Laserscanner 3D Genauigkeit (Allgemeines)

Julian, Wednesday, 31.05.2023, 14:08 (vor 385 Tagen)

Hallo Micha und Kollegen :),

zur Zeit befasse ich mich mit Datenblättern für Laserscanner und deren Genauigkeiten.

aus geodätischer Sicht sind hier neben den Genauigkeiten für den Kompensator folgende Angaben interessant:

Vertikale Winkelgenauigkeit (WV) = 0,0000388 rad
Horizontale Winkelgenauigkeit (HV) = 0,0000388 rad
Distanzgenauigkeit (DG) = 0,0012 m
Teile pro Million (PPM) = 10
Distanzrauschen (DR) = 0,0005 m
Distanz (D) = 100 m

Um nun einzuschätzen wie genau ein gemessener Punkt abhängig von der Distanz wirklich ist, würde ich die Formel wie folgt aufstellen:


$ \text{3D-Punktgenauigkeit} = \sqrt{{(WV \cdot D)^2 + (HV \cdot D)^2 + (DG + DR + PPM \cdot 10^{-6} \cdot D)^2}} $

Ein Punkt in 100 m Entfernung hat somit eine Genauigkeit von ca. $6,1mm$.

Laut Forenrecherche (Quelle:Streckenmessgenauigkeit) bin noch am hadern ob der Streckenabhängige Teil nicht seperat quadriert werden muss:

$ \text{3D-Punktgenauigkeit} = \sqrt{{(WV \cdot D)^2 + (HV \cdot D)^2 + (DG + DR)^2 + (PPM \cdot 10^{-6} \cdot D)^2}} $

Ein Punkt in 100 m Entfernung hat somit eine Genauigkeit von ca. $5,8mm$.

Kann mir hier jemand bei meiner Frage behilflich sein?

Sonnige Grüße
Julian

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Laserscanner 3D Genauigkeit

MichaeL ⌂, Bad Vilbel, Thursday, 01.06.2023, 10:20 (vor 384 Tagen) @ Julian

Hallo Julian,

ich würde die Unsicherheit anders bestimmen. Ich würde zunächst den funktionalen Zusammenhang zwischen den polaren Beobachtungen und den kartesischen Koordinaten heranziehen, um die 3x3 Kovarianzmatrix eines Punktes zu bestimmen. Für den X-Wert wäre dies

$x_i = X_0 + s_i \cdot \cos{\alpha_i} \cdot \sin{\beta_i}$

Nun würde ich mir überlegen, wie die einzelnen Messelemente durch unvermeidbare zufällige Abweichungen beeinflusst werden können. Die Strecke könnte sich aus einem additiv und einen streckenabhängigen Anteil zusammensetzen, etwa

$s_i = m \cdot s_0 + c$

Wenn Du dies für alle Messelemente gemacht hast, substituierst Du dies in die Gleichungen zum Ableiten der kartesischen Koordinaten.

Nun hast Du die Unsicherheiten der reinen polaren Messelemente charakterisiert. Jetzt könntest Du Dir überlegen, welche Abweichungen generell noch im Messprozess wirken. Dies könnten einerseits Abweichungen im Instrument sein (z.B. Nicht-Rechtwinkligkeit der Achsen) aber auch Unsicherheiten, die durch die Konfiguration (bspw. Auftrittswinkel des Lasers) entstehen oder durch die Oberflächeneigenschaften des Objektes (bspw. Farbe, Material). Diese müsstest Du noch in geeigneter Weise modellieren. Die Arbeiten von Daniel Wujanz bieten Dir sicher einen guten Einstieg in dieses Themenfeld.

Wenn Du dies alles hast, dann wendest Du auf diesen funktionalen Zusammenhang bspw. das Varianz-Kovarianz-Fortpflanzungsgesetz an. Wenn Du so vorgehst, dann stellt sich die Frage nicht, wie man die Streckenunsicherheit (oder eine andere) modellieren muss, da Du die Modellierung durch Dein Modell vorgegeben hast.

Viele Grüße
Micha

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applied-geodesy.org - OpenSource Least-Squares Adjustment Software for Geodetic Sciences

Laserscanner 3D Genauigkeit

Julian, Friday, 02.06.2023, 12:42 (vor 383 Tagen) @ MichaeL

Hallo Micha,

danke für deinen Ansatz, das gibt mir zu denken :-D.

Mit Daniel habe ich regelmäßig Kontakt und ich schaue mir mal sein stochastisches Modell an für die reflektorlose Distanzmessung und versuche diesen mit deinem Ansatz zu kombinieren.

VG
Julian

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