14th Czech Polish Workshop ON RECENT GEODYNAMICS OF THE SUDETY MTS. AND ADJACENT AREAS Jarnołtówek, October 21-23, 2013

14th Czech Polish Workshop ON RECENT GEODYNAMICS OF THE SUDETY MTS. AND ADJACENT AREAS Jarnołtówek, October 21-23, 2013 Zastosowanie zestawu optoelektronicznego do pomiarów przemieszczeń względnych bloków skalnych THE APPLICATION OF OPTOELECTRONIC SET Kazimierz Ćmielewski, Piotr Gołuch, Janusz Kuchmister, Izabela Wilczyńska Institute of Geodesy and Geoinformatics, Wrocław

Wprowadzenie Ze względu na zasięg i dokładność pomiaru można wyróżnić następujące 3 segmenty pomiarowe (Cacoń, 2001): segment I - obserwacje satelitarne GPS oraz niwelacja precyzyjna, segment II - obserwacje jak wyżej wzbogacone o stacje totalne, segment III - pomiary względne.

Wprowadzenie Geometrycznie zmiany obiektu przyrody nieożywionej to: przemieszczenia obiektu, odkształcenia obiektu, przemieszczenia podłoża obiektu. Wektor przemieszczenia punktu Składowa pionowa Składowa pozioma

Urządzenia pomiarowo kontrolne do pomiarów przemieszczeń względnych: tensometry i czujniki zegarowe (mechaniczne, elektroniczne), dylatometry i szczelinomierze, klinometry i pochyłomierze, pionowniki i piony mechaniczne, wahadła.

Możliwości zastosowań zestawu pomiarowego Rys. 1. Bloki skalne na Szczelińcu. Rys. 2. Bloki skalne na Szczelińcu. Rys. 3. Bloki skalne w Błędnych Skałach.

Rys. 4. Schemat stanowiska testowego.

Rys. 5. Konfiguracja zestawu pomiarowego (pojedynczy moduł).

Rys. 6. Konfiguracja zestawu pomiarowego (dwa moduły połączone krzyżowo).

Rys. 7. Konfiguracja zestawu pomiarowego (układ wielomodułowy).

Rys. 8. Zasada pomiarów względnych zmian odległości pomiędzy blokami skalnymi.

Rys. 9. Ustawienie aparatury pomiarowej podczas prac testowych.

Rys. 10. Wynik pojedynczego pomiaru podczas prac testowych.

Rys. 11. Widok śladów plamek lasera rejestrowanych przez kamerę.

Tab.1.Ocena powtarzalności pomiaru przy zastosowaniu prototypowego zestawu THE APPLICATION OF OPTOELECTRONIC SET pomiarowego Liczba Wartości przesuwu na stoliku zarejestrowanych mikrometrycznym w kierunku obrazów Górna (lewa) plamka Dolna (prawa) plamka podłużnym X n x y mx my x y mx my [mm] [szt] [pix] [pix] [pix] [pix] [pix] [pix] [pix] [pix] 5,0 48 418,32 178,12 0,54 0,60 126,94 298,86 0,54 0,26 5,0 48 418,32 178,27 0,71 0,51 126,25 298,99 1,18 0,72 5,0 48 418,74 177,98 1,03 0,32 124,92 299,02 0,80 0,32 5,0 48 417,58 178,09 0,45 0,33 125,04 299,09 0,84 0,44 5,0 418,13 178,10 0,68 0,44 125,90 298,97 0,84 0,43 Liczba rejestrowanych stanów 4 0,24 0,06 0,52 0,05 6,0 48 391,50 175,64 0,39 0,40 150,25 300,33 0,92 0,68 6,0 48 391,32 175,23 0,65 0,33 150,22 300,47 0,77 0,34 6,0 48 392,04 175,87 0,49 0,67 149,39 299,86 1,05 0,42 6,0 48 391,73 175,92 0,94 0,47 149,33 300,25 0,81 0,51 6,0 391,65 175,61 0,62 0,47 149,81 300,23 0,89 0,49 Liczba rejestrowanych stanów 4 0,16 0,17 0,25 0,14 7,0 48 367,70 172,65 0,66 0,56 175,26 301,61 1,00 0,53 7,0 48 368,10 172,47 0,92 0,51 176,00 301,64 0,81 0,49 7,0 48 368,19 171,87 0,79 0,64 175,33 301,21 0,63 0,36 7,0 48 368,38 173,20 0,51 0,52 175,39 301,47 0,62 0,52 7,0 368,11 172,58 0,72 0,56 175,49 301,46 0,76 0,48 Liczba rejestrowanych stanów 4 0,15 0,27 0,16 0,11

Położenie środków energetycznych [pixele] THE APPLICATION OF OPTOELECTRONIC SET Wykres 1. Zmiana położenia środków energetycznych względem przesuwu podłużnego. Ślad górnej (lewej) plamiki 150 100 Ślad dolnej (prawej) plamiki 50 0-6 -4-2 0 2 4 6-50 -100-150 -200 Przesuw podłużny [mm]

Ochyłki po kalibracji [pixele] Saklibrowane położenie środków energetycznych [pixele] THE APPLICATION OF OPTOELECTRONIC SET 5,00 Wykres 2. Zmiana położenia skalibrowanych środków energetycznych plamek względem przesuwu podłużnego. 500,0 450,0 400,0 350,0 300,0 Skalibrowany ślad górnej (lewej) plamiki 250,0 Skalibrowany ślad dolnej (prawej) plamiki 200,0 3,00 1,00-1,00 Przesuw podłużny [mm] Wykres 3. Odchylenia położenia skalibrowanych środków energetycznych plamek względem środków energetycznych plamek nieskalibrowanych. 2,0-3,00-5,00 1,0 5,00 3,00 0,0 1,00-1,0-1,00-2,0 Przesuw podłużny [mm] -3,00-5,00 Ślad górnej (lewej) plamiki Ślad dolnej (prawej) plamiki

Tab. 2. Określenie czułości przyrządu pomiarowego. Odległość pomiarowa Średnie przesunięcie obrazu plamki Precyzja pomiaru D Lewej Prawej pix_l pix_p [cm] [pix/mm] [pix/mm] [mm] [mm] 38,5 26,64 27,59 0,04 0,04 78,0 12,01 15,42 0,08 0,06 153,0 6,53 5,03 0,15 0,20

Podsumowanie 1. Zaproponowana koncepcja metody pomiaru względnych odległości pomiędzy blokami skalnymi, techniką optoelektroniczną, umożliwia wykonanie obserwacji w sposób telemetryczny i automatyczny. Dokładność pomiarów jest na poziomie ±0.02mm, przy zmianie odległości bazy pomiarowej od odbiornika od 38,5 cm do 153cm. 2. Dokładnośćć identyfikacji środka energetycznego plamki laserowej kształtuje się na poziomie 0,5 piksela. 3. Pomiar pojedynczym modułem umożliwia określenie przesunięcia bloków skalnych w jednym kierunku. Zwiększenie ilości modułów pomiarowych do 2 i więcej umożliwi wyznaczenie zmian odległości między blokami skalnymi w większej liczbie kierunków.

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Kazimierz Ćmielewski, Piotr Gołuch, Janusz Kuchmister, Izabela Wilczyńska Institute of Geodesy and Geoinformatics, Wrocław Projekt współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego