Automatyzacja niwelacyjnych systemow pomiarowych z wykorzystaniem ukladow fotodetekcyjnych

• Autorzy: Waniec A
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Automatyzacja pomiarów wysokościowych w sieciach odtwarzalnych i innych wyznaczeniach z udziałem laserowej prostej lub płaszczyzny odniesienia jest najczęściej realizowana przy użyciu różnego rodzaju układów fotodetekcyjnych. W pracy, będącej rozwinięciem wyżej wymienionej tematyki, przedstawiono dwa modele wieloelementowego układu fotodetekcyjnego współpracującego z ustaloną lub wirującą wiązką laserową. Dla obu modeli określono tzw. martwe pole i jego deformacje oraz zobrazowano graficznie charakterystyki dokładnościowe. Porównano dwurzędowy i jednorzę­dowy układ fotodetekcyjny, określono wpływ zmian tzw. czynnych powierzchni i deformacji ich układu na kształtowanie się charak­terystyk dokładnościowych, Wyznaczono teoretyczny promień plamki laserowej dla symetrycznego i skrajnie zdeformowanego podziału martwego pola. Zwrócono uwagę na konieczność korekty tego promienia z tytułu rzeczywistych warunków pracy układu odbiorczego przy cząstkowym oświet1eniu czynnych powierzchni w obszarze brzegowym plamki laserowej. Wykonano modele fotoodbiorników zawierające dwurzędowe lub jednorzędowe układy fotodetekcyjne, które przebadano przy różnej długości celowych w pomieszczeniach zamkniętych. Obliczono błędy prawdziwe różnic wysokości odniesione do elektronicznej metody pomiarowej. Stwierdzono, że skrajne wartość i błędów z 200 wyznaczeń różnicowych dla jednorzędowego układu fotodetekcyjnego przekroczyły w niewielkim stopniu (7%) wielkość teoretycznego błędu maksymalnego. W przypadku stosowania dwurzędowego układu fotodetekcyjnego przekroczenie to wyniosło 38% z powodu wystąpienia znacznych błędów pomiaru przy asymetrycznym położeniu plamki laserowej względem osi symetrii układu. Wyniki badań testowych poddano analizie m. in. z zastosowaniem metod statystycznych. Rezultaty badań, które opisano we wcześniejszej publikacji [59] wskazują na słuszność założeń teoretycznych i efektywność praktyczną przedstawionych rozwiązań.

RU

Автоматизация высотных измерений в настенных сетях и прочих геодезических работах, где используется лазерная опорная линия или световая плоскость, осуществляется чаще всего при помощи различных систем фотодетекторов. В работе, являющейся развитием вышеуказанной тематики, представлены две модели многоэлементной системы фотодетекторов, взаимодействующей с постоянным или 'вращающимся лазерным пучком. Для обеих моделей определили так называемое мертвое поле и его деформацию, а также представили графически точностные характеристики. Сравнили двухрядную и однорядную системы фотодетекторов и определили влияние изменений так называемых активных площадей и деформации их положения на точностные характеристики. Определили теоретический радиус лазерного пятна для симметрического и полностью деформированного распределения мертвого поля. Констатировали необходимость корректирования этого радиуса в связи с действительными условиями работы приемной системы при частичном освещении активных площадей по краям лазерного пятна. Выполнили модели фотодетекторов, содержащие двухрядные или однорядные приемные системы, и исследовали их при различной дли­не визирных линий в закрытых помещениях. Вычислили действитльные ошибки разниц высоты по сравнению с электроническим методом из­мерения. Констатировали, что предельные величины ошибок при 200 разностных отсчетах в случае однорядной системы фотодетекторов превысили в небольшой степени (7%) величину теоретической максимальной ошибки. В случае применения двухрядной системы фотодетекторов превышение это достигло 38% в связи со значительными ошибками измерения при асимметрическом положении лазерного пятна по отношению к оси симметрии системы. Результаты тестов были подвергнуты анализу с применением, наряду с прочими, статистических методов. Результаты исследований, опубликованных в предыдущей работе [59], свидетельствуют о теоретической правильности и практической эффективности представленных решений.

EN

Automation of levelling measurements in reproducible networks and other determinations with a laser straight line or a reference plane is performed most often using photodetection systems of various kinds. In this work, the contents of which makes a development of the above mentioned subject, two models of multielement photodetection systems cooperating with a stable or rotating laser beam are presented. For the both models, the so called dead field and its deformations were determined and accuracy characteristics were presented graphically. A comparison of mono-row to bi-row photodetection systems was carried out, an influence of changes of the so called active surfaces and deformations of their arrangement on shapes of the accuracy characteristics was determined. A theoretical radius of the laser spot for symmetrical and extremely deformed division of the dead field was also found. The necessity of correction of this radius on account of the real work conditions of receiving system at partial lighting of the active surfaces in the edge region of the laser spot was emphasized. Models of photoreceivers containing bi-row or mono-row photodetection systems were made. The models were tested at various lengths of sight line in closed space. The true errors of height differences referred to the electronic measuring method were computed. It was proved that the extreme values of errors from 200 differential determinations for the mono-row photodetection system exceeded in a small degree (72). the theoretical value of maximal error. In the case when the bi-row photodetection system was used the exceeding amounted to 38%, It was caused by occuring of the remarkable measurement errors at asymmetrical, with respect to the symmetry axis of the system, position of the laser spot. Results of the test studies were analyzed with application of, between the others, the statistical methods. Final results of these investigations, described in an earlier publication [59] indicate that the presented here solution is theoretically reasonable and effective in practice.

Słowa kluczowe

PL

geodezja; pomiary geodezyjne; bledy pomiarowe; systemy pomiarowe; aparatura pomiarowa; lasery; metody laserowe; parametry geotechniczne; automatyzacja; pomiary niwelacyjne; uklady fotodetekcyjne

EN

geodesy; geodetic measurement; measurement error; measurement system; measurement device; laser; laser method; geotechnical parameter; automation; levelling measurement; photodetection system

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Academiae Agriculturae ac Technicae Olstenensis. Geodaesia et Ruris Regulatio
• Rocznik: 1992
• Numer: 21,Suppl.A
• Opis fizyczny: s.3-75,rys,wykr,tab,bibliogr.

Twórcy

autor

Waniec A

Bibliografia

• Angelova. N.V., 1971, O proizvodstve vizual'nogo otsčeta pri inżenerno - geodezičeskich rabotach s primenеniem lazernych vizirov. Geodezija i Kartografija, 6: 39-42.
• Вahr, R.H., E. Betzler, W. Неrmann-Tren­tepohl 1977, Offenlegungtsschrift 27 56 364, Deutsches Patentamt. Bundesrepublik Deutschland.
• Chrzanowski, A., F. Ahmed, В. Kurz, 1972, New Laser Applications in Geodetic and Engineering Surveys- Applied Optics. 11 (2): 319 - 326.
• Chrzanowski, A., H,D. Jansen, 1972, Use of Laser in Precision Level Ing. The Canadian Surveyor, 4: 369 - 383.
• Dąbrowski, W., A. Waniс, 1978, Sposób wykonywa­nia geodezyjnych pomiarów kierunkowych i liniowych do przedś­ciennego punktu geodezyjnego.Patent nr 113169, Urząd Paten­towy PRL, Warszawa,
• Dąbrowsk i. W., A, Waniс, 1978, Sposób wykonywania geodezyjnych pomiarów kierunkowych i liniowych do przedściennego punktu geodezyjnego. Patent nr 116286, Urząd Patentowy PRL, Warszawa,
• Dąbrowski, W., A. Wanic, 1979, Ścienny znak geo­dezyjny. Prawo ochronne nr 32686, Urząd Patentowy PRL, War­szawa.
• Dąbrowski. W., A. Waniс, 1979, Cechy techniczno- eksploatacyjne naściennego znaku geodezyjnego nowego typu. ii Sesja Naukowo-Techniczna: Aktualne problemy prac geode­zyjnych i fotogrametrycznych. Sopot; 123 - 129,
• Dąbrowski. W., A. Wanic, 1979, Ścienny znak geodezyjny. Prz. Geod., 12: 29.
• Dąbrowski, W., A. Waniс, 1980, Ścienny znak geo­dezyjny współpracujący z tachimetrem elektronicznym. Sesja Naukowa: Nowoczesne przyrządy geodezyjne firmy Zeiss, Chę­ciny: 1-5,
• Dąbrowski, W., A. Wanic, 1980, Bau und Arbeit­sverfahren des geodätischen Wandzeichens in Zusammenarbeit mit dem elektronischen Tachymeter. VIII internationaler Kurs für Ingenieur Vermessung, Institut für Geodäsie und Photo- grammetrie Eidgenössische Technische Hochschule Zürich. A 16 - A 16/8.
• Dąbrowski. W., A. Wanic, 1980, Prototyp ścienne­go znaku geodezyjnego. Prz. Geod., 12:424 - 425.
• Dąbrowsk i, W., A. Wanic, 1981, Problem stabili­zacji osnów realizacyjnych w mieście. IV Sesja Naukowo-Techniczna - Geodezja w projektowaniu i rozbudowie infras­truktury technicznej miast. Nowy Sącz: 131 - 137.
• Dąbrowski, W., G, Kopiejewski, A. Wa­nic, A. Wasilewski, 1981, Uniwersalna osnowa li­nii ko-lejowej. III Sesja Naukowo-Techniczna: Aktualne problemy prac geodezyjnych i fotogrametrycznych. Olsztyn, 17-24.
• Dąbrowski. W., A. Wanic, 1982, Propozycje zabez­pieczenia trwałość i osnów szczegółowych ściennymi znakami geodezyjnymi nowego typu. Prz. Geod., 8 : 119-121.
• Dąbrowski, W., A. Wanic, 1983, Uniwersalne ścienne znaki geodezyjne. XV Dni Geodezji Kartografii na 55 MTP. Poznań: 1 - 10,
• Dąbrowski. W., A. Wanic, A. Zakrzewski, 1987, Projekt uniwersalnej osnowy geodezyjnej Stoczni Gdań­skiej im.Lenina. V Sesja Naukowo - Techniczna, Olsztyn: 35 – 42.
• Dąbrowski. W., A. Waniс, 1988, Koncepcja zakładania i eksploatacji matematycznych osnów geodezyjnych. IV Sympozjum: Współczesne problemy podstawowych sieci geodezyj­nych, Komitet Geodezji PAN, Warszawa: 198 - 203.
• Dąbrowski, W., A. Waníc, 198S, Matematyczne pun­kty geodezyjne materializowane znakami ściennymi. Geod. i Kartogr.,t.XXXVI 1, 2 :149 - 152.
• Dąbrowski, W., A. Wanic, 1989, Problemy dostoso­wania realizowanych w kraju technologii osnów odtwarzalnych do wymagania eksportowych. Konferencja Naukowo - Techniczna: Geodezja w eksporcie. Kraków: 128 - 130.
• Dąbrowski, W., A. Wanic, 1990, Wiederherstellbare Punkte und geodätische Netze neuer Art. AVN, 8 - 9 : 324 - 332.
• Dąbrowski, W. , A. Wanic, 1991, Zrealizowane os­nowy odtwarzalne III klasy - doświadczenia i propozycje. VI I Sesja Naukowo - Techniczna: Aktualne problemy naukowe i techniczne prac geodezyjnych. Korbielów: 142 - 144,
• Dąbrowski, W., I. Gajderowicz, A, Wanic. A, Zakrzewski, 1991, WiederherstelIbares ge­odätisches Netz der Danziger Werft. AVN, 8 - 9 : 284 - 288.
• Dąbrowski W. , A. Waniс, Wandzeichen für wiederherstellbare geodätische Netze. AVN (w druku).
• Dement'ev, V. E. , 1969, Primenenie lazera v inżeniernoj geodezii. Geodezija i Kartografija, 2: 28 - 32.
• Gоcał, J.,1977, Geodezyjne metody realizacji i kontroli geometrycznych warunków pracy maszyn i urządzeń przemysło­wych. Zesz. nauk. AGH, 612, Geodezja, 47.
• Gоcał, E., J. Gосał., 1974, Przegląd urządzeń i przyrządów рот i ar owych stosowanych w metodzie prostej odnie­sienia. Prz. Geod., 10: 416 - 420.
• Golov, V.S., Ju. M. Desjatych, A.S, Fedorov, A.G. Paramonov, 1986, Lazernaja sistema dlja automatiza­cii topografičeskoj s "emki mestnosti. Geodezija i Kartografija, 10: 38-41.
• Grabski, J. , I. Gronowska, B. Madejczyk J. Piwoński, S. Sijka, 1981, Fotodetektor pozy­cyjny z cienką warstwą palladu. Prace Inst. Fiz. PW, 24: 49-66.
• Gronowska, I., 1978, The surface - barrier position sensing detector for determining the position of light beam. Nukleonika 23 (11): 1035 - 1045.
• Gruzinov, V. V. , V.l. Ivanišcev, V, А, Kougijа, О. N. Malkovskij, V. D. Petrov, 1977, Lazernye geodezičeskie pribory v stroitel'stve. Nedra, Mos­kva.
• Handwerker, M., 1983, Leuchtdioden als lichtempfindlische Meßfühler. Elektronik, Heft 23: 68 - 72.
• Holejkо. K., 1987, Precyzyjne elektroniczne pomiary odległości i kątów. WN7, Warszawa.
• Holtz, E., 1968, Entwicklung eines Laser - Nivelliersystems. Dissertation, Aachen.
• Jankowska, M., M. Jankowski, 1976, Zastoso­wanie laserowych Instrumentów geodezyjnych w geodezji miej­skiej. Prz. Geod., 7: 259 - 262.
• Janusz, W., 1975, Obsługa geodezyjna budowli i kon­strukcji. PPWK, Warszawa.
• Kamler, J., A. Mańk, 1966, Odbiorniki fotoelektryczne i ich zastosowanie. WNT, Warszawa.
• Klejman, H. , 19T9, Lasery. PWN, Warszawa.
• Kowalski H,Z., 1972, Automatyczny pomiar kąta teo­dolitem impulsowym (cyfrowym) polskiej konstrukcji. Geod. i Kartogr., XXI, 2: 111 - 121.
• Kwiecień, J., 1980, O możliwościach zastosowania geo­dezyjnych urządzeń laserowych w pomiarach przemieszczeń. Zesz, nauk. ATR Bydgoszcz, 66, Budownictwo, 14: 123 - 129,
• Kwieсień, J., 1982, Niektóre problemy pomiarów prze­mieszczeń dynamicznych konstrukcji budowlanych o niskiej częstości drgań. Zesz. nauk. ATR Bydgoszcz, 96, Budownictwo, 17: 51 - 57.
• Kwieсień, J., K. Kłosowski, 1983, Laserowy zestaw do pomiaru przemieszczeń statycznych i dynamicznych. Prz. Geod., 1 - 2: 18-20.
• Kwiecień, J., 1983, Optoelektroniczne systemy do po­miaru przemieszczeń dynamicznych konstrukcj i mostowych. Zesz. nauk. ATR Bydgoszcz, 103, Budownictwo, 19: 35 - 43.
• Kwieсień, J., 1983., Automatyczne laserowe tyczenie kierunku za pomocą samocen trującego detektora SDPL-1. Prz. Geod., 3: 14-15.
• Kwieсień, J., 1984, Przydatność lasera do wyznaczania i kontrolowania poziomych punktów za pomocą prostej odnie­sienia w pomieszczeniach zamkniętych. Zesz.nauk. AGH 975, Geodezja, 83.
• Kwieсień, J., 1989, Automatyczne laserowe tyczenie prostej odniesienia w pomieszczeniach fabrycznych ze szcze­gólnym uwzględnieniem turbu1encji atmosferycznej. Rozprawy, Bydgoszcz 32.
• Laserowe systemy sterowania maszynami roboczymi. Przemysłowe Centrum Optyki, Warszawa, maszynopis.
• Lazzarini,T., i in. , 1977, Geodezyjne pomiary prze­mieszczeń budowli i ich otoczenia, PPWK, Warszawa,
• Neumyvakin, Ju, K,, M.l. Perskij, H.A. Zacharcenko i dr., 1984, Avtomatizacija geodezičeskich izmerenij v meliorarativnom stroitel'stve. Nedra, Moskva.
• Pachuta, S., R. Kościelewski, 1974, Zasto­sowanie techniki laserowej do pomiarów i rejestracji odksz­tałceń budowli wodnych. Gospod. Wod. , 10: 390 - 395.
• Pachuta, S., 1982, Nowe urządzenie do określania i re­jestracji przemieszczeń budowli hydrotechnicznych. Prz. Geod., 10: 167 – 170.
• Pachuta, S., 1980, Instrumentoznawstwo geodezyjne. Zastosowanie techniki laserowej w geodezji. Cz. 1, 2, WAT, Warszawa.
• Płatek, A., 1991, Geodezyjne dalmierze elektromagne­tyczne i tachymetry elektroniczne. Cz. I : Geodezyjne dalmie­rze elektromagnetyczne do pomiarów terenowych. PPWK, Warsza­wa - Wrocław.
• Price, W. F., J, U ren, 1988, Laser surveing. Van Nostrand Reinhold (International).
• Schlemmer, H., 1987, Zur digitalen Ablesung Nivellierlatten. Dissertation. München.
• Skogorev, V. P., 1987, Lazery v geodezii. Nedra, Mos­kva.
• Waniс, А., 1985, Urządzenie do pomiaru i rejestracji różnicy wysokości między punktami. Prawo ochronne nr 46590, Urząd Patentowy PRL, Warszawa.
• Wanic. A., 1988, Urządzenie do wyznaczania nieskażonego kierunku w laserowych pomiarach geodezyjnych. Prawo ochronne nr 49123, Urząd Patentowy PRL, Warszawa,
• Wanic. A., Testy pomiarowe wieloelementowych układów fotodetekcyjnych w świetle badań statystycznych. Acta Acad. Agricult. Tech. Olst., Geod. et Ruris Regulat., (w druku).
• Wanic, A., Wieloelementowe układy fotodetekcyjne w lase­rowych systemach niwelacyjnych. Acta Acad. Agriсult. Tech. Olst. et Ruris Regulat., (w druku).
• Weddig, P., 1979, Theorie für eine Ni vellierlatte mit automatischer Ablesung. Das Markscheidewesen: 112 – 119.
• Wenzel, S., 1969, Oas Aachener Laser - Nivelliergerät mit automatischer Registrierung. Dissertation, Aachen.
• Wojciechowski, W. , 1971, Zastosowanie laserów w służbie geodezji górniczej w świetle najnowszych badań. Prz. Geod. , 12: 509 - 515.
• Wyrębski, W. F., 1975, Lasery. Właściwości, budowa, zastosowania specjalne. MON, Warszawa.
• Zасаrinnуj, А. V., 1976, Avtomatizacija vysokotočnych inżenerno-geodezičeskich izmerenij. Nedra, Moskva.