Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of time delays of robotic total stations with high sampling frequency on accuracy of measurements to moving prisms

Lenda G., Uznański A., Strach M.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 1

31--48

EN

Robotic total stations are a group of surveying instruments that can be used to measure moving prisms. These devices can generate significant errors during kinematic surveys. This is due to the different speeds of the total station’s measurement subsystems, which results in the observations of the point location being performed in different places of the space. Total stations which are several years old may generate errors of up to a few dozen centimeters. More modern designs, with much lower delays of the mechanical and electronic subsystems, theoretically allow to significantly reduce the values of the errors. This study involved the performance of kinematic tests on the modern robotic total station Leica MS50 in order to determine the values of measurement errors, and also to define the possibility of using them for the above-mentioned applications.

PL

W opracowaniu przeprowadzono kinematyczne testy współczesnego tachimetru zrobotyzowanego Leica MS50 pod kątem oceny wartości błędów pomiarowych, a tym samym możliwości użycia do wyżej wymienionych zastosowań. Określanie pozycji ruchomego pryzmatu odbywa się w analogiczny sposób jak celów nieruchomych, poprzez pomiar odległości oraz kąta pionowego i poziomego. Te trzy wielkości, ze względów technicznych, nie mogą być jednak rejestrowane dokładnie w tym samym czasie. Dla pomiarów statycznych nie ma to znaczenia, ponieważ punkt pozostaje w spoczynku. Podczas pomiarów zrobotyzowanych, w trakcie ciągłego ruchu pryzmatu, wzajemne opóźnienia czasowe rejestracji długości i kątów mogą negatywnie wpływać na dokładność, ponieważ na pozycję punktu składają się obserwacje wykonane w różnych miejscach przestrzeni. Aby wyznaczyć wartości tak powstałych błędów, przeprowadzono badania na prostoliniowym torze w laboratorium metrologicznym AGH w Krakowie. Do analiz przyjęto, że oś toru, po którym poruszał się obserwowany pryzmat pokrywa się z osią Y prostokątnego układu współrzędnych. Poprzeczne odchyłki od tego toru w płaszczyźnie poziomej wynikają z opóźnień kątów poziomych względem długości (odchyłki mx), w pionowej, z opóźnień kątów pionowych (odchyłki mz). Tor testowy do pomiarów stanowiła baza komparacyjna dalmierzy tachimetrów elektronicznych, której odchyłki od linii prostej zostały skatalogowane na podstawie pomiarów wykonanych tachimetrem precyzyjnym TC2002. Kształt toru został następnie opisany za pomocą interpolacyjnej funkcji sklejanej, uwzględniającej jego lokalne nierówności, dając model toru. Odchyłki wynikające z analizowanych opóźnień czasowych od tak określonego toru, wyznaczono jako różnicę rzędnych punktu - wyznaczonej i modelowej dla tej samej wartości odciętych. Po torze tym poruszał się ze stałą prędkością wózek napędzany silnikiem krokowym. Badania przeprowadzono dla prędkości 1 m/s (przeciętna prędkość piechura) i 3 m/s.

2

Accuracy of merging point clouds at the maximum range of a scanner with limited possibilities of target placement

Lenda G., Lewińska P., Siwiec J.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 4

229--248

EN

The research was aimed at analysing the factors that affect the accuracy of merging point clouds when scanning over longer distances. Research takes into account the limited possibilities of target placement occurring while scanning opposite benches of quarries or open-pit mines, embankments from opposite banks of rivers etc. In all these cases, there is an obstacle/void between the scanner and measured object that prevents the optimal location of targets and enlarging scanning distances. The accuracy factors for cloud merging are: the placement of targets relative to the scanner and measured object, the target type and instrument range. Tests demonstrated that for scanning of objects with lower accuracy requirements, over long distances, it is optimal to choose flat targets for registration. For objects with higher accuracy requirements, scanned from shorter distances, it is worth selecting spherical targets. Targets and scanned object should be on the same side of the void.

PL

Badania miały na celu przeanalizowanie czynników wpływających na dokładność łączenia chmur punktów przy pomiarze obiektów na większych odległościach, przy ograniczonej możliwości rozmieszczenia targetów. Sytuacje takie mogą występować np. podczas skaningu w kamieniołomach lub kopalniach odkrywkowych, kiedy pomiar odbywa się z przeciwległych teras wyrobiska. Mogą pojawić się również podczas skanowania obwałowań, umocnień brzegów czy innych elementów infrastruktury z przeciwległego brzegu rzek czy zbiorników wodnych. Podobna sytuacja może wystąpić podczas pomiarów rozmaitych wydłużonych obiektów i budowli położonych po drugiej stronie tras komunikacyjnych. We wszystkich tych przypadkach pomiędzy stanowiskami skanera a mierzonym obiektem pojawia się przeszkoda/pustka, uniemożliwiająca optymalne usytuowane targetów łączących chmury punktów i zwiększająca odległości, na których wykonywany jest skaning. Czynnikami wpływającymi na dokładność łączenia chmur są w takich przypadkach: rozmieszczenie targetów względem siebie, skanera i mierzonego obiektu, rodzaj targetów oraz zasięg instrumentów. Zostały one uwzględnione w przeprowadzonych badaniach, mających wyłonić optymalną konfigurację pomiarową.

3

Laser scanning in engineering surveying : methods of measurement and modeling of structures

Lenda G., Uznański A., Strach M., Lewińska P.

Reports on Geodesy and Geoinformatics

|

2016

|

Vol. 100

109--130

EN

The study is devoted to the uses of laser scanning in the field of engineering surveying. It is currently one of the main trends of research which is developed at the Department of Engineering Surveying and Civil Engineering at the Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering of AGH University of Science and Technology in Krakow. They mainly relate to the issues associated with tower and shell structures, infrastructure of rail routes, or development of digital elevation models for a wide range of applications. These issues often require the use of a variety of scanning techniques (stationary, mobile), but the differences also regard the planning of measurement stations and methods of merging point clouds. Significant differences appear during the analysis of point clouds, especially when modeling objects. Analysis of the selected parameters is already possible basing on ad hoc measurements carried out on a point cloud. However, only the construction of three-dimensional models provides complete information about the shape of structures, allows to perform the analysis in any place and reduces the amount of the stored data. Some structures can be modeled in the form of simple axes, sections, or solids, for others it becomes necessary to create sophisticated models of surfaces, depicting local deformations. The examples selected for the study allow to assess the scope of measurement and office work for a variety of uses related to the issue set forth in the title of this study. Additionally, the latest, forward-looking technology was presented - laser scanning performed from Unmanned Aerial Vehicles (drones). Currently, it is basically in the prototype phase, but it might be expected to make a significant progress in numerous applications in the field of engineering surveying.

4

Using spline functions for the shape description of the surface of shell structures

Lenda G.

Geoinformatica Polonica

|

2014

|

T. 13

21--32

EN

The assessment of the cover shape of shell structures makes an important issue both from the point of view of safety, as well as functionality of the construction. The most numerous group among this type of constructions are objects having the shape of a quadric (cooling towers, tanks with gas and liquids, radio-telescope dishes etc.). The material from observation of these objects (point sets), collected during periodic measurements is usually converted into a continuous form in the process of approximation, with the use of the quadric surface. The created models, are then applied in the assessment of the deformation of surface in the given period of time. Such a procedure has, however, some significant limitations. The approximation with the use of quadrics, allows the determination of basic dimensions and location of the construction, however it results in ideal objects, not providing any information on local surface deformations. They can only be defined by comparison of the model with the point set of observations. If the periodic measurements are carried out in independent, separate points, then it will be impossible to define the existing deformations directly. The second problem results from the one-equation character of the ideal approximation model. Real deformations of the object change its basic parameters, inter alia the lengths of half-axis of main quadrics. The third problem appears when the construction is not a quadric; no infor-mation on the equation describing its shape is available either. Accepting wrong kind of approximation function, causes the creation of a model of large deviations from the observed points. All the mentioned above inconveniences can be avoided by applying splines to the shape description of the surface of shell structures. The use of the function of this type, however, comes across other types of limitations. This study deals with the above subject, presenting several methods allowing the increase of accuracy and decrease of the time of the modelling with the splines.

PL

Ocena kształtu płaszcza budowli powłokowych stanowi istotne zagadnienie zarówno z punktu widzenia bezpieczeństwa, jak i funkcjonalności konstrukcji. Najliczniejszą grupę wśród tego typu budowli stanowią obiekty posiadające kształt kwadryk (chłodnie kominowe, zbiorniki gazów i płynów, czasze radioteleskopów itp.). Zebrany podczas cyklicznych pomiarów kontrolnych punktowy materiał obserwacyjny, zamieniany jest najczęściej na postać ciągłą w procesie aproksymacji, przy użyciu powierzchni stopnia drugiego. Wyznaczone modele, służą następnie do oceny zaistniałych w czasie deformacji powierzchni. Postępowanie takie niesie ze sobą jednak kilka istotnych ograniczeń. Aproksymacja przy użyciu kwadryk, pozwala na wyznaczenie podstawowych wymiarów i usytuowania budowli jednak jej efektem są obiekty idealne, nie niosące żadnych informacji o lokalnych deformacjach powierzchni. Można je określić dopiero przez porównanie modelu z punktowym zbiorem obserwacji. Jeżeli pomiary okresowe nie były prowadzone w tych samych punktach, wówczas nie ma możliwości bezpośredniego określenia zaistniałych deformacji. Drugi problem wynika z charakteru jednorównaniowego, aproksymacyjnego modelu idealnego. Rzeczywiste deformacje obiektu zmieniają podstawowe jego parametry, min. długości półosi głównych kwadryki. Trzeci problem pojawia się, gdy budowla nie jest kwadryką, nie ma również informacji o równaniu opisującym jej kształt. Przyjęcie mylnego rodzaju funkcji aproksymującej, spowoduje wy-znaczenie modelu o dużych odchyłkach od obserwowanych punktów. Wszystkie wymienione niedogodności można ominąć, stosując do opisu kształtu powierzchni budowli powłokowych funkcje sklejane. Użycie tego typu funkcji napotyka jednak na innego typu ograniczenia. Niniejsze opracowanie omawia powyższą tematykę, przedstawiając kilka metod pozwalających na zwiększenie dokładności i szybkości modelowania za pomocą funkcji sklejanych.

5

Determining the geometrical parameters of exploited rail track using approximating spline functions

Lenda G.

Archives of Civil Engineering

|

2014

|

Vol. 60, nr 3

295--305

EN

The process of railway track adjustment is a task which includes bringing, in geometrical terms, the actual track axis to the position ensuring safe and efficient traffic of rail vehicles. The initial calculation stage of this process is to determine approximately the limits of sections of different geometry, i.e. straight lines, arcs and transition curves. This allows to draw up a draft alignment design, which is subject to control the position relative to the current state. In practice, this type of a project rarely meets the requirements associated with the values of corrective alignments. Therefore, it becomes necessary to apply iterated correction of a solution in order to determine the final project, allowing to introduce minor corrections while maintaining the assumed parameters of the route. The degree of complexity of this process is defined by the quality of determining a preliminary draft alignment design. Delimitation of the sections for creation of creating such a design, is usually done by using the curvature diagram (InRail v8.7 Reference Guide [1], Jamka et al [2], Strach [3]), which is, however, sensitive to the misalignment of the track and measurement errors. In their paper Lenda and Strach [4] proposed a new method for creating curvature diagram, based on approximating spline function, theoretically allowing, inter alia, to reduce vulnerability to interference factors. In this study, the method to determine a preliminary draft alignment design for the track with severe overexploitation was used, and thus in the conditions adversely affecting the accuracy of the conducted readings. The results were compared to the ones obtained using classical curvature diagram. The obtained results indicate that the method allows to increase the readability of a curvature graph, which at considerable deregulation of a track takes an irregular shape, difficult to interpret. The method also favourably affects the accuracy of determining the initial parameters of the project, reducing the entire process of calculation.

6

Parametrization of spline functions to describe the shape of shell structures

Lenda G., Mirek G.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2013

|

Vol. 7, no. 1

65--73

EN

Description of the shape of shell structure surfaces by means of spline functions is a competitive method of approximation to the approximation with a surface of the second degree. They allow us to present local deformations of the structure. However, they demonstrate sensitivity to a variety of factors, among which the most important is related to the shape of the structure, determining the appropriate choice of spline function arguments. Determining of the arguments is carried out in the so-called parametrization process, which is crucial for the accuracy of the obtained approximations. This paper focuses on the application and comparison of several popular parametrization methods for approximating the shape of the surface of shell structures. The main task of the conducted test study was to select the parametrization method bringing the most accurate results for the description of the structures measured with a not too high density of points (every tens of centimeters - meters) for example, using popular reflectorless total stations. For this purpose, two test models were analyzed, with one- and multi-directional variable curvature, from which sets of points distributed alternately were considered, used to construct spline surfaces and to determine the deviations of the surfaces from the test models. The study involved three most common types of parametrization [2-4]: with a fixed distance, with the distance between the points and with its root. The conducted analysis of the results allowed us to identify the most accurate parametrization method to describe the shape of the shell structure surface.

PL

Opis kształtu powierzchni budowli powłokowych za pomocą funkcji sklejanych stanowi metodę przybliżeń konkurencyjną względem aproksymacji za pomocą powierzchni stopnia drugiego. Metoda ta pozwala na przedstawienie lokalnych deformacji obiektu, wykazuje jednak wrażliwość na różnorodne czynniki, spośród których najważniejszy związany jest z kształtem obiektu determinującym odpowiedni dobór argumentów funkcji sklejanych. Ustalenia argumentów dokonuje się w procesie tzw. parametryzacji, która ma kluczowe znaczenie dla dokładności uzyskanych przybliżeń. Niniejszy artykuł skupia się na zastosowaniu i porównaniu kilku popularnych metod parametryzacji w celu przybliżania kształtu powierzchni obiektów powłokowych. Podstawowym celem przeprowadzonych badań testowych było wyłonienie metody parametryzacji przynoszącej wyniki najlepsze pod względem dokładności opisu obiektów mierzonych z przeciętną gęstością, np. za pomocą popularnych tachimetrów bezzwierciadlanych. Przeanalizowano dwa modele testowe: o jedno- i wielokierunkowo zmiennej krzywiźnie, z których zdjęto naprzemiennie rozłożone zbiory punktów, służące do budowy powierzchni sklejanych oraz do wyznaczania odchyłek powierzchni od modeli testowych. Badaniom poddano trzy najczęściej spotykane rodzaje parametryzacji: stałą odległością, odległością pomiędzy punktami oraz jej pierwiastkiem. Przeprowadzona analiza wyników pozwoliła na wyłonienie właściwej metody parametryzacji na potrzeby opisu kształtu powierzchni obiektów powłokowych.

7

Określanie geometrii tras szynowych z wykorzystaniem aproksymacyjnych funkcji sklejanych

Lenda G., Strach M.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2012

|

R. 58, nr 12

1082-1086

PL

Opracowanie skupia się na metodach rozpoznawania geometrii odcinków trasy kolejowej, przeprowadzanego na potrzeby regulacji torów. Wymieniono metody klasyczne z opisem ich ograniczeń, zaproponowano również nowy algorytm, bazujący na skalowalnym wykresie krzywizn, tworzonym w oparciu o aproksymacyjne funkcje sklejane opisujące oś toru. Analizowany nowy typ wykresu różni się od stosowanego powszechnie wykresu krzywizn tym, że pozwala na zredukowanie wrażliwości na błędy pomiarowe i deformacje geometrii toru. Ułatwia także klasyfikowanie poszcze-gólnych odcinków krzywoliniowych tworzących regulowany tor.

EN

The study focuses on methods of recognition of the geometry of the railway sections, carried out for the adjustment of railway tracks. It is proposed a new algorithm, based on scalable curvature graph, created based on the approximating spline functions describing the axis of the track. The article presents the classical method of identifying the geometry, using angle graphs, cant graphs, curvature graphs, and the arrows of the arc graph (Fig. 1, 2, 3), discussing their characteristic features. Emphasis was put on the curvature graph, which allows accurate readings. However this graph is sensitive to measuring errors and deformations of track geometry, making it difficult to perform readings. In addition, although greater in comparison with other methods of precision, with his help differentiate segments of the small differences in curvature (segmental arcs) can raise doubts. To reduce these limitations proposed new way of creating a scalable curvature graph (chapter 3), which is determined to track described by the approximating spline functions with a given damping ratio distortion. In order to present the possibility of the method, constructed with the help of it curvature graphs for two independent sections of the track, comparing them to the classical curvature graphs (chapter 4). Towards them, the new method allows to reduce the sensitivity of the measurement errors and deformations of track geometry (Figures 8 and 9), facilitating the readings. It also increases the precision of the demarcation of segments of the small differences in curvature (Figures 10 and 11).

8

Zastosowanie skaningu laserowego do inwentaryzacji tunelu kolejowego

Lenda G., Strach M.

Przegląd Komunikacyjny

|

2011

|

Nr 9-10

78-83

PL

Artykuł przedstawia możliwości zastosowania skaningu laserowego w pomiarach inwentaryzacyjnych obiektów położonych na obszarach kolejowych. Opisano dwa rodzaje skanowania laserowego: naziemny (statyczny) oraz kinematyczny (mobilny). Każdy z systemów ze względu na swoje właściwości może być wykorzystywany do innych celów. Zaletą techniki skanowania laserowego jest możliwość wykonania pomiarów nawet najbardziej złożonych geometrycznie i geomorfologicznie elementów infrastruktury dróg szynowych. Zalicza się do nich zarówno nawierzchnia, urządzenia techniczno - eksploatacyjne (rozjazdy, skrzyżowania, przejazdy itp.), podtorze, jak i obiekty inżynieryjne. W artykule został opisany pomiar inwentaryzacyjny tunelu kolejowego oraz jego otoczenia z zastosowaniem naziemnego skanera laserowego. Przeanalizowano możliwości wykorzystania tej technologii w monitoringu i wyznaczeniu skrajni budowlanej dla tego typu obiektów. Przeprowadzono także próby określenia wielkości wybranych parametrów geometrycznych toru.

EN

The article presents the possibility of using laser scanning in the measurement of objects situated in the areas of railway. We presented two types of laser scanning: ground (static) and kinematic (mobile). Each of the systems due to its properties can be used for different purposes. The advantage of laser scanning technology is the ability to take measurements of even the most geometrically complex infrastructure elements of railways. These include both surface, rail track facilities (turnouts, crossings, level crossings, etc.), substructure, and engineering objects. The article describes the measurement the railway tunnel and its surroundings using a terrestrial laser scanner. The study was analyzed the possibility of using scanning technology in monitoring and measuring the clearance gauge for railway tunnel. It was also carried out an attempt to determine the size of selected geometrical parameters of the track.

9

Wykorzystanie funkcji sklejanych do wyznaczania wysokości niwelety toru kolejowego

Strach M., Lenda G.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 7

713-716

PL

Artykuł przedstawia rozwinięcie metody wyznaczania wysokości niwelety toru kolejowego poddanego obserwacjom pochyleń za pomocą libelli elektronicznej. Metoda polega na całkowaniu funkcji opisującej zbiór nachyleń stycznych, a kluczowe znaczenie dla dokładności wyników ma rodzaj użytej funkcji. Autorzy zaproponowali w tym celu wykorzystanie funkcji sklejanych, pozwalających opisywać gładkie kształty z dobrym przybliżeniem. Opracowanie przedstawia opis metody, jej cechy charakterystyczne oraz wyniki testów dokładnościowych, pozytywnie weryfikujące założenia koncepcji.

EN

The development of a method for determining the height of a railway track grade line subjected to an observation of inclinations with the use of an electronic level [3] is presented in the paper. The method includes integrating a function which describes a set of slopes of tangents, and the type of a used function is a key to accuracy. In order to determine the function, approximating polynomials or straight interpolation segments can be used. However, these methods introduce some simplifications which decrease the accuracy of the results. The authors therefore suggested the use of spline functions, which allow to describe smooth shapes with a good approximation. The study presents a general description of the method with specifying the characteristics associated with the use of spline functions (Chapters 2 and 3), as well as establishing a test experiment with the accuracy results (Chapters 4 and 5). Spline models were compared with straight interpolation segments, for which the accuracy falls within the recommended industrial standards [14]. The tests were carried out on three independent models (Fig. 3), and their results have been grouped in Tables 1 and 2. The obtained results positively verified the assumptions of the concept, resulting in a higher accuracy as compared with the straight interpolation model, allowing for precise determination of the height regardless of the grade line geometry changes.

10

Integracja precyzyjnych dylatometrów hallotronowych oraz tachimetrów zrobotyzowanych dla ciągłego monitorowania przemieszczeń budowli

Mirek G., Lenda G.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2011

|

R. 57, nr 1

77-81

PL

Opracowanie przedstawia propozycję systemu pomiarowego służącego do ciągłego monitorowania przemieszczeń obiektów budowlanych. W jego skład wchodzi zespół dylatometrów hallotronowych wykonujących pomiary względne, sterujących równocześnie pracą tachimetrów zrobotyzowanych wykonujących automatyczne obserwacje do ustalonych na obiekcie punktów. Realizowana jest w ten sposób synchronizacja czasowa pomiarów względnych oraz bezwzględnych. Pomiary tachimetryczne wykonywane są w momencie zarejestrowania przemieszczeń względnych o określonej wartości. Wyniki tych obserwacji w połączeniu z danymi z dylatometrów pozwalają zinwentaryzować stan obiektu w chwili zmian zaistniałych w jego strukturze. W opracowaniu opisano budowę oraz metodę kalibracji dylatometrów hallotronowych, jak również sposób konwersji sygnałów na postać cyfrową, umożliwiającą rejestrację pomiarów i sterowanie pracą tachimetrów. Zaprezentowano również wyniki testów dokładnościowych dla wykonanych dylatometrów.

EN

The idea of the proposed measuring system is to synchronise robotised tacheometric measurements of an object with the existing relative displacements detected by a dilatometer. The system consists of a set of dilatometers, a robotised total station featuring ATR (automatic target recognition) and a dedicated software (Fig. 1). The software and a dilatometer were specially designed and built for the proposed system. The latter one uses Hall-effect sensors and magnets to detect and measure displacements (Fig. 5). Their output voltage is converted into digital signals and transmitted to a computer in which the displacement value is calculated by the software on the basis of the displacement-to-voltage characteristics (Fig. 7). They are precisely determined for each dilatometer during the calibration process, with help of splines, which is essential to ensure the high accuracy of measurements. The prototype of a dilatometer and its principle of operation are described in Subsections 2.1 and 2.2, while the calibration process is presented in Subsection 2.3. The dilatometers were subjected to laboratory tests to trial their operation and determine their accuracy. The results are given in Subsection 2.5. The dilatometers, apart from measuring the relative displacements, are also responsible for triggering the tacheometric measurement of object control points in ATR mode. Such a measurement is started up after exceeding the preset threshold values of displacement (Subsection 2.6). In this way the time synchronization of the relative and absolute measurements is achieved, allowing better assessment of the object deformation than in the case of measurements taken independently.

11

Concept of measuring and calculation system, based on electronic clinometers to determine the geometry of railway track in the vertical plane

Strach M., Lenda G.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2011

|

Vol. 22

389--399

EN

Geodetic investments support in the scope of modernization the existing sections of Railways and building new ones is associated with the work of high accuracy. For this reason, Surveying teams use the latest technological solutions, both in terms of hardware and software. Among the rail surveying systems dedicated for railway areas, there are trolleys equipped with GNSS Satellite receivers. Unfortunately, the GNSS system is not sufficiently accurate in determining the Height of the railway track. Therefore, the surveying work is often broken down into two stages. In the situational surveys total stations or GNSS receivers are used, and in the surveys of height, Geometric levelling is applied. The article describes the possibility of using an electronic level in Order to eliminate cumbersome levelling surveys. A clinometer used in the surveys firstly had been Subjected to author's laboratory tests verifying its accuracy and allowing its calibration. During the Field tests, the selected section of the track was measured using a level, and additional standard Surveys were carried out using geometric precision levelling. A computational method was also Suggested, allowing for the determination of the heights of points, based on the measured slopes. The method is based on integrating a continuous model of slopes, interpolated by a set of polygonal Chains. The study conducted accuracy tests both of the computational method itself as well as Combined, survey and computational method for determining the height.

12

Dokładność dalmierzy bezzwierciadlanych dla pomiaru obiektów wykonanych z materiałów syntetycznych

Lenda G., Marmol U.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2010

|

R. 56, nr 11

1280-1286

PL

Opracowanie zostało poświęcone badaniu dokładności dalmierzy bezzwierciadlanych związanej z pomiarami od obiektów wykonanych z materiałów syntetycznych. Pojawiające się niejednoznaczności towarzyszące pomiarom tworzyw sztucznych, niejednokrotnie znacznie przewyższają sugerowane przez producentów dokładności dalmierzy bezzwierciadlanych, co skłoniło autorów do wykonania stosownych testów. Materiały syntetyczne z uwagi na właściwą im przepuszczalność światła, zależną dodatkowo od temperatury tworzywa, zmieniają w swojej strukturze przebieg wiązki dalmierczej, co ma bezpośredni związek z osiąganą dokładnością pomiaru. Autorzy wykonali szereg testów uwzględniających rodzaj tworzywa sztucznego, jego temperaturę, mierzoną odległość oraz kąt padania wiązki. Szczegółowe badania przeprowadzono dla wybranego tachimetru bezzwierciadlanego, wykonując dodatkowo testy porównawcze trzech innych tachimetrów. Wyniki badań są aktualne również dla skanerów laserowych, pracujących w oparciu o ta samą metodę działania.

EN

This paper is dedicated to the study of the accuracy of reflectorless rangefinders associated with measurements carried out for targets made of synthetic materials. Ambiguities appearing in the measurement of synthetic materials, sometimes significantly exceeding the precision of the reflectorless rangefinders claimed by their manufacturers, have prompted the authors to perform the relevant tests. Depending on the light permeability of synthetic materials, which is also dependent on their temperature, the direction of the rangefinder beam is altered in the material structure, which has a direct impact on the accuracy of the measurement achieved. The authors have conducted a series of tests taking into account the type of synthetic material, its temperature, the distance measured and the angle of incidence of the beam. Detailed research was conducted for the Lecia TCRA 1102+ reflectorless tacheometer (Tab. 2, fig. 3), and additional comparative tests were carried out for three other tacheometers: Leica TCR 407 POWER, Leica TCRP 1201 and Trimble 5503DR (Tab. 3, fig. 4). There were also verified repeatability of the results for each of the materials, carrying out observations in three independent locations of samples (Tab. 4). The results obtained confirm the observation that most synthetic materials, due to their light permeability, alter (increase) the measured length in relation to the actual length. The type of material (related to the density and uniformity of the internal structure) and its thickness have an essential effect on the accuracy of the measurement. Also essential are such factors as the tem-perature of the material, the angle of incidence of the laser beam and emitted wavelength of the rangefinder. The results of the tests are included in the paper for six synthetic materials of various structures. The results collected also apply to laser scanners that function on the same principles of operation.

13

Hallotron sensor system for control of robotized total station operations to monitor movements of building structures

Mirek G., Lenda G., Kocierz R.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2010

|

Vol. 4, no. 2

89-99

EN

The paper presents a measuring system designed to monitor displacements and deformation of engineering structures. The main concept of the system is a control of ATR type robotized total station operation by specially designed sensors operating on the base of Hall effect and denoting the displacements occurring within the tested object in real time. This allows to quickly detect existing deformations and taking appropriate countermeasures, what is particularly important, e.g. at structure test loading. A specific electronic module of hallotron sensors was designed and built to be utilized within the system. A suitable system control software was also prepared, in order to facilitate the communication of sensors with a computer.

PL

Praca prezentuje system pomiarowy przeznaczony do monitorowania przemieszczeń i odkształceń obiektów inżynierskich. Istotą systemu jest sterowanie pracą zrobotyzowanych tachimetrów typu ATR za pomocą specjalnie zaprojektowanych czujników, których działanie opiera się na zjawisku Halla, rejestrujących zachodzące przemieszczenia na badanym obiekcie w czasie rzeczywistym. Pozwala to na szybkie wykrycie powstających deformacji i przedsięwzięcie środków zaradczych, co może mieć szczególne znaczenie np. przy próbnych obciążeniach. Na potrzeby systemu został zaprojektowany oraz skonstruowany specjalny elektroniczny moduł czujników hallotronowych. Przygotowano również odpowiednie oprogramowanie sterujące systemu, umożliwiające komunikację czujników z komputerem.

14

An algorithm for uniform scanning of coating buildings modeled with spline functions

Lenda G.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2010

|

Vol. 4, no. 1

45-55

EN

The paper presents a method of the uniform scanning of surfaces for reflectorless automatic total stations. It is particularly important for the coating buildings described by using of spline functions, which require delivery of a relatively regularly spaced measurement points. Classical scanning methods operate on uniform planar lattices, which become deformed after they are projected onto three dimensional objects. The algorithm presented here uses preliminary measurements to determine the shape of the shell and then determines a set of uniformly spaced points on it. Based on these points, directions of total station sight are set out at whose the instrument measures the distances. This method also has a second application: it can be used to uniformly dedensify the cloud of points obtained from classical laser scanning. This is useful because the creation of spline surfaces from full clouds of points is a task which significantly exceeds the processing capacities of modern computers.

PL

Opracowanie prezentuje metodę równomiernego skanowania powierzchni za pomocą bezzwierciadlanych tachimetrów zrobotyzowanych. Ma ona szczególne znaczenie dla obiektów powłokowych opisywanych za pomocą funkcji sklejanych, które wymagają stosunkowo regularnie rozmieszczonych punktów pomiarowych. Klasyczne metody skanowania operują na równomiernych płaszczyznowych siatkach punktów, które po narzuceniu na przestrzenny obiekt ulegają deformacji. Prezentowany algorytm na podstawie wstępnych pomiarów ustala kształt powłoki, a następnie wyznacza na niej zbiór równomiernie rozłożonych punktów. Na ich podstawie na stanowiskach osnowy odłożone zostają kąty, pod którymi instrument wykonuje pomiary odległości. Opracowana metoda ma również drugie zastosowanie, pozwalające na równomierne rozgęszczanie chmur punktów pochodzących z klasycznego skaningu laserowego. Tworzenie powierzchni sklejanych na podstawie pełnych chmur jest bowiem zadaniem znacznie przekraczającym możliwości obliczeniowe współczesnych komputerów.

15

Filtry teksturalne w procesie automatycznej klasyfikacji obiektów

Marmol U., Lenda G.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

235--243

PL

Badanie tekstury jest istotne w wielu zastosowaniach związanych z analizą obrazów dla klasyfikacji, detekcji i segmentacji obiektów. Tekstura stanowi lokalny wzorzec przestrzenny, trudny do zdefiniowania w sposób ścisły. Nie oznacza to jednak, że cecha ta, ze względu na swoją niejednoznaczność, może być ignorowana i pomijana w badaniach nad informacją pochodzącą z obrazów. Tematem przeprowadzonych prac jest interpretacja ortofotomapy prawdziwej (ang. trueortho) w celu automatycznego wykrycia obiektów zabudowy i roślinności. Elementy te na obrazach charakteryzują się różnorodnym kształtem, kolorem i teksturą. W niniejszych badaniach podjęto próbę udowodnienia tezy, że tekstura może stanowić dobry wyznacznik wydzielenia obiektów takich jak drzewa od elementów zabudowy. Procedury teksturalne można podzielić na trzy kategorie: strukturalne, statystyczne i bazujące na filtracji. W niniejszym artykule skupiono się na filtrach teksturalnych – filtrach Gabora, wzmocnionych z wykorzystaniem „energii teksturalnej” Lawsa. Energia teksturalna reprezentuje ilość zmian wewnątrz rozpatrywanego okna na obrazach poddanych określonemu wariantowi filtru. Filtr Gabora jest filtrem liniowym, wykorzystywanym do detekcji krawędzi. Stanowi on uogólnienie transformaty Fouriera, jego reprezentacja częstotliwościowa jest zbliżona do obrazowania systemu wizyjnego człowieka i może być przydatna w procesie opisywania i rozróżniania tekstur. W badaniach wykorzystano dane pozyskane podczas nalotu nad miastem Espoonlahti w Finlandii: dane obrazowe o rozdzielczości terenowej 0.06 m, zarejestrowane kamerą cyfrową Rollei i dane laserowe z systemu TopEye MK II o gęstości 30 punktów/m2.

EN

The texture analysis is important in many applications of image analysis for classification, detection and segmentation of objects. Texture is the local spatial pattern, which is difficult to define strictly. This doesn’t mean, however, that this feature can be ignored and neglected in research on information derived from images, because of its ambiguity. The theme of the study is the interpretation of true orthophoto for automatic detection of building objects and vegetation. These elements are characterized in the image by a variety of shape, color and texture. In the present study the authors attempt to prove the thesis that the texture can be a good indicator for separation of objects such as trees from building elements. Textural procedures can be divided into three categories: structural, statistical and filter based approaches. The paper is focused on the textural filters – the Gabor filters, strengthened by the use of Laws’ "texture energy". The texture energy represents the number of changes within the window in an image subjected to a particular filter variant. The Gabor filter is linear, used for edge detection. It is a generalization of the Fourier transform, its frequency representation is similar to the imaging of human visual system and may be useful in the process of describing and differentiating textures. The data used for study have been collected during a flight over the Finland town Espoonlathi. They were as follow: image data with a spatial resolution of 0.06 m, acquired with a digital camera Rollei, and laser data from the TopEye MK II system with a resolution of 30 points/m2.

16

Algorithms for automatic surface scanning of any given shape for reflectorless robotized tacheometers

Lenda G.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2009

|

Vol. 3, no. 2

57-69

EN

Laser scanning is an effective method to measure structures in detail but scanners or scanning tacheometers dedicated to this method are sold at hardly affordable prices. Robotized reflectorless tacheometers are substantially more common and can perform analogous tasks. However, usually they have relatively primitive scanning algorithms that make it impossible to survey surface areas with complicated contours. This article presents a few advanced scanning methods for such tacheometers. They take into account their small speed of measurement, so the number of potential unnecessary observations outside the right structure is limited to a minimum. Two fully automatic methods and one pre-assisted have been worked out. The automatic methods are intended to be used for structures with simpler contours, while the pre-assisted one requires some participation of the user but it enables scanning structures with any shape.

PL

Skanowanie laserowe to skuteczna metoda szczegółowego pomiaru obiektów, jednak skanery czy tachimetry skanujące to urządzenia wciąż mało dostępne ze względu na cenę. W znacznie powszechniejszym użyciu są zrobotyzowane tachimetry bezzwierciadlane, mogące służyć podobnym celom. Zazwyczaj posiadają one jednak stosunkowo prymitywne algorytmy skanowania uniemożliwiające pomiary powierzchni o skomplikowanych konturach. Artykuł prezentuje kilka metod zaawansowanego skanowania. Uwzględniają one ich niewielką prędkość pomiaru, ograniczając do minimum liczbę ewentualnych zbędnych obserwacji poza obiektem właściwym. Opracowano dwie metody w pełni automatyczne, przeznaczone do obiektów o prostszych konturach, oraz metodę wstępnie wspomaganą wymagającą pewnego zaangażowania użytkownika, ale pozwalającą skanować obiekty o dowolnych kształtach.

17

The application of least-squares method for approximating the surfaces of engineering structures

Lenda G.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2008

|

Vol. 2, no. 1

49-57

EN

The report is focused on the presentation of current methods allowing for the approximation of point sets by means of ideal mathematical surfaces, as well as on the analysis of their suitability depending on the type of the object approximated and the complexity of the methods. The advantages and disadvantages of these methods have been compared with the capabilities offered by splines. Also, the application of the various variants of LSM have been discussed with reference to the minimization of the algebraic distance, the distance directed along a specific axis of the coordinate system and the geometrical distance. Finally, cases where the application of particular methods is justified with respect to accuracy and cost-effectiveness have been analyzed.

PL

Opracowanie skupia się na przedstawieniu aktualnych metod pozwalających na aproksymację zbiorów punktowych za pomocą idealnych powierzchni matematycznych, jak również na analizie ich przydatności, w zależności od rodzaju przybliżanego obiektu i skomplikowania metody. Zestawiono wady i zalety tych metod z możliwościami, które oferują funkcje sklejane. Następnie przybliżono zastosowanie różnych wariantów metody najmniejszych kwadratów w odniesieniu do minimalizacji odległości algebraicznej, odległości ukierunkowanej wzdłuż konkretnej osi układu współrzędnych oraz odległości geometrycznej. Przeanalizowano również, w jakich przypadkach zastosowanie poszczególnych metod ma uzasadnienie dokładnościowe i ekonomiczne.

18

Metody tworzenia i modyfikacji funkcji sklejanych na potrzeby opisu kształtu obiektów obserwowanych punktowo

Lenda G.

Geodezja / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2006

|

T. 12, z. 2/1

277-290

PL

Artykuł poświęcony został opisowi metod modyfikacji przebiegu funkcji sklejanych. Dopiero ich użycie pozwala splajnom stać się użytecznym i precyzyjnym narzędziem, służącym do przybliżania kształtu dowolnych obiektów inżynierskich. Niektóre z tych metod powinny być bezwzględnie stosowane (opis parametryczny połączony z właściwą parametryzacją, odpowiedni dobór warunków brzegowych), innych korzystnie jest użyć w zależności od kształtu powierzchni, liczby punktów i dokładności ich wyznaczenia (wstawianie dodatkowych punktów, aproksymacyjne funkcje sklejane), a pozostałe (funkcje NURBS) warto wykorzystywać tylko w wyjątkowych wypadkach dużych zniekształceń wprowadzanych przez funkcję sklejaną. Połączenie tych metod z odpowiednio regularnie zaplanowanym rozkładem obserwowanych na obiekcie punktów pozwoli na uzyskanie dobrych efektów przybliżeń prowadzonych przy użyciu funkcji sklejanych.

EN

This paper has been dedicated to describe a spline function course modification methods. Only use of them lets the splines to become a useful and precise tool, which serves to approximate shapes of any engineering objects. Some of these methods should be always applied (parametrical description connected with a proper parameterization, appropriate selection of the boundary conditions), the others are advantageous in depending on the surface's shape, number and accuracy of measured points (additional points insertion, approximant splines), and the rest (NURBS splines) are worth to utilize only in an exceptional cases, when the great deformations are generated by spline functions. The connection of these methods with schedule of the appropriately regularity location of measured points, will lets to obtain good effects of the spline functions approximation.

19

Testy jakości dopasowania funkcji sklejanych do kształtów obiektów rzeczywistych

Lenda G.

Geodezja / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2005

|

T. 11, z. 2

309--318

PL

Artykuł ten został poświęcony testom pozwalającym ocenić praktyczną przydatność funkcji sklejanych do opisu kształtu możliwie szerokiej gamy formacji inżynierskich. Zostały w nim zaproponowane efektywne mierniki pozwalające na ocenę jakości dopasowania łuku splajnu do przybliżanego obiektu. Testy przeprowadzono dla specjalnie utworzonych prostych modeli, łatwo porównywalnych z dowolnymi mierzonymi kształtami. Dzięki temu możliwa stała się ocena zniekształceń wprowadzanych do modelowanego obiektu przez opis funkcjami sklejanymi. Wyniki badań są szczególnie przydatne przy projektowaniu rozkładu punktów pomiarowych na obiekcie, tak aby utworzona w oparciu o nie krzywa lub powierzchnia możliwie precyzyjnie odwzorowywała rzeczywisty jego stan.

EN

This article was devoted to the tests which allow to rate practical usability of spline functions in wide rage shape describing process. There were proposed effective criterions, which allow to rate quality of splines arc to approximated object convergence. Those tests were performed for especially created simple models, which can be easily compared with any measured shape. By then it become possible to sum up the deformations arised from the spline functions describing techniques. The investigations results are especially useful for measuring points schedule planning, that way to let the curve or surface consists of them to be precisely fitted to the real measured object shapes.

20

Badanie zasięgu i dokładności dalmierzy bezzwierciadlanych

Lenda G.

Geodezja / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

|

2003

|

T. 9, z. 1

77-87

PL

Dalmierze bezzwierciadlane cieszą się w ostatnich latach rosnącą popularnością, a parametry ich pracy ulegają ciągłej poprawie. Teoretycznie dalmierze te umożliwiają pomiar dowolnych powierzchni, jednak w zależności od usytuowania i rodzaju mierzonego celu może dochodzić do znacznego rozpraszania lub pochłaniania wiązki promieniowania laserowego, co znajduje odzwierciedlenie w skutecznym zasięgu tych instrumentów. Badania miały na celu przetestowanie możliwości współczesnych dalmierzy pod względem zasięgu, powtarzalności i dokładności uzyskanych wyników. Pomiary przeprowadzono na bazach o różnych długościach, pod różnymi kątami padania wiązki, oraz do celów o różnych kolorach, strukturach i teksturach. Testom poddano dwa produkowane przez firmę Wild-Leica tachimetry: TCRA 1102+ oraz TCR 303.

EN

Reflectorless EDM instruments enjoy growing popularity in recent years, and their parameters are continuously improving. In theory, these distancers allow measurement to any surface, but depending on kind and orientation of the reflecting target, the laser beam can be significantly dissipated or absorbed, what influences the effective range of the instrument. The investigations were aimed at determination of effective range, repeatability and accuracy of chosen modern distancers. Measurements were performed on baselines of different length, and targets of different colors, surface structures and textures, positioned at variable incidence angles, were used as reflecting surfaces. Two Leica total stations: TCR 303 and TCRA 1102+ were examined. The results are presented in detail and discussed.