Программно-аппаратный комплекс ФОТОМИКРОМЕТР 3D
Спецификации Фотомикрометра / Фотомикрометр 3D 20-09-2022, 10:14 789 Распечатать
на программно-аппаратный комплекс
фотограмметрическая система мониторинга трещин и деформационных швов
ФОТОМИКРОМЕТР 3D
ОПИСАНИЕ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ
1. Назначение системы: программно-аппаратный комплекс «Фотомикрометр 3D» предназначен для выполнения мониторинга динамики величины раскрытия трещин и деформационных швов в трехмерной системе координат на основе использования фотоснимков и методов фотограмметрии.
2. Состав системы: «Фотомикрометр 3D» состоит из маяка (два маркера, на которые нанесены специальные метки, Рис.1), цифровой фотокамеры (в комплект поставки не входит) и специальной фотограмметрической программы Photomicrometer 3D (Рис.2).
3. Принцип работы: маркеры устанавливаются (закрепляются) на объекте (объектах) мониторинга и периодически фотографируются фотоаппаратом. Полученные фотоснимки загружаются в программу Photomicrometer 3D, где в результате автоматизированной фотограмметрической обработки определяется взаимное положение центров маркеров в трехмерной декартовой системе координат. Деформации или перемещения находят по результатам сравнения взаимного положения центров маркеров, которые были определены в разных циклах наблюдений.
4. Методы съемки и обработки измерений: фотограмметрический (съемка и обработка одиночных снимков); стереофотограмметрический (съемка и обработка двух или большего числа снимков, выполненных с разных точек).
5. Диапазон расстояний съемки: стереофотограмметрический метод – от 0.1 до 40 м; фотограмметрический метод – от 0.1 до 0.3 м.
6. Величина определяемых деформаций или перемещений: от 0 до 5 см по каждой из координатных осей.
7. Точность определения пространственных перемещений и деформаций: зависит от типа применяемых фотограмметрических маркеров и условий съемки. В настоящее время выпускаются 3 типа маркеров, обеспечивающие точность (повторяемость) фотограмметрических определений 0.1 мм (М-0.1), 0.02 мм (М-0.02) и 0.005 мм (М-0.005).
8. Комплект поставки: поставляются маркеры, файлы с результатами их калибровки и программа Photomicrometer 3D. Предполагается, что съемка будет выполняться на фотокамеру исполнителя.
9. Требования к фотокамере: для съемки подходит любая фотокамера – от телефона до зеркальной. Предварительная фотограмметрическая калибровка камеры не требуется. Калибровка снимков выполняется в процессе их обработки в программе Photomicrometer 3D. В зависимости от фокусного расстояния объектива фотокамеры существуют ограничения на предельные расстояния съемки.
1. Описание маркеров. Каждый маяк состоит из пары специальных фотограмметрических маркеров (Рис.1), которые закрепляются по обе стороны исследуемой трещины или деформационного шва и находятся там все время пока ведется мониторинг. Маркеры изготавливаются из белого ПВХ-пластика и представляют собой пластины размером 60х45х5 мм. Маркеры имеют рельефную ступеньку в нижней части пластины размером 20х45х2 мм. Маркеры также могут быть изготовлены из другого материала (алюминий, стеклотекстолит).
На маркерах нанесены кодовые марки (Аруко) и круглые марки. Марки Аруко используются программой для быстрого нахождения маяка на снимке и кодирования его номера, а круглые марки предназначены для выполнения фотограмметрических измерений.
Рис.1. Фотомаяк (пара фотограмметрических маркеров)
2. Назначение маяка. Маяк предназначен для задания масштаба и системы координат фотограмметрических определений в процессе мониторинга. Кроме того, данные, записанные в файле калибровки маяка, используются в качестве исходных данных для калибровки снимков маяка, выполняемых в процессе мониторинга. Благодаря кодовым маркам и алгоритмам, реализованным в программе Photomicrometer 3D, измерения марок маяка выполняются в автоматизированном режиме.
3. Калибровка маяка. Каждый маяк проходит специальную предварительную калибровку, в результате которой определяются локальные трехмерные координаты круглых марок каждой пластины. Калибровка выполняется стереофотограмметрическим методом с использованием специального стенда*, предварительно откалиброванной цифровой камеры и фотограмметрической программы Parallax (разработка НПП «Фотограмметрия»). В процессе калибровки из уравнивания сети пространственной фототриангуляции по методу связок определяют трехмерные координаты круглых марок с точностью в 2 – 3 раза более высокой, чем заявленная точность маяка в зависимости от его типа.
4. Файлы калибровки. Каждый маяк поставляется с файлом калибровки в котором записаны результаты калибровки: координаты круглых марок, номер и тип маяка. Файл калибровки записывается в специальном бинарном формате pmc.
1. Назначение. Программа Photomicrometer 3D (Рис.2) предназначена для выполнения автоматизированной фотограмметрической обработки снимков маяков М-0.1, М-0.02 и М-0.005, выполненных в процессе мониторинга.
Рис.2. Интерфейс программы Photomicrometer 3D.
2. Основной функционал программы. Программа позволяет автоматически находить маяк на снимке; выполнять автоматизированные измерения круглых марок с точностью 0.02 – 0.03 пикселя; определять взаимное положение центров маркеров в трехмерной системе координат; выполнять оценку точности фотограмметрических определений по внутренней сходимости измерений в процессе их уравнивания; учитывать температурную поправку; обрабатывать временные ряды снимков, выполненных в разных циклах наблюдений; вычислять и визуализировать деформации в трехмерной системе координат; формировать отчеты мониторинга.
3. Основные методы, реализованные в программе. В программе реализован высокоточный алгоритм измерения круглых марок; алгоритм решения обратной фотограмметрической засечки с одновременной калибровкой снимка с использованием информации, записанной в файле калибровки маяка. Алгоритмы изменены и адаптированы под решение конкретной задачи выполнения мониторинга трещин и деформационных швов по снимкам специальных маркеров, закрепленных на них.
* Обеспечение единства линейных измерений при изготовлении стенда выполнялось с применением прецизионного тахеометра Leica TDA 5005.
--