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Integration eines motorisierten Videotheodoliten TM3000V in das Karlsruher Industriemeßsystem.

Integration eines motorisierten Videotheodoliten TM3000V in das Karlsruher Industriemeßsystem.
Typ:Diplomarbeit
Datum:1999
Betreuer:

Aufgabensteller:
Prof. Ir. J. van Mierlo
Betreuer:
Dr.-Ing. H. Kutterer
Dipl.-Ing. P. Rawiel
Dipl.-Ing. M. Vetter

Bearbeiter:Seatovic, D.
Zusatzfeld:

IBNr: 836

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Zur Integration des Videotheodoliten Leica TM3000V war es notwendig, eine Untersuchung der Steuerungsmöglichkeiten des Instruments durchzuführen. Die für die Integration benötigte Software sollte in Microsoft Visual C++ 6.0 entwickelt und die Component-Object-Model (COM) Schnittstellen sollten erweitert werden. Dieser Aufgabenbereich teilt sich in zwei Gruppen:

  • Kommunikation mit dem Instrument durch die serielle Schnittstelle zur Steuerung der Motoren, Konfiguration des Theodoliten, Auslesen der Messwerte usw..
  • Erfassung der Videodaten durch Nutzung einer hardwareunabhängigen Schnittstelle und einer mit Frame-Grabber ausgestatteten Graphikkarte.

Für die Kommunikation mit dem Instrument wurde das Programm COMx erweitert. Es erschließt mehrere Modifikationen bezüglich der Überwachung der seriellen Schnittstelle, der Prozessverwaltung (multithreading Konzept) und der Entwicklung einer symbolischen Interpretersprache zur Vereinfachung und Verallgemeinerung der Instrumentenanbindung (Symbolic Theodolit Language: SteLa). Ein wesentlicher Teil der Neuentwicklung ist das Steuerungsfenster. Hier sind alle Funktionen implementiert, die für die manuelle Steuerung des Videotheodoliten benötigt werden. Zur Erleichterung der Arbeit wurden Zusatzfunktionen wie Horizontierung oder automatische Behebung der eventuellen Positionierungsprobleme entwickelt. Das Steuerungsfenster enthält die gängigen Steuerungselemente, die auch bei anderen Windowsprogrammen zu finden sind sowie ein Videofenster, in dem das aktuelle Bild des Theodoliten angezeigt wird.

 

Die Videobearbeitung ist in zwei unabhängige Module unterteilt. Eine Einheit bildet das Videofenster, das ein aktuelles Videobild (Frame) anzeigt und wenn nötig für eine Weiterverarbeitung speichert. Für die Digitalisierung der Frames wird die Software der Graphikkarte genutzt und die Bilder werden über die hardwareunabhängige Schnittstelle erhalten und weiterverarbeitet. Die zweite Komponente ist die Implementierung der Methoden der digitalen Bildverarbeitung, die für die Vorverarbeitung und Auswertung der Frames notwendig sind. Hierzu zählen Filter (Median, Gaußsches Filter), morphologische Operatoren (Dilatation, Erosion), Histogrammfunktionen, Segmentationsalgorithmen und nicht zuletzt Skelettierungsverfahren.

 

Durch Kopplung der Videoverarbeitung und der Instrumentensteuerung ist es möglich, eine halbautomatische Anzielung und Messung durchzuführen. Einer endgültigen Positionierung des Fernrohrs gehen mehrere Operationen voraus: die Grobanzielung erfolgt durch Doppelklicken mit der Maus auf die Zielmarke im Videofenster, das Programm übernimmt die weiteren Schritte, wie die Nachführung des Fernrohrs, die Fokussierung und die Feinanzielung sowie die Messung. In jeder dieser Operationen ist die digitale Bildverarbeitung der Frames eng mit der Steuerung der Schrittmotoren des Videotheodoliten verknüpft. Gleichzeitig laufen mehrere Prozesse ab, die durch Synchronisation untereinander möglichst optimal die Kapazität des Computers und des Betriebssystems ausnutzen. Die Synchronisation ist mit äußerster Sorgfalt implementiert, da die Datenmenge, die in kürzester Zeit bearbeitet werden soll, sehr groß ist.

Das Instrument ist in der Lage, vom Benutzer ausgewählte Punkte zu messen und die Wiederholungsmessungen vollkommen selbständig durchzuführen.