Ein objektraumbasierter und durch Referenzmessungen gestützter Kalibrierprozess für ein k-TLS-basiertes Multi-Sensor-System

Jens Hartmann, Lars Marschel, Alexander Dorndorf, Jens-André Paffenholz

Das kinematische terrestrische Laserscanning (k-TLS) ist in optimaler Weise dazu geeignet, komplexe und sehr ausgedehnte Objekte effizient zu erfassen. In diesem Beitrag wird ein k-TLS-basiertes Multi-Sensor-System (MSS), das durch einen Lasertracker in Verbindung mit einem Tracker-Maschine-Control-Sensor (T-Mac) hochgenau (Submillimeterbereich) und hochfrequent mit bis zu 1 kHz georeferenziert wird, vorgestellt. Dieser Vorgang wird auch als räumliche Positionierung mit 6DOF (six Degrees of Freedom = sechs Freiheitsgrade) bezeichnet. Mit dem Lasertracker wird das Referenzpunktfeld der T-Mac, welches am Laserscanner adaptiert ist, angemessen. Das Koordinatensystem der T-Mac ist gegenüber dem des Laserscanners dreidimensional verschoben und verdreht. Der Prozess zur Bestimmung dieser relativen

Orientierung (Pose) wird 6DOF-Kalibrierung genannt. Eine Möglichkeit, die 6DOF (drei Translationen und drei Rotationen) hochgenau zu bestimmen, besteht in der gemeinsamen Erfassung von Referenzgeometrien durch den Lasertracker und den Laserscanner. Dieses auf Referenzgeometrien beruhende Kalibrierverfahren wurde in / Strübing & Neumann 2013/ grundlegend vorgestellt. In diesem Beitrag wird eine zusätzliche Methode beschrieben, bei der ohne Referenzgeometrien vier (zwei Translationen + zwei Rotationen) der 6DOF bestimmt werden können. Als Zwangsbedingung wird eine Kreisbahn eingeführt, auf der sich die am Laserscanner montierte T-Mac bewegt. Der Vorteil hierbei ist, dass nur die hochgenauen Lasertrackermessungen in das Ausgleichungsmodell einfließen. Des Weiteren wird der aktuell sehr hohe Arbeitsaufwand (i.

d. R. vier bis fünf Stunden) für die Anordnung der Referenzgeometrien verringert und somit der Kalibrierprozess effizienter gestaltet. Die erzielten Genauigkeiten der 6DOF liegen für die Translationen im Submillimeter- bzw. für die Rotationen im Milligonbereich.
Schlüsselwörter: Kinematisches Laserscanning, Kalibrierung, Multi-Sensor-System, Industrievermessung

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