Ein Unterwasser-Triangulationsaufnehmer zur Tiefenmessung und dessen Kalibrierung bezüglich der sich verändernden Triangulationsgrundlinie werden vorgestellt. Das Meßsystem umfaßt einen Diodenlaser, eine galvonometrische Abtastvorrichtung mit einem angebrachten Spiegel und eine CCD-Kamera (charge-coupled device); das Gehäuse für das Meßsystem besteht aus Perspex. Der Abtastwinkel Alpha des rotierenden Spiegels wird von -20 Grad bis +20 Grad variiert. In Abhängigkeit von Alpha ändert sich die Grundlinie G. Die Lage von G wird ebenfal ls beeinflußt vom Neigungswinkel Psi zwischen der Grenzfläche an der Perspex-Wand und der optischen Galvanometerachse sowie vom Abweichungswinkel Theta von der Senkrechten zur Perspex-Wandfläche. Wegen dieser Beeinflussung von G ist eine Kalibrierung erforderlich, die für jeden Winkel Alpha die entsprechenden Werte von G und Gamma berechnet. Die Kamera wird mit einem Target kalibriert, das sechs Reihen und sieben Säulen schwarzer Kreise (Radius 5 mm) auf einem weißen Untergrund umfaßt und auf einer Translationsstufe montiert ist. Die Bilder von drei Positionen in der z-Richtung werden aufgenommen und die entsprechenden Koordinaten mit einem Gauß'schen Algorithmus bearbeitet. Die Kalibrierung der Laserebenen erfolgt mit einem planaren Target und umfaßt die Bestimmung von psi als Funktion von Alpha sowie die Ermittlung von Theta und G als Funktion von Alpha mit Hilfe der Werte von Psi. Der Zusammenhang zwischen G und Alpha ist linear. Die Messungen finden in einem Tank ((2,75 m)2, Wassertiefe 1,3 m) statt; eine flache weiße vertikale Al-Fläche ist 1,4 m vom Sensor entfernt. Die Meßgenauigkeit wird mit einem Trimmfilter in der Datenverabeitung von auf erbessert; sie ist umso besser, je dichter die Meßpunkte am Sensor liegen. Ein unter Wasser befindlicher Haken mit Kette wird gut wiedergegben. Das Verfahren ist zur Fernbedienung geeignet. Probleme der Lichtdämpfung und der Wassertrübung lassen sich im Rahmen der Kalibrierung lösen.
Calibration and operation of an underwater laser triangulation sensor: the varying basline problem
Kalibrierung und Bedienung eines Unterwasser-Laser-Triangulationsaufnehmerns: das Problem der sich verändernden Grundlinie
Optical Engineering ; 36 , 9 ; 2604-2611
1997
8 Seiten, 10 Bilder, 1 Tabelle, 26 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
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