190020, г. Санкт-Петербург, Старо-Петергофский пр., 44

Фотограмметрический щелемер (фотощелемер 3D)

Статьи / Фотомикрометр 3D 27-12-2021, 23:30 1 962    Распечатать


Фотограмметрический щелемер 3D (фотощелемер) - это аппаратно-программный комплекс для высокоточного трехмерного мониторинга трещин, технологических зазоров или деформационных швов в зданиях и сооружениях.

СОСТАВ СИСТЕМЫ

Комплекс состоит из:
➔ набора специальных маяков (фотомаяков). Каждый маяк состоит из 2-х пластин (маркеров), с нанесенным на них специальным рисунком с уникальным номером. Пластины закрепляются по обе стороны от трещины или деформационного шва (см. рис. 1);
➔ любой современной фотокамеры с оптическим увеличением достаточным для конкретных условий съемки.
➔ программы PhotoMicrometer.

Фотограмметрический щелемер  (фотощелемер 3D)
Рис. 1. Фотомаяк – два маркера, закрепленные по разные стороны от трещины на здании.


ПРИНЦИП РАБОТЫ

Принцип наблюдений трещин в зданиях и сооружениях основан на съемке установленного маяка цифровой фотокамерой. По результатам фотограмметрической обработки снимков в программе PhotoMicrometer определяется взаимное положение центров двух маркеров в трехмерной декартовой системе координат (положение точки R в системе OXYZ, см. Рис. 2). Начало системы координат маяка (точка O) всегда располагается на маркере с меньшим номером и ориентируется таким образом, чтобы ось Z была направлена кверху пластины, ось Х – вправо, а ось Y – внутрь пластины.


Рис. 2. Система координат.


Взаимные перемещения частей маяка в пространстве определяют из сравнения результатов обработки снимков, выполненных в разное время (в разные циклы наблюдений).
Данный подход позволяет выполнять наблюдения в разных условиях (в помещениях, на фасадах зданий, на мостовых конструкциях и промышленных объектах) и на разных расстояниях съемки (от 0.1 до 40 метров от камеры до объекта). Обработка снимков в программе PhotoMicrometer основана на методах фотограмметрии, стереофотограмметрии и высокоточном автоматическом измерении марок на рисунке маяка. Это позволяет выполнять мониторинг с точностью от 0.1 мм до 0.005 мм в зависимости от типов применяемых маркеров. Деформации, которые метод позволяет определять с гарантированной точностью, могут достигать до 5 см. по каждой координатной оси.

ТИПЫ ФОТОМАЯКОВ

Фотомаяк – один из трех основных компонентов системы мониторинга трещин, который выполняет следующие основные функции:
- фиксация места мониторинга;
- задание масштаба и системы координат мониторинга;
- содержит исходные данные для фотограмметрической калибровки снимков.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ТОЧНОСТИ

В настоящее время выпускаются три типа маяков, рассчитанные на разные показатели точности определений.

Тип маяка

Точность

1

М-0.1

0.1 мм

2

М-0.02

0.02 мм

3

М-0.005

0.005 мм


За меру точности взята величина среднеквадратической ошибки определения взаимного положения центров двух маркеров по координатным осям, полученная из обработки пары снимков, выполненных на расстоянии 2 метра и с углом засечки 90о.
Внешне маркеры разных типов выглядят одинаково. Отличия заключаются в точности и, соответственно, сложности программы их калибровки, результаты которой записаны в файле калибровки и поставляются вместе с маяком.

МАТЕРИАЛЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

В настоящее время освоено изготовление маркеров из следующих материалов:
• пластик ПВХ (литера P)
• алюминий (литера A)
• стеклотекстолит (литера T)

Информация о материале изготовления указывается в типе маяка справа от показателя точности, например, М-0.1P, М-0.02A или M-0.005T – первый сделан из ПВХ, второй – из алюминия и третий – из стеклотекстолита.
Все указанные материалы обладают достаточной механической прочностью и стабильностью, но имеют разный коэффициент температурного расширения (у алюминия он примерно в 3 раза выше чем стеклотекстолита, а у ПВХ – в три раза выше чем у алюминия). И, хотя, программное обеспечение учитывает поправки за температуру – ее не всегда можно определить с достаточной точностью. Поэтому, при выполнении высокоточных наблюдений в условиях сильного перепада температур желательно использовать маркеры, сделанные из более стабильного в этом отношении материала.

СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ

Маркеры крепятся по обе стороны от трещины либо при помощи клея, либо на винты.
В первом случае может применяться любой клей, который обеспечит надежную фиксацию в течение всего времени мониторинга: эпоксидный, «жидкая сварка», «двухкомпонентный клей-пластилин» и т.п. Достаточно надежным и удобным, в ряде случаев, может быть применение монтажной ленты.
Если крепление при помощи клея, по какой-то причине не устраивает, - маркеры можно закрепить на винты, используя особого вида шайбы, которые мы специально разработали для крепления фотомаяков.
Также, некоторые дилеры предлагают свои варианты крепления, основанные на их опыте выполнения мониторинга.

ФОТОКАМЕРА

Работа системы организована таким образом, что в процессе обработки все снимки проходят фотограмметрическую калибровку. Это делает возможным применять для мониторинга трещин и деформационных швов любую современную фото или видеокамеру (от телефона до дорогой зеркальной техники) и получать качественные результаты.
Тем не менее, фотокамера – один из трех главных элементов технологии, и от качества снимков и правильно выполненной съемки, напрямую зависит точность получаемых результатов.

ТРЕБОВАНИЯ К ФОТОКАМЕРЕ

Важнейшим требованием к камере является способность обеспечить достаточную детальность изображения маяка при съемке с требуемого расстояния. Это зависит, прежде всего, от фокусного расстояния камеры. Зависимость дальности съемки и требуемого фокусного расстояния камеры представим в виде таблицы:

Расстояние съемки (м.)

0.2

1

5

10

20

30

40

Эквивалентное фокусное расстояние камеры (мм.)

14–55

40-200

≥200

≥400

≥800

≥1200

≥1600


Эквивалентное фокусное расстояние камеры приводится в пересчете на формат кадра 36х24 мм. для матриц с разрешением 15 – 20 мегапикселей.

ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И СПОСОБЫ СЪЕМКИ

Удобным является применение камер с объективами, имеющими переменное фокусное расстояние (Zoom–объективы). Так, используя, например, камеру-телекомпакт и штатив можно в процессе мониторинга с земли выполнять съемку маяков расположенных на 10-м этаже здания.
Другим способом получить детальное изображение труднодоступного маяка может быть применение квадрокоптера.
Для съемки трещины с близкого расстояния подойдет любая фотокамера.
Для мониторинга может применяться 2 метода съемки – фотограмметрический (съемка и обработка одиночных снимков, Рис.3) и стереофотограмметрический (съемка и обработка двух и большего числа снимков, Рис.4).


Рис. 3. Съемка и обработка одиночных снимков


Рис. 4. Съемка и обработка двух и большего числа снимков


Стереофотограмметрический – основной метод съемки. Он обеспечивает стабильную высокую точность 3D определений на всем диапазоне расстояний от 0.1 до 40 метров.

Фотограмметрический метод обеспечивает высокую точность 3D определений на расстояниях съемки до 0.3 м. На больших расстояниях съемки (до 40 метров) определения по одиночным снимкам можно применять для мониторинга 2D перемещений в плоскости стены. Но при этом пара маркеров должна находиться строго в одной плоскости.

ПРОГРАММА PHOTOMICROMETER

PhotoMicrometer – фотограмметрическая программа специально разработанная для работы в составе системы мониторинга трещин и реализующая полный цикл обработки – от измерений снимков до формирования технического отчета. Благодаря высокому уровню автоматизации всех процессов, для освоения работы с системой не обязательно иметь глубокие знания по фотограмметрии.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ

Работа системы PhotoMicrometer основана на теоретически строгих методах фотограмметрии: высокоточный алгоритм измерения марок, прямая и обратная фотограмметрические засечки с одновременной калибровкой снимков и уравниванием определяемых параметров по методу наименьших квадратов. Благодаря теоретически строгим и технически продвинутым алгоритмам решения для работы с системой можно использовать практически любую цифровую фотокамеру. При этом нет необходимости предварительно выполнять ее калибровку.
PhotoMicrometer может работать как по одиночным снимкам (фотограмметрический метод), так и по нескольким снимкам (стереофотограмметрический метод). Программа поддерживает работу с фотомаяками различных типов (классов точности), перестраивая интерфейс с учетом данного параметра.


ОРГАНИЗАЦИЯ ДАННЫХ, РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ И ИХ ОЦЕНКИ

Для каждого цикла наблюдений за трещинами в программе создается проект, куда загружаются снимки (снимок) данного цикла. При загрузке программа автоматически определяет номер фотомаяка и применяет в проекте данные его калибровки. Если мониторинг трещины выполняется при разных температурных условиях, - для учета коэффициента линейного расширения в проект необходимо ввести температуру во время съемки. Все данные, а также результаты измерений и расчетов записываются в файл с расширением *.pmm.

Обработка начинается с измерений марок на фотоснимках маяка. Данный процесс выполняется автоматически, хотя, на всякий случай, предусмотрен и полуавтоматический режим. Затем, результаты измерений уравниваются параметрическим способом. По результатам уравнивания находят положение центра правого маркера в системе координат левого (Рис.2), а также выполняется оценка точности по результатам уравнивания.

Если все файлы проектов, соответствующих циклов наблюдений находятся в одной папке, - результаты мониторинга можно визуализировать, построив графики перемещений по трем координатным осям. Обработка заканчивается формированием отчета, куда помимо графиков выводятся результаты оценки точности и некоторые другие параметры. Отчет может быть сохранен в файле формата *.xml, а результаты расчетов – еще и в текстовом формате.


СТОИМОСТЬ

СПЕЦИФИКАЦИЯ
поставляемого оборудования и программного обеспечения, входящего в состав фотограмметрической системы Фотощелемер 3D, предназначенной для мониторинга трещин и деформационных швов в зданиях и сооружениях.

ОБОРУДОВАНИЕ

Наименование поставляемого оборудования или программного обеспечения

Точность определения деформаций или перемещений по каждой координатной оси

Комплект поставки

Стоимость

(руб. без НДС)

1

Комплект фотограмметрических марок M-0.1 (2 шт.) для установки по обе стороны трещины

0.1 мм. (СКО)

Поставляется с файлом калибровки.

1 100

2

Комплект фотограмметрических марок M-0.02 (2 шт.) для установки по обе стороны трещины

0.02 мм. (СКО)

Поставляется с файлом калибровки

2 000

3

Комплект фотограмметрических марок M-0.005 (2 шт.) для установки по обе стороны трещины

0.005 мм. (СКО)

Поставляется с файлом калибровки

3 200

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Название программного обеспечения, его назначение, комплект поставки.

Период лицензии

Стоимость (руб. без НДС)

Название П/О – PhotoMicrometer.

Программа позволяет вести автоматизированную обработку снимков фотограмметрических марок, закрепленных по обе стороны трещины и выполнять оценку их взаимного положения, а также смещений и деформаций в трехмерной системе координат.

Комплект поставки включает дистрибутив П/О и электронный ключ.

1 месяц

3 500

2 месяца

5 000

6_месяцев

10 000

1 год

15 000

2 года

21 000

3 года

25 000

ПОХОЖИЕ ПУБЛИКАЦИИ

    ПОЛНОЕ РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ PhotoMicrometer 3D

    Фотограмметрический щелемер (фотощелемер) - это аппаратно-программный комплекс для высокоточного трехмерного мониторинга трещин, технологических зазоров или деформационных швов. Комплекс состоит из: ➔ набора специальных маяков (фотомаяков). Каждый маяк состоит из 2-х пластин (маркеров), с...

    МАЯК, ЩЕЛЕМЕР (ГОСТ 24846-2012)

    Проведение наблюдений за "поведением" трещин или деформационных швов в здании или сооружении необходимо выполнять согласно Межгосударственному Стандарту - ГОСТ 24846-2012. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений. Пункт стандарта 3.34. маяк, щелемер:...

    ФОТОЩЕЛЕМЕР 3D – ВЫСОКОТОЧНАЯ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ТРЕЩИН И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ В ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ

    ФОТОЩЕЛЕМЕР 3D - это технологическое решение по выполнению мониторинга трещин и деформационных швов в зданиях и сооружениях, основанное на методах фотограмметрии. Система адаптирована для применения специалистами по обследованию и эксплуатации зданий и сооружений и не требует специальных знаний по...

ПОЛНОЕ РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ PhotoMicrometer 3D

Фотограмметрический щелемер (фотощелемер) - это аппаратно-программный комплекс для высокоточного трехмерного мониторинга трещин, технологических зазоров или деформационных швов. Комплекс состоит из: ➔ набора специальных маяков (фотомаяков). Каждый маяк состоит из 2-х пластин (маркеров), с...

МАЯК, ЩЕЛЕМЕР (ГОСТ 24846-2012)

Проведение наблюдений за "поведением" трещин или деформационных швов в здании или сооружении необходимо выполнять согласно Межгосударственному Стандарту - ГОСТ 24846-2012. Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений. Пункт стандарта 3.34. маяк, щелемер:...

ФОТОЩЕЛЕМЕР 3D – ВЫСОКОТОЧНАЯ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ТРЕЩИН И ДЕФОРМАЦИОННЫХ ШВОВ В ЗДАНИЯХ И СООРУЖЕНИЯХ

ФОТОЩЕЛЕМЕР 3D - это технологическое решение по выполнению мониторинга трещин и деформационных швов в зданиях и сооружениях, основанное на методах фотограмметрии. Система адаптирована для применения специалистами по обследованию и эксплуатации зданий и сооружений и не требует специальных знаний по...

Разработка — А.Войнаровский, А.Леонтьева. Copyright © 2015-2022 «НПП «Фотограмметрия». Все права защищены.