Jerzy Bernasik *, Leszek Kolondra ** ANALIZA PORÓWNAWCZA POŚREDNICH METOD OKREŚLANIA SIŁ NAPRĘŻENIA LIN ODCIĄGOWYCH ***

Podobne dokumenty
Fotogrametryczny pomiar lin odciągowych z wykorzystaniem przekształceń rzutowych

Aerotriangulacja. 1. Aerotriangulacja z niezależnych wiązek. 2. Aerotriangulacja z niezależnych modeli

TELEDETEKCJA Z ELEMENTAMI FOTOGRAMETRII WYKŁAD 10

TELEDETEKCJA Z ELEMENTAMI FOTOGRAMETRII WYKŁAD IX

Proste pomiary na pojedynczym zdjęciu lotniczym

Geodezja Inżynieryjno-Przemysłowa

FOTOGRAMETRYCZNY CYFROWY SYSTEM BLISKIEGO ZASIĘGU DLA POMIARU SKRAJNI KOLEJOWEJ *

BADANIE KSZTAŁTU SZYBOWEJ WIEŻY WYCIĄGOWEJ

Problem testowania/wzorcowania instrumentów geodezyjnych

Pomiar rezystancji metodą techniczną

WYKONANIE APLIKACJI WERYFIKUJĄCEJ PIONOWOŚĆ OBIEKTÓW WYSMUKŁYCH Z WYKORZYSTANIEM JĘZYKA C++ 1. Wstęp

Koncepcja pomiaru i wyrównania przestrzennych ciągów tachimetrycznych w zastosowaniach geodezji zintegrowanej

SINGLE-IMAGE HIGH-RESOLUTION SATELLITE DATA FOR 3D INFORMATIONEXTRACTION

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

PORÓWNANIE EDUKACYJNEGO OPROGRAMOWANIA DO LOTNICZEJ FOTOGRAMETRII CYFROWEJ Z PROFESJONALNYMI SYSTEMAMI FOTOGRAMETRYCZNYMI

Podstawy fotogrametrii i teledetekcji

XIXOLIMPIADA FIZYCZNA (1969/1970). Stopień W, zadanie doświadczalne D.. Znaleźć doświadczalną zależność T od P. Rys. 1

NUMERYCZNY MODEL TERENU

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji Vol. 9,1999, s ISBN DO O P RA C O W AŃ N A A U TO G R A F IE V SD-A G H

W PŁYW R O Z D Z IELCZO ŚC I SK A NOW ANIA ZDJĘĆ L O TN IC ZY C H NA D O K Ł A D N O ŚĆ O DW ZO RO W ANIA SZC ZEG Ó ŁÓ W

Zastosowanie deflektometrii do pomiarów kształtu 3D. Katarzyna Goplańska

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

SPIS TREŚCI STRESZCZENIE...8 SUMMARY...9 I. WPROWADZENIE... 10

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

Temat ćwiczenia: Wyznaczenie elementów orientacji zewnętrznej pojedynczego zdjęcia lotniczego

1 : m z = c k : W. c k. r A. r B. R B B 0 B p. Rys.1. Skala zdjęcia lotniczego.

Laboratorium metrologii

Ćw. nr 31. Wahadło fizyczne o regulowanej płaszczyźnie drgań - w.2

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyn i współczynnika sztywności zastępczej

Spis treści CZĘŚĆ I POZYSKIWANIE ZDJĘĆ, OBRAZÓW I INNYCH DANYCH POCZĄTKOWYCH... 37

Orientacja zewnętrzna pojedynczego zdjęcia

ORIENTACJA ZEWNĘTRZNA ZDJĘCIA Z WYKORZYSTANIEM GEOMETRYCZNYCH CECH OBIEKTÓW

PL B BUP 26/ WUP 04/07 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) (13) B1

Temat Zasady projektowania naziemnego pomiaru fotogrametrycznego. 2. Terenowy rozmiar piksela. 3. Plan pomiaru fotogrametrycznego

Wyznaczanie składowej poziomej natężenia pola magnetycznego Ziemi za pomocą busoli stycznych

Zastosowanie stereowizji do śledzenia trajektorii obiektów w przestrzeni 3D

Ocena błędów systematycznych związanych ze strukturą CCD danych astrometrycznych prototypu Pi of the Sky

Ćw. 18: Pomiary wielkości nieelektrycznych II

BŁĘDY W POMIARACH BEZPOŚREDNICH

4. EKSPLOATACJA UKŁADU NAPĘD ZWROTNICOWY ROZJAZD. DEFINICJA SIŁ W UKŁADZIE Siła nastawcza Siła trzymania

FOTOGRAMETRIA ANALITYCZNA I CYFROWA

Doświadczalne wyznaczanie współczynnika sztywności (sprężystości) sprężyny

ZAUTOMATYZOWANA KOREKCJA BŁĘDÓW KĄTOWEJ ORIENTACJI NIEMETRYCZNEJ KAMERY CYFROWEJ

Temat: Zaprojektowanie procesu kontroli jakości wymiarów geometrycznych na przykładzie obudowy.

ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z KONSTRUKCJI METALOWCH. Ć w i c z e n i e H. Interferometria plamkowa w zastosowaniu do pomiaru przemieszczeń

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI POMIAR PRZESUNIĘCIA FAZOWEGO

Sprawdzenie narzędzi pomiarowych i wyznaczenie niepewności rozszerzonej typu A w pomiarach pośrednich

Temat ćwiczenia: Zasady stereoskopowego widzenia.

Pomiar siły parcie na powierzchnie płaską

Orientacja pojedynczego zdjęcia

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

Automatyka i pomiary wielkości fizykochemicznych. Instrukcja do ćwiczenia III. Pomiar natężenia przepływu za pomocą sondy poboru ciśnienia

METODYKA BADAŃ MAŁYCH SIŁOWNI WIATROWYCH

Ć w i c z e n i e K 3

KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN. Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z elementów analizy obrazów

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA STACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2010/2011

Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Fotogrametrii i Teledetekcji Katedra Geodezji Rolnej, Katastru i Fotogrametrii.

POMIARY METODAMI POŚREDNIMI NA MIKROSKOPIE WAR- SZTATOWYM. OBLICZANIE NIEPEWNOŚCI TYCH POMIARÓW

4. Analityczne metody stosowane w fotogrametrii inżynieryjnej

Zakres wiadomości i umiejętności z przedmiotu GEODEZJA OGÓLNA dla klasy 1ge Rok szkolny 2014/2015r.

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY. Optoelektroniczne pomiary aksjograficzne stawu skroniowo-żuchwowego człowieka

Precyzyjne pozycjonowanie w oparciu o GNSS

(54) Sposób pomiaru cech geometrycznych obrzeża koła pojazdu szynowego i urządzenie do

ANALIZA DOKŁADNOŚCI PODSTAWOWYCH PRODUKTÓW FOTOGRAMETRYCZNYCH UZYSKANYCH Z ZOBRAZOWAŃ POZYSKANYCH TRZYLINIJKOWĄ CYFROWĄ LOTNICZĄ KAMERĄ ADS40

WPŁYW METODY DOPASOWANIA NA WYNIKI POMIARÓW PIÓRA ŁOPATKI INFLUENCE OF BEST-FIT METHOD ON RESULTS OF COORDINATE MEASUREMENTS OF TURBINE BLADE

Ćwiczenie nr 31: Modelowanie pola elektrycznego

LIV OLIMPIADA FIZYCZNA 2004/2005 Zawody II stopnia

Wykład 3. Poziome sieci geodezyjne - od triangulacji do poligonizacji. Wykład 3

PROGRAM PHOTORECT NOWE NARZĘDZIE DO STOSOWANIA FOTOGRAMETRII W ANALIZIE WYPADKÓW DROGOWYCH

TEMATYKA PRAC DYPLOMOWYCH INŻYNIERSKICH STUDIA NIESTACJONARNE PIERWSZEGO STOPNIA ROK AKADEMICKI 2012/2013

Instrukcja do ćwiczenia jednopłaszczyznowe wyważanie wirników

PL B1. System kontroli wychyleń od pionu lub poziomu inżynierskich obiektów budowlanych lub konstrukcyjnych

Technologiczne i prawne aspekty wznawiania oraz ustalania przebiegu granic działek ewidencyjnych

METODY BADAŃ POMIAROWYCH W WIEJSKICH STACJACH TRANSFORMATOROWYCH

Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego (Katera)

WPŁYW DENIWELACJI TERENU NA NIEJEDNORODNOŚĆ SKALI ZDJĘCIA LOTNICZEGO (KARTOMETRYCZNOŚĆ ZDJĘCIA)

W NACZYNIU WIRUJĄCYM WOKÓŁ OSI PIONOWEJ

Lp. Promotor Temat Dyplomant 1. Dr inż. A. Dumalski. Zastosowanie sieci modularnych do zakładania osnów pomiarowych 2. Dr inż. A.

a) Aerotiangulacja do końca semestru (8 zajęć) plik chańcza_blok folder fotopunkty - Fotopunkty do projektu: 1, 2a, 212, 301, 504 folder camera

STYKOWE POMIARY GWINTÓW

NUMERYCZNO-DOŚWIADCZALNA ANALIZA DRGAŃ WYSIĘGNICY KOPARKI WIELOCZERPAKOWEJ KOŁOWEJ

WARUNKI WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH M Próbne obciążenie obiektu mostowego

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 11: Moduł Younga

DZIAŁ TEMAT NaCoBeZu kryteria sukcesu w języku ucznia

WSKAZÓWKI DO WYKONANIA SPRAWOZDANIA Z WYRÓWNAWCZYCH ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

GPSz2 WYKŁAD 15 SZCZEGÓŁOWA WYSOKOŚCIOWA OSNOWA GEODEZYJNA

BADANIE DOKŁADNOŚCI ODWZOROWANIA OBIEKTÓW NA PODSTAWIE STEREOPARY ZDJĘĆ TERMOGRAFICZNYCH 1)

7. Metody pozyskiwania danych

Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Fotogrametrii i Teledetekcji Katedra Geodezji Rolnej, Katastru i Fotogrametrii

Nowa metoda pomiarów parametrów konstrukcyjnych hełmów ochronnych z wykorzystaniem skanera 3D

O 2 O 1. Temat: Wyznaczenie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego

WideoSondy - Pomiary. Trzy Metody Pomiarowe w jednym urządzeniu XL G3 lub XL Go. Metoda Porównawcza. Metoda projekcji Cienia (ShadowProbe)

Geodezja i Kartografia I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

ciężkości. Długości celowych d są wtedy jednakowe. Do wstępnych i przybliżonych analiz dokładności można wykorzystywać wzór: m P [cm] = ± 0,14 m α

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 13/ WUP 06/16

wiczenie 15 ZGINANIE UKO Wprowadzenie Zginanie płaskie Zginanie uko nie Cel wiczenia Okre lenia podstawowe

Ruch drgający i falowy

Akademia Górniczo-Hutnicza

Transkrypt:

Jerzy Bernasik *, Leszek Kolondra ** ANALIZA PORÓWNAWCZA POŚREDNICH METOD OKREŚLANIA SIŁ NAPRĘŻENIA LIN ODCIĄGOWYCH *** Streszczenie Bezpieczna eksploatacja masztów, wież wiertniczych, czy stalowych kominów wymaga, aby naprężenia ich stalowych lin odciągowych było korygowane do wartości normatywnych. Bezpośrednie dynamometryczne metody pomiaru fizycznych (czy również geometrycznych) parametrów odciągów są rzadko stosowane, ze względu na ich techniczne niedogodności. Siły naciągu lin można z powodzeniem określać metodami pośrednimi geodezyjnie lub fotogrametrycznie. Porównanie dokładności uzyskiwanych metodami: geodezyjną (obserwacje kątowe) i fotogrametrycznymi: analogową, analogowo-cyfrową, oraz nowoopracowaną cyfrową metodą zautomatyzowaną, wskazuje że najwyższą dokładność pozwala osiągnąć ta ostatnia. Metoda cyfrowa, oparta o rejestrację obrazu liny przy użyciu wysokorozdzielczej kamery cyfrowej, oraz przetwarzanie danych w nowoopracowanym systemie pomiarowym (wykorzystującym kamerę cyfrową współpracującą w systemie on-line z notebookiem), pozwala określać parametry liny w czasie prawie rzeczywistym w ciągu kilku minut. THE COMPARIZEN NON-DYNAMOMETRICAL METHODS OF DETERMINATION OF THE STAY ROPES TENSION Reasume A stay ropes tension of masts, boring towers, and steel chimneys should be corrected for their safety exploitation. Dynamometric measurements of ropes tension is often difficult from a technical point of view. Physical and geometrical parameters of stay ropes can be determined basing on surveying or photogrammetrical measuring methods. Accuracy of four. applied methods: surveying (measurements of the angles), and photogrammetrical: classical (analog), analog-digital, and digital, is compared. Ropes tensity can be determined selfautomatically, with high accuracy, in a few minutes, by photogrammetric digital method. This new photogrammetric close range System make it possible, on a field station, to record the investigation object, fully process the collected data, and produce the final results.the basic System components are: high-resolution digital camera, developed software, and notebook, connected on-line with camera. 1. Wstęp Metodyce określania naprężeń lin odciągowych masztów, wież wiertniczych, stalowych kominów, badania lin nośnych, oraz trakcyjnych (kolei linowych) poświęcano w ostatnich latach wiele uwagi. Dowodem tego są liczne publikacje naukowe, a nawet - rozprawa habilitacyjna [Janusz J. 1966]. Niedocenianie wagi tego zagadnienia miewało w ostatnich latach katastrofalne skutki. Te względy przyczyniły się zapewne do sfinansowania przez KBN badań nad Automatyzacją fotogrametrycznego badania naprężeń lin odciągowych na drodze analizy obrazów cyfrowych. Niektóre doświadczenia i wnioski zdobyte w ciągu dwóch lat realizacji tego projektu ma upowszechnić niniejsze publikacja. * Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie ** Pracownia Foto-Kart w Katowicach *** Opracowano w ramach GRANT-u KBN nr 9T12E01418

Opracowane i opisane przez L. Kolondrę zasady fotogrametrycznego określania parametrów lin odciągowych [Kolondra L.1984, 1986], oraz doświadczenia zdobyte przez J.Bernasika w trakcie 20 lat pomiarów wież wiertniczych (badania odkształceń, pomiary stanu konstrukcji i naprężeń lin zarówno fotogrametryczne jak geodezyjne) stanowiły punkt wyjścia do podjęcia prac w ramach wspomnianego Grantu. Algorytm i oprogramowanie stworzone przez zespół: W. Mierzwa, S. Mikrut, J. Cieślar, kalibracje użytej kamery CCD Kodak DCS 760 (R. Tokarczyk, A. Boroń), oraz prace pomiarowe wykonywane przy udziale wszystkich członków zespołu badawczego doprowadziły do stworzenia systemu pomiarowego umożliwiającego określanie on line naprężeń lin na podstawie zarejestrowanego cyfrowo obrazu liny - w czasie prawie rzeczywistym. W niniejszym opracowaniu, system ten został poddany wielostronnej analizie, na tle innych pośrednich metod: fotogrametrycznej - analogowej, fotogrametrycznej analogowo-cyfrowej (off-line), cyfrowej (on line) oraz geodezyjnej (obserwacje kątowe). 2. Metodyka określania i korygowania naprężeń lin odciągowych Pośrednie metody określania naprężeń lin odciągowych są szeroko stosowane ze względu na praktyczne niedogodności związane z bezpośrednim pomiarem dynamometrycznym. Jakkolwiek bowiem dynamometryczny pomiar jest najpewniejszy (nie opiera się na założeniu wiotkości cięgna), to od strony technicznej jest najtrudniejszy, a jeżeli wykonawcy nie mają odpowiednich (różnorodnych i wysokich) kwalifikacji - także ryzykowny [Adamczewski, 1992]. Jest też najbardziej kosztowny. Zapewne wymienione problemy techniczne (zgodnie z zasadą, że potrzeba jest matką wynalazku), stały się siłą sprawczą opracowania na Wydziale Wiertniczo-Naftowym AGH przyrządu pozwalającego na pomiar sił naprężenia na zasadzie odginania liny (J.Artymiuk, S.Bednarz). W przyrządzie tym wielkość siły bocznego nacisku na linę jest określana dynamometrycznie, zaś wielkość wygięcia liny mierzy się zainstalowanym czujnikiem [3]. Przyrząd ten nie wymaga wpinania w linę, działa bowiem mimośrodowo. Niestety dokładność tego pomiaru jest niewysoka (ok. 4%). Na wynik pomiaru znaczny wpływ mają: sztywność liny, jej stan techniczny, okres pracy, stopień nasmarowania. Urządzenie jest stosowane jedynie w wyjątkowych przypadkach. Pośrednie metody określania naprężeń lin odciągowych są oparte na znajomości strzałki zwisu liny odciągowej, której wielkość można wyznaczyć metodą geodezyjną [5]. Sposób ten jednak nie zawsze zapewnia uzyskanie poprawnych wyników, ze względu na charakter obiektu. Konstrukcja masztowa z normatywnie naprężonymi linami odciągowymi jest bowiem układem dynamicznym, ulegającym wpływom warunków atmosferycznych i pogodowych (wiatr, temperatura, sadź, naledź ) Wypadkowa centralnego układu wektorów, na każdym poziomie lin odciągowych powinna być równa zeru jest to warunek niezbędny by konstrukcja zachowała stateczność. Pod wpływem wiatru pionowa konstrukcja masztu może zataczać stożek, a liny odciągowe - co potwierdzają obserwacje [7] - mogą być wprawione w ruch falowy lub drgania. Znajomość tych faktów winna a priori wykluczać każdy pomiar trwający dłużej niż ułamek sekundy, a nawet przy spełnieniu tego warunku, pomiar wszystkich lin jednego poziomu odciągów winien być wykonywany synchronicznie. W przeciwnym wypadku, wyniki uzyskane dla każdej płaszczyzny lin odciągowych będą opisywały inny stan dynamiczny konstrukcji. W przypadku konstrukcji masztowych posadowionych na obszarach podlegających wpływom eksploatacji górniczej, podczas kontroli naprężeń lin, należy stosować bardziej rygorystyczne procedury pomiarowe: każdorazowe sprawdzanie wcześniej wyznaczonych współrzędnych punktów dostosowania (przede wszystkim sprawdzanie stałości położenia dolnych punktów zaczepienia lin odciągowych), przy równoczesnym określeniu odchyleń od

pionowości konstrukcji masztu, oraz wyznaczeniu (i ewentualnie skorygowaniu) współrzędnych górnych punktów zaczepienia lin. Z pośrednich metod pozyskiwania informacji o naprężeniu lin odciągowych najbardziej predestynowaną jest technologia fotogrametryczna, w wariancie cyfrowej rejestracji i automatycznej obróbki wyników na miejscu pomiaru, zapewniająca dostarczenie wyników w czasie niemal rzeczywistym. Metoda ta zapewnia momentalną rejestrację wielu tysięcy punktów, wszystkich (lub kilku) lin odciągowych masztu, pozwalając na poprawną aproksymację zebranych danych i najdokładniejsze określenie parametru k krzywej łańcuchowej. Prostota formuły /2/ określającej poziomą składową siły pozwala na bezpośrednie jej wyznaczenie. Metody pośrednie są oparte na równaniu krzywej łańcuchowej (katenoidy), której kształt przyjmuje wiotkie, ciężkie cięgno. Możliwość obliczenia sił naprężenia liny, przy wykorzystaniu wzorów /1/ i /2/, ilustruje rys.1. Obliczenia oparte są o zależność /1/: X - a Z b = k cosh ----- /1/ k Obliczenie wielkości: k, a, b na podstawie obserwacji kształtu liny wymaga znajomości współrzędnych (X, Z) co najmniej 3 jej punktów. Określić je można ( wykonując pomiar w optymalnych warunkach pogodowych) geodezyjną metodą obserwacji kątowych, lub fotogrametrycznie. Typowe postępowanie pomiarowe objaśnia rys. 2. Teodolitem mierzy się kąty pionowe do kontrolowanych punktów liny, oraz poziome - względem kierunku wyznaczonego przez oś Y. W przypadku klasycznego pomiaru fotogrametrycznego określa się dodatkowo elementy orientacji kamery - przy postępowaniu opartym o przekształcenie przez podobieństwo, albo współrzędne punktów kontrolnych przy przekształceniu rzutowym. By sprostać wymogom mechaników-konstruktorów czuwających nad korekcją naprężeń lin odciągowych i dostarczyć wyniki w czasie niemal rzeczywistym należy skorzystać z dobrodziejstw rejestracji przy użyciu wysokorozdzielczych kamer cyfrowych z niezbędnym oprzyrządowaniem i oprogramowaniem. Celem pomiarów jest określenie i korekta naprężeń lin. Nie powtarzając znanych z literatury [5], [7], [10], [11] zależności pozwalających określić fizyczne i geometryczne parametry liny odciągowej, warto przypomnieć wzór najważniejszy, określający poziomą składową siły wywieranej przez linę na maszt: F x = k q /2/ gdzie k ciężar jednostkowy liny. Mankamentem stosowanych metod pośrednich jest wzmiankowana wrażliwość na warunki atmosferyczne - optymalnym byłoby więc postępowanie oparte o równoczesny pomiar nie tylko wszystkich kontrolowanych lin, ale również masztu, a następnie bezpośrednio w terenie podanie wartości korekcyjnych, które doprowadzą cały układ konstrukcyjny do stanu normatywnego. Warto też mieć świadomość, że wraz ze wzrostem stromości liny gwałtownie wzrastają błędy pośredniego określenia wyznaczanych sił naprężenia liny. 3. Cyfrowe metody fotogrametryczne określania naprężeń lin odciągowych Zamierzeniem Autorów niniejszego opracowania jest porównanie efektywności czterech pośrednich metod określania naprężeń lin odciągowych: geodezyjnej - opartej o

pomiar kątów, fotogrametrycznej - analogowej, fotogrametrycznej - analogowo-cyfrowej, oraz fotogrametrycznej - cyfrowej (zautomatyzowanej). Opisy dwóch pierwszych metod można znależć w literaturze wyszczególnionej w Bibliografii, natomiast objaśnienia (choć skrótowego) wymagają obydwie cyfrowe metody fotogrametryczne. Fotogrametryczna metoda analogowo-cyfrowa została oparta o pomiar w fotogrametrycznej stacji cyfrowej zeskanowanego zdjęcia fotogrametrycznego (rys.3). W tym przypadku wykorzystano nachylone (pod nieznanym kątem) zdjęcie wykonane kamerą Photheo 19/1318. Fotogram zeskanowano w skanerze PhotoScan TD (Zeiss) z rozdzielczością 14μm. Ten obraz cyfrowy został pomierzony w fotogrametrycznej stacji cyfrowej VSD. Pomierzono współrzędne znaczków tłowych, punktów dostosowania i 10. punktów liny. Znając kalibracyjne współrzędne znaczków tłowych (pomierzone w stereokomparatorze precyzyjnym Stecometer), pomierzone punkty dostosowania stanowiły podstawę określenia parametrów przekształcenia rzutowego, co z kolei doprowadziło do obliczenia współrzędnych tłowych a następnie - terenowych współrzędnych pomierzonych punktów liny. Parametry liny obliczono podobnie jak poprzednio programem GEOCATEN (L. Kolondra). Metoda zautomatyzowana została opisana w sprawozdaniu z realizacji wspomnianego na wstępie projektu badawczego. W ogólnym zarysie - polega ona na automatycznym pomiarze obrazu liny zarejestrowanego kamerą cyfrową. Komputerowy program przekształcania wyników pozwala odczytać w czasie prawie rzeczywistym - jako wynik końcowy - siłę naprężenia liny (i jej składowe). Opracowanie komputerowe obejmuje: przetworzenie otrzymanego obrazu do postaci optymalnej dla automatycznego pomiaru liny, wprowadzenie parametrów przetwarzania, pomiar punktów dostosowania, automatyczny pomiar współrzędnych punktów na środku liny, obliczenie współczynników transformacji (rzutowej, lub DLT), transformację pomierzonych punktów obrazu liny do układu terenowego, aproksymację punktów liny katenoidą, oraz obliczenie sił naprężenia liny. 4. Eksperymentalne pomiary naprężenia liny odciągowej Pole testowe porównawczych pomiarów czterema omawianymi metodami stanowiła jedna z lin odciągowych stalowego komina. Odległości między punktami zaczepienia liny wynosiły: w poziomie - 18 m; w pionie 21 m. Linę stalową charakteryzował ciężar jednostkowy 0,9 kg/m. Pomiary i rejestracje były wykonywane w idealnych warunkach pogodowych (bezwietrznie, lekkie zachmurzenie, stała temperatura). Sieć pomiarowa składała się z ośmiu punktów obranych w sposób pokazany na rysunku 3, których zestawienie zawiera tabela 1. Punkty 2-8 znajdowały się w płaszczyżnie (pionowej) liny; punkty 2 i 8 - to punkty zaczepienia liny, punkty 3,4,5,6 były sygnalizowane tarczami a punkt 7 został utrwalony na trzonie komina. Numer 1 otrzymało stanowisko pomiarowe obrane w odległości 43,086 m od płaszczyzny liny. Na stanowisku 1 pomierzono teodolitem kąty (poziome i pionowe) do 9. punktów liny (nr-y 10-18), oraz do wyznaczanych punktów kontrolnych (2-8). Z tego samego stanowiska wykonano zdjęcia fototeodolitem Photheo 19/1318 (z powiększonym przesuwem obiektywu): poziome, oraz nachylone (o nieznaną wartość). Z pobliskiego miejsca zarejestrowano obraz liny cyfrową kamerą KODAK DCS 760. Kamera ta - jako pierwszy w Polsce egzemplarz tego typu zasługuje na krótkie objaśnienie. Cyfrowa kamera Kodak DCS 760 stanowi efekt integracji technologii Nikona i Kodaka. Przeznaczona jest do profesjonalnej fotografii wykorzystywanej w różnych dziedzinach; między innymi w zaawansowanych zastosowaniach wojskowych. Posiada ona szereg rozwiązań technologicznych ułatwiających rejestrację i wykorzystanie zarejestrowanych obrazów. Obraz rejestruje matryca złożona z ponad 6 000 000 sensorów (3052x2016) w kadrze 27,5x18,1 mm o światłoczułości w przedziale 80 400 ISO. Do zapisu obrazu służy

miniaturowy twardy dysk o pojemności 1GB. Wynika stąd, że piksel ma wymiar 9 μm, co przy zastosowaniu obiektywu o ogniskowej 50 mm daje kątową rozdzielczość rzędu 30-37. Osiągając podpikselową dokładność automatycznego pomiaru 1/35 piksela można więc dysponować narzędziem pomiarowym porównywalnym dokładnościowo z teodolitem 1. sekundowym. Zalety rejestracji i przetwarzania danych w czasie rzeczywistym (RTP) pozwalają uważać kamerę za atrakcyjne urządzenie fotogrametryczne. Automatyczna analiza kilku tysięcy punktów (pikseli) pozwala osiągnąć wysoką dokładność. Podane w tabeli 1 współrzędne punktów liny - określone na podstawie obserwacji kątowych, pozwoliły określić szukane parametry liny, oraz składowe sił jej naprężenia. Przy uwzględnieniu ciężaru jednostkowego liny (0,9 kg/m), parametry przyjęły wartości podane w tabeli 5. Formę zestawienia wyników uzyskiwaną przy liczeniu programem GEOCATEN ilustruje tabela 2. Jak widać określa się zarówno fizyczne, jak i geometryczne parametry lin. Poziome zdjęcie fotogrametryczne stanowiło kolejny pomiarowy materiał porównawczy. Pomierzone na stereokomparatorze precyzyjnym (Stecometer) współrzędne tłowe 9. punktów liny pozwoliły obliczyć poszukiwane parametry liny odciągowej (obliczone również programem GEOCATEN, podane są w tabeli 3). W tabeli tej dla przejrzystości porównuje się jedynie wartości kilku z wyznaczanych parametrów; pozostałe przyjęły wielkości różniące się proporcjonalnie (do parametru katenoidy - k ). Analogowo-cyfrowe określenie parametrów, podobnie jak poprzednie, stanowiło procedurę off-line. Nachylone zdjęcie (wykonane kamerą Photheo 19/1318) zeskanowano, po czym pomierzono w cyfrowej stacji fotogrametrycznej VSD współrzędne 9 punktów obrazu liny. Podstawę przekształcenia rzutowego do płaszczyzny liny stanowiły punkty dostosowania (2-8). Obliczenia tego przekształcenia wykonano w dwóch wariantach: - opierając się na czterech punktach które w warunkach typowego pomiaru będą stanowiły podstawę przekształcenia rzutowego (2, 5, 6, 8), - wykorzystując wszystkie punkty dostosowania. Jak się należało spodziewać, różnice wyników mieściły się w granicach błędów określenia poszczególnych parametrów. W Tabeli 3 zamieszczono więc rezultaty oparte o minimalną liczbę punktów dostosowania (4). Wyniki uzyskane czwartą metodą (on-line) uzyskano w postępowaniu opisanym w sprawozdaniu z wzmiankowanego GRANT-u; szkicowy opis procedur pomiarowych podano w rozdziale 2. 5. Analiza uzyskanych wyników Analiza poprawności rozpatrywanych (pośrednich) metod określania naprężeń lin odciągowych prowadzi do wniosku, że najpoprawniejszą z nich są metody fotogrametryczne; tylko one umożliwiają rejestrację całej liny w tym samym momencie. Dodatkowy walor metody cyfrowej kryje się w tym, że pozwala ona bezpośrednio w terenie określać szukane parametry, umożliwiając natychmiastową korekcję naprężeń wszystkich lin. Wadę geodezyjnego postępowania pomiarowego stanowi nierównoczesność pomiaru punktów liny. Wiadomo jest bowiem, że lina, której górny punkt zaczepienia zmienia położenie wraz z wychyleniem pod wpływem wiatru, zmienia strzałkę zwisu i wpada w ruch falowy. Rozciągnięte w czasie pomiary poszczególnych punktów liny dotyczą zatem różnych obiektów (kształtów liny). Ponadto pomiar mogą zakłócać omówione w rozdziale 1 czynniki atmosferyczne, powodujące kołysanie liny, jej rozszerzalność termiczną, czy zmieniając jednostkowy ciężar. Wpływ tych czynników można ograniczyć stosując metody fotogrametryczne. Z pośród porównywanych metod fotogrametrycznych, najwięcej zalet ma oczywiście cyfrowa metoda pozwalająca uzyskać wyniki w czasie prawie rzeczywistym. Wadę metody

stanowi kosztowność sprzętu (cena wysokorozdzielczej kamery cyfrowej). Ograniczenie tych kosztów można znależć dwiema drogami: poprzez działania organizacyjno-marketingowe pozwalające obniżyć koszt jednostkowego wykorzystania kamery, oraz przez stosowanie tańszych kamer, co niekoniecznie musi prowadzić do rażącego obniżenia dokładności (przy wykorzystaniu pakietu programów opracowanych w ramach wspomnianego GRANTU). Perspektywicznie warto rozważyć następujący problem: celem pomiaru jest na ogół określenie wielkości korekcyjnych, których wprowadzenie przywróci stan normatywny urządzenia nie tylko normatywne naprężenia lin, ale również pionowość masztu. Wszystkie informacje o odchyleniach od takiego stanu powinny być pozyskane w tym samym momencie (lub przy spełnieniu określonych warunków - prawie równocześnie). Korekcyjne poprawki powinny bowiem rozwiązywać kompleksowo zagadnienie: jak skorygować naprężenia poszczególnych lin, aby przy ich normatywnych naprężeniach, maszt zajmował prostą i pionową pozycję. Jest to kolejne zadanie czekające na rozwiązanie w trybie real time. Bibliografia 1. Adamczewski Z. Krzywa łańcuchowa jako linia realna (dywagacje numeryczne po zawaleniu przez majstrów najwyższego masztu świata). Przegląd Geodezyjny, nr 4/1992. 2. Bernasik J., Tokarczyk A.: Fotogrametryczne pomiary wież wiertniczych. Przegląd Geodezyjny. Nr.11. Warszawa 1961. 3. Bernasik J., Sołtysik A.: Korekcja napięć lin odciągowych wież i masztów wiertniczych. Materiały Konferencji n/t: Application of Mathematical Methods in Science and Technique. AGH Kraków 1995. 4. Janusz J.: Metodyka geodezyjnego badania naprężeń i wydłużeń lin w konstrukcjach cięgnowych. IGiK, Warszawa 1996. 5. Gogolińska M., Gogoliński W.: Krzywa łańcuchowa. Przegląd Geodezyjny. Nr.7. Warszawa 1976. 6. Kolondra L. Próba kompleksowego opracowania wyników terrofotogrametrycznego pomiaru sił naciągu lin odciągowych masztu antenowego. Zeszyty Naukowe AGH Kraków. Geodezja z.64, 1984, ss.31-44. 7. Kolondra L.: Determining Tensions Forces of Guy-Ropes of an Aerial Mast by Means of Terrophotogrammetric Measuremants. Preceedings of the Symposium Real-Time Photogrammetry A New Challege,m June 16-19,1986, Ottawa, Canada, vol. 26, part 5, pp. 209-216. 8. Praca zbiorowa. Geodezja inżynieryjno-przemysłowa. AGH Kraków 1969. 9. Wynalek J., Zaremba S.: Wyznaczanie parametrów geometrycznych lin dla analizy sił w konstrukcjach cięgnowych. Raport, seria SPR, nr.927. Politechnika Wrocławska 1998. 10. Wynalek J.,Zaremba S.: Geodezyjny pomiar jako podstawa do obliczania sił naciągu w linach. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu. Geodezja I Urządzenia Rolne XIV. Nr 324. 11.Zarankiewicz M. Mechanika teoretyczna. PWN Warszawa 1996.

Rysunki i podpisy pod rysunkami Rys.1. Układ katenoidy (x,z) i lokalny geodezyjny układ liny (X, Z), oraz parametr krzywej łańcuchowej k i wzajemne przesunięcia obu układów ( a i b ). Rys.2. Pomiar punktu (P) liny odciągowej: stanowisko kamery początek lokalnego układu współrzędnych, punkty zaczepienia liny (d i g), składowe sił naprężenia liny.

Rys.3. Fotogram liny z zaznaczonymi punktami dostosowania; kwadracikami zaznaczono punkty zaczepienia liny. Tabele z tytułami Tabela 1. Zestawienie współrzędnych punktów pomiarowych Punkty sieci Punkty liny Nr.p. X [m] Z [m] Nr.p. X [m] Z [m] 1 0.00 0.00 10 5.662 3.891 2 5.731 3.828 11 2.757 6.764 3 5.041 4.113 12 0.046 9.657 4 0.238 4.004 13-2.665 12.759 5-7.798 3.376 14-6.085 16.991 6-11.868 17.866 15-8.875 20.715 7-12.458 19.525 16-11.920 25.070 8-11.918 25.073

Tabela 2. Zestawienie wyników uzyskane przy pomocy programu GEOCATEN ============================================================== Wielkosci sil obliczono przy ciezarze jednostkowym liny = 0,9 [ kg ] WIELKOSCI SIL [ N] ; SKLADOWA POZIOMA NACIAGU LIN 457.502 SKLADOWE PIONOWE SIL W DOLNYM ZACZEPIE 433.905 W GORNYM ZACZEPIE 678,742 SILY WYPADKOWE W DOLNYM ZACZEPIE 630.541 W GORNYM ZACZEPIE 818.534 CECHY GEOMETRYCZNE LINY [ m ] DLUGOSC RZUTU POZIOMEGO LINY 17.582 DLUGOSC RZUTU PIONOWEGO LINY 21.180 DLUGOSC CIECIWY (MIEDZY ZACZEPAMI) 27.526 DLUGOSC LUKU LINY -27.581 ODCIETA X DLA STRZALKI MAX. -3.319 STRZALKA PIONOWA MAX. 1.168 WSPOLRZEDNE ZACZEPOW X DOLNEGO ZACZEPU = 5.662 Z DOLNEGO ZACZEPU = 3.891 X GORNEGO ZACZEPU = -11.920 Z GORNEGO ZACZEPU = 25.070 ============================================================== Tabela 3. Zestawienie wyników i błędów pomiarów Metoda: k [m] a [m] b [m] m Z [mm] m k [cm] F x [N] m Fx [N] Geodezyjna 51.80 49.46-69.55 1 3.8 457 0.3 Fotogr. analog. 51.94 49,63-67.81 1 6.9 459 0.6 Fotogr. anal-cyfr. 51.82 49.49-67.59 1 4.2 458 0.4 Fotogr. cyfrowa 52.07 49.76-68.00 0.6 460 0.1