Kantenverhalten reflektorlos

Zielsetzung

Einzumessende Objekte, die sich aus ebenen Flächen zusammensetzen, werden in den meisten Fällen über ihre Kanten und Ecken definiert. Bei der Nutzung reflektorloser Distanzmessung stellt sich das Problem ein, daß der je nach Entfernung mehr oder weniger aufgeweitete Messstrahl die Kante/Ecke überlappt. Dadurch wird die wahre Strecke als verlängert oder verkürzt gemessen. Der Streckenfehler hängt dabei u.a. von der effektiven Größe des Strahlquerschnitts beim Auftreffen auf das Messobjekt und von der Homogenität der Strahlintensität innerhalb dieses Querschnitts ab.

Der Fehlereinfluss dieser beiden Parameter sollte aus Versuchen mit dem reflektorlosen Entfernungsmessmodul R300 (Leica) bestimmt werden.

Stand der Arbeiten

Die Größe des effektiven Strahlquerschnitts wurde entfernungsabhängig durch vertikale und horizontale Linienscans über eine Stufe aus Graukarten ermittelt. (Ansprechperson für diese Versuche: Dr.-Ing. Manfred Juretzko)

Zur Untersuchung der ebenfalls entfernungsabhängigen Intensitätsverteilung gab es zwei verschiedene Ansätze:

1. Erfassung der Intensitätsverteilung mit Digitalkamera und Laserstrahlanalysator. Der Messstrahl wurde dazu über Filter in eine Digitalkamera geleitet und man erhielt Momentaufnahmen seiner Intensitätsverteilung, wie sie auf einem Objekt in verschiedenen Entfernungen zum Tachymeter auftreten. (Das hinterlegte Profil in der Abbildung zeigt den horizontalen Schnitt durch eine derart erfasste Intensitätsverteilung, die aus 20 m Entfernung aufgenommen wurde.)

2. Berechnung der Intensitätsverteilung aus Distanzmessungen. Hierfür wurden Scans mit überlappenden Messflecken über eine strukturierte Oberfläche durchgeführt und mittels Ausgleichungsrechnung die Intensitätsverteilung berechnet. Die Verteilung gilt nun aber für den Messstrahl, wie er nach Reflexion am Objekt und nach Passieren der geräteinternen Optik im Gerät eintritt. (Abbildung: gelbe Profillinie)

Resultate

Für viele praktischen Anwendungen mittlerer Genauigkeit ist die Aufweitung des Laserstrahls vernachlässigbar gering. Ebenso wenig verursacht in diesen Fällen die gefundene Inhomogenität innerhalb des Strahlquerschnitts relevante Messfehler: So ergibt sich aus der horizontalen Inhomogenität des Messstrahls bei Anzielung einer ebenen Hauswand unter einem Winkel von 45° nach theoretischer Berechnung max. 1 mm Fehler bei 20 m Messdistanz. Der Einfluss anderer Faktoren wie Oberflächenrauhigkeit und eventuelles Eindringen des Messstrahls in das Material wird bei der normalen Gebäudeaufnahme in den meisten Fällen größer sein. Dies gilt aber nach wie vor nicht bei Messung auf die Ecken selbst, hier wird der Fehler schnell mehrere mm bis cm groß, abhängig von Messentfernung und Qualität des Messstrahls.

Publikationen

RICHTER, E.; JURETZKO, M. [2007]: Das Messverhalten des reflektorlosen Distanzmessmoduls R300 der Leica TPS1200-Serie an Kanten. AVN 06/2007, S.212-223

Zukünftige Arbeiten

Es soll untersucht werden, inwieweit durch Auswertung sich überlappender Messungen bei scannenden Tachymetern oder Laserscannern die Geometrie strukturierter Oberflächen höher aufgelöst werden kann. Dies kann durch Umkehrung des oben beschriebenen Verfahrens geschehen, wenn zusätzlich ein Teil der Geometrie als bekannt vorausgesetzt ist.

Ansprechpartner