автореферат диссертации по геодезии, 05.24.01, диссертация на тему:Автоматизация инженерно-геодезических измерений линейных перемещений на базе фотоэлектрических и оптико-электронных устройств

На Ьргшйх рукьпиец

ЗЛХИДОП Нёматжон Муратович

АВТОМАТИЗАЦИЯ, Ш!ЖЕНЕРНО-ПЮДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕИИЙ ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ НА БАЗЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И ОГШЙСО-ЭЛЕКТРОНМЫХ УСТРОЙСТВ

' ( Специальность 05.24.01 - Геодезия ' *

АВТОРЕФЕРАТ диссертации нэ соискание учёной степени кандидата технических наук

' ' /

Новосибирск - 1996

в

Рабрта выполнена на кафедре Инженерной геодезии Новосибирской государственной академии стронгелье

" Научный руководитель : .доктор технических наук .профессор

, Гуляев |р. П.

Официальные оппоненты : ■ доктор технических наук .профессор Устаиич Г. А. , кандидат технических наук , доцент

ЧШВДФВ В, Г.

ведущая,организация : Центр " Сибгеоих1форм " Федеральной службы геодезии п картографии России .

Защита состоится _£.£__1006 г, в . /-Ь часов

на заседании диссертационного совета Д 064.14.01 при Сибирской Государственной геодезической академии по рдресу ; 63010В .Новосибирск , ул. Плахотного , 10 , СГГА аудитория 3 ■

(2 диссертацией можно, ознакомиться в библиотеке СГГА. Автореферат разослан __53:__1396 г.

"Ученый секретарь ^ . • '

диссертационного совета (/''С?"-^': Середович В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Оперативный и точный геодезический контроль за развитием деформационных процессов является важнейшей составляющей в решении всегда актуальных задач по обеспечению надежности, долговечности, безопасности эксплуатации инженерных сооружений. Повышение эффективности геодезического контроля осуществляется путем его автоматизации. Роль автоматизации значительно возрастает в связи- с необходимостью перевода на новый качественный уровень инженерной оценки состояний конструкций сооружений, эсобенно промышленного типа, эксплуатируемых во эредных условиях. Сложившаяся практика геодезического контроля за осадками и деформациями сооружений характеризуется большой трудоемкостью, не всегда обеспечивает необходимую оперативность и безопасность измерений, что заставляет искать новые средства автоматизации инженерно-геодезических измерений. Актуальность автоматизации измерений линейных вертикальных и горизонтальных перемещений контролируемых точек сооружений обусловлена тем, что значения этих перемещений позволяют определить различные виды деформаций конструкций. К измерению линейных перемещений отнесено в диссертации решение не менее актуальной задачи автоматизации определения координат снимков наземной фототеодолитной съемки (НФТС) , исьользуемой для контроля за деформациями вооружений и производства исполнительных съемок.

Цель исследований - научно-методическое обоснование и экспериментальная разработка новых средств автоматизации инженерно-геодезических

измерений линейных перемещений контролируемых точек сооружений !* координат точек снимлои НФТС.

Для достижения поставленной цели решалис следующие основные задачи:

анализ существующих методов и средств автоматизации инженерно-геодезических измерений, выбор методов и средств, обоснование технических параметров измерительных устройств, соответствующих заданным условиям измерений;

разработка схемотехнических решений шести автоматизированных устройств, предназначенных для створных измерений , определения высотного положения элементов несущих конструкций , контроля за изменением'' размеров трещин и др. в двухмерной системе координат, для регистрации линейных перемещений с применением вращающегося лазерного луча, для слежения за перемещением источника излучения, для зонально-поэлементного определения координат точек снимка НФТС;

-экспериментальные и опытные испытания разработанных автоматизированных измерительных устройств , определение методики их применения , анализ точности измерений.

Теоретическая и экспериментальная база исследований.

Разработки по методам .и средствам автоматизации инженерно-геодезических измерений линейных

перемещений на ' базе фотоэлектрических и оптико-электронных устройств основывались на результатах исследований , отраженных в работах Васютинского И.Ю. , Гауфа М. , Елисеева C.B. , Зацаринного A.B. , Камена X. , Катыса Г.П. , Ситника B.C. , Якушенкова Ю.Г. , Ямоаева Х.К. и других ученых.

Основные теоретические и экспериментальные задачи решались в соответствии с планом госбюджетной НИР кафедры инженерной геодезии НГАС по теме "Совершенствование методов геодезического обоснования разбивки и наблюдений за смещениями инженерных сооружений • и"" технологического оборудования", ,№ГР 01860Ю2276.Часть задач решалась также в ТашПи по хоздоговорной теме с НИИПГ "Исследование способа наземной фототопографической съемки и разработка технологии его применения в геодезическом обеспечении

мелиоративного строительства" , №ГР 01.880058757 , по хоздоговорной томе со Средазгидропроектом "Разработка и экспериментальное внедрение автоматизированной системы створных измерений" , №ГР 0190006255.

Методика исследований и разработок. Задача нахождения основных параметров автоматизированной системы и режима ее работы решалась с применением теории автоматического управления.

Параметры основных .моментов устройств и систем рассчитывались но теоретическим основам электроники и фотометрии. Результаты экспериментальных измерений разработанных и изготовленных устройств обрабатывались и оценивались но теории ошибок измерений.

Научная и техническая новизна диссертационной работы заключается в следующем:

разработана методика и принципиальная схема автоматизированной системы створных измерений на базе предложенного метода формирования опорной линии с возможностью применения источников излучения с широким углом расходимости (А.с.№ 1670403);

-предложена методика и устройство для автоматизации съемки возникших деформаций оснований зданий каркасного типа и регистратор размеров трещин и деформационных швов;

-разработана методика и фотоэлектрический регистратор лля исполнительной съемки с Применением вращающегося лазерного луча |А.с.№ 1474466);

-получены формулы расчета и оценки точности створных измерений , выполненных с применением предложенных автором устройств ;

-предложен оптико-электронный анализатор изображения (П/р ВНИИГПЭ , по заявке N94642462 (2510/170461) и методика его применения при двухкоордшгатных измерениях ;

-обоснована методика автоматизации и разработана принципиальная оптико-электронная и механическая схема устройства для считывания точек фотоснимка

(А.с.№1821640) и предложена методика расчета точности регистрации координат точек фотоснимков ;

-созданы макеты и обоснованы основные оптимальные параметры предложенных устройств к систем.

Практическая ценность работы. Результаты выполненных разработок и исследований позволяют повысить оперативность , производительность и точность инженерно-геодезических измерений при наблюдениях за осадками и деформациями промзданий и сооружений , а ч кже камеральной обработки за счет повышения уровня автоматизации со значительным эффектом.

Реализация результатов исследований. На основе разработок изготовлен дистанционный контактный измеритель линейных перемещений и внедрен в Ташкентском государственном институте инженерно-технических изысканий (ТашГИИТИ). Годовой экономический эффект от Применения одного комплекта прибора составил 920 руб. в ценах 1990 г. Внедрено два комплекта. Результаты работ по разработке устройств для обработке результатов НФТС внедрены в Научно-исследойательском институте прикладной геодезии(НИИПГ) .г.Новосибирск с. ожидаемым годовым экономическим эффектом 3545 руб. в ценак 1991 г. Экспериментальные работы выполнялись на объектах Ташгидропроекта.

Апробация. Основные положения и результаты работы докладывались На НТС НИИПГ (г.Новосибирск январь 1989 г.) , Республиканском семинаре общества "Знание" (г.Киев, февраль 1989 г.), заседании Совета УзВАГО (г. Ташкент, март 1989 г.), на Научно-технической конференции НИСИ (г.Новоа 'ирск, апрель 1991г.).

Публикация. Основное содержание диссертации изложено в семи работах,в том числе в трех авторских свидетельствах и одном положительном решении на йообретсние.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, приложений. Работа оформлена на 138 сгр. основного текста, содержит 45 рисунков, 5 таблиц и

приложений на 16 стр. Список литературы включает 130 наименований, из них 6 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель, задачи и методы исследований, приведены общие положения диссертационной работы.

В первом разделе рассмотрены современное состояние автоматизации инженерно-геодезических измерений линейных перемещений с использованием оптических источников излучения, фотоэлектрических, контактных регистраторов, а также методы и средства обработки результатов наземной фототопографической съемки.

Из анализа публикаций следует, что при автоматизации инженерно-геодезических, в частности, створных измерений наиболее широкое применение для формирования опорных линий получили лазерные излучатели, в то же время применение тепловых, инфракрасных, полупроводниковых и др. источников излучения более ограничено вследствие широкого угла расходимости лучей. Однако достаточно высокая мощность излучения, небольшие габариты и масса, высокая надежность позволяют в ряде случаев отдать им предпочтение, особенно при . создании стационарных мониторинговых систем наблюдений за осадками и деформациями гидротехнических сооружений.

Как показали результаты исследований, создиние автоматизированной системы створных измерений на базе источников излучения с широким углом расходимости возможно при условии изменения существующей методики формирования опорных линий и совершенствования способов фотоэлектрической регистрации.

С позиции повышения уровня автоматизации методов и средств оценки технического состояния пгомзданий и сооружений появилась необходимость в разработке фотоэлекгрич' -кого пегистрирующего устройства.

обеспечивающего высокую оперативность и точность измерений , и устройства для наблюдения за размерами трещин и щелей.

Представляют интерес лазерные приборы с разверткой луча в изображение плоскости. Существующие фотоэлектрические регистрирующие устройства, рассчитанные для работы с вращающимся лазерным лучом, дают только дискретную информацию й не позволяют вести непрерывный/процесс измерений, что снижает эффективность их применения и ограничивает уровень автоматизации.

В этом же разделе рассмотрены фотоэлектрические о оптико-электронные сканирующие устройства И обрабатывающие системы применительно к возможности автоматизации обработки результатов НФТС.

Анализ существующих автоматизированных сканирующих устройств и систем отечественного и зарубежного производства показал, что они либо не рассчитаны на последовательную регистрацию координат точек фотоснимка, либо применение их неэффективно или нецелесообразно.

На основании выполненного анализа определены цель и задачи разработки автоматизированных методов и средств инженерно-геодезических измерений на базе применения фотоэлектрических и оптико-электронных регистрирующих устройств.

Во втором разделе приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований по автоматизации инженерно-геодезических , измерений линейных перемещений при определении осадок и деформаций зданий и инженерных сооружений.

Анализ структурных схем построения автоматизированных систем инженерно-геодезических и, в частности, створных измерений показал, что определяющее влияние на параметры и качественные характеристики автоматизированных систем или устройств оказывают методы, и средства формирования " опорной геодезической линии или плоскости

?

Отмеченные в разделе Г преимущества источников излучения с широким углом расходимости по сравнению с лазерными привели к необходимости разработки способа формирования опорной•линии и создания на его базе автоматизированной системы створных измерений. Установлено, что применение таких источников излучения особенно эффективно при создании стационарных мониторинговых систем наблюдений за осадками и деформациями гидротехнических и других инженерных сооружений.

Главной причиной ограниченности применения указанных источников излучения по сравнению с лазерными является большой угол расходимости световых лучей. Для однокомпонентной оптической осветительной системы , состоящей из линзы (конденсора) и излучателя , угол расходимости (без учета сферической и хроматической аберраций) определяется как"" a=du/2f (1) ,

где ¿(„-излучающая площадь источника; f -фокусное расстояние. .*-

Из выражения (I) видно , ,что для уменьшения утла расходимости а излучающая площадь источника du должна быть точечной , что практически невозможно. Использование же источников излучения даже с минимально возможной площадью излучения в любом случае предопределяет некоторый угол расходимости пучка на выходе оптической системы. Увеличение же фокусного расстояния ограничивается габаритными размерами системы.

Для решения этой задачи автором предложен способ формирования опорной линии (A.c. № 1670403) с возможностью применения источников излучения с широким углом расходимости (включая инфракрасный с длиной волны 0,9-4 мкм).

На основе предложенного способа разработан И изготовлен макет стационарной автоматизированной системы створных измерений , предназначенной для контроля за развитием дефоцмаций гидротехнических-

сооружений с возможностью дистанционного съема и передачи информации о линейных перемещениях.

Система включает в себя узел формирования опорной линии , состоящей из излучателя и фотоприемника с однокомпонентными оптическими системами , которые устанавливаются на опорных пунктах створа , блок управления и индикации , анализаторы , устанавливаемые на контрольных точках створа , г кабельной линии связи. Анализатор представляет собой марку с двумя горизонтально и диагонально расположенными щелями (рис. 1).Измерения проводятся путём выборочного или последовательного включения анализатора , при котором автоматически выполняется ввод в створ . Работа системы основана на подсчёте числа импульсоз 0! и п2 от щелей анализатора (рис. 1): сначала определяется количество импульсов до начала светового сигнала п'|, затем половина количества импульсов длительности светового .импульса п"{/2 от начала до конца светового сигнала от первой щели (рис.1 , оси авс } , при этом величина смещения по первой координате определяется как Пд - п'} + п"2/2 (ось д).

и* Л"

1- л» "■

.л V п'а.

А/

• 1

1ИПИН11П|Ч||1|

^ ||||11111И111111

1ЧЧ1Н1И I

I ! Г

п<

ЦП--

! ¡¡¡пищит

Рис.1 . Временной график работы электронной схемы анализатора

Количество импульсов п"1/2 параллельно поступает и на вто^ ой канал , где суммируется с количеством импульсов а'2 < = п"2/2 + п*2 (ось е) . Такая последовательность обеспечивает необходимую точность измерений с учётом изменения диаметра пучка излучения .

В работе предложена методика настройки и установки элементов системы и основные условия согласования оптического тракта и расположения и размеров щелей

анализаторов . Выполнен расчёт дальности действия системы и выбора ширины щели анализатора с целью согласования осветительного и фотоприёмного узлов опорного тракта . При расчётной дальности в 1,6 км реальная дальность действия макета составила 300 м в дневное время суток .

Экспериментальные измерения с помощью макета системы проводились в 4-х точка к по 10 приёмов в каждом диапазоне . Точность измерений сщенпвалась как разность между фиксированным значением Ni и показаниями индикатора электронного блока N2 , A = N¡-N2 .Точность измерений , полученная по результатам экспериментальных исследований макета системы, составила шр — ±0.05 мм в диапазоне 130 мм . Время , затрачиваемое на одно измерение , составило 25-30 сек .

Анализ результатов исследований макета системы показал , что основными' факторами , влияющими на точность измерений , являются нестабильность уровня светового потока и уровня выходного сигнала. Уменьшение влияния этих факторов рыло достигнуто путём введения стабилизатора и развязки цепи питания излучателя.

Средняя квадратическёя ошибка измерения rio предложенной методике составила mu — ,±.0,36 мм при длине опорной линии 100 м .

В этом же разделе для определения величин возникших деформаций оснований каркасных промзданип предлагается методика производства сьёмки высотного положения характерных элементов несущих Констрз*кций относительно горизонтальной, линии , задаваемой с помощью лазерного излучателя [рис.2). Измеряй расстояния от каждого характерного элемента конструкций до опорной лазерной линии , получают значения Hi.Hj. •■•( Н» , где п -число элементов.

Величина деформации определяется как разность величин вертикальных расстояний от горизонтальной линии до характерных элементов конструкций , й раэультате которого выявляются возникшие на момент сьёмки Неравномерные осадки конструкций здания :

Ни-*На - И, г Н13«1Ь-!!2 г = Нп+, - Н„

В результате измерений вертикальных расстояний от заданного , горизонта до' характерных частей конструкций будут выявлены' возникшие на момент сьёмки неравномерные осадки конструкций , Здесь к неравномерным осадкам отнесены и отклонения от проектных отметок , Допущенные при монтаже конструкций , но они не. вызывают дополнительного напряженно-деформированного состояния , Н при его оценке, по результатам сьёмки возникшие деформации создадут некоторый запас прочности

Для реализации способа , обеспечения точности и оперативности сьёмки возникших деформаций автором разработан и изготовлен макет дистанционного фотоэлектрического датчика линейных перемещений , обеспечивающий высокую точность в сравнительно широком диапазоне измерений (до 300 мм).

Работа устройства основана на выделении "нуль сигнала" при симметричной установке датчика относительно оси лазерного пучка.

Точность измерений выбиралась исходя из поставленной задачи - обеспечение контроля за тем , чтобы величины деформаций не/ превышали установленного

допуска , определяемого в зависимости от степени близости перемещении к Их предельно допустимым значениям .

' Для определения точностных характеристик действующего макета фотоэлектрического датчика проведены его исследования „ В программу исследований входило определение точности регистрации оптико-электронной части ш„3 и механического узЛа Суммарная ошибка измерений . онределялась. как т„~ V + тм2 и составила 0.11 мм .

Для оценки точности измерений использована формула оценки точности определения прогибов .

т,1П =1/1/1.5 гав+~Р/в{т,/1Р + 3иг3 |2)

где I = а + Ь , гп(/1 относительная ошибка

измерения расстояния ; ;

т„ - Шнд - Шнв = -ошибки измерений отметок

соответствующих марок ;

11 - превышение между крайними марками А И В ; 1пу ошибке. установки фотоэлектрических датчиков .

Ошибки установки фундаментов на проектную отметку можно отнести к деформациям и не учитывать .

При 1=120 м . 11 = 0.3 м . тв=»+.0.14 мм , ГО|/1 = 1/100 , п>г 4^1.0 мм получим относительную тшость

определения прогиба ш(п, =17*10"6 мм . т.е. предельная ошибка относительного прогиба составит 51*10б от предельно допустимой величины прогиба колонны Чадшэтажных промзданий .

Суммарная ошибка измерений зависит от количества перестановок в каждом из направлений данного объекта.

В комплекс мероприятий по геодезическому контролю и обследованию зданий и сооружений входят также работы по наблюдениям за размерами трещин и расхождением деформационных швов , выполняемые для определения причин возникновения и прогнозирования де формаций .

Автором разработан и изготовлен дистанционный контактный измеритель линейных перемещений обеспечивающий высокую оперативность и точность измерений , нто особенно эффективно в тех случаях , когда динамика развития трещин происходит сравнительно с большой скоростью.

Конструктивно устройство выполнено в виде пульта управления 1 с индикаторным блоком , связанным с датчиками 2 посредством кабельной линии связи 3 (рис. 3) С целью повышения надёжности эксплуатации в устройстве заложен принцип последовательной передачи информации Входящие в комплект два датчика позволяют производить двухкоординатные измерения •

Выполненные экспериментальные исследования точности измерителя показали , что устройство обеспечивает точность измерений гац ±.0,02 мм в диапазоне 100 мм .

Устройство внедрено в ТашГИИТИ с подтверждённой годовой экономической эффективностью 920 руб. в ценах 1990 года.

С целью повышения точности и оперативности двухкоордииатных измерений авторов . предложена принципиальная схема оптико-электронного анализатора изображения (п/р ВНИИГПЭ по заявке N3 4642462 / 25-Ю/ 170461). Предложенный анализатор отличается тем , что в нём. использована в качестве промежуточного оптического преобразователя волоконная оптика , что позволило значительно упростить конструкцию за счёт возможности совмещения оцтической оси с физической осью вращения . При диаметре лазерного пучка 50 мм на расстоянии 200 м наименьший изменяемый поток излучения составил А Ф шт = 7* 10 6 , что обеспечивает точность измерения 0.01 мм . Сравнительный анализ предложенного устройства и существующих анализаторов показал , что при одном и том ; же радиусе , вращения диапазон измерений увеличивается в 25 оаз

Преимуществом предложенного анализатора является возможность расширения функциональных возможностей путем включения собирающей линзы, при котором с помощью анализатора можно проводить угловые измерения и создавать системы слежения за движением, например, проходческого щита.

В сравнении со стационарным лучом болей эффективным являются лазерные приборы с разверткой луча в плоскость. Автором разработана принципиальная схема фотоэлектрического регистратора (A.c. №1474466} для определения линейных перемещений с применением вращающегося лазерного луча, позволяющего значительно повысить оперативность створных измерений и Яри производстве исполнительной съемки. Отличительной особенностью фотоэлектрического регистратора является отсутствие в нем подвижных элементов и механических узлов,что позволило значительно уменьшить его массу и энергоемкость.

Величина смещения относительно лазерной' плоскости определяется по формуле: S = 1(п(/п2) , где ) - известное расстояние между фотоприемниками 1 и 3 ;' -

показания индикаторов. Двухканалъная схема дает возможность проводить измерения на .любом расстоянии от излучателя в пределах зоны действия лазерного ла^ч» с учетом увеличения или уменьшения времени' t затрачиваемого на преодоление расстояния К (рис.4).

Произведен расчет оптимальной частоты генератора , которая составила v = 315 Кгц, и точности измерений линейных перемещений. Результаты анализа показали, что

основными источниками ошибок являются нестабильность скорости вращения и величина девиации узла развертки лазерного луча. , Расчетная ср.кв.ош. измерений на расстоянии 50 м доставила щц= 0,67 мм.

В третьем разделе работы приведены результаты экспериментальных работ по наблюдениям за осадками и деформациями гидротехнического сооружения."

Сравнительный анализ экспериментальных .^сле^ощний показал, что разработанная АССИ Обеспечивает высокую производительность процесса инженерно-геодезических измерений . Точность створных Измерений составила шиз 0,13 мм при длине створной линии около 70 м. 1

Наблюдения за. осадками проводились с применением фотоэлектрического регистратора. • Учитывая, что методика съемки Возникших деформаций включает определение отклонений контрольных точек (конструкций),- в качестве опорных, точек использовались опорные марки. Ср. кв.ош. .измерений осадок составила тос = ^ 0,14 мм.

Р ; четвертом разделе работы изложены основные результаты теоретических и экспериментальных исследований -по автоматизации обработки результатов наземной фототопографической съемки с применением Предложенного автором специального устройства.

Разработанный в НИИПГ способ НФТС в сравнении с традиционными . ■ позволяет . значительно повысить Производительность и оперативность полевых работ,

»в

сократить затраты времени на регистрацию снимаемых: точек объекта и количество исполнителей до одного человека, однако обработка фотоснимков на, монокомпораторе остается малопроизводительной, t

С целью автоматизации обработки результатов'НФТС автором предложена методика, обеспечивающая последовательность адресации координат ■ точек, разработана принципиальная оптико-электронная и механическая схема обрабатывающего устройства. (A.c. №1821640) и изготовлен его действующий Макет.

Работа устройства основайа на методе зональНо-поэлементного сканирования. - При определении пространственных координат точек объекта и их качественных характеристик сначала регистрируется первая координата ряда точек Xt, затем вторые координаты отдельных точек этого ряда Y|,Y2,...,Yn, поскольку один ряд точек содержит информации об одной точке объекта. 3 силу того, что расстояние от базисной рейки до фотокамеры может меняться, определение координат точек по одному краю исключается. Для обеспечения точности измерений автором предложена методика Определения координат каждой точки по центру с помощью дифференциальной Схемы, которая обеспечивает точную установку ряда точек фотоснимка по первой, координате и автоматическую компенсацию изменения прозрачности, фона и точки фотоснимка.

Устройство состоит из источника света ] fpnc.b), конденсорной линзы 2 , цилиндрических линз Зи4,--1га уровне фокусного расстояния которых. расположен снимкодержатель 5, выполненный с возможностью двух к о о рдин атн о го перемещения вдоль кареток С помощью электродвигателя 6 и шагового двигателя 7, а также реечных механизмов 8 и 9 . Электронная часть состоит из-•\вух каналов, предназначенных для фиксаций ■.оответственно первых и вторых координат' точек фотоснимка. Автором выполнены экспериментальные исследования точностных параметров устройства. Объектом исследований являлся макет устройства. Определена

оптимальная скорость сканирования VM, влияющая на точность регистрации по первой координате, которая зависит от времени Сос тормозного элемента, величины остаточного(инерции) смещения AS и коэффициента трения механического тракта Кг

устройства

Скорость сканирования по первой координате с применением ждущего мультивибратора составила 8 мм/с, по второй - порядка 14 мм/с. Суммарное время сканирования одного фотоснимка определялось как

где £|Дг время сканирования по первой и второй координатам;'

о - число рядов точек;

(цсх. - время установки в исходное состояние. С целью оперативного контроля .точностных характеристик отдельных частей, а также проверки работы устройства в целом, включая ОЗУ, разработана и изготовлена, специальная фототекстура.

Основные технические характеристики устройства, полученные по результатам экспериментальных исследований макетного образца, следующие:

точность регистрации................._±_ 0,02 мм

обрабатываемый формат снимка.........61,5x61,мм

количество градаций яркости изображения........2

минимальный диаметр считываемых тсек . . . 0,25 мм

максимальное количество считываемых строк - 30 количество считываемых точек в строке. ..... ? температурный диапазон работы.....от 10° до 35°С

/\\я расчета параметров согласования оггютеекол тракта и фотоприемного узла предложены формулы. Основное условие определено из величины минимально изменяемого светового потока излучения ЛФт1П , которая определяется из отношения минимально изменяемой площади теневого . зонда ДОтзт1п • к площади ф ото ч у в г тш ггелън ого слоя фотоприемника Оф„(рис.6) т.е.

Д^тзт!п

ЛФ,пт=Ф -

ОфП

где Ф - световой по ток от осветителя.

Выполнена по результатам экспериментальных исследований оценка точности макетного- образца с учетом ошибки механической гам, оптической Шо , электронной частей тэ и ошибки ориентирования фотоснимка тор , средняя квадратическая ошибка регистрации координат точек фотоснимка составила

тр = V Шм2 + т0г + ш92 + тор = ± 0,02 мм.

это вполне удовлетворяет требованиям, предъявляемом к приборам данного класса.

лйтз

гп1Г;

ФП . ФП ———

ФП ФП

0-фП,

Рис.6. Проекция изображения точки - Теневого зонда

Макет устройства для обработки результатов НФТС внедрен в НИИПГ (Сибгеоинформ) г.Новосибирск, с расчетной 1'одовой экономической эффективностью 3545 руб. в ценах 1991 г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты, полученные в диссертационной работе заключаются в следующем.

1. Разработан способ формирования опорной линии и оптико-электронная и кинематическая схема автоматизированной системы створных измерений (ЛССИ) с возможностью применения излучателей с широким углом расходимости.

2. Предложена методика применения ЛССИ для наблюдения за осадками и деформациями гидротехнических сооружений, изготовлен действующий макет, выполнен расчет условии согласований элементов и оценка точности измерений.

3. Предложены методика съемки возникших деформаций оснований зданий каркасного типа и автоматизированное устройство для ее реализации.

4. Даны формулы для оценки точности измерений возникших деформаций с применением фотоэлектрического устройства.

5. Изготовлен и внедрен в практику дистанционный измеритель для регистрации динамики изменения размеров трещин в двумерной системе координат.

6. Разработано схемотехническое решение фотоэлектрического регистратора для исполнительной съемки зданий и сооружений с применением вращающегося лазерного луча.

7. Предложен оптико-электронный двухкоординатный анализатор изображения для задания и непрерывного слежения за направлением движения проходческого щита.

8. Обоснована и разработана методика обработки результатов НФТС и принципиальная схема автоматизированного устройства регистрации координат точек фотоснимка.

9. Изготовлен действующий макет устройства для обработки результатов НФТС.

10. Выполнены исследования технических характеристик, расчет условий согласования оптического тракта и произведена оценка точности регистрации координат точек фотоснимка.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. A.c. №1474466 СССР. Фотоэлектрическое устройство д\я измерения линейных размеров. Заявлено 24.06.87 №4267743/24-28, опубл. 23.04.89 БИ №15 МКИ 4 G01B21/00.

2. Оптико-электронное устройство для ориентации объекта относительно источника излучения П/Р в НИИГПЭ 15.01 90, заявл. 12.12.88, №4642462/25-10/ МКИ 5 G01C1/02.

3. Обработка результатов наземной фототопографической съемки.-/ТАШПИИ/, 1990, 7с., деп.в УНИПР ЦНИИГАиК, 29.04.90, №435-ГД90.

4. Фотоэлектрический регистратор линейных смещений . /ТашПИ/, 1990,7с.,деп. в ОНИПР ЦНИИГАиК , 20.04.90, № 435-ГД90.

5. Принцип исполнительной съёмки возникшей деформации основания промзданий с использованием фотоэлектрического устройства .

Научная техническая конференция , НИСИ г. Новосибирск апрель 1991г., 20 с. (в соавторстве).

6. A.c. № 1670403 СССР .Фотоэлектрическое устройство для измерения отклонения . Заявл. 12.12.88 , 4618721/28, опубл. 15.08.91, БИ № 30, МКИ 5 G01B21/00.

7. A.c. № 1821640 СССР Фотоэлектрическое устройство считывания точек фотоснимка . Заявл. 10.04.90 , опубл. 15.06.93, БИ № 22 МКИ 5 G01B21/00 , (в соавторстве).