PL239595B1 - Displacement measurement device - Google Patents

Displacement measurement device Download PDF

Info

Publication number
PL239595B1
PL239595B1 PL428378A PL42837818A PL239595B1 PL 239595 B1 PL239595 B1 PL 239595B1 PL 428378 A PL428378 A PL 428378A PL 42837818 A PL42837818 A PL 42837818A PL 239595 B1 PL239595 B1 PL 239595B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
reference frame
coordinate system
electronic camera
cartesian coordinate
signals
Prior art date
Application number
PL428378A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL428378A1 (en
Inventor
Piotr Gołuch
Janusz Kuchmister
Kazimierz Ćmielewski
Original Assignee
Wrocław University Of Environmental And Life Sciences
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wrocław University Of Environmental And Life Sciences filed Critical Wrocław University Of Environmental And Life Sciences
Priority to PL428378A priority Critical patent/PL239595B1/en
Publication of PL428378A1 publication Critical patent/PL428378A1/en
Publication of PL239595B1 publication Critical patent/PL239595B1/en

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Sposób pomiarów przemieszczeń, przy udziale urządzenia będącego przedmiotem zgłoszenia, polega na tym, że ramę odniesienia (3), mającą zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych xryrzr, w którym wyznaczone jest położenie sygnałów odniesienia (11), łączy się, za pomocą śrub mocujących (10), z elementem odniesienia (2). Tarczę pomiarową (4), mającą zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych xtytzt, w którym wyznaczone jest położenie sygnałów kontrolowanych (12), przytwierdza się za pomocą śrub mocujących (10) do elementu pomiarowego (1). Do ramy odniesienia (3) przymocowuje się pion światłowodowy (14), mającą zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych xpypzp. Kamerę elektroniczną (6), mającą zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych xkykzk, umieszcza się tak, aby obiektyw zwrócony był w stronę ramy odniesienia (3), tarczy pomiarowej (4) i przestrzennej tarczy podwieszanej (16). Następnie cyklicznie rejestruje się obrazy wykonane kamerą elektroniczną (6), po czym przesyła się je do systemu centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD) (7), gdzie następuje ich archiwizacja i przetworzenie, opierające się na odpowiednich procedurach obliczeniowych. Pozwala to wyznaczyć przemieszczenia względne tarczy pomiarowej (4) w stosunku do ramy odniesienia (3), w nawiązaniu do kartezjańskiego układu współrzędnych xkykzk kamery elektronicznej (6), odniesione do linii pionu, realizowanej przez oś zp kartezjańskiego układu współrzędnych xpypzp pionu światłowodowego (14).The method of measuring displacements, using the device that is the subject of the application, consists in that the reference frame (3), having a defined Cartesian coordinate system xryrzr, in which the position of reference signals (11) is determined, is connected, by means of fastening screws (10), to the reference element (2). The measuring target (4), having a defined Cartesian coordinate system xtytzt, in which the position of monitored signals (12) is determined, is attached by means of fastening screws (10) to the measuring element (1). A fiber optic plumb line (14), having a defined Cartesian coordinate system xpypzp, is attached to the reference frame (3). The electronic camera (6), having a defined Cartesian coordinate system xkykzk, is placed so that the lens is directed towards the reference frame (3), the measuring target (4) and the spatial suspended target (16). Then, images taken with an electronic camera (6) are periodically recorded and sent to the central data recording and processing system (CRPD) (7), where they are archived and processed based on appropriate calculation procedures. This allows determining the relative displacements of the measuring target (4) in relation to the reference frame (3), in relation to the Cartesian coordinate system xkykzk of the electronic camera (6), related to the vertical line realized by the zp axis of the Cartesian coordinate system xpypzp of the fiber optic plumb line (14).

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do pomiarów przemieszczeń względnych, takich jak: translacja i rotacja, zwłaszcza na obiektach naturalnych (przyrody nieożywionej np. bloki skalne) i inżynierskich (np. budynki, budowle itp.).The subject of the invention is a device for measuring relative displacements, such as: translation and rotation, especially on natural objects (inanimate nature, e.g. rock blocks) and engineering objects (e.g. buildings, structures, etc.).

W przypadku pomiarów szczelin dylatacyjnych, pęknięć w konstrukcji budowli i budynków oraz przesunięć struktur tektonicznych w strefach uskokowych wykorzystuje się względne metody pomiaru, wraz ze specjalistycznym oprzyrządowaniem. Obserwacje przemieszczeń wykonywane są z zastosowaniem: metod geodezyjnych i fotogrametrycznych, umożliwiające odniesienie ich wyników do stałych układów odniesienia, jak również przyrządów mechanicznych oraz czujników, wykorzystujących w pomiarach zjawiska fizyczne, takie jak: indukcyjność, pojemność czy rezystancja, które umożliwiają odniesienie otrzymanych wyników pomiarów do niestałych układów odniesienia.In the case of measurements of expansion joints, cracks in the structure of buildings and structures, and shifts of tectonic structures in fault zones, relative measurement methods are used, along with specialist instrumentation. Observations of displacements are performed using: geodetic and photogrammetric methods, which allow for relating their results to fixed reference systems, as well as mechanical devices and sensors that use physical phenomena in measurements, such as: inductance, capacitance or resistance, which allow for relating the obtained measurement results to non-fixed reference systems.

Współczesny nadzór geodezyjny, na etapach powstawania, diagnozowania i prognozowania występujących na badanych obiektach deformacji, odkształceń i przemieszczeń, korzysta z najnowszych osiągnięć z zakresu mechaniki precyzyjnej i optoelektroniki. Przyczyniło się to do budowy nowoczesnych urządzeń pomiarowych, które pozwalają na wykonanie zautomatyzowanych i telemetrycznych obserwacji w czasie rzeczywistym.Modern geodetic supervision, at the stages of creation, diagnosis and forecasting of deformations, strains and displacements occurring on the examined objects, uses the latest achievements in the field of precision mechanics and optoelectronics. This has contributed to the construction of modern measuring devices that allow for the performance of automated and telemetric observations in real time.

Zasady pomiarów przemieszczeń względnych i bezwzględnych opisane są w licznej literaturze fachowej [Lazzarini T.: Geodezyjne pomiary przemieszczeń budowli i ich otoczenia, PPWK, Warszawa 1977; Bryś H. i Przewłocki S.: Geodezyjne metody pomiarów przemieszczeń budowli, PWN, Warszawa 1998] oraz w obowiązujących normach krajowych [PN-N-02211: Geodezja - Geodezyjne wyznaczanie przemieszczeń - Terminologia podstawowa, PKN, 2000] i międzynarodowych [Engineer Manual EM 1110-2-1009: Structural Deformation Surveying, U.S. Army Corps of Engineers, Washington 2018].The principles of relative and absolute displacement measurements are described in numerous specialist literature [Lazzarini T.: Geodetic measurements of displacements of buildings and their surroundings, PPWK, Warsaw 1977; Bryś H. and Przewłocki S.: Geodetic methods of measuring displacements of buildings, PWN, Warsaw 1998] and in applicable national standards [PN-N-02211: Geodesy - Geodetic determination of displacements - Basic terminology, PKN, 2000] and international standards [Engineer Manual EM 1110-2-1009: Structural Deformation Surveying, U.S. Army Corps of Engineers, Washington 2018].

W opisie patentu PL 207417 podano urządzenie, przeznaczone do pomiaru wartości przemieszczenia względnego przedmiotów, które wyposażone jest w źródło światła i liniową matrycę światłowodową, z której sygnały świetlne przesyłane są światłowodami do układu pomiarowego, zawierającego fotodetektor połączony ze wzmacniaczem. Pomiędzy źródłem światła a liniową matrycą światłowodową, której światłowody połączone są z układem pomiarowym, jest umieszczona przesuwnie ruchoma przysłona, przy czym wzdłuż przysłony są umieszczone na przemian paski przezroczyste i nieprzezroczyste.The description of patent PL 207417 provides a device designed to measure the value of relative displacement of objects, which is equipped with a light source and a linear optical fiber matrix, from which light signals are transmitted via optical fibers to a measuring system containing a photodetector connected to an amplifier. A movable diaphragm is placed between the light source and the linear optical fiber matrix, the optical fibers of which are connected to the measuring system, with transparent and opaque strips placed alternately along the diaphragm.

Ponadto znany jest z opisu patentu PL 217348 system pomiarów zmian długości między znakami pomiarowymi, dotyczący pomiarów względnych zmian długości odcinków, w wyniku których wyznacza się odkształcenia gruntu lub obiektu między znakami pomiarowymi, wyznaczającymi dany odcinek. Cechą charakterystyczną tego wynalazku jest to, że do znaku pomiarowego, wyznaczającego jeden z końców mierzonego odcinka, zamocowane jest trwale cięgno, które przewieszone jest przez krążek zamontowany na płycie pomiarowej, założonej na drugi znak pomiarowy, wyznaczający drugi koniec odcinka. Na płycie pomiarowej zamontowana jest kamera oraz podziałka liniowa, a do cięgna zamocowany jest wskaźnik odczytowy, przy czym koniec cięgna wyposażony jest w obciążnik. Obraz wskaźnika odczytowego na tle podziałki liniowej rejestrowany jest kamerą i przesyłany przewodami zasilająco-sygnałowymi do rejestratora.In addition, a system for measuring changes in length between measuring marks is known from the description of the PL 217348 patent, concerning measurements of relative changes in the length of sections, as a result of which deformations of the ground or an object are determined between the measuring marks defining a given section. A characteristic feature of this invention is that a rod is permanently attached to the measuring mark defining one of the ends of the measured section, which is suspended through a disc mounted on a measuring plate, placed on the second measuring mark defining the other end of the section. A camera and a linear scale are mounted on the measuring plate, and a reading indicator is attached to the rod, with the end of the rod equipped with a weight. The image of the reading indicator against the background of the linear scale is recorded by a camera and sent via power supply and signal cables to the recorder.

Znane są przyrządy mechaniczne [katalog GOECKE: Der Ausruster fur die Vermessungstechnik GK 7, s. 59, www.goecke.de], wyposażone w podziałki, służące do monitorowania pęknięć w konstrukcji budowli w dwóch lub w trzech kierunkach (Riss-Spion 101-RS1, Riss-Spion 101-RS2, Riss-Spion 101RS3 i Rissmonitor 101-TT4). W zależności od prognozowanych przemieszczeń przyrządy te montuje się na badanym obiekcie w różnych konfiguracjach. Z użyciem tych przyrządów można monitorować występujące względne przemieszczenia występujące na badanych obiektach. Przyrządy te składają się z dwóch wzajemnie przesuwających się płytek, na których naniesione są, z odpowiednią dokładnością, podziałki liniowe. Płytki te mogą być wykonane z materiału przeźroczystego lub nieprzeźroczystego.Mechanical devices are known [GOECKE catalogue: Der Ausruster fur die Vermessungstechnik GK 7, p. 59, www.goecke.de], equipped with scales, for monitoring cracks in the structure of a building in two or three directions (Riss-Spion 101-RS1, Riss-Spion 101-RS2, Riss-Spion 101RS3 and Rissmonitor 101-TT4). Depending on the predicted displacements, these devices are mounted on the tested object in different configurations. With the use of these devices, it is possible to monitor the relative displacements occurring on the tested objects. These devices consist of two mutually sliding plates on which linear scales are applied with appropriate accuracy. These plates can be made of transparent or opaque material.

Znany jest z literatury szczelinomierz TM-71 [Kostak B., 1991: “Combined indicator using moire technique”, Balkema, Rotterdam, ISBN 9054100257, 53-61]. Urządzenie składa się z dwóch indykatorów zorientowanych w dwóch prostopadłych płaszczyznach xy oraz xz. Każdy indykator składa się z pary szklanych płytek, z wytrawionymi siatkami spiralnymi, z hiperbolicznym prążkowaniem (tarcza kołowa), oraz liniowymi, z równoległym prążkowaniem, które wyznaczają dwie prostokątne powierzchnie interferencyjne. Ramiona szczelinomierza TM-71, przymocowane do bloków skalnych na skrzydłach uskoku, przenoszą ich ruchy względne, które następnie rejestrowane są przez siatki główne oraz liniowe szczelinomierza. Obserwowane prążki Moire’a na siatkach spiralnych powstają w wyniku superpozycji regularnych struktur geometrycznych (spirale), wytrawionych na szklanych płytkach, z chwilą zmianyThe TM-71 feeler gauge is known from the literature [Kostak B., 1991: “Combined indicator using moire technique”, Balkema, Rotterdam, ISBN 9054100257, 53-61]. The device consists of two indicators oriented in two perpendicular planes xy and xz. Each indicator consists of a pair of glass plates with etched spiral gratings, with hyperbolic striations (circular disc), and linear ones, with parallel striations, which define two rectangular interference surfaces. The arms of the TM-71 feeler gauge, attached to the rock blocks on the wings of the fault, transfer their relative movements, which are then recorded by the main and linear gratings of the feeler gauge. The observed Moire fringes on the spiral gratings are created as a result of the superposition of regular geometric structures (spirals), etched on the glass plates, at the moment of changing

PL 239 595 B1 położenia jednej płytki względem drugiej. Zmiana położenia płytek związana jest z przemieszczeniem względnym bloków skorupowych. Natomiast prążki Moire’a na siatkach liniowych powstają na skutek różnicy gęstości światła przy przejściu przez obrócone względem siebie siatki liniowe w wyniku rotacji bloków skorupowych.PL 239 595 B1 position of one plate relative to another. The change in the position of the plates is related to the relative displacement of the shell blocks. On the other hand, Moiré fringes on linear gratings are created as a result of the difference in light density when passing through linear gratings rotated with respect to each other as a result of the rotation of the shell blocks.

Znana jest metoda opracowania obrazów, pozyskanych za pomocą kamer metrycznych i niemetrycznych. Opisana w publikacji J. Butowtta i R. Kaczyńskiego metoda przetwarzania zdjęć o dowolnym kącie nachylenia względem przyjętej płaszczyzny odniesienia [Butowtt J. i Kaczyński R.: „Fotogrametria”, WAT, Warszawa 2003, str. 23+39], realizowana jest na podstawie znanych i stosowanych w fotogrametrii zasad geometrii rzutowej. Metoda płaskich przekształceń rzutowych bazuje na przekształceniu płaszczyzny w płaszczyznę, z wykorzystaniem co najmniej czterech odpowiadających sobie punktów homologicznych, przy założeniu, że żadne trzy punkty, spośród tych czterech, nie leżą na jednej prostej. Ta metoda przetwarzania pozwala wyeliminować zniekształcenia perspektywiczne, wynikające z nierównoległości wzajemnej płaszczyzn podlegających opracowaniu. W publikacji tej (na str. 126+130) opisane są również znane i stosowane w fotogrametrii procedury kalibracji kamer.There is a known method of processing images acquired using metric and non-metric cameras. The method of processing images with any angle of inclination relative to the adopted reference plane described in the publication by J. Butowtt and R. Kaczyński [Butowtt J. and Kaczyński R.: "Fotogrammetry", WAT, Warsaw 2003, pp. 23+39] is implemented on the basis of the principles of projective geometry known and used in photogrammetry. The method of flat projective transformations is based on the transformation of a plane into a plane, using at least four corresponding homologous points, assuming that no three points, out of these four, lie on one straight line. This processing method allows for the elimination of perspective distortions resulting from the non-parallelism of the planes being processed. This publication (on pp. 126+130) also describes the camera calibration procedures known and used in photogrammetry.

Problemem wskazanego stanu techniki jest to, że przyrządy mechaniczne nie pozwalają zautomatyzować sposobu prowadzonych obserwacji oraz nie pozwalają przesłać wyników tych obserwacj i do jednostki rejestrującej. Innym ograniczeniem, dostrzeżonym w opisach stosowanych urządzeń, są niewielkie zakresy pomiarowe oraz konieczność ciągłej dostępności do punktów pomiarowych, w miejscach prowadzonych obserwacji. W znanych urządzeniach wykorzystane może być także zjawisko interferencji oraz analiza prążków Moire’a, które w prawdzie umożliwiają uzyskanie wysokiej dokładności pomiarów, ale ograniczone są do niewielkiej przestrzeni obserwacji.The problem of the indicated state of the art is that mechanical devices do not allow for the automation of the method of observations and do not allow for sending the results of these observations to the recording unit. Another limitation, noticed in the descriptions of the devices used, is the small measurement ranges and the need for continuous access to measurement points in the places where the observations are conducted. In known devices, the phenomenon of interference and analysis of Moiré fringes can also be used, which in fact allow for obtaining high measurement accuracy, but are limited to a small observation space.

Dlatego okazało się, że wprowadzenie do zestawu pomiarowego metody fotogrametrycznej, pozwala na automatyczną rejestrację i transmisję wyników pomiarów oraz zdalny pomiar na pozyskanych obrazach, natomiast zastosowanie pionu światłowodowego umożliwia odniesienie wyników pomiarów do linii pionu. Pion światłowodowy pozwala wyznaczyć kąty pochylenia mierzonego obiektu w dwóch wzajemnie prostopadłych kierunkach.Therefore, it turned out that introducing the photogrammetric method to the measurement set allows for automatic recording and transmission of measurement results and remote measurement on the acquired images, while the use of a fiber optic plumb line allows for relating measurement results to the plumb line. The fiber optic plumb line allows for determining the tilt angles of the measured object in two mutually perpendicular directions.

Zastosowany pion światłowodowy posiada podstawę, do której przytwierdzony jest wspornik pionu. Wspornik pionu ma zawieszony światłowód, którego górny koniec jest oświetlony jest przez źródło światła, a dolny koniec jest wyposażony w tłumik. Przebieg linii pionu wyznacza się metodą fotogrametryczną, na podstawie pomiaru położenia końca światłowodu.The applied optical fiber plumb line has a base to which the plumb line support is attached. The plumb line support has a suspended optical fiber, the upper end of which is illuminated by a light source, and the lower end is equipped with an attenuator. The course of the plumb line is determined by the photogrammetric method, based on the measurement of the position of the optical fiber end.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia pomiarowego do pomiarów przemieszczeń, które umożliwią, na drodze przetworzenia fotogrametrycznego zarejestrowanych obrazów tarczy pomiarowej na tle ramy odniesienia, w sposób automatyczny i telemetryczny, określenie zmian położenia, tj. przesunięć i obrotów elementów pomiarowych jednego względem innego na obiekcie, w odniesieniu do linii pionu. Opracowany wynalazek może być stosowany jako pojedynczy zestaw lub zwielokrotniony na elementach obiektu.The purpose of the invention is to develop a measuring device for measuring displacements, which will enable, through photogrammetric processing of recorded images of the measuring target against the background of the reference frame, in an automatic and telemetric manner, determining changes in position, i.e. shifts and rotations of one measuring element relative to another on the object, in relation to the plumb line. The developed invention can be used as a single set or multiplied on the elements of the object.

Istotą wynalazku jest to, że urządzenie zawiera ramę odniesienia, z naniesionymi co najmniej czterema sygnałami odniesienia, które są osadzone w jednej płaszczyźnie XrZr, w lokalnym kartezjańskim układzie współrzędnych XryrZr, przy czym, jeśli liczba sygnałów odniesienia wynosi m, to liczba sygnałów odniesienia, które nie mogą leżeć na jednej prostej, wynosi m-1, oraz zawiera tarczę pomiarową, z co najmniej czterema sygnałami kontrolowanymi, które są osadzone w jednej płaszczyźn ie XtZt, w lokalnym kartezjańskim układzie współrzędnych XtytZt. Jeśli liczba sygnałów kontrolowanych wynosi k, to liczba sygnałów kontrolowanych, które nie mogą leżeć na jednej prostej, wynosi k-1. Kamera elektroniczna ma zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych XkykZk i połączona jest z systemem centralnej rejestracji i przetwarzania danych oraz zwrócona jest obiektywem w stronę ramy odniesienia i tarczy pomiarowej. Ponadto do ramy odniesienia przytwierdzony jest pion światłowodowy, który ma w dolnej części kamerę elektroniczną pionu, połączoną z systemem centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD) oraz wspornik pionu, który w środku górnej, części ma otwór, w którym z użyciem zawiesia światłowodu, zawieszony jest światłowód o długości d, którego górny koniec oświetlony jest przez źródło światła przy czym pion światłowodowy ma zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych XpypZp.The essence of the invention is that the device comprises a reference frame with at least four reference signals placed on it, which are placed in one plane XrZr, in the local Cartesian coordinate system XryrZr, wherein if the number of reference signals is m, then the number of reference signals which cannot lie on one straight line is m-1, and comprises a measuring target with at least four monitored signals, which are placed in one plane XtZt, in the local Cartesian coordinate system XtytZt. If the number of monitored signals is k, then the number of monitored signals which cannot lie on one straight line is k-1. The electronic camera has a defined Cartesian coordinate system XkykZk and is connected to the central data recording and processing system and is directed with its lens towards the reference frame and the measuring target. In addition, a fiber optic plumb line is attached to the reference frame, which has an electronic plumb line camera in its lower part, connected to the central data recording and processing system (CRPD), and a plumb line support, which has an opening in the middle of its upper part, in which an optical fiber of length d is suspended using a fiber optic suspension, the upper end of which is illuminated by a light source, and the fiber optic plumb line has a defined Cartesian coordinate system XpypZp.

Korzystnie jest, gdy system centralnej rejestracji i przetwarzania danych jest przenośnym mikrokomputerem.It is advantageous if the central data recording and processing system is a portable microcomputer.

Korzystnie również jest, gdy sygnały odniesienia mają postać kwadratów, zwłaszcza koloru białego i/lub czarnego.It is also advantageous when the reference signals take the form of squares, especially white and/or black.

PL 239 595 B1PL 239 595 B1

Korzystnie także jest, gdy sygnały odniesienia mają postać albo koncentrycznych okręgów, albo koła, albo krzyża, albo znaku kodowego.It is also advantageous if the reference signals take the form of either concentric circles, or a circle, or a cross, or a coded character.

Korzystnie również jest, gdy sygnały odniesienia są rozmieszczone na ramie odniesienia w sposób regularny.It is also advantageous if the reference signals are regularly arranged on the reference frame.

Korzystnie także jest, gdy sygnały kontrolowane mają postać kwadratów, zwłaszcza koloru białego i/lub czarnego.It is also advantageous when the controlled signals take the form of squares, especially white and/or black.

Korzystnie także jest, gdy sygnały kontrolowane mają postać albo koncentrycznych okręgów, albo koła, albo krzyża, albo znaku kodowego.It is also advantageous when the controlled signals take the form of either concentric circles, a circle, a cross or a coded sign.

Korzystnie również jest, gdy sygnały kontrolowane są rozmieszczone na ramie odniesienia w sposób regularny.It is also advantageous if the controlled signals are regularly distributed over the reference frame.

Korzystnie jest, gdy urządzenie zawiera wysięgnik.It is advantageous if the device includes a boom.

Korzystnie również jest, gdy kamera elektroniczna połączona jest z wysięgnikiem w sposób rozłączny, za pomocą śruby sprzęgającej.It is also advantageous if the electronic camera is releasably connected to the boom by means of a coupling screw.

Korzystnie także jest, gdy kamera elektroniczna połączona jest z wysięgnikiem na stałe.It is also advantageous if the electronic camera is permanently connected to the boom.

Korzystnie również jest, gdy wysięgnik przymocowany jest za pomocą śrub mocujących do elementu odniesienia niezależnie od ramy odniesienia.It is also advantageous if the boom is attached by means of mounting screws to the reference element independently of the reference frame.

Korzystnie także jest, gdy wysięgnik przymocowany jest na stałe do ramy odniesienia.It is also advantageous if the boom is permanently attached to the reference frame.

Korzystnie również jest, gdy wysięgnik ma postać płaskownika w kształcie litery L.It is also advantageous if the boom has the form of an L-shaped flat bar.

Korzystnie także jest, gdy kamera elektroniczna ustawiona jest na stanowisku obserwacyjnym niezwiązanym z mierzonym obiektem.It is also advantageous if the electronic camera is set at an observation position unrelated to the measured object.

Korzystnie także jest, gdy tarcza pomiarowa znajduje się wewnątrz ramy odniesienia.It is also advantageous if the measuring disc is located inside the reference frame.

Korzystnie również jest, gdy odpowiednie osie kartezjańskich układów współrzędnych: tarczy pomiarowej xtytzt i ramy odniesienia XryrZr w pomiarze wyjściowym są względem siebie w przybliżeniu równoległe.It is also advantageous when the corresponding axes of the Cartesian coordinate systems: the measuring disc xtytzt and the reference frame XryrZr in the output measurement are approximately parallel to each other.

Korzystnie również jest, gdy kamera elektroniczna połączona jest bezprzewodowo z systemem centralnej rejestracji i przetwarzania danych.It is also advantageous when the electronic camera is wirelessly connected to the central data recording and processing system.

Korzystnie także jest, gdy oś yk kartezjańskiego układu współrzędnych kamery elektronicznej jest w przybliżeniu prostopadła do płaszczyzny XrZr wyznaczonej przez kartezjański układ współrzędnych ramy odniesienia.It is also advantageous when the yk axis of the Cartesian coordinate system of the electronic camera is approximately perpendicular to the XrZr plane defined by the Cartesian coordinate system of the reference frame.

Korzystnie również jest, gdy odpowiednie osie kartezjańskich układów współrzędnych: kamery elektronicznej XkykZk i ramy odniesienia XryrZr w pomiarze wyjściowym są względem siebie w przybliżeniu równoległe.It is also advantageous when the corresponding axes of the Cartesian coordinate systems: the electronic camera XkykZk and the reference frame XryrZr in the output measurement are approximately parallel to each other.

Korzystnie także jest, gdy oś yk kartezjańskiego układu współrzędnych kamery elektronicznej jest zwrócona w przybliżeniu centralnie do ramy odniesienia.It is also advantageous if the yk axis of the Cartesian coordinate system of the electronic camera is directed approximately centrally to the reference frame.

Korzystnie także jest, gdy rama odniesienia ma postać ramy prostokątnej albo obręczy.It is also advantageous if the reference frame has the form of a rectangular frame or a hoop.

Korzystnie również jest, gdy tarcza pomiarowa ma postać prostokąta albo koła.It is also advantageous if the measuring disc is in the shape of a rectangle or a circle.

Korzystnie także jest, gdy pion światłowodowy połączony jest z ramą odniesienia w sposób rozłączny, za pomocą śrub sprzęgających.It is also advantageous if the fiber optic riser is releasably connected to the reference frame by means of coupling screws.

Korzystnie również jest, gdy pion światłowodowy połączony jest z ramą odniesienia na stałe.It is also advantageous if the fiber optic riser is permanently connected to the reference frame.

Korzystnie także jest, gdy, po połączeniu pionu światłowodowego z ramą odniesienia, kartezjańskie układy współrzędnych ramy odniesienia XryrZr i pionu światłowodowego XpypZp są względem siebie równoległe.It is also advantageous when, after connecting the optical fiber plumb line to the reference frame, the Cartesian coordinate systems of the reference frame XryrZr and the optical fiber plumb line XpypZp are parallel to each other.

Korzystnie również jest, gdy światłowód jest pojedynczym światłowodem włóknistym o przekroju kołowym.It is also advantageous if the optical fiber is a single optical fiber with a circular cross-section.

Korzystnie także jest, gdy światłowód jest światłowodem włóknistym w postaci wiązki o liczbie włókien większej od jedności.It is also advantageous when the optical fiber is a fiber optic cable in the form of a bundle with a number of fibers greater than one.

Zastosowany pion światłowodowy jest elementem pomiarowym, w którym linia pionu pokrywa się z siłą ciężkości, przebiegającą wzdłuż światłowodu, który jest cięgnem pionu światłowodowego. Wychylenie kątowe światłowodu, o znanej długości d, od linii pionu, wyznacza się na podstawie pomiaru położenia dolnego, świecącego końca światłowodu, metodą fotogrametryczną, z użyciem kamery elektronicznej.The applied fiber optic plumb line is a measuring element in which the plumb line coincides with the force of gravity running along the fiber optic, which is the fiber optic plumb line. The angular deflection of the fiber optic, of known length d, from the plumb line is determined based on the measurement of the position of the lower, luminous end of the fiber optic, using the photogrammetric method, using an electronic camera.

Zależność pomiędzy kartezjańskim i układami współrzędnych: ramy odniesienia 3 (XryrZr) względem kamery elektronicznej 6 (XkykZk) wyznacza się na podstawie wzoru 1, wykorzystując w CRPD 7 odpowiednie oprogramowanie. Formuła ta jest matematycznym zapisem przestrzennej transformacji między dwoma kartezjańskimi układami współrzędnych.The relationship between the Cartesian and coordinate systems: reference frame 3 (XryrZr) relative to the electronic camera 6 (XkykZk) is determined based on formula 1, using the appropriate software in CRPD 7. This formula is a mathematical notation of the spatial transformation between two Cartesian coordinate systems.

PL 239 595 BIPL 239 595 BI

Xk = M^Tr + T* (1) gdzie:X k = M^T r + T* (1) where:

- Mr jest to macierz obrotu, opisująca zależność kątową między układem współrzędnych ramy odniesienia (χΓγΓζΓ) a układem współrzędnych kamery elektronicznej (XkykZk); ------»- M r is the rotation matrix describing the angular relationship between the coordinate system of the reference frame (χ Γ γ Γ ζ Γ ) and the coordinate system of the electronic camera (XkykZk); ------»

- Tr to wektor translacji, określający przesunięcie początku układu współrzędnych ramy odniesienia (xryrZr) od początku układu współrzędnych kamery elektronicznej (XkykZk);- Tr is the translation vector defining the offset of the origin of the reference frame coordinate system (x r yrZ r ) from the origin of the electronic camera coordinate system (XkykZk);

- to wektor określający położenie danego punktu w układzie współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr);- is a vector defining the position of a given point in the coordinate system of the reference frame (x r y r z r );

- to wektor określający położenie danego punktu w układzie współrzędnych kamery elektronicznej (xkykZk).- is a vector defining the position of a given point in the coordinate system of the electronic camera (x k ykZ k ).

Macierz obrotu to macierz kwadratowa, która w euklidesowej przestrzeni 3D ma wymiar 3x3 elementy (wzór 2). Dziewięć współczynników macierzy obrotu są to liczby rzeczywiste, które stanowią związki funkcji trygonometrycznych (sinusów i cosinusów) trzech kątów obrotów (tzw. kątów Eulera, oznaczonych greckimi literami): omega (»), phi (¢^) i kappa (/&), przy czym, w pierwszej kolejności stosuje się obrót układu ramy odniesienia 3 (xryrzr) o kąt omega (ωτ) wokół osi xr (oś pierwszego obrotu), następnie o kąt phi (¢^) wokół osi yr (oś drugiego obrotu) i ostatecznie o kąt kappa (/&) wokół osi zr (oś trzeciego obrotu). Jest to tzw. konwencja ω-φ-κ. Kąty ca, cpr, κ określają rotację układu współrzędnych ramy odniesienia 3 (χΓγΓζΓ) względem układu współrzędnych kamery 6 (XkykZk).The rotation matrix is a square matrix that has dimensions of 3x3 elements in the Euclidean 3D space (formula 2). The nine coefficients of the rotation matrix are real numbers that are the relationships of trigonometric functions (sines and cosines) of three rotation angles (so-called Euler angles, marked with Greek letters): omega (»), phi (¢^) and kappa (/&), whereby, first, the rotation of the reference frame system 3 (x r y r z r ) is applied by the omega angle (ωτ) around the x r axis (the axis of the first rotation), then by the phi angle (¢^) around the y r axis (the axis of the second rotation) and finally by the kappa angle (/&) around the z r axis (the axis of the third rotation). This is the so-called ω-φ-κ convention. The angles ca, cpr, κ define the rotation of the coordinate system of the reference frame 3 (χ Γ γ Γ ζ Γ ) with respect to the camera coordinate system 6 (XkykZk).

mn m2i m3i nii2 m13 m22 m23 m32 m33 . m nm 2i m 3i nii2 m 13 m 22 m 23 m 32 m 33 .

(2) gdzie:(2) where:

m 11 — COS ęY COS Kr mi2 = cos ca sin Kr + sin ca sin cpr cos Krm 11 - COS ęY COS Kr mi2 = cos ca sin Kr + sin ca sin cpr cos Kr

Π113 = Sin ca Sin Kr - COS ca Sin Cf>r COS Kr m21 = - COS cpr sin Kr m22 = COS ca COS Kr - sin ca sin cpr sin Kr m23 = sin ca COS Kr + COS ca sin cpr sin Kr m31 = sin cpr m32 = - sin ca cos cpr m33 = COS ca COS cprΠ113 = Sin ca Sin Kr - COS ca Sin Cf>r COS Kr m21 = - COS cpr sin Kr m22 = COS ca COS Kr - sin ca sin cpr sin Kr m23 = sin ca COS Kr + COS ca sin cpr sin Kr m31 = sin cpr m32 = - sin ca cos cpr m33 = COS ca COS cpr

W zagadnieniu odwrotnym do przedstawionego powyżej, w tzw. konwencji κ-cp-co, określa się zależność kątową, pomiędzy układem współrzędnych kartezjańskich kamery elektronicznej 6 (XkykZk) względem układu współrzędnych ramy odniesienia 3 (xryrZr). Zależność tą opisuje, przy założeniu ortogonalności macierzy obrotu , wzór 3, z którego wynika, że odwrotność macierzy ortogonalnej jest pr równa jej transpozycji. Stąd macierz określająca kątową zależność między układem współrzędnych kamery elektroniczną 6 (XkykZk) a układem współrzędnych ramy odniesienia 3 (xryrzr), przedstawia wzór 4.In the problem inverse to the one presented above, in the so-called κ-cp-co convention, the angular dependence is determined between the Cartesian coordinate system of the electronic camera 6 (XkykZk) with respect to the coordinate system of the reference frame 3 (x r yrZ r ). This dependence is described, assuming the orthogonality of the rotation matrix, by formula 3, from which it follows that the inverse of the orthogonal matrix is equal to its transpose. Hence, the matrix defining the angular dependence between the coordinate system of the electronic camera 6 (XkykZk) and the coordinate system of the reference frame 3 (x r y r z r ), is presented by formula 4.

M-1 = (Μ^Γ1 = (MW = Rr k = R (3)M- 1 = (Μ^Γ 1 = (MW = R r k = R (3)

*1 = = *1 = = mu m12 mu m 12 m2i m22 m 2 and m 22 m3i' m32 m 3i' m 32 (4) (4) m13 m 13 m23 m 23 m33 m 33

ψνψν

W celu określenia wektora translacji ‘k , który określa przesunięcie początku układu współrzędnych kamery elektronicznej 6 (XkykZk) od początku układu współrzędnych ramy odniesienia 3 (xryrzr), nr Tk na podstawie znanej macierzy obrotu k i wektora translacji 1 r, korzysta się z wzoru 5.In order to determine the translation vector 'k, which specifies the shift of the origin of the coordinate system of the electronic camera 6 (XkykZk) from the origin of the coordinate system of the reference frame 3 (x r y r z r ), nr Tk based on the known rotation matrix ki of the translation vector 1 r, formula 5 is used.

PL 239 595 BIPL 239 595 BI

Tl = -Rl Tl (5)Tl = -Rl Tl (5)

Matematyczny zapis odwrotnej transformacji, czyli transformacji między kartezjańskim układem współrzędnych kamery elektronicznej 6 (XkykZk) a kartezjańskim układem współrzędnych ramy odniesienia 3 (xryrzr), przedstawia wzór 6.The mathematical notation of the inverse transformation, i.e. the transformation between the Cartesian coordinate system of the electronic camera 6 (XkykZk) and the Cartesian coordinate system of the reference frame 3 (x r y r z r ), is given by formula 6.

Tr = Rr k-rk + Tź (6)T r = R r k -r k + Tź (6)

Na podstawie macierzy ^r (lub ^k) (wzory 2 i 4) można wyznaczyć kąty obrotów c&, w (wzór 7). Wynik obliczeń uzyskujemy w radianach, natomiast w celu przeliczenia na stopnie należy przemnożyć wynik przez przelicznik 1807π.Based on the matrix ^r (or ^k) (formulas 2 and 4), the rotation angles c&, w (formula 7) can be determined. The result of the calculations is obtained in radians, while in order to convert to degrees, the result should be multiplied by the conversion factor 1807π.

= — atan2(m32,m33) φτ = asin(m31) (7)= — atan2(m 32 ,m 33 ) φ τ = asin(m 31 ) (7)

Następnie, w analogiczny sposób do przedstawionego powyżej, określa się zależność między kartezjańskim i układami współrzędnych tarczy pomiarowej 4 (xtytZt) i kamery elektronicznej 6 (XkYkZk), pi czyli wyznacza się macierz obrotu (określającą zależność kątową między układem współrzędnych kamery elektronicznej 6 (XkykZk) a układem współrzędnych tarczy pomiarowej 4 (xtytZt)) i wektor transyt lacji k (określający przesunięcie początku układu współrzędnych kamery elektronicznej 6 (XkykZk) od początku układu współrzędnych tarczy pomiarowej 4 (xtytZt)).Then, in a manner analogous to that presented above, the relationship between the Cartesian coordinate systems of the measuring target 4 (xtytZt) and the electronic camera 6 (XkYkZk), p and , i.e. the rotation matrix (defining the angular relationship between the coordinate system of the electronic camera 6 (XkykZk) and the coordinate system of the measuring target 4 (xtytZt)) and the transit vector k (defining the shift of the origin of the coordinate system of the electronic camera 6 (XkykZk) from the origin of the coordinate system of the measuring target 4 (xtytZt)) are determined.

Na podstawie zarejestrowanych w czasach to (czas pomiaru wyjściowego) i ti (czas pomiaru aktualnego) obrazów położenia sygnałów odniesienia 11 i sygnałów kontrolowanych 12, wykorzystując θτΓ 0 nr 1 nr oprogramowanie, wyznacza się przesunięcia ( fi 11) oraz rotacje ( i Λί) między kartezjańskim i układami współrzędnych: tarczy pomiarowej 4 (xtytZt) względem ramy odniesienia 3 (xryrzr), w jednorodnym kartezjańskim układzie współrzędnych kamery elektronicznej 6 (XkYkZk) (fig. 4 i fig. 5).Based on the images of the position of reference signals 11 and controlled signals 12 recorded at times to (initial measurement time) and ti (current measurement time), using the software, the displacements (fi 1 1) and rotations (i Λ ί) are determined between the Cartesian and coordinate systems: of the measuring target 4 (xtytZt) with respect to the reference frame 3 (x r y r z r ), in the homogeneous Cartesian coordinate system of the electronic camera 6 (XkYkZk) (Fig. 4 and Fig. 5).

Na podstawie obliczonych wartości odpowiednich wektorów translacji i odpowiednich macierzy obrotów wyznacza się wzajemne położenie elementu pomiarowego 1, reprezentowanego przez tarczę pomiarową 4, względem elementu odniesienia 2, reprezentowanego przez ramę odniesienia 3.Based on the calculated values of the corresponding translation vectors and the corresponding rotation matrices, the mutual position of the measuring element 1, represented by the measuring disc 4, relative to the reference element 2, represented by the reference frame 3, is determined.

W zależności od prognozowanych wielkości przemieszczeń elementów 1 i 2 mierzonego obiektu i wymaganych dokładności pomiarów należy dobrać wielkość urządzenia (w tym ilość i wielkość sygnałów kontrolowanych 12 i sygnałów odniesienia 11) oraz sposób ustawienia kamery elektronicznej 6 i jej parametry techniczne. Należy również pamiętać, że na wyniki pomiarów, wraz ze wzrostem odległości fotografowania, mogą mieć większy wpływ warunki środowiskowe (np. gradient temperatury i wilgotność powietrza, ciśnienie atmosferyczne, nasłonecznienie, zapylenie czy występujące wibracje), powodując obniżenie dokładności realizowanych pomiarów. Wpływ wymienionych czynników środowiskowych można ograniczyć monitorując dodatkowymi sensorami parametry środowiskowe i atmosfery. Wówczas wyniki z tych sensorów należy uwzględnić, stosując odpowiednie procedury obliczeniowe w CRPD 7, podczas przetwarzania obrazów, zarejestrowanych kamerą elektroniczną 6.Depending on the predicted displacement values of elements 1 and 2 of the measured object and the required measurement accuracy, the size of the device (including the number and size of controlled signals 12 and reference signals 11) and the method of setting the electronic camera 6 and its technical parameters should be selected. It should also be remembered that the measurement results, along with the increase in the distance of photographing, may have a greater impact on the environmental conditions (e.g. temperature gradient and air humidity, atmospheric pressure, sunlight, dust or vibrations), resulting in a decrease in the accuracy of the measurements performed. The influence of the above environmental factors can be limited by monitoring the environmental and atmospheric parameters with additional sensors. In such a case, the results from these sensors should be taken into account using appropriate calculation procedures in CRPD 7, when processing images recorded by the electronic camera 6.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 - przedstawia urządzenie do pomiarów przemieszczeń w rzucie aksonometrycznym, przy braku połączenia ramy odniesienia z wysięgnikiem, fig. 2 - przedstawia urządzenie w rzucie aksonometrycznym, przy połączeniu ramy odniesienia z wysięgnikiem, fig. 3 - przedstawia urządzenie w rzucie aksonometrycznym bez wysięgnika, przy ustawieniu kamery elektronicznej na niezależnym stanowisku obserwacyjnym, którym może być statyw lub słup obserwacyjny, fig. 4 - przedstawia zależność między kartezjańskim i układami współrzędnych: kamery elektronicznej XkYkZk, ramy odniesienia xryrZr, pionu światłowodowego ΧρΥρΖρ i tarczy pomiarowej XtytZt w pozycji wyjściowej pomiarowej to, fig. 5 - przedstawia zależność między kartezjańskim i układami współrzędnych: kamery elektronicznej XkYkZk, ramy odniesienia xryrZr, pionu światłowodowego xPyPzp i tarczy pomiarowej XtytZt w pozycji aktualnej pomiarowej ti, natomiast fig. 6 - przedstawia zależność między kartezjańskim i układami współrzędnych: kamery elektronicznej XkYkZk, ramy odniesienia xryrZr, pionu światłowodowego xPyPzp i tarczy pomiarowej XtytZt w kolejnej pozycji pomiarowej w czasie t2, przy pochyleniu: ramy odniesienia, pionu światłowodowego i kamery elektronicznej oraz tarczy pomiarowej.The subject of the invention is presented in an example embodiment in the drawing, in which: fig. 1 - shows a device for measuring displacements in an axonometric projection, in the absence of a connection between the reference frame and the boom, fig. 2 - shows the device in an axonometric projection, with the connection between the reference frame and the boom, fig. 3 - shows the device in an axonometric projection without a boom, with the electronic camera set on an independent observation position, which may be a tripod or an observation pole, fig. 4 - shows the relationship between the Cartesian and coordinate systems: of the electronic camera XkYkZk, reference frame x r yrZ r , fiber optic plumb line ΧρΥρΖρ and measuring target XtytZt in the initial measurement position to, fig. 5 - shows the relationship between the Cartesian and coordinate systems: of the electronic camera XkYkZk, reference frame x r yrZ r , fiber optic plumb line x P y P z p and the measuring target XtytZt in the current measuring position ti, while Fig. 6 shows the relationship between the Cartesian and coordinate systems: electronic camera XkYkZk, reference frame x r yrZ r , fiber-optic plumb line x P y P z p and the measuring target XtytZt in the next measuring position at time t2, at the inclination of: the reference frame, the fiber-optic plumb line and the electronic camera, as well as the measuring target.

PL 239 595 B1PL 239 595 B1

P r z y k ł a d 1. Urządzenie do pomiarów przemieszczeń, jak na fig. 1, składa się z tarczy pomiarowej 4, przytwierdzonej śrubami mocującymi 10 do elementu pomiarowego 1 mierzonego obiektu, oraz z ramy odniesienia 3, przytwierdzonej śrubami mocującymi 10 do elementu odniesienia 2 obiektu mierzonego. Do ramy odniesienia 3 przytwierdzony jest śrubami sprzęgającymi 9 pion światłowodowy 14, posiadający kamerę elektroniczną pionu 15, połączoną przewodem transmisyjnym kamery elektronicznej pionu 16 z systemem centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD) 7 i wspornik pionu 17. W środku górnej części wspornika pionu 17, poprzez otwór 20 z użyciem zawiesia światłowodu 18, zawieszony jest światłowód 21 o długości d, którego górny koniec oświetlony jest przez źródło światła 19. Natomiast dolny koniec światłowodu 21, wyposażony jest w obciążnik 22 i sygnalizowany jest przez punkt P, który obserwowany jest przez kamerę elektroniczną pionu 15. Rama odniesienia 3 posiada sygnały odniesienia 11 i ma zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych ramy odniesienia XryrZr. Tarcza pomiarowa 4 posiada sygnały kontrolowane 12 i ma zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych tarczy pomiarowej XtytZt. Natomiast pion światłowodowy 14 ma zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych pionu światłowodowego XpypZp. Do elementu odniesienia 2 przymocowany jest wysięgnik 5, do którego przymocowana jest kamera elektroniczna 6 śrubą sprzęgającą 9. Kamera elektroniczna 6, która ma określony swój kartezjański układ współrzędnych XkykZk, połączona jest przewodem transmisyjnym 8 z system centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD) 7. Urządzenie do pomiarów przemieszczeń, wykonane jak w przykładzie 1, przeznaczone jest do określenia prognozowanych przemieszczeń elementów 1 i 2 mierzonego obiektu w zakresie od 0.0 mm do 50.0 mm, z dokładnością pomiarów na poziomie dziesiątych i setnych części milimetra. Rotację elementów mierzonego obiektu wyznacza się na poziomie tysięcznych części stopnia. Wykonane pomiary przemieszczeń odniesione są do linii pionu, realizowanej przez oś Zp kartezjańskiego układu współrzędnych XpypZp pionu światłowodowego 14. Wielkość urządzenia (w tym ilość i wielkość sygnałów kontrolowanych 12 i sygnałów odniesienia 11 jak i sposób ustawienia kamery elektronicznej 6 i jej parametry techniczne dobierane są po przeprowadzonej wnikliwej analizie zaistniałego przypadku. Parametry techniczne kamery elektronicznej 6 i w tym wielkość i rozdzielczość matrycy oraz zastosowany obiektyw, powinny być tak dobrane, aby uwzględniały wymiary ramy odniesienia 3 oraz wymiary zastosowanych sygnałów kontrolowanych 12, i sygnałów odniesienia 11. Natomiast w przypadku kamery elektronicznej pionu 15 należy dobrać rozdzielczość matrycy oraz zastosowany obiektyw tak aby w sposób optymalny obs erwować i rejestrować położenie końca światłowodu 21, reprezentowanego przez punkt P. Rejestrację obrazów kamerą elektroniczną 6 i kamerą elektroniczną pionu 15 należy prowadzić przy ustalonych warunkach oświetleniowych.Example 1. The device for measuring displacements, as in Fig. 1, consists of a measuring disc 4, attached by means of fastening screws 10 to the measuring element 1 of the measured object, and of a reference frame 3, attached by means of fastening screws 10 to the reference element 2 of the measured object. A fiber optic riser 14 is attached to the reference frame 3 with coupling screws 9, having an electronic riser camera 15, connected by a transmission cable of the electronic riser camera 16 to the central data recording and processing system (CRPD) 7 and a riser support 17. In the middle of the upper part of the riser support 17, through an opening 20 using a fiber optic suspension 18, an optical fiber 21 of length d is suspended, the upper end of which is illuminated by a light source 19. On the other hand, the lower end of the optical fiber 21 is equipped with a weight 22 and is signaled by point P, which is observed by the electronic riser camera 15. The reference frame 3 has reference signals 11 and has a defined Cartesian coordinate system of the reference frame XryrZr. The measuring target 4 has controlled signals 12 and has a defined Cartesian coordinate system of the measuring target XtytZt. The fiber optic plumb line 14 has a defined Cartesian coordinate system of the fiber optic plumb line XpypZp. A boom 5 is attached to the reference element 2, to which the electronic camera 6 is attached by a coupling screw 9. The electronic camera 6, which has its defined Cartesian coordinate system XkykZk, is connected by a transmission cable 8 to the central data recording and processing system (CRPD) 7. The device for measuring displacements, made as in example 1, is designed to determine the predicted displacements of elements 1 and 2 of the measured object in the range from 0.0 mm to 50.0 mm, with a measurement accuracy of tenths and hundredths of a millimeter. The rotation of the elements of the measured object is determined at the level of thousandths of a degree. The displacement measurements performed are referred to the plumb line realized by the Zp axis of the Cartesian coordinate system XpypZp of the optical fibre plumb line 14. The size of the device (including the number and size of the controlled signals 12 and reference signals 11 as well as the method of setting the electronic camera 6 and its technical parameters are selected after a thorough analysis of the case. The technical parameters of the electronic camera 6, including the size and resolution of the matrix and the lens used, should be selected so as to take into account the dimensions of the reference frame 3 and the dimensions of the controlled signals 12 and reference signals 11 used. In the case of the electronic camera of the plumb line 15, the resolution of the matrix and the lens used should be selected so as to optimally observe and record the position of the end of the optical fibre 21, represented by point P. The recording of images with the electronic camera 6 and the electronic camera of the plumb line 15 should be carried out under established lighting conditions.

Sposób realizacji pomiaru przemieszczeń:Method of measuring displacements:

Przed przystąpieniem do pomiaru przemieszczeń na mierzonym obiekcie montuje się, za pomocą śrub mocujących 10, odpowiednio na elemencie pomiarowym 1 tarczę pomiarową 4. Z kolei na elemencie odniesienia 2 montuje się ramę odniesienia 3, z pionem światłowodowym 14. Kamerę elektroniczną 6 mocuje się na wysięgniku 5, przy czym wysięgnik 5 jest połączony z elementem odniesienia 2 (fig. 1). Kamerę elektroniczną 6 łączy się przewodem transmisyjnym 8 z systemem centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD) 7, natomiast tarczę pomiarową 4 umieszcza się tak, aby znalazła się wewnątrz ramy odniesienia 3 oraz, aby płaszczyzny Xy kartezjańskich układów współrzędnych: XryrZr i XtytZt były względem siebie równoległe. Po połączeniu pionu światłowodowego 14 z ramą odniesienia 3, kartezjańskie układy współrzędnych: ramy odniesienia XryrZr i pionu światłowodowego XpypZp, również są względem siebie równoległe. Tak przygotowany obiekt i urządzenie pomiarowe nadaje się do realizacji obserwacji cyklicznych, w założonym interwale czasowym, i pozwala określić zachodzące przemieszczenia na mierzonym obiekcie. Wyznaczone przemieszczenia odnoszą się do wzajemnych przemieszczeń elementów: pomiarowego 1 i odniesienia 2.Before starting to measure displacements on the measured object, the measuring target 4 is mounted, using mounting screws 10, on the measuring element 1, respectively. In turn, the reference frame 3 is mounted on the reference element 2, with the fiber optic plumb line 14. The electronic camera 6 is mounted on the boom 5, with the boom 5 being connected to the reference element 2 (fig. 1). The electronic camera 6 is connected by a transmission cable 8 to the central data recording and processing system (CRPD) 7, while the measuring target 4 is placed so that it is inside the reference frame 3 and that the Xy planes of the Cartesian coordinate systems: XryrZr and XtytZt are parallel to each other. After connecting the optical fiber plumb line 14 with the reference frame 3, the Cartesian coordinate systems: the reference frame XryrZr and the optical fiber plumb line XpypZp are also parallel to each other. The object and measuring device prepared in this way are suitable for cyclic observations, in the assumed time interval, and allow determining the displacements occurring on the measured object. The determined displacements refer to the mutual displacements of the elements: measurement 1 and reference 2.

Przed rozpoczęciem właściwych pomiarów urządzenie według wynalazku kalibruje się. W przypadku ramy odniesienia 3 określa się położenie sygnałów odniesienia 11 w kartezjańskim układzie współrzędnych XryrZr ramy odniesienia 3. Dla tarczy pomiarowej 4 wyznacza się położenie sygnałów kontrolowanych 12 w kartezjańskim układzie współrzędnych XtytZt tarczy pomiarowej 4, a w przypadku pionu światłowodowego 14 określa się kierunki i wartości wychyleń kątowych linii pionu, o znanej długości d, na podstawie pomiaru położenia dolnego, świecącego końca światłowodu 21 (punktu kontrolnego P), metodą fotogrametryczną, z użyciem kamery elektronicznej pionu 15, w kartezjańskim układzie współrzędnych XpypZp pionu światłowodowego 14. Dla kamery elektronicznej 6 i kamery elektronicznej pionu 15 wyznacza się elementy orientacji wewnętrznej wraz z parametrami dystorsji układu optycznego, stosując znane fotogrametryczne procedury. Dla pionu światłowodowego 14 określa się położenieBefore starting the actual measurements, the device according to the invention is calibrated. In the case of the reference frame 3, the position of the reference signals 11 is determined in the Cartesian coordinate system XryrZr of the reference frame 3. For the measuring target 4, the position of the controlled signals 12 is determined in the Cartesian coordinate system XtytZt of the measuring target 4, and in the case of the fiber-optic plumb line 14, the directions and values of the angular deflections of the plumb line, of known length d, are determined based on the measurement of the position of the lower, luminous end of the fiber-optic cable 21 (control point P), by the photogrammetric method, using the electronic camera of the plumb line 15, in the Cartesian coordinate system XpypZp of the fiber-optic plumb line 14. For the electronic camera 6 and the electronic camera of the plumb line 15, the elements of the internal orientation are determined together with the distortion parameters of the optical system, using known photogrammetric procedures. For the fiber-optic plumb line 14, the position is determined

PL 239 595 BI zerowe układu współrzędnych pionu światłowodowego χΡγΡζρ, w którym pochylenie kątowe osi zp wynosi 0°. Tarczę pomiarową 4 i ramę odniesienia 3 sytuuje się w dobranym zakresie głębi ostrości kamery elektronicznej 6, przy zadanej odległości fotografowania.PL 239 595 BI zero coordinate system of the optical fiber plumb line χ Ρ γ Ρ ζ ρ , in which the angular inclination of the z axis p is 0°. The measuring target 4 and the reference frame 3 are positioned in the selected depth of field range of the electronic camera 6, at the set shooting distance.

Podczas pomiaru wyjściowego w czasie to (fig. 4), a następnie pomiaru aktualnego w czasie ti (fig. 5), rejestruje się kamerą elektroniczną 6 obrazy: ramy odniesienia 3 z sygnałami odniesienia 11 i tarczy pomiarowej 4 z sygnałami kontrolowanymi 12, oraz kamerą elektroniczną pionu 15 obrazy położenia końca świecącego światłowodu 21 (punkt kontrolny P) (fig. 1).During the initial measurement at time to (fig. 4), and then the current measurement at time ti (fig. 5), the following images are recorded with the electronic camera 6: the reference frame 3 with reference signals 11 and the measuring target 4 with controlled signals 12, and the images of the position of the end of the luminous optical fiber 21 (control point P) are recorded with the electronic camera 15 of the vertical beam 15 (fig. 1).

W przypadku wystąpienia niedostatecznego natężenia oświetlenia, podczas fotografowania ramy odniesienia 3 i tarczy pomiarowej 4, wprowadza się w danym okresie pomiarowym to lub ti dodatkowe oświetlenie wspomnianych elementów urządzenia.If insufficient lighting intensity occurs when photographing the reference frame 3 and the measuring target 4, additional lighting of the mentioned elements of the device is introduced during the given measuring period.

Zarejestrowane kamerą elektroniczną 6 obrazy przesyła się do systemu CRPD 7, gdzie następuje ich przetwarzanie i archiwizacja.Images recorded with electronic camera 6 are sent to the CRPD 7 system, where they are processed and archived.

Przykładowy pomiar realizuje się przy następujących założeniach:The sample measurement is performed with the following assumptions:

• kamera elektroniczna 6, wyposażona jest w obiektyw o stałej kamery 50.00 mm;• electronic camera 6, equipped with a fixed camera lens of 50.00 mm;

• rama odniesienia 3 jest prostokątna i ma wymiary 300 mm na 200 mm;• reference frame 3 is rectangular and measures 300 mm by 200 mm;

• tarcza pomiarowa 4 jest również prostokątna i ma wymiary 120 mm na 140 mm;• the measuring disc 4 is also rectangular and has dimensions of 120 mm by 140 mm;

• odległość kamery elektronicznej 6 od ramy odniesienia 3 (yk) wynosi 200.00 mm;• the distance of the electronic camera 6 from the reference frame 3 (yk) is 200.00 mm;

• podczas pomiaru wyjściowego (w czasie to) odpowiednie osie kartezjańskich układów współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytZt) i ramy odniesienia (xryrzr) są względem siebie Opr równoległe, czyli macierz obrotu (macierz opisująca zależność kątową między układem współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytZt) a układem współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr)) jest macierzą jednostkową;• during the output measurement (at time to) the corresponding axes of the Cartesian coordinate systems of the measuring disc (xtytZt) and the reference frame (x r y r z r ) are parallel to each other, i.e. the rotation matrix (the matrix describing the angular relationship between the coordinate system of the measuring disc (xtytZt) and the coordinate system of the reference frame (x r y r z r )) is a unit matrix;

• oś yk kartezjańskiego układu współrzędnych kamery elektronicznej 6 jest zwrócona w przybliżeniu prostopadle i centralnie do ramy odniesienia 4 - wartości kątów ak, cpk, Kk (określające rotację układu współrzędnych kamery elektronicznej XkykZk w kartezjańskim układzie współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr)) oblicza się na etapie pomiaru wyjściowego (w czasie to) i pomiaru aktualnego (w czasie ti).• the yk axis of the Cartesian coordinate system of the electronic camera 6 is directed approximately perpendicularly and centrally to the reference frame 4 - the values of angles ak, cpk, Kk (defining the rotation of the electronic camera coordinate system XkykZk in the Cartesian coordinate system of the reference frame (x r y r z r )) are calculated at the stage of the initial measurement (at time to) and the current measurement (at time ti).

Na podstawie zarejestrowanych w czasie to obrazów sygnałów odniesienia 11 i sygnałów kontrolowanych 12 oblicza się wartości (fig. 4): wektorów translacji: 1 r (wektor przesunięcia początku układu współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr) od początku układu współrzędnych kamery elektronicznej (XkykZk)), ( 1 r = [-145.00; -200.00; -95.00]) i * (wektor określający przesunięcie początku układu współrzędnych kamery elektronicznej (XkykZk) od początku układu współrzędnych tarczy pomiarowejBased on the images of reference signals 11 and controlled signals 12 recorded at the time, the following values are calculated (fig. 4): translation vectors: 1 r (the vector of the displacement of the origin of the reference frame coordinate system (x r y r z r ) from the origin of the electronic camera coordinate system (XkykZk)), ( 1 r = [-145.00; -200.00; -95.00]) and * (the vector defining the displacement of the origin of the electronic camera coordinate system (XkykZk) from the origin of the measuring target coordinate system

Oyt Onr (xtytZt)) ( 1 k = [118.07; -219.13; 62.03]). Oblicza się również macierze obrotów: nk (macierz opisująca zależność kątową między układem współrzędnych kamery elektronicznej (XkykZk) a układem współ-Oyt Onr (xtytZt)) ( 1 k = [118.07; -219.13; 62.03]). The rotation matrices are also calculated: n k (matrix describing the angular relationship between the electronic camera coordinate system (XkykZk) and the coordinate system

R^ rzędnych ramy odniesienia (xryrZr)) i nk (macierz opisująca zależność kątową między układem współrzędnych kamery elektronicznej (XkykZk) a układem współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytZt)).R^ ordinates of the reference frame (x r yrZ r )) and n k (matrix describing the angular relationship between the coordinate system of the electronic camera (XkykZk) and the coordinate system of the measuring target (xtytZt)).

« = « = 0.9999 0.0120 .-0,0072 0.9999 0.0120 .-0.0072 -0.0120 0.9999 0.0096 -0.0120 0.9999 0.0096 0.0073 -0.0095 0.9999. 0.0073 -0.0095 0.9999. 0.9999 0.9999 -0.0120-0.0120 0.0073 0.0073 X = X = 0.0120 0.0120 0.9999 0.9999 -0.0095-0.0095 .-0,0072.-0.0072 0.0096 0.0096 0.9999. 0.9999.

OprOp

Na podstawie macierzy wyznacza się (wzór 7) wartości kątów: ca, cpk, Kk, określające rotację układu współrzędnych kamery elektronicznej XkYkZk względem układu współrzędnych ramy odniesienia Onr Oni (xryrzr) (ak = 0.544°, qk = 0.421°, Kk = 0.685°). Ponieważ obie macierze obrotów nk i nk są sobie równe, więc kąty obrotów: ca, φι, w (określające rotację układu współrzędnych tarczy pomiarowej XtytZt w układzie współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr)) wynoszą ca = 0.000°, φι = 0.000°, w = 0.000°.Based on the matrix, the values of the angles: ca, cpk, Kk are determined (formula 7), defining the rotation of the coordinate system of the electronic camera XkYkZk with respect to the coordinate system of the reference frame Onr Oni (x r y r z r ) (ak = 0.544°, qk = 0.421°, Kk = 0.685°). Since both rotation matrices n k and n k are equal, the rotation angles: ca, φι, w (defining the rotation of the coordinate system of the measuring target XtytZt in the coordinate system of the reference frame (x r y r z r )) are ca = 0.000°, φι = 0.000°, w = 0.000°.

PL 239 595 BIPL 239 595 BI

Świadczy to, że odpowiednie osie układów współrzędnych XkYkZk i xryrZr są wzajemnie równoległe. Stosując wzór nr 5 oblicza się wektor 1 k (przesunięcie początku układu kamery elektronicznej (XkykZk) od początku układu ramy odniesienia (xryrzr)):This proves that the corresponding axes of the coordinate systems XkYkZk and x r yrZ r are mutually parallel. Using formula no. 5, the vector 1 k (the offset of the origin of the electronic camera system (XkykZk) from the origin of the reference frame system (x r y r z r )) is calculated:

°T^ = - °Rr k * °^ = [148.07; -199.13; 92.03].°T^ = - °R r k * °^ = [148.07; -199.13; 92.03].

Na podstawie wyników obliczeń można wyznaczyć składowe wektora 11 (określające przesunięcie początku układu współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytZt) od początku układu współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr)):Based on the calculation results, the components of vector 1 1 (defining the shift of the origin of the measuring disc coordinate system (xtytZt) from the origin of the reference frame coordinate system (x r y r z r )) can be determined:

= [30.00; 20.00; 30.00],= [30.00; 20.00; 30.00],

Otrzymane wyniki obliczeń potwierdziły przyjęte założenia odnośnie położenia ramy odniesienia 3, tarczy pomiarowej 4, kamery elektronicznej 6 i pionu światłowodowego 14 w czasie to.The obtained calculation results confirmed the adopted assumptions regarding the positions of the reference frame 3, the measuring target 4, the electronic camera 6 and the fiber optic plumb line 14 at time to.

W określonym cyklu pomiarowym (w czasie pomiaru aktualnego t-ι) na zarejestrowanych obralyr lyr zach podobnie oblicza się (fig. 5) wartości wektorów translacji: k ( k = [148.07;-199.13; 92.03])In a specific measurement cycle (during the current measurement t-ι), the values of the translation vectors k ( k = [148.07; -199.13; 92.03]) are calculated in a similar way (Fig. 5) on the recorded rotational speeds.

ItF Ipt Inr i k( 1 k [113.52; -222.36; 60.95]) oraz macierze obrotów: nk i na podstawie których wyznaczaItF Ipt Inr ik( 1 k [113.52; -222.36; 60.95]) and rotation matrices: n ki based on which it determines

1,7 się przesunięcie tarczy pomiarowej 4 względem ramy odniesienia 3 ( 11 = [31.12; 21.98; 33.06], oraz inr macierz obrotu “t (macierz opisująca zależność kątową między układem współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytzt) a układem współrzędnych ramy odniesienia (xryrZr)).1.7 is the displacement of the measuring disc 4 relative to the reference frame 3 ( 1 1 = [31.12; 21.98; 33.06], and inr is the rotation matrix “t” (the matrix describing the angular relationship between the coordinate system of the measuring disc (x t ytz t ) and the coordinate system of the reference frame (x r yrZ r )).

1R^ = 1 R^ =

0.99990.9999

0.0131 .-0.00870.0131 .-0.0087

-0.0131 0.0087-0.0131 0.0087

0.9999 -0.00440.9999 -0.0044

0.0045 1.0000.0.0045 1.0000.

inrinr

Na podstawie macierzy “t wyznacza się (wzór 7) kąty obrotu ca, φι, « (określające rotację w czasie ti układu współrzędnych tarczy pomiarowej XtytZt w układzie współrzędnych ramy odniesienia 1 yr (xryrzr): ca = 0.250°, <a = 0.500°, w = 0.750°). Obliczone wartości składowych wektora J t i kąty obrotu ca, φι, κι w czasie ti są zgodne z założonymi wartościami, przyjętymi w tym przykładzie obliczeniowym.Based on the matrix “t, the rotation angles ca, φι, « (defining the rotation in time ti of the measuring target coordinate system XtytZt in the reference frame coordinate system 1 yr (x r y r z r ) are determined (formula 7): ca = 0.250°, <a = 0.500°, w = 0.750°). The calculated values of the components of the vector J ti and the rotation angles ca, φι, κι in time ti are consistent with the assumed values adopted in this calculation example.

W następnym kroku określa się wychylenie mierzonego obiektu względem linii pionu, realizowanej przez oś zp, kartezjańskiego układu współrzędnych xPyPzp pionu światłowodowego 14. W tym celu analizuje się wyniki pomiarów fotogrametrycznych, określających położenie dolnego, świecącego końca światłowodu 21 (punkt kontrolny P) na obrazach zarejestrowanych kamerą elektronicznej pionu 15. Jeżeli wyniki pomiarów wychyleń pionu światłowodowego 14 są w czasie pomiaru aktualnego ti takie same jak w czasie pomiaru wyjściowego to, na poziomie dokładności pomiarów tego urządzenia, wówΙβΡϋ czas macierz P jest macierzą jednostkową i pion światłowodowy 14 wykazuje stałość położenia ramy odniesienia 3 (jednocześnie elementu odniesienia 2) w czasie pomiaru aktualnego ti (fig. 5).In the next step, the deflection of the measured object relative to the plumb line, realized by the z p axis, of the Cartesian coordinate system x P y P z p of the optical fiber plumb line 14 is determined. For this purpose, the results of photogrammetric measurements are analyzed, determining the position of the lower, luminous end of the optical fiber 21 (control point P) on the images recorded by the electronic camera of the plumb line 15. If the measurement results of the deflections of the optical fiber 14 are the same during the current measurement ti as during the initial measurement, then, at the level of measurement accuracy of this device, then the ΙβΡϋ time matrix P is a unit matrix and the optical fiber plumb line 14 demonstrates the stability of the position of the reference frame 3 (at the same time the reference element 2) during the current measurement ti (fig. 5).

W tym przypadku, wyznaczone przemieszczenie względne tarczy pomiarowej 4 względem ramy odniesienia 3 odnoszą się do linii pionu, zrealizowanej przez pion światłowodowy 14 (fig. 5).In this case, the determined relative displacement of the measuring target 4 with respect to the reference frame 3 refers to the plumb line realized by the fibre-optic plumb line 14 (Fig. 5).

Przykład 2. Urządzenie do pomiarów przemieszczeń, jak na fig. 2, składa się z tarczy pomiarowej 4, przytwierdzonej śrubami mocującymi 10 do elementu pomiarowego 1 mierzonego obiektu, oraz ramy odniesienia 3, przytwierdzonej śrubami mocującymi 10 do elementu odniesienia 2 obiektu mierzonego. Z kolei do ramy odniesienia 3 przytwierdzony jest śrubami sprzęgającymi 9 pion światłowodowy 14 i przymocowany jest na stałe wysięgnik 5. Tarcza pomiarowa 4 posiada sygnały kontrolowane 12 i ma zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych tarczy pomiarowej XtytZt. Natomiast rama odniesienia 3 posiada sygnały odniesienia 11 i ma określony kartezjański układ współrzędnych ramy odniesienia xryrZr, a pion światłowodowy 14 ma zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych pionu światłowodowego xPyPzp. Dodatkowo do wysięgnika 5 przymocowana jest kamera elektroniczna 6 śrubą sprzęgającą 9. Kamera elektroniczna 6 ma zdefiniowany swój kartezjański układ współrzędnych XkykZk i połączona jest przewodem transmisyjnym 8 z system centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD) 7.Example 2. The device for measuring displacements, as in Fig. 2, consists of a measuring target 4, attached by means of fastening screws 10 to the measuring element 1 of the measured object, and a reference frame 3, attached by means of fastening screws 10 to the reference element 2 of the measured object. In turn, a fibre-optic plumb line 14 is attached by means of coupling screws 9 to the reference frame 3, and an arm 5 is permanently attached thereto. The measuring target 4 has controlled signals 12 and has a defined Cartesian coordinate system of the measuring target XtytZt. On the other hand, the reference frame 3 has reference signals 11 and has a defined Cartesian coordinate system of the reference frame x r yrZ r , and the fibre-optic plumb line 14 has a defined Cartesian coordinate system of the fibre-optic plumb line x P y P z p . Additionally, an electronic camera 6 is attached to the boom 5 with a coupling screw 9. The electronic camera 6 has its own Cartesian coordinate system XkykZk defined and is connected by a transmission cable 8 to the central data recording and processing system (CRPD) 7.

PL 239 595 Β1PL 239 595 Β1

Urządzenie do pomiaru przemieszczeń, wykonane jak w przykładzie 2, przeznaczone jest do pomiarów prognozowanych przemieszczeń elementów 1 i 2 mierzonego obiektu w zakresie od 0.00 mm do 10.00 mm z dokładnością pomiarów na poziomie ±0.01 mm. Rotację elementów mierzonego obiektu wyznacza się na poziomie tysięcznych części stopnia. Wykonane pomiary przemieszczeń odniesione są do kartezjańskiego układu współrzędnych χΡγΡζρ pionu światłowodowego 14.The displacement measuring device, made as in example 2, is designed to measure the predicted displacements of elements 1 and 2 of the measured object in the range from 0.00 mm to 10.00 mm with a measurement accuracy of ±0.01 mm. The rotation of the elements of the measured object is determined at the level of thousandths of a degree. The displacement measurements performed are referred to the Cartesian coordinate system χ Ρ γ Ρ ζ ρ of the fiber optic plumb line 14.

W tym przykładzie wykonania wpływ warunków środowiskowych jest ograniczony do minimum. Wielkość urządzenia (w tym ilość i wielkość sygnałów kontrolowanych 12 oraz sygnałów odniesienia 11, jak i sposób ustawienia kamery elektronicznej 6 i jej parametry techniczne, dobierane są po przeprowadzonej wnikliwej analizie zaistniałego przypadku. Parametry techniczne kamery elektronicznej 6, w tym wielkość i rozdzielczość matrycy oraz zastosowany obiektyw, powinny być tak dobrane, aby uwzględniały wymiary ramy odniesienia 3 oraz wymiary zastosowanych sygnałów kontrolowanych 12 i sygnałów odniesienia 11. Rejestrację obrazów kamerą elektroniczną 6 i kamerą elektroniczną pionu 15 należy prowadzić przy ustalonych warunkach oświetleniowych.In this embodiment, the influence of environmental conditions is limited to a minimum. The size of the device (including the number and size of the controlled signals 12 and reference signals 11, as well as the method of setting the electronic camera 6 and its technical parameters) are selected after a thorough analysis of the case. The technical parameters of the electronic camera 6, including the size and resolution of the matrix and the lens used, should be selected so as to take into account the dimensions of the reference frame 3 and the dimensions of the used controlled signals 12 and reference signals 11. The recording of images with the electronic camera 6 and the vertical electronic camera 15 should be carried out under established lighting conditions.

Sposób realizacji pomiaru przemieszczeń:Method of measuring displacements:

Pomiaru dokonuje się jak w przykładzie 1, przy czym wysięgnik 5 przymocowany jest na stałe do ramy odniesienia 3 (fig. 2). Dalej postępuje się jak w przykładzie 4.The measurement is carried out as in Example 1, with the boom 5 being permanently attached to the reference frame 3 (Fig. 2). The further procedure is as in Example 4.

Przykład 3. Układ jak w przykładzie 1, z tym, że pokazane na fig. 3, gdzie kamera elektroniczna 6 umieszczona jest na niezależnym stanowisku obserwacyjnym 13, niezwiązanym z mierzonym obiektem.Example 3. The arrangement as in Example 1, except that shown in Fig. 3, where the electronic camera 6 is placed at an independent observation station 13, unrelated to the measured object.

Urządzenie do pomiaru przemieszczeń, wykonane jak w przykładzie 3, przeznaczone jest do pomiarów prognozowanych przemieszczeń elementów 1 i 2 mierzonego obiektu w zakresie od 0 mm do 200 mm z dokładnością pomiarów w zakresie od setnych części milimetra do kilku milimetrów. Uzyskana dokładność uwarunkowana jest parametrami technicznymi sprzętu pomiarowego i odległością fotografowania. W tym przykładzie wykonania, przy znacznych odległościach fotografowania, należy bezwzględnie uwzględnić wpływ warunków środowiskowych na wyniki pomiarów stosując odpowiednie procedury obliczeniowe w CRPD 7.The displacement measuring device, made as in example 3, is designed to measure the predicted displacements of elements 1 and 2 of the measured object in the range from 0 mm to 200 mm with measurement accuracy in the range from hundredths of a millimeter to several millimeters. The accuracy obtained is determined by the technical parameters of the measuring equipment and the photographing distance. In this example of implementation, with significant photographing distances, the influence of environmental conditions on the measurement results must be taken into account using appropriate calculation procedures in CRPD 7.

Sposób realizacji pomiaru przemieszczeń:Method of measuring displacements:

Sposób jak w przykładzie 1, czyli względne przemieszczenie tarczy pomiarowej 4 w odniesieniu 2nr _lor do ramy odniesienia 3 w czasie t2 jest takie same jak w czasie t-i ( nt — nt), z tym, że kamera elektroniczna 6 umieszczona jest na stanowisku obserwacyjnym 13, niezwiązanym z mierzonym obiektem (fig. 3) oraz element odniesienia 2 jak i stanowisko obserwacyjne 13 doznały przemieszczeń w stosunku do elementu pomiarowego 1.The method is the same as in example 1, i.e. the relative displacement of the measuring target 4 with respect to the reference frame 3 at time t2 is the same as at time ti ( n t — n t ), except that the electronic camera 6 is placed at the observation station 13, unrelated to the measured object (fig. 3), and the reference element 2 and the observation station 13 have undergone displacements with respect to the measuring element 1.

Podczas pomiaru wyjściowego w czasie to (fig. 4), a następnie pomiaru aktualnego w czasie t2 (fig. 6), rejestruje się kamerą elektroniczną 6 obrazy: ramy odniesienia 3 (z sygnałami odniesienia 11) i tarczy pomiarowej 4 (z sygnałami kontrolowanymi 12) oraz kamerą elektroniczną pionu 15 obrazy położenia końca świecącego światłowodu 21 (punkt kontrolny P) (fig. 3). Jeżeli element odniesienia 2, reprezentowany przez ramę odniesienia 3, doznał przemieszczenia, wówczas występują istotne różnice w wynikach pomiarów fotogrametrycznych na obrazach zarejestrowanych kamerą elektroniczną pionu 15, przekraczające założone wartości dopuszczalne (fig. 6, czas kolejnego pomiaru t2).During the initial measurement at time to (fig. 4), and then the current measurement at time t2 (fig. 6), the electronic camera 6 records images of the reference frame 3 (with reference signals 11) and the measuring target 4 (with controlled signals 12) and the electronic camera of the plumb line 15 records images of the position of the end of the luminous optical fiber 21 (control point P) (fig. 3). If the reference element 2, represented by the reference frame 3, has been displaced, then there are significant differences in the results of photogrammetric measurements on the images recorded by the electronic camera of the plumb line 15, exceeding the assumed permissible values (fig. 6, time of the next measurement t2).

W przykładzie obliczeniowym przyjęto, że na podstawie wyników pomiarów fotogrametrycznych na obrazach zarejestrowanych kamerą elektroniczną pionu 15 obliczone kąty obrotu pionu światłowodowego 14 wynoszą odpowiednio: «ψ = -0.2565°, = -0.4967° i przy założeniu, że po kalibracji osie współrzędnych xpyp pionu światłowodowego 14 są równoległe z osiami współrzędnych xryr ramy odnie2fiPo sienią 3, wówczas kąt Kp = 0.000°. Wtedy macierz obrotu P , określająca położenie pionu światłowo2nPo dowego 14 w czasie t2, oraz macierz nr określająca położenie ramy odniesienia 3 względem linii pionu, są sobie równe i wynoszą:In the calculation example it was assumed that based on the results of photogrammetric measurements on images recorded with the electronic camera of the plumb line 15, the calculated angles of rotation of the fiber optic plumb line 14 are respectively: «ψ = -0.2565°, = -0.4967° and assuming that after calibration the coordinate axes x p y p of the fiber optic plumb line 14 are parallel to the coordinate axes x r y r of the reference frame 3, then the angle Kp = 0.000°. Then the rotation matrix P , defining the position of the fiber optic plumb line 14 at time t2, and the matrix n r defining the position of the reference frame 3 relative to the plumb line, are equal to each other and amount to:

1.00001.0000

0.00000.0000

0.00870.0087

0.0000 —0.00870.0000 —0.0087

1.0000 0.00451.0000 0.0045

-0.0045 1.0000.-0.0045 1.0000.

Na podstawie znanych w literaturze wzorów przeprowadza sie obliczenia położenia tarczy po2ηΡθ miarowej 4 względem linii pionu, a macierz obrotu nr ma wartość:Based on the formulas known in the literature, the position of the measuring disc po2ηΡθ 4 relative to the vertical line is calculated, and the rotation matrix n r has the value:

PL 239 595 BI ZRPL 239 595 BI Z R

0.99990.9999

0.0131 .-0.00010.0131 .-0.0001

-0.0131-0.0131

0.99990.9999

-0.0001-0.0001

0.0001'0.0001'

0.00010.0001

1.0000.1.0000.

2ηΡϋ2ηΡϋ

Kąty obrotu tarczy pomiarowej 4 względem linii pionu, otrzymane z macierzy t (wzór 7), przyjmują odpowiednio wartości: ca = -0.0065°, cpi = 0.0033°i w = 0.7522°. Kąty obrotu ramy odniesienia 2nP0 względem linii pionu, otrzymane z macierzy nr (wzór 7), przyjmują wartości: ca = -0.2565°, cpr = -0.4967°i Kr = 0.0000°. Wektor przesunięcia tarczy pomiarowej 4 w stosunku do ramy odniesienia 3 Ργτ ( 11), wyznaczony w kartezjańskim układzie współrzędnych χΡγΡζρ pionu światłowodowego 14, czyli odniesiony do linii pionu, wynosi:The angles of rotation of the measuring disc 4 with respect to the vertical line, obtained from the matrix t (formula 7), take the values: ca = -0.0065°, cpi = 0.0033° and w = 0.7522°, respectively. The angles of rotation of the reference frame 2nP0 with respect to the vertical line, obtained from the matrix n r (formula 7), take the values: ca = -0.2565°, cpr = -0.4967° and Kr = 0.0000°. The displacement vector of the measuring disc 4 with respect to the reference frame 3 Ργτ ( 1 1), determined in the Cartesian coordinate system χ Ρ γ Ρ ζ ρ of the optical fiber plumb line 14, i.e. referred to the plumb line, is:

= [30.83; 22.13; 33.23]= [30.83; 22.13; 33.23]

Otrzymane wyniki obliczeń potwierdziły przyjęte założenia odnośnie położenia ramy odniesienia 3, tarczy pomiarowej 4, kamery elektronicznej 6 i pionu światłowodowego 14 w czasie t2. Cały tok obliczeń przeprowadza się w systemie CRPD 7, stosując odpowiednie algorytmy.The obtained calculation results confirmed the adopted assumptions regarding the position of the reference frame 3, the measuring target 4, the electronic camera 6 and the fiber optic plumb line 14 at time t2. The entire calculation process is performed in the CRPD 7 system, using appropriate algorithms.

Wykaz oznaczeń: 1 2 3 4 5 6 7 8 9List of symbols: 1 2 3 4 5 6 7 8 9

11 1211 12

1414

16 17 18 1916 17 18 19

21 22 P d to ti t221 22 P d to ti t2

XrYrZr XtYtZt XkYkZk ΧρΥρΖρ ca, ψτ, Kr ca, φι, wXrYrZ r XtYtZt XkYkZk ΧρΥρΖρ ca, ψτ, Kr ca, φι, w

- element pomiarowy- measuring element

- element odniesienia- reference item

- rama odniesienia- frame of reference

- tarcza pomiarowa- measuring dial

- wysięgnik- boom

- kamera elektroniczna- electronic camera

- system centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD)- Central Registration and Data Processing System (CRPD)

- przewód transmisyjny kamery- camera transmission cable

- śruba sprzęgająca- coupling screw

- śruba mocująca- mounting screw

- sygnał odniesienia- reference signal

- sygnał kontrolowany- controlled signal

- stanowisko obserwacyjne- observation post

- pion laserowy- laser plummet

- kamera elektroniczna pionu- vertical electronic camera

- przewód transmisyjny kamery elektronicznej pionu- transmission cable of the vertical electronic camera

- wspornik pionu- vertical support

- zawiesie światłowodu- optical fiber suspension

- źródło światła- light source

- otwór- hole

- światłowód- optical fiber

- obciążnik- weight

- punkt kontrolny- checkpoint

- długość światłowodu- fiber optic length

- czas pomiaru wyjściowego- output measurement time

- czas pomiaru aktualnego, przy stałości elementu odniesienia- current measurement time, with constant reference element

- czas kolejnego pomiaru aktualnego, przy pochyleniu elementu odniesienia- time of the next current measurement, with the reference element tilted

- kartezjański układ współrzędnych ramy odniesienia- Cartesian coordinate system of the reference frame

- kartezjański układ współrzędnych tarczy pomiarowej- Cartesian coordinate system of the measuring disc

- kartezjański układ współrzędnych kamery elektronicznej- Cartesian coordinate system of the electronic camera

- kartezjański układ współrzędnych pionu światłowodowego- Cartesian coordinate system of the fiber optic plumb line

- trzy kąty Euler’a, określające rotację układu współrzędnych ramy odniesienia xryrZr - three Euler angles defining the rotation of the coordinate system of the reference frame x r yrZ r

- trzy kąty Euler’a, określające rotację układu współrzędnych tarczy pomiarowej XtytZt- three Euler angles defining the rotation of the coordinate system of the measuring disc XtytZt

PL 239 595 Β1PL 239 595 Β1

όφ, (φ, Αρ όφ, (φ, Αρ - trzy kąty Euler’a, określające rotację układu współrzędnych pionu laserowego χΡγΡζρ - three Euler angles defining the rotation of the laser plummet coordinate system χ Ρ γ Ρ ζ ρ GX, q\, Tik GX, q\, Tick - trzy kąty Euler’a, określające rotację układu współrzędnych kamery- three Euler angles defining the rotation of the camera coordinate system o 50 >3 e*-1 o 50 >3 e*-1 elektronicznej XkYkZk - macierze obrotu, opisujące zależność kątową między układem współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytZt) a układem współrzędnych ramy odniesienia (χΓγΓζΓ), odpowiednio podczas pomiaru: wyjścio- electronic XkYkZk - rotation matrices describing the angular relationship between the coordinate system of the measuring disc (xtytZt) and the coordinate system of the reference frame (χ Γ γ Γ ζ Γ ), respectively during the measurement: output Oyr l^r Ζγ’Γ Oyr l^r Ζγ’Γ wego w czasie to, aktualnego w czasie ti, aktualnego w czasie t2 - wektory translacji, określające przesunięcie początku układu współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytZt) od początku układu współrzędnych ramy odniesienia (χΓγΓζΓ), odpowiednio podczas pomiaru: wyjściowego w czasie to, aktualnego w czasie ti, aktualnego w czaeio in time to, current in time ti, current in time t2 - translation vectors defining the shift of the origin of the measuring target coordinate system (xtytZt) from the origin of the reference frame coordinate system (χ Γ γ Γ ζ Γ ), respectively during the measurement: initial in time to, current in time ti, current in time θρί ipt 2nt Kk’ Kk' Kk θρί ipt 2nt K k' K k' K k olc 12 - macierze obrotu, opisujące zależność kątową między układem współrzędnych kamery elektronicznej (XkYkZk) a układem współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytZt), odpowiednio podczas pomiaru: wyjściowego w czasie to, aktualnego w czasie ti, aktualnego w czac io ł« olc 12 - rotation matrices describing the angular relationship between the coordinate system of the electronic camera (XkYkZk) and the coordinate system of the measuring target (xtytZt), respectively during the measurement: initial at time to, current at time ti, current at time io ł« O^t k^rt 2γΐ 1 k’ 1 k’ 1 k O^tk^rt 2γΐ 1 k' 1 k' 1 k olc 12 - wektory translacji, określające przesunięcie początku układu współrzędnych kamery elektronicznej (XkykZk) od początku układu współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytZt), odpowiednio podczas pomiaru: wyjściowego w czasie to, aktualnego w czasie ti, aktualnego w czaeio olc 12 - translation vectors defining the shift of the origin of the electronic camera coordinate system (XkykZk) from the origin of the measuring target coordinate system (xtytZt), respectively during measurement: initial at time to, current at time ti, current at timeio 0 nr 1Dr 2Dr ^k’ Kk’ Kk 0 no . 1 D r 2 D r ^k' K k' K k olc 12 - macierze obrotu, opisujące zależność kątową między układem współrzędnych kamery elektronicznej (XkykZk) a układem współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr), odpowiednio podczas pomiaru: wyjściowego w czasie to, aktualnego w czasie ti, aktualnego w czaeio olc 12 - rotation matrices describing the angular relationship between the coordinate system of the electronic camera (XkykZk) and the coordinate system of the reference frame (x r y r z r ), respectively during the measurement: initial at time to, current at time ti, current at time io Oyr Ιΐτ 2ψτ 1 k’ 1 k’ lk Oyr Ιΐτ 2ψτ 1 k' 1 k' l k olc 12 - wektory translacji, określające przesunięcie początku układu współrzędnych kamery elektronicznej (XkYkZk) od początku układu współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr), odpowiednio podczas pomiaru: wyjściowego w czasie to, aktualnego w czasie ti, aktualnego w czaeio olc 12 - translation vectors defining the shift of the origin of the electronic camera coordinate system (XkYkZk) from the origin of the reference frame coordinate system (x r y r z r ), respectively during the measurement: initial at time to, current at time ti, current at time io OnP InP 2nP Kk’ Kk’ Kk OnP InP 2nP K k' K k' K k olc 12 - macierze obrotu, opisujące zależność kątową między układem współrzędnych kamery elektronicznej (XkykZk) a układem współrzędnych pionu laserowego (xpypzp), odpowiednio podczas pomiaru: wyjściowego w czasie to, aktualnego w czasie ti, aktualnego w czasie t2 olc 12 - rotation matrices describing the angular relationship between the coordinate system of the electronic camera (XkykZk) and the coordinate system of the laser plummet (x p y p z p ), respectively during the measurement: initial at time to, current at time ti, current at time t2 OnP IpP 2pP λγ, ΛΓ, nr OnP IpP 2pP λ γ , Λ Γ , n r - macierze obrotu, opisujące zależność kątową między układem współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr) a układem współrzędnych pionu laserowego (xpypzp), odpowiednio podczas pomiaru: wyjściowego w czasie to, aktualnego w czasie ti, aktualnego w czasie t2 - rotation matrices describing the angular relationship between the coordinate system of the reference frame (x r y r z r ) and the coordinate system of the laser plummet (x p y p z p ), respectively during the measurement: initial at time to, current at time ti, current at time t2 OnPo IpPo 2 „Po Kp , Kp , Kp OnPo IpPo 2 "Po K p , K p , K p - macierz obrotu, opisująca zależność kątową układu współrzędnych pionu światłowodowego (xpypzp) względem linii pionu, odpowiednio podczas pomiaru: wyjściowego w czasie to, aktualnego w czasie ti, aktualnego w czasie t2 - rotation matrix describing the angular dependence of the coordinate system of the optical fiber plumb line (x p y p z p ) relative to the plumb line, respectively during the measurement: initial at time to, current at time ti, current at time t2 2Rp0 2 R p 0 - macierz obrotu, określająca zależność kątową układu współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytZt) względem linii pionu- rotation matrix defining the angular dependence of the coordinate system of the measuring disc (xtytZt) with respect to the vertical line 2ρτί 2ρ τί - macierz obrotu, określająca zależność kątową układu współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr) względem linii pionu - wektor translacji, określający przesunięcie początku układu współrzędnych tarczy pomiarowej (xtytZt) w stosunku do początku układu współrzędnych ramy odniesienia (xryrzr), wyznaczony w kartezjańskim układzie współrzędnych pionu laserowego xPyPzp, czyli odniesiony do linii pionu - rotation matrix defining the angular dependence of the coordinate system of the reference frame (x r y r z r ) in relation to the plumb line - translation vector defining the shift of the origin of the coordinate system of the measuring target (xtytZt) in relation to the origin of the coordinate system of the reference frame (x r y r z r ), determined in the Cartesian coordinate system of the laser plummet x P y P z p , i.e. referred to the plumb line

PL 239 595 B1PL 239 595 B1

Zastrzeżenia patentowePatent Claims

Claims (40)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Urządzenie do pomiarów przemieszczeń, zawierające kamerę elektroniczną, połączoną z systemem centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD) i pion oraz fotopunkty rejestrowane na obrazach, znamienne tym, że zawiera ramę odniesienia (3), z naniesionym i co najmniej czterema sygnałami odniesienia (11), które są osadzone w jednej płaszczyźnie XrZr, w lokalnym kartezjańskim układzie współrzędnych XryrZr, przy czym, jeśli liczba sygnałów odniesienia (11) wynosi m, to liczba sygnałów odniesienia (11), które nie mogą leżeć na jednej prostej, wynosi m-1, oraz zawiera tarczę pomiarową (4), z co najmniej czterema sygnałami kontrolowanymi (12), które są osadzone w jednej płaszczyźnie XtZt, w lokalnym kartezjańskim układzie współrzędnych XtytZt, przy czym, jeśli liczba sygnałów kontrolowanych (12) wynosi k, to liczba sygnałów kontrolowanych (12), które nie mogą leżeć na jednej prostej, wynosi k-1, ponadto kamera elektroniczna (6) ma zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych XkykZk i połączona jest z systemem centralnej rejestracji i przetwarzania danych (7) oraz zwrócona jest obiektywem w stronę ramy odniesienia (3) i tarczy pomiarowej (4), ponadto do ramy odniesienia (3) przytwierdzony jest pion światłowodowy (14), który ma w dolnej części kamerę elektroniczną pionu (15), połączoną z systemem centralnej rejestracji i przetwarzania danych (CRPD) (7) oraz wspornik pionu (17), który w środku górnej, części ma otwór (20), w którym z użyciem zawiesia światłowodu (18), zawieszony jest światłowód (21) o długości d, którego górny koniec oświetlony jest przez źródło światła (19) przy czym pion światłowodowy (14) ma zdefiniowany kartezjański układ współrzędnych XpypZp.1.A device for displacement measurements, comprising an electronic camera, connected to the central data recording and processing system (CRPD) and a vertical and photopoints recorded on the images, characterized by the fact that it includes a reference frame (3) with applied and at least four reference signals ( 11), which are embedded in one XrZr plane, in the local Cartesian coordinate system XryrZr, where if the number of reference signals (11) is m, then the number of reference signals (11) that cannot lie on one straight line is m- 1, and includes a target (4) with at least four controlled signals (12) embedded in one plane XtZt in the local Cartesian coordinate system XtytZt, where, if the number of controlled signals (12) is k, the number controlled signals (12), which cannot lie on one straight line, equals k-1, moreover, the electronic camera (6) has a defined Cartesian coordinate system XkykZk and p it is connected with the central data recording and processing system (7) and is facing the reference frame (3) and the measuring disc (4), moreover, a fiber optic plumb (14) is attached to the reference frame (3), which has in the lower part an electronic camera of the riser (15), connected to the central data recording and processing system (CRPD) (7) and the riser support (17), which in the middle of the upper part has an opening (20), in which with the use of a fiber optic sling (18), a light guide (21) of length d is suspended, the upper end of which is illuminated by a light source (19), the fiber optic riser (14) having a defined Cartesian coordinate system XpypZp. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że system centralnej rejestracji i przetwarzania danych (7) jest przenośnym mikrokomputerem.2. The device according to claim The method of claim 1, characterized in that the central data recording and processing system (7) is a portable microcomputer. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały odniesienia (11) mają postać kwadratów.3. The device according to claim The method of claim 1, characterized in that the reference signals (11) are in the form of squares. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że kwadraty mają wypełnienie kolorem białym i/lub czarnym.4. The device according to claim 1 3. A method according to claim 3, characterized in that the squares are filled with white and / or black. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały odniesienia (11) mają postać koncentrycznych okręgów.5. The device according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the reference signals (11) are in the form of concentric circles. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały odniesienia (11) mają postać koła.6. The device according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the reference signals (11) are in the form of a circle. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały odniesienia (11) mają postać krzyża.7. The device according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the reference signals (11) are in the form of a cross. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały odniesienia (11) mają postać znaku kodowego.8. The device according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the reference signals (11) are in the form of a code sign. 9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały odniesienia (11) są rozmieszczone na ramie odniesienia (3) w sposób regularny.9. The device according to claim 1 The device of claim 1, characterized in that the reference signals (11) are arranged on the reference frame (3) in a regular manner. 10. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały kontrolowane (12) mają postać kwadratów.10. The device according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that the monitored signals (12) have the form of squares. 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że kwadraty mają wypełnienie kolorem białym i/lub czarnym.11. The device according to claim 1 10. A method according to claim 10, characterized in that the squares are filled with white and / or black. 12. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały kontrolowane (12) mają postać koncentrycznych okręgów.12. The device according to claim 1, 3. The method of claim 1, characterized in that the monitored signals (12) are in the form of concentric circles. 13. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały kontrolowane (12) mają postać koła.13. The device according to claim 1, 3. The method of claim 1, characterized in that the monitored signals (12) are in the form of a circle. 14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały kontrolowane (12) mają postać krzyża.14. The device according to claim 1, The method of claim 1, characterized in that the monitored signals (12) are in the form of a cross. 15. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały kontrolowane (12) mają postać znaku kodowego.The device according to claim 1, The method of claim 1, characterized in that the monitored signals (12) have the form of a code sign. 16. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że sygnały kontrolowane (12) są rozmieszczone na tarczy pomiarowej (4) w sposób regularny.16. The device according to claim 1, The method of claim 1, characterized in that the monitored signals (12) are arranged on the measuring disc (4) in a regular manner. 17. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że urządzenie zawiera wysięgnik (5).17. The device according to claim 1, The device of claim 1, characterized in that the device comprises a boom (5). 18. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że kamera elektroniczna (6) połączona jest z wysięgnikiem (5) w sposób rozłączny, za pomocą śruby sprzęgającej (9).18. The device according to claim 1, 17, characterized in that the electronic camera (6) is removably connected to the arm (5) by means of a coupling screw (9). 19. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że kamera elektroniczna (6) połączona jest z wysięgnikiem (5) na stałe.19. The device according to claim 1 17, characterized in that the electronic camera (6) is permanently connected to the arm (5). PL 239 595 B1PL 239 595 B1 20. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że wysięgnik (5) przymocowany jest za pomocą śrub mocujących (10) do elementu odniesienia (2) niezależnie od ramy odniesienia (3).20. The device according to claim 1 17, characterized in that the extension arm (5) is fastened to the reference element (2) by means of fastening screws (10) independently of the reference frame (3). 21. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że wysięgnik (5) przymocowany jest na stałe do ramy odniesienia (3).21. The device according to claim 1, 17, characterized in that the extension arm (5) is permanently attached to the reference frame (3). 22. Urządzenie według zastrz. 17, znamienne tym, że wysięgnik (5) ma postać płaskownika w kształcie litery L.22. The device of claim 1 17, characterized in that the boom (5) has the form of an L-shaped flat bar. 23. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kamera elektroniczna (6) ustawiona jest na stanowisku obserwacyjnym (13) niezwiązanym z mierzonym obiektem.23. The device according to claim 1, The method of claim 1, characterized in that the electronic camera (6) is positioned on an observation station (13) not related to the measured object. 24. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że tarcza pomiarowa (4) znajduje się wewnątrz ramy odniesienia (3).24. The device of claim 24 The device of claim 1, characterized in that the measuring disc (4) is located inside the reference frame (3). 25. Urządzenie według zastrz. 24, znamienne tym, że odpowiednie osie kartezjańskich układów współrzędnych: tarczy pomiarowej xtytzt i ramy odniesienia Xryrzr w pomiarze wyjściowym są względem siebie w przybliżeniu równoległe.25. The device according to claim 25 The method of claim 24, characterized in that the respective axes of the Cartesian coordinate systems of the measuring dial xtytzt and the reference frame Xryrzr are approximately parallel to each other in the output measurement. 26. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kamera elektroniczna (6) połączona jest bezprzewodowo z systemem centralnej rejestracji i przetwarzania danych (7).26. The device according to claim 1, The device of claim 1, characterized in that the electronic camera (6) is connected wirelessly to the central data recording and processing system (7). 27. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że oś yk kartezjańskiego układu współrzędnych kamery elektronicznej (6) jest w przybliżeniu prostopadła do płaszczyzny Xrzr wyznaczonej przez kartezjański układ współrzędnych ramy odniesienia (3).The device of claim 27 The method of claim 1, characterized in that the axis yk of the Cartesian coordinate system of the electronic camera (6) is approximately perpendicular to the plane Xrzr defined by the Cartesian coordinate system of the reference frame (3). 28. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że odpowiednie osie kartezjańskich układów współrzędnych: kamery elektronicznej Xkykzk i ramy odniesienia Xryrzr w pomiarze wyjściowym są względem siebie w przybliżeniu równoległe.The device of claim 28 The method of claim 1, characterized in that the respective axes of the Cartesian coordinate systems: the Xkykzk electronic camera and the Xryrzr reference frame in the baseline measurement are approximately parallel to each other. 29. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że oś yk kartezjańskiego układu współrzędnych kamery elektronicznej (6) jest zwrócona w przybliżeniu centralnie do ramy odniesienia (3).29. The device of claim 1 The device of claim 1, characterized in that the axis yk of the Cartesian coordinate system of the electronic camera (6) is approximately centered on the reference frame (3). 30. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rama odniesienia (3) ma postać ramy prostokątnej.30. The device of claim 1 A device according to claim 1, characterized in that the reference frame (3) is in the form of a rectangular frame. 31. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rama odniesienia (3) ma postać obręczy.31. The device of claim 1 The device of claim 1, characterized in that the reference frame (3) is in the form of a rim. 32. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że tarcza pomiarowa (4) ma postać prostokąta.32. The device of claim 32 A device according to claim 1, characterized in that the measuring disc (4) has the form of a rectangle. 33. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że tarcza pomiarowa (4) ma postać koła.The device of claim 33. The device of claim 1, characterized in that the measuring disc (4) is in the form of a circle. 34. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pion światłowodowy (14) połączony jest z ramą odniesienia (3) w sposób rozłączny, za pomocą śrub sprzęgających (9).34. The device of claim 34 A device according to claim 1, characterized in that the light guide riser (14) is connected to the reference frame (3) in a detachable manner by means of coupling screws (9). 35. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że pion światłowodowy (14) połączony jest z ramą odniesienia (3) na stałe.35. The device of claim 35 The method of claim 1, characterized in that the fiber optic riser (14) is permanently connected to the reference frame (3). 36. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że po połączeniu pionu światłowodowego (14) z ramą odniesienia (3), kartezjańskie układy współrzędnych ramy odniesienia Xryrzr i pionu światłowodowego Xpypzp są względem siebie równoległe.The device of claim 36 The method of claim 1, characterized in that, after connecting the fiber optic riser (14) to the reference frame (3), the Cartesian coordinate systems of the Xryrzr reference frame and the fiber optic Xpypzp are parallel to each other. 37. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że światłowód (21) jest światłowodem włóknistym.The device of claim 37. The method of claim 1, characterized in that the light guide (21) is a fiber optic. 38. Urządzenie według zastrz. 37, znamienne tym, że światłowód włóknisty jest światłowodem o przekroju kołowym.38. The device of claim 38 The method of claim 37, characterized in that the fiber optic is an optical fiber with a circular cross section. 39. Urządzenie według zastrz. 38, znamienne tym, że światłowód (21) jest światłowodem włóknistym pojedynczym.39. The device of claim 1 38, characterized in that the light guide (21) is a single fiber optic. 40. Urządzenie według zastrz. 38, znamienne tym, że światłowód (21) jest światłowodem włóknistym w postaci wiązki o liczbie włókien większej od jedności.40. The device of claim 40 38, characterized in that the light guide (21) is a bundled fiber with a number of fibers greater than one.
PL428378A 2018-12-27 2018-12-27 Displacement measurement device PL239595B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL428378A PL239595B1 (en) 2018-12-27 2018-12-27 Displacement measurement device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL428378A PL239595B1 (en) 2018-12-27 2018-12-27 Displacement measurement device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL428378A1 PL428378A1 (en) 2020-06-29
PL239595B1 true PL239595B1 (en) 2021-12-20

Family

ID=71124912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL428378A PL239595B1 (en) 2018-12-27 2018-12-27 Displacement measurement device

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL239595B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL451125A1 (en) * 2025-02-03 2026-03-16 Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Bidirectional distance meter

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL451125A1 (en) * 2025-02-03 2026-03-16 Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu Bidirectional distance meter

Also Published As

Publication number Publication date
PL428378A1 (en) 2020-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Valença et al. Applications of photogrammetry to structural assessment
CN108020167A (en) A kind of stationary slope level device based on fiber grating
NO168139B (en) PROCEDURE FOR Stereo-photogrammetric measurement of large objects
PL239595B1 (en) Displacement measurement device
KR100550108B1 (en) Two-dimensional hole displacement measuring device and system of tunnel using fiber optic sensor
PL239594B1 (en) Displacement measurement device
CN111536427A (en) Automatic monitoring system for nuclear power pipeline displacement
PL239596B1 (en) Device for measuring displacements and method of performing the measurements
PL239498B1 (en) Displacement measurement device
PL239905B1 (en) Device for measuring displacements and method of performing the measurements
PL239906B1 (en) Displacement measurement device
PL239499B1 (en) Device for measuring displacements and method of performing the measurements
PL239904B1 (en) Device for measuring displacements and method of performing the measurements
CN110274576A (en) A kind of floating plate Dip countion measurement method, system and application for floating roof tank
CN208061260U (en) A kind of line-scan digital camera caliberating device for stereo-visiuon measurement
KR101985845B1 (en) Apparatus and system for measuring structure displacement using image
RU2330238C2 (en) Device and method for monitoring technical condition of tunnels
CN207779345U (en) Deflection metrology system based on CCD and circuit
RU2825018C1 (en) Fibre-optic cable for distributed monitoring of change in shape of extended objects
CN108267101A (en) Bridge security detecting system and its circuit
RU2141622C1 (en) Method determining tilting
JP2573493B2 (en) How to measure physical quantities
SU1719881A1 (en) Method for measuring deformations of structures
PL235120B1 (en) Optoelectronic inclinometer
PL235118B1 (en) Optoelectronic inclinometer