Vorbereitung der Kalibrierbahn des Geodätischen Prüflabors für den Regelbetrieb und exemplarische Prüfung des kinematischen Messverhaltens zweier Servotachymeter

Autor: Florian Schölderle
Titel: Vorbereitung der Kalibrierbahn des Geodätischen Prüflabors für den Regelbetrieb und exemplarische Prüfung des kinematischen Messverhaltens zweier Servotachymeter
Art: Diplomarbeit
Jahr, Nr.: 2006, #394
Betreuer: Dipl.-Ing. Peter Wasmeier (TU München, LfG)

 

Aufgabenstellung

Zur Quantifizierung bestimmter Fehlereinflüsse beim kinematischen Betrieb von zielverfolgenden Servotachymetern, insbesondere des Zeitdelays zwischen Richtungs- und Streckenmessung, wird im Geodätischen Prüflabor eine lineare Kalibrierbahn eingerichtet. Die Aufgabe des Kandidaten besteht darin, zunächst alle Mess-, Justier- und Programmierarbeiten vorzunehmen, welche zur Erreichung eines Regelbetriebs notwendig sind, und anschließend zwei hochwertige Instrumente verschiedener Hersteller mithilfe der Kalibrierbahn zu prüfen. Dabei sind unterschiedliche Fahrprogramme für das bewegte Ziel ebenso zu erproben wie unterschiedliche Geräteansteuerungen und Messumstände (z.B. Simulation von Signal unterbrechungen).

 

Kurzfassung

Um die für die verschiedenen Anwendungsbereiche geforderten Genauigkeiten zu erreichen, müssen die zielverfolgenden Tachymeter bei kinematischen Messungen untersucht und gegebenenfalls Korrekturwerte zur Genauigkeitssteigerung bestimmt werden. Ebenfalls existieren so viele verschiedene Anwendungsszenarien, dass die vom Hersteller angegebenen Genauigkeitsangaben nur bedingt auf die geplanten Messungen übertragen werden können. Bei den Kombinationsmöglichkeiten der Instrumentenkonfiguration (zum Beispiel: Neigungskorrektur, Tracking-Mode, EDM-Programm, Messbefehle, usw.), die sich zusätzlich mit der Möglichkeit einer externen Ansteuerung über Schnittstelle oder Programmierung einer eigenen Messsoftware, die als Applikation im geräteinternen Speicher eigenständig Messungen ausführt und die Werte speichern kann, ergeben, ist es notwendig, dass diese einer Untersuchung unterzogen werden können. Da, wie schon in der Einleitung beschrieben, bei kinematischen Messungen die Synchronisation der einzelnen an der Bestimmung der Werte beteiligten Systemkomponenten eine größere Bedeutung als bei statischen Vermessungen haben, muss es Möglichkeiten der Untersuchung dieser Thematiken geben. Um in den Bereich der vielen Anwendungsvariationen und dem Verhalten der Geräte unter verschiedenen Bedingungen ein kleinwenig vorzudringen, werden in dieser Arbeit verschiedene Steuerungsmöglichkeiten mit einem Teil der möglichen Befehle, sonstiger Instrumentenkonfigurationseinstellungen und diverser Außeneinflüsse kombiniert und nach mehreren Gesichtspunkten ausgewertet. Ziel ist neben der Sammlung von Werten über die Geräte auch ein Test der Bahn, welches Spektrum an Einsatzgebieten mit dieser bearbeitet werden kann.

Um diese Korrekturen bestimmen und weitere Informationen über die kinematischen Messungen gewinnen zu können, wurde am Lehrstuhl für Geodäsie der Technischen Universität München im Messkeller eine Kalibrierbahn für zielverfolgende Servotachymeter errichtet. Die Bestimmung der Prismenposition ist in Querrichtung durch die Führungsschienen, die eine Genauigkeitsanforderung von 1mm bei der Montage zu erfüllen hatten, festgelegt. Da sie horizontal verläuft, verändert sich die Höhenkomponente nicht. Nur in der Bewegungsrichtung ist eine Koordinatenänderung möglich. Diese kann mit den Werten eines Hewlett- Packard Laserinterferometer in einer Auflösung von 0,1μm bestimmt werden. Als Zeitreferenz wird die PC-interne Zeit in Millisekunden abgegriffen. Da die Zeiten den Laserwerten zugeordnet, und somit auch mit der berechneten Geschwindigkeit Positionen interpoliert werden können, ist es möglich, Genauigkeitsuntersuchungen und Korrekturwertgewinnungen vorzunehmen.

Im Rahmen dieser Arbeit erfolgten Untersuchungen der Geräte Leica „TCRA 1101 plus“ sowie Zeiss „Elta S10“ in ihren unterschiedlichen Steuerungsmöglichkeiten, Befehlen und geräteinternen Einstellungen. Ausgewertet wurden die gewonnenen Daten hinsichtlich der Genauigkeit der Lage und Höhenkoordinaten, des Zeitdelays zwischen Strecken- und Horizontal- beziehungsweise Vertikalwinkelmessung. Angemerkt muss werden, dass aufgrund des horizontalen Bahnverlaufs und der, im Vergleich zur Zielgenauigkeit geringen Vertikalwinkeländerungen zwischen den Messungen, der Zeitdelay des Vertikalwinkelabgriffs begrenzte Aussagekraft besitzt. Die Auswertung der Messdaten und weitere Berechnungen erfolgten mit Programmen, die in MatLab, einer für mathematische Berechnungen ausgelegten kommeziellen Software der Firma MathWorks, geschrieben wurden. Für die Datenaufzeichnung und Steuerung der Bahn, des Lasers und der externen Tachymetersteuerung wurden Programme in VisualC++, einer Entwicklungsumgebung des Paketes Microsoft Visual Studio, verwendet.