группы, а при обработке изображений для каждой из этих обособленных групп выделяют двухмерные координаты проекций маркеров на изображении, определяют собственные параметры внешнего ориентирования центральной проекции и из них по формулам центральной проекции и присоединенной собственной математической параметрической модели с использованием собственных параметров внешнего ориентирования вычисляют методами многомерной минимизации расхождений собственные параметры соответствующей математической модели, а искомые геометрические параметры объекта находят, используя вычисленные собственные параметры математических моделей и заранее известные геометрические закономерности.The technical result is achieved by the fact that in the method of non-contact measurements of the geometric parameters of the object in space, in which markers are applied to the surface of the object at specified points, the central projection of these markers is recorded as an image, the external orientation parameters of the central projection are determined, and two-dimensional coordinates are measured during image processing projections of markers in the image, of which according to the formulas of the central projection using certain parameters of external orientation calculate the coordinates of the markers in space, and from them find the desired geometric parameters of the object in space, according to the invention, on the basis of previously known geometric laws of the studied object on its surface, separate or create additional separate zones characterized by their own geometric parameters, for each of them set their own system coordinates, form their own mathematical parametric model, whose own parameters are associated with the desired geometric these parameters of the object with known geometric laws, and they attach their own mathematical parametric model to the central projection formulas, in addition, when markers are applied to the surface, they are grouped by separate zones into separate groups, and when processing images for each of these isolated groups, two-dimensional coordinates of the projections of markers on image, determine their own parameters of the external orientation of the central projection and from them according to the formulas of the central projection and Using the intrinsic mathematical parametric model using intrinsic exterior orientation parameters, eigenparameters of the corresponding mathematical model are calculated using multidimensional minimization of differences methods, and the desired geometric parameters of the object are found using the calculated intrinsic parameters of mathematical models and previously known geometric patterns.
Дополнительно технический результат в способе достигается тем, что на основе заранее известных геометрических закономерностей исследуемого объекта одну из обособленных зон выделяют или создают дополнительно так, чтобы можно было считать точки ее поверхности взаимно неподвижными, принимают ее за базовую, для нее определяют параметры взаимного расположения маркеров в собственной системе координат и собственные параметры внешнего ориентирования центральной проекции базовой зоны, при формировании собственной математической параметрической модели базовой зоны учитывают параметры взаимного расположения маркеров в ней, а при обработке изображений собственные параметры всех других собственных математических моделей вычисляют с использованием собственных параметров внешнего ориентирования центральной проекции базовой зоны и искомые геометрические параметры объекта находят в системе координат базовой зоны.Additionally, the technical result in the method is achieved by the fact that on the basis of previously known geometric patterns of the object under study, one of the isolated zones is isolated or created in such a way that it is possible to consider the points of its surface as mutually fixed, take it as the base, determine the parameters of the relative position of the markers in it own coordinate system and own parameters of the external orientation of the central projection of the base zone, when forming your own mathematical parameter cal models take into account the basic zone settings mutual arrangement of markers in it, and the image processing parameters of all the other own their own mathematical models calculated using their own parameters of external orientation of the central projection of the base area and the desired geometric object options are in the system chassis region coordinates.
Во многих случаях повышению точности измерений способствует также то, что на основе заранее известных геометрических закономерностей исследуемого объекта обособленные зоны выделяют или создают дополнительно в виде сечений так, чтобы в каждой из них можно было считать точки поверхности взаимно неподвижными и перемещающимися как целое, при формировании собственных математических параметрических моделей сечений определяют параметры взаимного расположения маркеров в их собственных системах координат, собственные математические параметрические модели формируют в виде уравнений положения и движения указанных собственных систем координат сечений, а при обработке изображений определяют собственные параметры внешнего ориентирования центральной проекции сечений и искомые геометрические параметры объекта находят из значений собственных параметров внешнего ориентирования каждого сечения.In many cases, increasing the accuracy of measurements is also facilitated by the fact that, on the basis of previously known geometric laws of the object under study, separate zones are isolated or created in the form of sections so that in each of them surface points can be considered mutually stationary and moving as a whole when forming their own mathematical parametric models of sections determine the parameters of the relative positions of the markers in their own coordinate systems, their own mathematical pair etricheskie model equations form a position and movement of said sections own coordinate system, and image processing determined external orientation parameters own central projection sections and the desired geometrical parameters of the object is found from the values of its own external orientation parameters for each section.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройство бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве, содержащее средство нанесения маркеров на поверхность исследуемого объекта, устройство регистрации центральной проекции маркеров в виде изображения, средство определения параметров внешнего ориентирования устройства регистрации центральной проекции, блок измерения координат проекций маркеров на изображении и блок вычисления искомых геометрических параметров объекта, согласно изобретению, дополнительно введены средство создания обособленных групп маркеров, связанное со средством нанесения маркеров на поверхность исследуемого объекта, средство определения параметров взаимного расположения маркеров в обособленной группе, средство формирования математических параметрических моделей для обособленных групп маркеров, информационно связанное со средством создания обособленных групп маркеров и средством определения параметров взаимного расположения маркеров, блок выделения обособленных групп проекций маркеров на изображении, подключенный к блоку измерения координат проекций маркеров на изображении, и блок многомерной минимизации расхождений для каждой обособленной группы маркеров, подключенный своим входом к блоку выделения обособленных групп проекций маркеров и информационно связанный со средством формирования математических параметрических моделей и средством определения параметров внешнего ориентирования, а выходом - с блоком вычисления искомых геометрических параметров объекта.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for non-contact measurements of the geometric parameters of the object in space, containing means for applying markers on the surface of the object being studied, a device for recording the central projection of markers in the form of an image, a means for determining the external orientation parameters of the registration device for the central projection, a unit for measuring coordinates of the projections of markers on the image and the calculation unit of the desired geometric parameters of the object, according to the invention, additionally introduced a tool for creating separate groups of markers associated with a tool for applying markers on the surface of the studied object, a tool for determining the parameters of the relative positions of markers in a separate group, a tool for generating mathematical parametric models for separate groups of markers, information related to a tool for creating separate groups of markers and a means for determining parameters relative position of markers, block for isolating isolated groups of projections of markers on the image the image, connected to the block for measuring the coordinates of the projections of markers on the image, and the block for multidimensional minimization of discrepancies for each isolated group of markers, connected by its input to the block for selecting separate groups of projections of markers and informationally connected with the tool for generating mathematical parametric models and with the tool for determining the parameters of exterior orientation output - with the unit for calculating the desired geometric parameters of the object.
Технический эффект в способе и устройстве во всех случаях достигается благодаря оптимальному использованию априорной информации как для разрешения неопределенности задачи восстановления координат точек объекта в пространстве, так и для согласования геометрических параметров обособленных зон с общими параметрами положения, движения и деформации объектов в пространстве. При этом задачи математической регрессии для многомерной минимизации предлагается формулировать в связи с математической моделью исследуемого процесса, что ведет к сокращению числа интегральных преобразований, количества степеней свободы в задачах регрессии и, тем самым, к минимизации методических и вычислительных ошибок определения искомых обобщенных геометрических параметров.The technical effect in the method and device in all cases is achieved due to the optimal use of a priori information both for solving the uncertainty of the task of restoring the coordinates of the object’s points in space, and for matching the geometric parameters of the isolated zones with the general parameters of the position, movement and deformation of objects in space. At the same time, it is proposed to formulate mathematical regression problems for multidimensional minimization in connection with the mathematical model of the process under study, which leads to a reduction in the number of integral transformations, the number of degrees of freedom in regression problems and, thereby, minimization of methodological and computational errors in determining the desired generalized geometric parameters.
Перечень фигур, иллюстрирующих работу предложенного способа и устройства.The list of figures illustrating the operation of the proposed method and device.
На фиг.1 показана структурная схема устройства бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве для осуществления указанного способа.Figure 1 shows a structural diagram of a device for non-contact measurements of the geometric parameters of an object in space for the implementation of this method.
На фиг.2 показана схема, иллюстрирующая предложенный способ бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве с выделением обособленных зон, характеризующихся своими геометрическими параметрами.Figure 2 shows a diagram illustrating the proposed method of non-contact measurements of the geometric parameters of the object in space with the allocation of separate zones characterized by their geometric parameters.
На фиг.3 показана схема выделения обособленных зон на поверхности модели крыла самолета.Figure 3 shows a diagram of the allocation of separate zones on the surface of the model wing of the aircraft.
На фиг.4 показана схема устройства с выделением обособленных сечений на поверхности модели крыла самолета и базовой зоны на основании крепления модели.Figure 4 shows a diagram of a device with the allocation of separate sections on the surface of the model of the wing of the aircraft and the base zone based on the mounting model.
На фиг.5 приведен пример рабочего изображения упругоподобной модели крыла в аэродинамической трубе Т-103 ЦАГИ и график результатов измерений деформации изгиба при разных значениях скорости набегающего потока.Figure 5 shows an example of a working image of an elastic-like model of a wing in a T-103 TsAGI wind tunnel and a graph of the results of measurements of bending strain at different values of the flow velocity.
На фиг.6 показана схема устройства для измерения деформаций одновременно верхней и нижней поверхностей модели крыла самолета.Figure 6 shows a diagram of a device for measuring deformations of the upper and lower surfaces of an airplane wing model simultaneously.
На фиг.7 приведены фотографии установки для исследований деформации верхней и нижней поверхностей модели крыла самолета в аэродинамической трубе Т-101 ЦАГИ.Figure 7 shows photographs of the installation for studies of the deformation of the upper and lower surfaces of the model of an airplane wing in the wind tunnel T-101 TsAGI.
На фиг.8 показан результат измерений формы предкрылка крыла самолета в отклоненном и неотклоненном положениях в 10 сечениях крыла (280 точек).On Fig shows the result of measurements of the shape of the wing slat of the aircraft in deviated and non-deviated positions in 10 sections of the wing (280 points).
На фиг.9 показан пример реализации способа и устройства для исследований деформации коробления крупномасштабных образцов и элементов конструкции при прочностных исследованиях.Figure 9 shows an example implementation of a method and apparatus for studying the warping strain of large-scale samples and structural elements during strength studies.
На фиг.10 приведен результат измерения поля нормальной деформаций конструктивной панели самолета.Figure 10 shows the result of measuring the field of normal deformations of the structural panel of the aircraft.
На фиг.11 показана схема бесконтактных измерений распределенных касательных деформаций элементов конструкции при их растяжении при прочностных исследованиях с добавлением базовой зоны.Figure 11 shows a diagram of non-contact measurements of distributed tangential deformations of structural elements when they are tensile during strength studies with the addition of a base zone.
На фиг.12 показан результат измерений этим способом полей двух компонентов касательной деформации конструктивной панели из композиционного материала со щелью на стенде для статических испытаний на прочность.On Fig shows the result of measurements in this way the fields of two components of the tangent deformation of a structural panel of composite material with a gap on the stand for static strength tests.
На фиг.13 показана схема устройства для осуществления способа бесконтактных измерений геометрических параметров положения объекта в пространстве.On Fig shows a diagram of a device for implementing the method of non-contact measurements of geometric parameters of the position of the object in space.
На фиг.14 приведены рабочие изображения вертолетного прибора в двух угловых положениях и графики результатов измерений линейных смещений и углов ориентации модели на разных режимах в потоке аэродинамической трубы Т-104 ЦАГИ.On Fig shows working images of a helicopter device in two angular positions and graphs of the results of measurements of linear displacements and orientation angles of the model in different modes in the flow of the wind tunnel T-104 TsAGI.
Структурная схема устройства для реализации предложенного способа бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве показана на фиг.1. На схеме условно показаны:The structural diagram of the device for implementing the proposed method of non-contact measurements of the geometric parameters of the object in space is shown in figure 1. The diagram shows conventionally:
1 исследуемый объект;1 investigated object;
2 средство нанесения маркеров на поверхность исследуемого объекта;2 means of applying markers on the surface of the investigated object;
3 маркеры;3 markers;
4 средство создания обособленных групп маркеров, связанное со средством 2 нанесения маркеров на поверхность исследуемого объекта;4 means for creating separate groups of markers associated with
5 обособленная группа маркеров;5 separate group of markers;
6 базовая группа маркеров;6 basic group of markers;
7 средство определения параметров взаимного расположения маркеров в обособленной группе,7 means for determining the relative positions of markers in a separate group,
8 устройство регистрации центральной проекции маркеров в виде изображения - камера;8 device for recording the central projection of markers in the form of an image - camera;
9 средство определения параметров внешнего ориентирования устройства 8 регистрации центральной проекции,9 means for determining the parameters of the external orientation of the
10 центральная проекция - изображение;10 central projection - image;
11 проекции маркеров на изображении;11 projections of markers in the image;
12 средство формирования математических параметрических моделей для обособленных групп 5 и 6 маркеров, информационно связанное со средством 4 создания обособленных групп маркеров и средством 7 определения параметров взаимного расположения маркеров,12 means for generating mathematical parametric models for separate groups of 5 and 6 markers, information related to
13 блок измерения координат проекций маркеров на изображении;13 unit for measuring coordinates of projections of markers in the image;
14 блок выделения обособленных групп проекций маркеров на изображении, подключенный к блоку 13 измерения координат проекций маркеров;14 block allocation of separate groups of projections of markers in the image connected to the
15 блок многомерной минимизации расхождений для каждой обособленной группы маркеров, подключенный своим входом к блоку 14 выделения обособленных групп проекций маркеров, и информационно связанный со средством 12 формирования математических параметрических моделей и средством 9 определения параметров внешнего ориентирования;15 block multidimensional minimization of discrepancies for each separate group of markers, connected by its input to the
16 блок вычисления искомых геометрических параметров объекта, подключенный своим входом к блоку 15 многомерной минимизации расхождений;16 block calculating the desired geometric parameters of the object, connected by its input to block 15 multidimensional minimization of discrepancies;
17 подсистема сбора и обработки изображений, объединяющая блоки 13-16;17 subsystem for collecting and processing images, combining blocks 13-16;
18 основание исследуемого объекта;18 base of the investigated object;
19 источник света.19 light source.
Функциональные блоки 13-16, образующие подсистему 17 сбора и обработки изображений, обычно реализуется на базе персонального или мобильного компьютера.Functional blocks 13-16, forming a
При регистрации центральной проекции функциональная зависимость искомых координат x, y, z точек в пространстве от измеренных на изображении координат u, v проекций этих точек имеет видWhen registering the central projection, the functional dependence of the desired coordinates x, y, z of points in space on the projected coordinates u, v of the projections of these points measured in the image has the form
Здесь: x0, y0, z0 - координаты центра проекции в системе координат объекта,Here: x 0 , y 0 , z 0 are the coordinates of the projection center in the coordinate system of the object,
u0, v0, w0 - координаты начала системы координат (СК) изображения в системе координат камеры,u 0 , v 0 , w 0 - coordinates of the origin of the coordinate system (SC) of the image in the coordinate system of the camera,
Mij (i, j=1, 2, 3) - элементы матрицы направляющих косинусов системы координат камеры последовательно на углы α, β, γ вокруг координатных осей СК объекта. Матрица направляющих косинусов может иметь несколько разных вариантов представления через углы последовательных поворотов в виде матрицы вращения, в частности, такойM ij (i, j = 1, 2, 3) - matrix elements of the guide cosines of the camera coordinate system sequentially at angles α, β, γ around the coordinate axes of the SK object. The matrix of guide cosines can have several different presentation options through the angles of successive rotations in the form of a rotation matrix, in particular,
Таким образом, функциональная зависимость (1) определяется набором по меньшей мере девяти констант. Шесть из них x0, y0, z0 и α, β, γ определяют положение и ориентацию устройства регистрации центральной проекции в системе координат объекта. В фотограмметрии их принято называть параметрами внешнего ориентирования, а три оставшихся u0, v0, w0 - параметрами внутреннего ориентирования. Параметры u0, v0 являются координатами главной точки изображения, а w0 - задним сопряженным расстоянием объектива. При регистрации удаленного объекта величина w0 близка к фокусному расстоянию объектива. При использовании в качестве устройства регистрации центральной проекции цифровых камер параметры внутреннего ориентирования удобнее выражать в единицах дискретности изображения - пикселях. К параметрам внутреннего ориентирования причисляют также параметры геометрических искажений изображения, такие как коэффициенты дисторсии, разномасштабности и др.Thus, the functional dependence (1) is determined by a set of at least nine constants. Six of them x 0 , y 0 , z 0 and α, β, γ determine the position and orientation of the device for recording the central projection in the coordinate system of the object. In photogrammetry, they are usually called exterior orientation parameters, and the three remaining u 0 , v 0 , w 0 are called interior orientation parameters. The parameters u 0 , v 0 are the coordinates of the main point of the image, and w 0 - the rear conjugate distance of the lens. When registering a distant object, the value of w 0 is close to the focal length of the lens. When using digital cameras as the registration device for the central projection of the internal cameras, it is more convenient to express the internal orientation parameters in units of image resolution - pixels. Parameters of interior orientation also include parameters of geometric image distortions, such as distortion coefficients, different scales, etc.
Параметры внутреннего ориентирования являются характеристикой устройства регистрации центральной проекции (камеры). Их определяют обычно отдельной процедурой при настройке устройства регистрации центральной проекции.The internal orientation parameters are a characteristic of the central projection recording device (camera). They are usually determined by a separate procedure when setting up the center projection recording device.
Маркеры на поверхность исследуемого объекта наносят с помощью разнообразных средств. Это могут быть лазерные принтеры, краскопульты с трафаретами, кисточки с краской, маркеры и другие средства. Хорошо себя зарекомендовала методика, при которой единичные или группы маркеров печатают с помощью лазерного принтера на самоклеющуюся бумагу, а затем наклеивают их на поверхность исследуемого объекта. Маркеры 3 могут иметь любую форму, быть плоскими сосредоточенными метками, мелкомасштабными регулярными или нерегулярными структурами, объемными мишенями, распределенными по поверхности систематически или случайно. Они должны быть хорошо различимыми на изображениях и поддаваться идентификации, т.е. установлению однозначного соответствия их пространственных координат и двухмерных координат их проекций на изображениях.Markers on the surface of the investigated object are applied using a variety of means. It can be laser printers, spray guns with stencils, paint brushes, markers and other tools. The technique has proved itself well, in which single or groups of markers are printed using a laser printer on self-adhesive paper, and then glued to the surface of the object under study.
Центральную проекцию регистрируют в виде изображения с помощью разных средств, условно называемых камерами. Это могут быть, например, фото-, кино-, видео- или цифровые камеры, регистрирующие изображение объекта в оптическом, инфракрасном, ультрафиолетовом или другом диапазоне спектра, могут быть оптическими, лазерными, радиолокационными, акустическими сканерами или другими устройствами, формирующим центральную проекцию объекта в виде изображения.The central projection is recorded as an image using various means, conventionally called cameras. This can be, for example, photo, film, video or digital cameras recording the image of an object in the optical, infrared, ultraviolet or other spectral range, can be optical, laser, radar, acoustic scanners or other devices that form the central projection of the object as an image.
Параметры внешнего ориентирования центральной проекции определяют, как правило, в процедуре калибровки с помощью дополнительных средств, называемых контрольными приспособлениями или тест-объектами, содержащими набор маркеров с известными координатами в пространстве. Тест-объект помещают в пространство измерений, регистрируют его центральную проекцию в виде изображения и измеряют двухмерные координаты проекций маркеров на изображении. Зная исходные координаты маркеров тест-объекта и измеренные координаты проекций этих маркеров на изображении, методами многомерной минимизации расхождений по формулам центральной проекции (1) вычисляют численные значения параметров внешнего ориентирования центральной проекции.The external orientation parameters of the central projection are determined, as a rule, in the calibration procedure using additional tools called control devices or test objects containing a set of markers with known coordinates in space. The test object is placed in the measurement space, its central projection is recorded in the form of an image, and two-dimensional coordinates of the projections of markers on the image are measured. Knowing the initial coordinates of the markers of the test object and the measured coordinates of the projections of these markers on the image, numerical values of the external orientation parameters of the central projection are calculated by multidimensional minimization of differences according to the central projection formulas (1).
При обработке цифровых изображений двухмерные координаты проекций маркеров на изображении измеряют в компьютере с помощью специализированных программ, обеспечивающих измерения двухмерных координат заданных особенностей изображения методами анализа групповой статистики, корреляционного анализа, последовательного слежения и др. Эти методы позволяют измерять координаты точек изображения с субпиксельной погрешностью, достигающей 0.1-0.01 доли пикселя.When processing digital images, the two-dimensional coordinates of the projections of markers on the image are measured in a computer using specialized programs that provide measurements of the two-dimensional coordinates of specified image features by group statistics analysis, correlation analysis, sequential tracking, etc. These methods allow you to measure the coordinates of image points with a subpixel error reaching 0.1-0.01 pixel shares.
Обычно из этих координат по формулам центральной проекции с использованием определенных параметров внешнего ориентирования вычисляют координаты маркеров в пространстве, а из них находят искомые геометрические параметры объекта в пространстве.Usually, the coordinates of the markers in space are calculated from these coordinates using the central projection formulas using certain external orientation parameters, and from them the desired geometric parameters of the object in space are found.
Однако функциональной зависимости (1) недостаточно для достоверного нахождения искомых координат х, y, т.к. в правую часть уравнений входит неизвестная координата z. Согласно методу априорной информации система (1) должна быть дополнена еще одним уравнением, представляющим собой математическую модель формы, положения, движения или деформации, например, в видеHowever, the functional dependence (1) is not enough to reliably find the desired coordinates x, y, because the unknown z coordinate is included in the right side of the equations. According to the method of a priori information, system (1) must be supplemented with another equation, which is a mathematical model of the shape, position, movement or deformation, for example, in the form
где Р - вектор собственных параметров, характеризующих объект или исследуемый процесс в целом или отдельную его зону.where P is the vector of eigenparameters characterizing the object or the process under study as a whole or its individual zone.
При обработке данных зависимость (3) присоединяют к рабочей характеристике (1) и, решают полученную систему уравнений относительно х, y и z.When processing data, dependence (3) is attached to the operating characteristic (1) and, the resulting system of equations is solved with respect to x, y and z.
В общем случае для всей поверхности исследуемого объекта единую математическую модель (3) заранее составить не представляется возможным, т.к. зачастую в этом и состоит конечная цель исследований и измерений. Однако всегда на основе заранее известных геометрических закономерностей исследуемого объекта на его поверхности можно выделить одну, две или более обособленных зон, характеризующихся своими обособленными геометрическими параметрами, для которых можно заранее составить несколько разных упрощенных математических параметрических моделей. Поэтому для повышения точности и достоверности результатов измерений геометрических параметров объекта в пространстве на основе заранее известных геометрических закономерностей исследуемого объекта на его поверхности выделяют или создают дополнительно обособленные зоны, характеризующиеся собственными геометрическими параметрами формы, положения, движения и деформации. Для каждой из них задают собственную систему координат, формируют собственную математическую параметрическую модель (3), собственные параметры Р которой связаны с искомыми геометрическими параметрами объекта известными геометрическими закономерностями, и присоединяют собственную математическую параметрическую модель к формулам центральной проекции (1). При нанесении маркеров на поверхность их группируют по обособленным зонам в обособленные группы, а при обработке изображений для каждой из этих обособленных групп выделяют двухмерные координаты проекций маркеров на изображении, определяют собственные параметры внешнего ориентирования центральной проекции и из них по формулам центральной проекции (1) и присоединенной собственной математической параметрической модели (3) с использованием собственных параметров внешнего ориентирования вычисляют методами многомерной минимизации расхождений собственные параметры соответствующей математической модели.In the general case, for the entire surface of the investigated object, a unified mathematical model (3) cannot be compiled in advance, since often this is the ultimate goal of research and measurement. However, one can always distinguish one, two or more separate zones based on previously known geometric laws of the object under study, characterized by their separate geometric parameters, for which several different simplified mathematical parametric models can be prepared in advance. Therefore, to increase the accuracy and reliability of the results of measurements of the geometric parameters of an object in space, based on previously known geometric laws of the object under study, additionally isolated zones are identified or created on its surface, characterized by their own geometric parameters of shape, position, movement and deformation. For each of them, they set their own coordinate system, form their own mathematical parametric model (3), whose own parameters P are related to the desired geometric parameters of the object by known geometric patterns, and attach their own mathematical parametric model to the central projection formulas (1). When markers are applied to the surface, they are grouped in separate zones into separate groups, and when processing images for each of these separate groups, two-dimensional coordinates of the projections of markers in the image are distinguished, their own parameters for the external orientation of the central projection are determined, and from them using the central projection formulas (1) and attached own mathematical parametric model (3) using the own parameters of external orientation is calculated by multidimensional minimization methods expectations own parameters of the corresponding mathematical model.
Искомые геометрические параметры объекта находят, используя вычисленные собственные параметры математических моделей и заранее известные геометрические закономерности.The desired geometric parameters of the object are found using the calculated proper parameters of mathematical models and previously known geometric patterns.
Схема на фиг.2 иллюстрирует существо способа. На схеме показаны исследуемый объект 1, маркеры 3, группы маркеров 5, устройство (камера) 8 для регистрации центральной проекции в виде изображения и центральная проекция (изображение) 10. Пусть исследуемая поверхность 1 совершает некоторые сложные движения и деформации. На схеме приведены два состояния этой поверхности. Формализовать эти движения единым уравнением не представляется возможным. Однако на поверхности исследуемого объекта выделяют зоны I-VII так, например, что зону/можно считать неподвижной, зону II как совершающую параллельные перемещения, зону III как совершающую угловые наклоны, зоны IV и V - совершающие линейные перемещения и изгиб, а зоны VI и VII - линейные перемещения, наклоны и изгибы. Для каждой зоны составляют свою упрощенную математическую параметрическую модель (3).The diagram in figure 2 illustrates the essence of the method. The diagram shows the studied
При нанесении маркеров на поверхность их группируют по выделенным зонам, а при обработке изображения выделяют соответствующие группы проекций маркеров на изображении и измеряют их двухмерные координаты. После этого для каждой группы маркеров составляют математическую нелинейную регрессию, связывающую измеренные координаты маркеров на изображении с искомыми координатами маркеров в пространстве посредством системы уравнений (1) и (3) с использованием определенных ранее параметров внешнего ориентирования. Решив регрессию методами многомерной минимизации расхождений (обычно методом наименьших квадратов), находят искомые координаты маркеров в пространстве, а также значения обособленных параметров соответствующих математических моделей. В ряде случаев найденные координаты маркеров в пространстве являются окончательным результатом измерений. В других случаях больший интерес представляют обобщенные геометрические параметры, которые находят, используя известные закономерности, из обособленных параметров Р соответствующих математических моделей. Регрессию можно построить, в частности так, что результатом ее решения станут собственные параметры внешнего ориентирования в системе координат соответствующей зоны.When markers are applied to the surface, they are grouped according to the selected zones, and during image processing, the corresponding groups of marker projections in the image are distinguished and their two-dimensional coordinates are measured. After that, for each group of markers, a mathematical nonlinear regression is compiled that relates the measured coordinates of the markers in the image with the desired coordinates of the markers in space using the system of equations (1) and (3) using the previously defined exterior orientation parameters. Having solved the regression using multidimensional minimization of discrepancies (usually the least squares method), they find the desired coordinates of the markers in space, as well as the values of the isolated parameters of the corresponding mathematical models. In some cases, the found coordinates of the markers in space are the final result of measurements. In other cases, generalized geometric parameters, which are found using well-known patterns from the isolated parameters P of the corresponding mathematical models, are of great interest. Regression can be built, in particular, so that the result of its solution will be its own parameters of external orientation in the coordinate system of the corresponding zone.
Наиболее актуальная задача экспериментальной аэродинамики связана с измерениями деформации несущих элементов конструкции с аэродинамической профилировкой: крыльев, элементов хвостового оперения, органов управления, лопастей воздушных и несущих винтов и др. Все они характеризуются большим удлинением и жесткостью вдоль продольной оси, многократно превосходящей жесткость по двум другим осям. На фиг.3 приведена схема реализации способа бесконтактных измерений геометрических параметров деформации модели крыла самолета в потоке аэродинамической трубы. На схеме показаны исследуемый объект 1, маркеры 3, группы маркеров 5, устройство (камера) 8 для регистрации центральной проекции в виде изображения и выделенные зоны поверхности объекта I-III. Направим ось Oz вдоль оси жесткости крыла. Можно считать, что вдоль этой оси деформация пренебрежимо мала, а поперечные сечения как целые приобретают линейные Δх, Δy и угловые Δα смещения в перпендикулярной к оси Oz плоскости. Координата z сечений в общем случае не может считаться постоянной, но в силу малости ее изменений математические модели можно задать в виде разложения в ряд по степеням малых отклонений по осям Ох и OyThe most urgent task of experimental aerodynamics is associated with measurements of the deformation of load-bearing structural elements with aerodynamic profiling: wings, tail elements, controls, propeller blades and rotors, etc. All of them are characterized by high elongation and rigidity along the longitudinal axis, many times exceeding the rigidity in two other axes. Figure 3 shows a diagram of the implementation of the method of non-contact measurements of the geometric parameters of the deformation of the model of the wing of an aircraft in the flow of a wind tunnel. The diagram shows the studied
где коэффициенты ax, ay, bx, by, … задаются согласно известной матрице жесткости объекта. При этом на оси Oz можно выделить ряд зон, в которых математические модели имеют простой вид:where the coefficients a x , a y , b x , b y , ... are set according to the known stiffness matrix of the object. At the same time, on the Oz axis, a number of zones can be distinguished in which mathematical models have a simple form:
- в зоне z=z01=const- in the zone z = z 01 = const
- в зоне z=z02+ax·Δx2+ay·Δy2 - in the zone z = z 02 + a x · Δx 2 + a y · Δy 2
- в зоне III , и т.д.- in zone III , etc.
В задачах ближней фотограмметрии и видеограмметрии устройством регистрации центральной проекции в виде изображения обычно служит цифровая камера или видеокамера. Средством создания и выделения групп маркеров могут являться средства нанесения маркеров непосредственно на поверхность исследуемого объекта краской (черной на светлом фоне или белой на темном) в виде в виде круглых, овальных или иной формы пятнышек, крестиков, линий или меток более сложной формы. Удобным средством нанесения маркеров оказался лазерный принтер, распечатывающий заданной формы маркеры на самоклеящуюся бумагу с последующим наклеиванием. Часто применяются средства нанесения маркеров в виде самоклеющейся световозвращающей пленки, также наклеиваемой на поверхность объекта. В этом случае достигается высокая световая эффективность. Этот способ нанесения маркеров имеет преимущества при исследованиях крупногабаритных объектов, когда освещение его представляет техническую сложность, либо быстропротекающих процессов, когда необходима очень короткая экспозиция. В ряде случаев маркеры могут представлять собой самостоятельные конструкции (мишени), обладающие свойством световозвращения, и крепящиеся на поверхности объекта механически.In the tasks of near photogrammetry and videogrammetry, a digital camera or video camera usually serves as a registration device for the central projection in the form of an image. A means of creating and marking groups of markers can be means of applying markers directly to the surface of the object under study with paint (black on a light background or white on a dark) in the form of round, oval or other shapes of spots, crosses, lines or marks of a more complex shape. A laser marker was a convenient means of applying markers, which prints markers of a given shape on self-adhesive paper and then sticks them on. Often used means of applying markers in the form of a self-adhesive retroreflective film, also glued to the surface of the object. In this case, high luminous efficiency is achieved. This method of applying markers has advantages in studies of large objects, when its illumination is of technical complexity, or in fast-moving processes when a very short exposure is required. In some cases, markers can be independent structures (targets) that have the property of retroreflection, and are attached mechanically to the surface of the object.
Средство 7 определения параметров взаимного расположения маркеров в группе может представлять собой инструментальные измерительные средства, контактные или оптические, специальные тест-объекты, устанавливаемые на месте исследуемой группы маркеров с совмещением систем координат.The
Подсистема 17 сбора и обработки изображений представляет собой обычно компьютер или ноутбук с соответствующим пакетом программ, однако возможно применение и автономных средств регистрации и сохранения изображений, например, в памяти самой камеры, что характерно для высокоскоростных камер.The
Средство определения параметров внешнего ориентирования (средство калибровки) представляет собой специальные тест-объекты, содержащие группу маркеров, координаты которых заранее измерены с точностью, превосходящей планируемую точность измерительной системы. Эти тест-объекты могут иметь линейную форму с расположением маркеров по одной координате, плоскую форму с расположением маркеров по двум координатам, или объемную конструкцию с маркерами, расположенными в пространстве. Средства определения параметров внешнего ориентирования обычно должно быть дополнено средствами ориентации тест-объекта и привязки систем координат.The tool for determining the parameters of exterior orientation (calibration tool) is a special test object containing a group of markers, the coordinates of which are pre-measured with accuracy that exceeds the planned accuracy of the measuring system. These test objects can have a linear shape with the location of the markers in one coordinate, a flat shape with the location of the markers in two coordinates, or a three-dimensional structure with markers located in space. Means for determining the parameters of exterior orientation should usually be supplemented by means of orientation of the test object and the binding of coordinate systems.
Источники света 19 могут быть непрерывными, импульсными или стробоскопическими в зависимости от характера решаемой задачи. Они могут отличаться принципом действия (лампы накаливания, газоразрядные, полупроводниковые, искровые, люминесцентные и т.д.) мощностью или энергией и спектром излучения.The
Предложенный способ измерений в различных вариантах исполнения прошел опробование в экспериментальной аэродинамике при исследованиях аэроупругости и прочности аэродинамических моделей и элементов конструкции летательных аппаратов в следующих актуальных задачах:The proposed measurement method in various versions has been tested in experimental aerodynamics in the study of aeroelasticity and strength of aerodynamic models and structural elements of aircraft in the following current tasks:
- исследования деформации «жестких», упругоподобных и динамическиподобных моделей летательного аппарата в потоке аэродинамической трубы;- studies of the deformation of "rigid", elastic-like and dynamically-like models of an aircraft in the flow of a wind tunnel;
- измерения параметров положения закрепленных моделей летательного аппарата в потоке аэродинамической трубы;- measuring the position parameters of the fixed models of the aircraft in the flow of the wind tunnel;
- измерения параметров движения в пространстве свободнолетающих моделей;- measurement of motion parameters in the space of free-flying models;
- исследования движения и деформации вращающихся элементов конструкции: лопастей, лопаток и др.;- studies of the motion and deformation of rotating structural elements: blades, blades, etc .;
- исследования полей касательных деформаций образцов новых конструкционных материалов и элементов конструкции из них;- studies of the fields of tangential deformations of samples of new structural materials and structural elements from them;
- исследования коробления и потери устойчивости оболочек, обшивок и элементов конструкции летательных аппаратов.- studies of warping and buckling of shells, skins and structural elements of aircraft.
Рассмотрим наиболее характерные примеры реализации способа и устройства.Consider the most characteristic examples of the implementation of the method and device.
а) Измерительная система (камера) и основание (место крепления) исследуемого объекта взаимно неподвижны, а исследуемый объект имеет ограниченные степени свободы. В этом случае выбирают направление, в котором смещения точек объекта минимальны и ориентируют ось OZ рабочей системы координат вдоль этого направления. При нанесении маркеров на поверхность образца их группируют по сечениям, перпендикулярным оси OZ. При составлении математической параметрической модели измеряют координату z этих сечений инструментальными средствами, задают уравнения (3) возможных изменений этой координаты при движениях объекта и дополняют ими систему уравнений (1). В силу малости смещений по оси Oz, такая математическая модель может быть очень простой.a) The measuring system (camera) and the base (attachment point) of the object under study are mutually immobile, and the object under study has limited degrees of freedom. In this case, choose the direction in which the displacements of the object’s points are minimal and orient the OZ axis of the working coordinate system along this direction. When markers are applied to the surface of a sample, they are grouped according to sections perpendicular to the OZ axis. When compiling a mathematical parametric model, the z coordinate of these sections is measured by tools, equations (3) are set for possible changes of this coordinate during object movements, and they supplement the system of equations (1). Due to the small displacements along the Oz axis, such a mathematical model can be very simple.
б) Если для тех же объектов исследований нельзя считать, что камера и основание объекта взаимно неподвижны, то на объекте или его основании, согласно п.2 формулы изобретения, выделяют или создают дополнительно базовую зону, в которой можно считать точки поверхности взаимно неподвижными (например, зоны I на фиг.2 и фиг.3). Трехмерные координаты маркеров на ней заранее измеряют инструментальными средствами в ее собственной или связанной с основанием объекта системе координат. Создают базовую параметрическую модель для базовой группы маркеров, составляют и решают математическую регрессию, а по найденным из регрессии параметрам определяют новые параметры внешнего ориентирования для функциональной зависимости (1), которые затем применяют при решении регрессий для остальных зон. В результате этого координаты маркеров в пространстве и геометрические параметры соответствующих зон будут найдены в собственной системе координат базовой зоны или связанной с основанием объекта.b) If it is impossible to assume for the same objects of research that the camera and the base of the object are mutually motionless, then according to
На фиг.4 показана схема бесконтактных измерений деформаций модели крыла самолета в потоке воздуха аэродинамической трубы. На схеме показаны: исследуемый объект 1, маркеры 3, обособленные группы маркеров 5, нанесенные на измерительные зоны поверхности объекта в виде сечений, базовая группа маркеров 6, устройство (камера) 8 для регистрации центральной проекции в виде изображения, средство 9 определения параметров внешнего ориентирования, подсистема 17 сбора и обработки изображений, основание 18 исследуемого объекта. Модель консольно закреплена на плоском основании 18. В потоке воздуха под действием аэродинамических нагрузок и модель претерпевает смещения и деформации, а основание - только смещения как целое. Поэтому базовая группа маркеров 6 выделена на основании 18, и результаты измерений линейных и угловых смещений сечений 5 крыла будут представлены в системе координат, связанной с основанием. Пример рабочего изображения (центральной проекции) упругоподобной модели крыла в аэродинамической трубе Т-103 ЦАГИ и график результатов измерений деформации изгиба при разных значениях скорости набегающего потока воздуха приведены на фиг.5. Черные маркеры круглой формы были напечатаны лазерным принтером на белой самоклеющейся бумаге, бумага нарезана на квадратики и квадратики наклеены в заданных сечениях на нижнюю поверхность модели. Нижний ряд маркеров наклеен на основание и служит базой для измерений.Figure 4 shows a diagram of non-contact strain measurements of a model of an airplane wing in the air flow of a wind tunnel. The diagram shows: the studied
в) При исследованиях крупномасштабных объектов или объектов сложной формы, когда область исследований нельзя охватить одной центральной проекцией (одной камерой), рекомендуется регистрировать две или более центральные проекции разных участков поверхности объекта в виде отдельных изображений, а на его поверхности наносить несколько измерительных групп маркеров по числу камер и одну или более дополнительных, базовых, так, чтобы измерительные группы маркеров попадали каждая в поле зрения своей камеры, а базовые - хотя бы частично, в поле зрения двух или более камер одновременно. При обработке изображений камер, охваченных одной группой базовых маркеров, целесообразно определять дополнительные функциональные зависимости системы координат точек в пространстве от СК точек каждого изображения, причем систему координат точек в пространстве и математическую параметрическую модель задавать общими для всех центральных проекций, а математические регрессии составлять, отдельно для каждой центральной проекции. Решая регрессии, можно определять параметры математических моделей, из которых находить искомые параметры формы, движения и деформации всего исследуемого объекта.c) When researching large-scale objects or objects of complex shape, when the research area cannot be covered by one central projection (one camera), it is recommended to register two or more central projections of different parts of the object’s surface as separate images, and apply several measuring groups of markers on its surface the number of cameras and one or more additional, basic, so that the measuring groups of markers each fall into the field of view of their camera, and the basic ones, at least partially, in the field of rhenium of two or more cameras at the same time. When processing camera images covered by one group of basic markers, it is advisable to determine additional functional dependences of the coordinate system of points in space on the SK points of each image, and set the coordinate system of points in space and the mathematical parametric model common for all central projections, and make mathematical regressions separately for each central projection. Solving the regression, it is possible to determine the parameters of mathematical models, from which to find the desired parameters of the shape, movement and deformation of the entire object under study.
Подробнее работу этого способа в наиболее характерном варианте применения рассмотрим на примере измерений деформации упругого предкрылка крупномасштабной модели крыла самолета в потоке большой аэродинамической трубы Т-101 ЦАГИ. Исходя из требований задачи испытаний, была разработана измерительная система, которая содержит два идентичных канала для измерений деформации верхней и нижней поверхности носка модели одновременно. На фиг.6 показаны схема, а на фиг.7 фотографии, демонстрирующие реализации способа при измерениях деформации одновременно верхней и нижней поверхности модели крыла в потоке аэродинамической трубы. Две камеры 8 с приемными объективами расположены в левом отсекателе сверху и снизу симметрично хорды крыла. Одной камерой увидеть обе поверхности не представлялось возможным, поэтому были применены две камеры, а СК связаны группой маркеров, нанесенных на основание и попадающих в поле зрения обеих камер одновременно (см. фиг.7, в).We will consider in more detail the operation of this method in the most typical application using the example of measurements of the deformation of an elastic slat of a large-scale model of an airplane wing in the flow of a large wind tunnel T-101 TsAGI. Based on the requirements of the test task, a measuring system was developed that contains two identical channels for measuring the deformation of the upper and lower surfaces of the toe of the model at the same time. Fig. 6 is a diagram, and Fig. 7 is a photograph showing the implementation of the method for measuring deformation of both the upper and lower surfaces of the wing model in the flow of a wind tunnel. Two
Важным элементом измерительной системы является система маркеров, наносимых на поверхность модели. Здесь использованы сосредоточенные маркеры в виде нанесенных на поверхность модели белых овальных пятнышек на черном фоне. Размеры и ориентация пятнышек выбирались такими, чтобы их центральные проекции на изображении имели круглую форму и одинаковый заданный диаметр около 5-7 пикселей. Назначение системы базовых маркеров состоит в обеспечении возможности совмещения систем координат двух камер с системой координат модели. Кроме того, в условиях, когда камеры не являются неподвижными из-за общей деформации модели и отсекателей, система базовых маркеров должна выполнять дополнительную роль - компенсацию смещений камер.An important element of the measuring system is a system of markers applied to the surface of the model. Here, concentrated markers are used in the form of white oval spots on a black background applied to the surface of the model. The sizes and orientation of the spots were chosen so that their central projections in the image had a round shape and the same predetermined diameter of about 5-7 pixels. The purpose of the base marker system is to provide the possibility of combining the coordinate systems of two cameras with the coordinate system of the model. In addition, in conditions where the cameras are not stationary due to the general deformation of the model and cut-offs, the system of basic markers must fulfill an additional role - compensation of camera displacements.
На фиг.8 приведен график с результатами измерений формы упругого носка предкрылка в отклоненном и неотклоненном положениях.On Fig shows a graph with the results of measurements of the shape of the elastic toe of the slat in the deflected and non-deflected positions.
г) Еще один пример демонстрирует реализацию предложенного способа для бесконтактных измерений распределенной нормальной деформации конструкционной панели при исследованиях ее прочности (фиг.9). Панель, подверженная нагружению сжатия, претерпевает деформацию коробления в локальной области поверхности, в центр которой помещено начало системы координат. Периметр этой области, подкрепленный ребрами жесткости, не испытывает деформации коробления. Поэтому на исследуемой области поверхности выделено две зоны, одна по периметру принимается за базовую, а другая, в середине - область измерений. Применив рассмотренный вариант способа измерений, получим распределение нормальной деформации коробления во второй зоне в системе координат, заданной первой зоной. Пример результата таких измерений показан на фиг.10.g) Another example demonstrates the implementation of the proposed method for non-contact measurements of the distributed normal deformation of the structural panel in the study of its strength (Fig.9). A panel subjected to compression loading undergoes warping in a local area of the surface at the center of which the origin of the coordinate system is placed. The perimeter of this area, supported by stiffeners, does not experience warping. Therefore, two zones are distinguished on the studied surface region, one along the perimeter is taken as the base, and the other in the middle is the measurement region. Applying the considered version of the measurement method, we obtain the distribution of the normal warpage in the second zone in the coordinate system specified by the first zone. An example of the result of such measurements is shown in FIG. 10.
д) Нередки случаи, когда на поверхности объекта нет недеформируемой зоны, которую можно принять за базовую. Тогда целесообразно в поле зрения камеры ввести дополнительный объект, не подверженный деформации, и на его поверхность нанести базовую группу маркеров с предварительно измеренными трехмерными координатами. На фиг.11 показана схема бесконтактных измерений распределенных касательных деформаций элементов конструкции при их растяжении при прочностных исследованиях с добавлением базовой зоны. При нагрузке весь образец деформируется, поэтому в качестве базовой зоны введен дополнительный элемент 20, на котором размещена базовая группа маркеров 6. Дополнительный элемент 20 полужестко связан с образцом 1 так, что, оставаясь недеформированным, он не вносит искажений в картину деформации. На фиг.12 показан результат измерений этим способом полей двух компонентов касательной деформации конструктивной панели из композиционного материала со щелью при испытаниях на прочность.e) There are frequent cases when on the surface of the object there is no undeformable zone, which can be taken as the base. Then it is advisable to introduce an additional object in the field of view of the camera that is not subject to deformation, and apply a basic group of markers with previously measured three-dimensional coordinates on its surface. Figure 11 shows a diagram of non-contact measurements of distributed tangential deformations of structural elements when they are tensile during strength studies with the addition of a base zone. Under load, the entire sample is deformed, therefore, an
е) В частном случае, когда все точки поверхности объекта можно считать взаимно неподвижными и перемещающимися как целое, согласно п.2 формулы, выделяют одну зону, принимают ее за базовую, при создании ее математической параметрической модели измеряют трехмерные параметры взаимного расположения маркеров в собственной системе координат, а при обработке изображений методами многомерной минимизации расхождений определяют значения параметров внешнего ориентирования, которые представляют собой геометрические параметры положения системы координат камеры в собственной СК объекта. Если полученные параметры обратить по правилам преобразования координат, то получим шесть параметров положения объекта в системе координат камеры. Для определения параметров положения объекта в заданной системе координат, не связанной с СК камеры, например, лабораторной, рекомендуется следующая процедура. Сначала объект устанавливают в исходное положение так, чтобы его система координат совпадала с заданной. Производят отсчет, согласно способу по п.2, и фиксируют начальные значения параметров внешнего ориентирования, векторном в виде
где
На фиг.13 показана схема устройства для осуществления способа бесконтактных измерений геометрических параметров положения объекта в пространстве. При испытаниях в аэродинамической трубе несущих винтов вертолета модель устанавливается на амортизаторах. Под действием тяги несущего винта и аэродинамических сил от набегающего потока положение модели изменяется, в частности, изменяется угол атаки модели, что приводит к значительным ошибкам в определении аэродинамических характеристик. Для коррекции результатов определения аэродинамических характеристик необходимо измерение текущих значений параметров положения модели в потоке аэродинамической трубы. Опыт показал, что такие измерения должны быть бесконтактными. Для выполнения таких измерений предложенным способом на модели создают базовую группу маркеров, взаимное расположение которых не может изменяться, измеряют трехмерные параметры взаимного расположения этих маркеров, производят отсчет в исходном положении модели, а затем в каждом текущем заданном положении. На фиг.14 показаны два рабочих изображения модели с базовыми маркерами в положениях с углами атаки α модели 0 (а) и -10° (б), а также графики линейных (в) и угловых (г) параметров, полученных рассматриваемым методом в серии испытаний измерений углов ориентации и линейных смещений модели вертолетного прибора на разных режимах в потоке аэродинамической трубы Т-104 ЦАГИ. Результаты измерений показали, что под действием сил угол атаки изменяется на 1-2°.On Fig shows a diagram of a device for implementing the method of non-contact measurements of geometric parameters of the position of the object in space. When testing the rotors of a helicopter in a wind tunnel, the model is mounted on shock absorbers. Under the influence of main rotor thrust and aerodynamic forces from the incoming flow, the position of the model changes, in particular, the angle of attack of the model changes, which leads to significant errors in determining the aerodynamic characteristics. To correct the results of determining the aerodynamic characteristics, it is necessary to measure the current values of the model position parameters in the wind tunnel flow. Experience has shown that such measurements should be non-contact. To perform such measurements by the proposed method, a basic group of markers is created on the model, the relative position of which cannot be changed, three-dimensional parameters of the relative position of these markers are measured, a reference is made in the initial position of the model, and then at each current set position. Fig. 14 shows two working images of a model with basic markers in positions with angles of attack α of model 0 (a) and -10 ° (b), as well as graphs of linear (c) and angular (d) parameters obtained by the considered method in a series testing measurements of orientation angles and linear displacements of the model of a helicopter device in different modes in the flow of a wind tunnel T-104 TsAGI. The measurement results showed that under the influence of forces the angle of attack changes by 1-2 °.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013149197/28A RU2551396C1 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Method of contactless measurements of geometric parameters of object in space and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013149197/28A RU2551396C1 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Method of contactless measurements of geometric parameters of object in space and device for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2551396C1 true RU2551396C1 (en) | 2015-05-20 |
| RU2013149197A RU2013149197A (en) | 2015-05-20 |
Family
ID=53283557
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013149197/28A RU2551396C1 (en) | 2013-11-06 | 2013-11-06 | Method of contactless measurements of geometric parameters of object in space and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2551396C1 (en) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645432C1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-02-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of videogrammetry systems calibration and control device for its implementation |
| RU2649035C1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-03-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Method of evaluating the form of the measured surface |
| RU2650857C1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-04-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | System for determining geometric parameters of three-dimensional objects |
| RU2673368C1 (en) * | 2014-12-23 | 2018-11-26 | Хильти Акциенгезельшафт | Method of checking properties of object in basis |
| RU185579U1 (en) * | 2018-07-06 | 2018-12-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Product shape tracking device marker |
| RU2674912C1 (en) * | 2017-12-11 | 2018-12-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Method of evaluating the form of the measured surface |
| RU2682850C2 (en) * | 2014-12-23 | 2019-03-21 | Хильти Акциенгезельшафт | Method for detecting measurement region in substrate |
| RU2683790C2 (en) * | 2014-12-23 | 2019-04-02 | Хильти Акциенгезельшафт | Method of transferring object to boundary surface |
| RU2693532C1 (en) * | 2018-11-28 | 2019-07-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Method for increasing accuracy of geometrical measurements carried out using a stereoscopic device based on a prism lens optical system |
| RU2708940C1 (en) * | 2019-01-15 | 2019-12-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Method of measuring three-dimensional geometry of convex and extended objects |
| RU2711244C2 (en) * | 2018-04-23 | 2020-01-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Севкаврентген-Д" | Programmable optical displacement sensor and method of measuring shift with automatic correction of measurement error |
| RU2743112C2 (en) * | 2015-12-10 | 2021-02-15 | Эйрбас Дифенс энд Спейс ГмбХ | Apparatus and method for analyzing vibrations using high-speed video data and using such a device for contactless analysis of vibrations |
| RU2749654C1 (en) * | 2020-10-28 | 2021-06-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Method for measurement of spatial coordinates of points of object |
| RU2752687C1 (en) * | 2021-01-06 | 2021-07-29 | Дмитрий Александрович Рощин | Range determination method using digital video camera and three light sources |
| RU2777718C1 (en) * | 2021-08-17 | 2022-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью «ВИДЕОМАТРИКС» (ООО «ВИДЕОМАТРИКС») | Method for non-destructive optical and visual testing of items by means of computer vision |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112668181B (en) * | 2020-12-28 | 2024-06-14 | 上海科梁信息科技股份有限公司 | Simulation test method and device, electronic equipment and storage medium |
| CN116109820A (en) * | 2022-09-21 | 2023-05-12 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | A method, device, equipment and medium for extracting independent face pieces of air parts |
| CN119826776A (en) * | 2025-01-21 | 2025-04-15 | 成都飞机工业(集团)有限责任公司 | Large aspect ratio flexible aircraft level measurement method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1105756A1 (en) * | 1979-01-22 | 1984-07-30 | Предприятие П/Я Г-4903 | Method of measuring objects shape and position |
| RU2162591C1 (en) * | 1999-11-09 | 2001-01-27 | Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова | Process of determination of coordinates of points and of orientation of sections on surface of body of complex shape |
| JP2001264027A (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Rotor blade displacement detection method and device |
| US7154613B2 (en) * | 2004-03-15 | 2006-12-26 | Northrop Grumman Corporation | Color coded light for automated shape measurement using photogrammetry |
-
2013
- 2013-11-06 RU RU2013149197/28A patent/RU2551396C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1105756A1 (en) * | 1979-01-22 | 1984-07-30 | Предприятие П/Я Г-4903 | Method of measuring objects shape and position |
| RU2162591C1 (en) * | 1999-11-09 | 2001-01-27 | Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова | Process of determination of coordinates of points and of orientation of sections on surface of body of complex shape |
| JP2001264027A (en) * | 2000-03-17 | 2001-09-26 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Rotor blade displacement detection method and device |
| US7154613B2 (en) * | 2004-03-15 | 2006-12-26 | Northrop Grumman Corporation | Color coded light for automated shape measurement using photogrammetry |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2682850C2 (en) * | 2014-12-23 | 2019-03-21 | Хильти Акциенгезельшафт | Method for detecting measurement region in substrate |
| RU2673368C1 (en) * | 2014-12-23 | 2018-11-26 | Хильти Акциенгезельшафт | Method of checking properties of object in basis |
| RU2683790C2 (en) * | 2014-12-23 | 2019-04-02 | Хильти Акциенгезельшафт | Method of transferring object to boundary surface |
| US10502566B2 (en) | 2014-12-23 | 2019-12-10 | Hilti Aktiengesellschaft | Method for examining object properties of an object in a substrate |
| US10907964B2 (en) | 2014-12-23 | 2021-02-02 | Hilti Aktiengesellschaft | Method for transmitting an object onto a boundary surface |
| RU2743112C2 (en) * | 2015-12-10 | 2021-02-15 | Эйрбас Дифенс энд Спейс ГмбХ | Apparatus and method for analyzing vibrations using high-speed video data and using such a device for contactless analysis of vibrations |
| RU2645432C1 (en) * | 2016-12-06 | 2018-02-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method of videogrammetry systems calibration and control device for its implementation |
| RU2649035C1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-03-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Method of evaluating the form of the measured surface |
| RU2650857C1 (en) * | 2017-04-06 | 2018-04-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | System for determining geometric parameters of three-dimensional objects |
| RU2674912C1 (en) * | 2017-12-11 | 2018-12-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Method of evaluating the form of the measured surface |
| RU2711244C2 (en) * | 2018-04-23 | 2020-01-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Севкаврентген-Д" | Programmable optical displacement sensor and method of measuring shift with automatic correction of measurement error |
| RU185579U1 (en) * | 2018-07-06 | 2018-12-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Дальневосточный федеральный университет" (ДВФУ) | Product shape tracking device marker |
| RU2693532C1 (en) * | 2018-11-28 | 2019-07-03 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Method for increasing accuracy of geometrical measurements carried out using a stereoscopic device based on a prism lens optical system |
| RU2708940C1 (en) * | 2019-01-15 | 2019-12-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) | Method of measuring three-dimensional geometry of convex and extended objects |
| RU2749654C1 (en) * | 2020-10-28 | 2021-06-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Method for measurement of spatial coordinates of points of object |
| RU2752687C1 (en) * | 2021-01-06 | 2021-07-29 | Дмитрий Александрович Рощин | Range determination method using digital video camera and three light sources |
| RU2777718C1 (en) * | 2021-08-17 | 2022-08-08 | Общество с ограниченной ответственностью «ВИДЕОМАТРИКС» (ООО «ВИДЕОМАТРИКС») | Method for non-destructive optical and visual testing of items by means of computer vision |
| RU2785539C1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-12-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for determining the radius of curvature of the neck and the minimum diameter of a sample while stretching |
| RU2779703C1 (en) * | 2022-01-09 | 2022-09-12 | Дмитрий Александрович Рощин | Videogrammetric system for determining one's own coordinates from three light sources |
| RU2838356C2 (en) * | 2022-09-27 | 2025-04-14 | Тяньюань 3Д (Тяньцзинь) Текнолоджи Ко., Лтд. | Method, device, equipment and data medium for photogrammetry |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013149197A (en) | 2015-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2551396C1 (en) | Method of contactless measurements of geometric parameters of object in space and device for its realisation | |
| Yakar et al. | Performance of photogrammetric and terrestrial laser scanning methods in volume computing of excavtion and filling areas | |
| US8600147B2 (en) | System and method for remote measurement of displacement and strain fields | |
| Puente et al. | Accuracy verification of the Lynx Mobile Mapper system | |
| Wójcik et al. | The use of TLS and UAV methods for measurement of the repose angle of granular materials in terrain conditions | |
| Akyol et al. | Low-cost laser scanning system design | |
| Catt et al. | Development of a semi-autonomous drone for structural health monitoring of structures using digital image correlation (DIC) | |
| Deliry et al. | Accuracy evaluation of UAS photogrammetry and structure from motion in 3D modeling and volumetric calculations | |
| Jones et al. | On-orbit photogrammetry analysis of the roll-out solar array (ROSA) | |
| US8629978B1 (en) | Curved laser sheet for conformal optical diagnostics | |
| US11428820B1 (en) | Method to determine airborne lidar installation angles using ground returns and INS/GPS data | |
| Kuczyńska et al. | Modern geodetic techniques in the monitoring of historic buildings | |
| RU2645432C1 (en) | Method of videogrammetry systems calibration and control device for its implementation | |
| Won et al. | LAVOLUTION: Tunable structured light for bridge displacement measurement | |
| Cooper et al. | High precision photogrammetric monitoring of the deformation of a steel bridge | |
| Jones et al. | Dot projection photogrammetric technique for shape measurements of aerospace test articles | |
| Markovic et al. | Application of modern technologies in assessing facade condition of building structures | |
| Hlotov et al. | The proposal of determining the focal length of a non-metric digital camera for UAV | |
| RU2749654C1 (en) | Method for measurement of spatial coordinates of points of object | |
| Gubarev et al. | Computer vision system for spacecraft relative pose determination during rendezvous and docking | |
| Black | Photogrammetry and videogrammetry methods development for solar sail structures | |
| CN112598617A (en) | Outer trajectory optical measurement precision analysis method based on virtual platform | |
| CN106017873A (en) | Method for calibrating reflection plane parameters of laser scanner | |
| Shortis et al. | State of the art of 3D measurement systems for industrial and engineering applications | |
| Takalo | Automated calibration of precise levelling rods in Finland |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151107 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181005 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191107 |