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Moderne 3D Messtechnik - wie nah ist die Simulation an der Realität?

Moderne 3D Messtechnik - wie nah ist die Simulation an der Realität?

Betreuung:  I. Neumann, H. Vennegeerts, H. Alkhatib
Bearbeitung:  S. Adorf, C. Burandt, C. Schickschneit
Jahr:  2008
Laufzeit:  2008-2009
Ist abgeschlossen:  ja

Projektbeschreibung

Messprozesse in der Ingenieurgeodäsie sind vielfach komplex und den jeweiligen Aufgabenstellungen speziell anzupassen. Daher ist es hilfreich, die Vorgehensweisen vorab zu planen, um so die Prozesse im Hinblick auf den erforderlichen Aufwand und die erreichbaren Genauigkeiten zu optimieren. Außerdem sind vielfach für eine Messaufgabe die erzielbaren Genauigkeiten vorweg zu quantifizieren.

Dies wird ermöglicht durch Simulationen, die den Messprozess inklusive der einfließenden Unsicherheiten schon vor der praktischen Umsetzung nachbilden (sog. virtuelle Messsysteme).

In dem Bachelorprojekt wurden dazu Messungen von regelmäßigen Formen (wie z. B. Kugeln) näher betrachtet. Als Beobachtungen der polaren Messinstrumente Tachymeter und Lasertracker wurden neben  den geometrischen Größen Richtung und Strecke auch eine Reihe weiterer instrumenteller Einflussfaktoren in das funktionale Modell integriert. Die Menge der Einflussgrößen quantifizierten zudem ein detailliertes stochastisches Modell.Um Aussagen treffen zu können, ob die simulierten Beobachtungen mit tatsächlichen Messungen übereinstimmen, wurden diese mit verschiedenen Tachymetern unterschiedlicher Genauigkeitsklasse und mit einem Lasertracker validiert. Neben den Beobachtungen wurden auch daraus ausgeglichene Parameter (wie z. B. Radien von Kugeln) und deren Unsicherheiten mit den simulierten Beobachtungen verglichen. Das erweiterte funktionale Modell der Beobachtungsgrößen machte es notwendig, die Ausgleichung der Formparameter selbst zu implementieren.Im anschließenden statistisch bewerteten Vergleich zwischen simulierten und tatsächlichen Ergebnissen zeigte sich, dass mithilfe der erweiterten Modellierung Unsicherheiten von ausgeglichenen Parametern bereits vor der praktischen Messung simuliert werden können.

Für die angewandten Versuche galt dies durchgängig für alle Messungen, die mithilfe einer Reflektorkugel durchgeführt wurden. Im Fall der reflektorlosen Distanzmessung von weit entfernten Zielen hingegen sind zusätzliche Untersuchungen not-wendig, um das Unsicherheitsniveau realitätsnah abschätzen zu können.Im Bachelorseminar konnten insgesamt angewandte und theoretische Aufgaben miteinander kombiniert werden, die ganzheitlich und selbstständig in Teamarbeit zu bearbeiten waren.