Opublikowano: 5.1.1968 54423 KI. 42 c, 42 MKP G,1fc» AJDO UKD Wspóltwórcy wynalazku: prof. dr inz. Tomasz Gomoliszewski, mgr inz.Józef Jachimski, dr inz. Tomasz Sluszkiewicz Wlasciciel patentu: Akademia Górniczo-Hutnicza (Katedra Geodezji Gór¬ niczej) (Katedra Maszyn i Pomiarów Elektrycznych), Kraków (Polska) Sposób fotogrametrycznej rejestracji przebiegu drgan mechanicznych oraz urzadzenie do wykonywania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób fotograme¬ trycznej rejestracji drgan mechanicznych oraz urzadzenie do wykonywania tego sposobu, majace szczególne zastosowanie do pomiaru bezwzgled¬ nych drgan elementów konstrukcji przemyslowych i budowli, jak masztów telewizyjnych, lin wisza¬ cych, kominów i innych, do których jest utrudnio¬ ny dostep. Pomiar moze byc wykonywany bezsty- kowo z odleglosci wynoszacej od kilku do kilkuset metrów, w zakresie czestotliwosci od zera do kil¬ kuset Hz.Znane metody pomiaru drgan polegaja na mecha¬ nicznej rejestracji ruchów elementów drgajacych wzgledem nieruchomego ukladu odniesienia. Meto¬ dy te wymagaja jednak bezposredniego dostepu do badanego elementu oraz mechanicznego polaczenia go z aparatura rejestrujaca, umieszczona na sztyw¬ nej i mocnej podstawie. Znane jest równiez stoso¬ wanie glowic sejsmicznych wyposazonych w bez¬ wladna mase, co jednak dodatkowo obciaza bada¬ ny element i utrudnia rejestracje drgan o bardzo niskiej czestotliwosci. Uzywane równiez do tego celu czujniki aikcelerometryczne maja ograniczona dokladnosc rejestracyjna, szczególnie dla niskach czestotliwosci a to ze wzgledu na koniecznosc pod¬ wójnego elektrycznego calkowania sygnalu. Ponad¬ to wszystkie te znane metody wymagaja bezpo¬ sredniego mechanicznego wzglednie elektrycznego polaczenia zastosowanej aparatury z badanym ele¬ mentem, który bedac dodatkowo obciazony masa 10 15 ao 25 80 2 czujnika nie zawsze pozwala na dokladne zareje¬ strowanie drgan.Ostatnio podjeto próby stosowania krzyzowych libel zamontowanych na elemencie badanej kon¬ strukcji. Wychylenia libel sa rejestrowane za po¬ moca aparatu filmowego. Okazalo sie jednak, ze z uwagi na bezwladnosc cieczy libel pomiar daje watpliwe wyniki.Znane metody fotogrametryczne z przesuwajaca sie tasma fotograficzna nie sa dotychczas stosowa¬ ne do pomiarów drgan wspomnianych elementów, a jedynie znajduja zastosowanie do pomiarów od¬ ksztalcen i predkosci liniowych.Wady dotychczasowych metod i urzadzen usuwa sposób fotogrametrycznej rejestracji drgan mecha¬ nicznych oraz urzadzenie do wykonywania tego sposobu wedlug wynalazku, w którym pomiar drgan jest dokonywany optycznie a zakres czesto¬ tliwosci mierzonych drgan rozpoczyna sie od zera.Drgania badanego elementu sa przekazywane optycznie za pomoca zamocowanego na nim punk¬ tu swietlnego do specjalnej kamery usytuowanej w polu widzenia badanego elementu, przy czym ka¬ mera jest wyposazona w tasme filmowa przesuwa¬ jaca sie ruchem ciaglym, na której powstaje obraz punktu swietlnego. Zródlo swiatla zasilajace punkt swietlny umieszcza sie poza elementem drgajacym.Do pomiaru drgan zlozonych uzywa sie dwóch albo trzech kamer, których mechanizmy podstawy cza- 544238 54423 4 su sa synchronizowane ze wspólnego bloku, lub przez wlaczenie zródla swiatla.Urzadzenie do fotogrametrycznej rejestracji prze¬ biegu drgan mechanicznych wedlug wynalazku jest uwidocznione w przykladowym rozwiazaniu na ry¬ sunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat urza¬ dzenia w przekroju podluznym, wraz z punktem swietlnym zamocowanym do drgajacego elementu, fig. 2 — urzadzenie w przekroju wzdluz linii AA na fig. 1, a fig. "3 przedstawia usytuowanie trzech, zsynchronizowanych z soba urzadzen do pomiaru drgan przestrzennych.Urzadzenie do pomiaru jednej skladowej drgan sklada sie z kamery 1 wyposazonej w dlugoogni¬ skowy uklad optyczny, zbudowany z teleobiektywu 2, przeslony 3, krótkoogniskowego obiektywu 4, ramki tlowej 5 i zwierciadla plaskiego 6 (fig. 1 i fig. 2). Wewnatrz kamery 1 jest umieszczona tas¬ ma filmowa 7, przesuwana ruchem ciaglym za po¬ moca silniczka, oraz mechanizm 8 podstawy czasu, rysujacy na filmie linie skali czasu. Zródlo swiat¬ la 9, na przyklad w postaci reflektora z zarówka, znajduje sie poza elementem drgajacym 12. Przed zródlem swiatla 9 jest umieszczona przyslona 10 z otworem w ksztalcie kwadratu z matówka, sta¬ nowiacym swietlny punkt 11. Swietlny punkt 11 moze stanowic blyszczaca lustrzana kula oswietla¬ na ostrym swiatlem, takze promieniami sloneczny¬ mi.W celu przeprowadzenia pomiaru drgan bada¬ nego elementu skierowuje sie os optyczna kamery 1 na swietlny punkt 11 oswietlony zródlem swiat¬ la 9. Swietlny punikt 11 wykonuje ruchy razem z elementem drgajacym, a promienie swietlne po przejsciu przez teleobiektyw 2 tworza obraz w plaszczyznie przyslony 3. Z kolei obiektyw, 4 wy¬ twarza na filmie 7 obraz rzeczywisty swietlnego punktu 11, rysujac w poprzek kierunku posuwu filmu 7 linie przedstawiajaca przebieg drgan bada¬ nego elementu.Pomiar drgan zlozonych przeprowadza sie przez równoczesne dokonanie pomiaru dwóch wzglednie trzech skladowych drgan za pomoca dwóch wzgle¬ dnie trzech kamer 1 (fig. 3). W przypadku pomia¬ ru drgan plaskich osie optyczne dwóch kamer 1 nie moga lezec w jednej linii, a przy pomiarze drgan przestrzennych osie optyczne trzech kamer 1 nie leza na jednej plaszczyznie.Najdokladniejsze wyniki pomiarów uzyskuje sie wtedy, gdy osie kamer 1 sa wzajemnie do siebie prostopadle. Synchronizacja mechanizmów 8 pod¬ stawy czasu odbywa sie za posrednictwem elek¬ trycznych kabli 14, laczacych kazda kamere 1 z blokiem 13, albo przez wlaczenie zródla swiatla 9 po uprzednim uruchomieniu wszystkich kamer 1.Sposób fotogrametrycznej rejestracji przebiegu drgan mechanicznych oraz urzadzenie do wykony¬ wania tego sposobu pozwalaja w latwy sposób do¬ konac pomiaru drgan z duza dokladnoscia nawet najbardziej niedostepnych elementów. Dzieki od¬ dzieleniu punktu swietlnego od zródla swiatla, uzyskuje sie minimalne zwiekszenie masy elemen¬ tu drgajacego jedynie o wielkosc znikomej masy punktu swietlnego. PLPublished: 5.1.1968 54423 IC. 42 c, 42 MKP G, 1fc »AJDO UKD Co-authors of the invention: prof. Tomasz Gomoliszewski, Ph.D., Józef Jachimski, M.Sc., Tomasz Sluszkiewicz, Ph.D. Patent owner: AGH University of Science and Technology (Department of Mining Surveying) (Department of Electrical Machines and Measurements), Krakow (Poland) Photogrammetric registration method of mechanical vibrations and device for carrying out this method. The subject of the invention is a method of photogrammetric registration of mechanical vibrations and a device for performing this method, which is particularly applicable to the measurement of absolute vibrations of elements of industrial structures and buildings, such as TV masts, hanging ropes, chimneys and others, to which access is difficult. The measurement can be made contactless from a distance ranging from a few to several hundred meters, in the frequency range from zero to several hundred Hz. Known methods of vibration measurement rely on the mechanical registration of movements of elements vibrating with respect to a stationary reference system. These methods, however, require direct access to the tested element and its mechanical connection to the recording apparatus placed on a rigid and strong base. It is also known to use seismic heads equipped with random mass, which, however, additionally loads the tested element and makes it difficult to record vibrations of very low frequency. The accelerometric sensors also used for this purpose have a limited registration accuracy, especially for low frequencies due to the necessity to double electrically integrate the signal. Moreover, all these known methods require a direct mechanical or electrical connection of the apparatus used with the tested element, which, being additionally loaded with a mass of 10-15 to 25802 of the sensor, does not always allow for an accurate recording of vibrations. vial mounted on an element of the structure under test. The deflection of the vial is recorded with a film camera. It turned out, however, that due to the liquid inertia, the measurement gives questionable results. Known photogrammetric methods with a moving photographic tape have not been used so far to measure the vibrations of the above-mentioned elements, but are only used to measure linear deformations and velocities. The methods and devices used so far are removed by the method of photogrammetric registration of mechanical vibrations and the device for performing this method, according to the invention, in which the measurement of vibrations is performed optically and the frequency range of the measured vibrations starts from zero. The vibrations of the tested element are transmitted optically by means of the before the light point to a special camera located in the field of view of the examined element, the camera being equipped with a film strip moving continuously, on which the image of the light point is formed. The light source powering the light point is placed outside the vibrating element. To measure the complex vibrations, two or three cameras are used, the time base mechanisms of which are synchronized with a common block, or by switching on the light source. Device for photogrammetric waveform recording Mechanical vibration according to the invention is illustrated in an exemplary embodiment in the drawing, in which Fig. 1 shows a schematic of the device in a longitudinal section, with a light point attached to the vibrating element, Fig. 2 - the device in a section along the line AA in Fig. 1, and Fig. "3 shows the positioning of three synchronized spatial vibration measurement devices. The one-component vibration measurement device consists of a camera 1 equipped with a long-focal optical system, consisting of a telephoto lens 2, a diaphragm 3, a short-focus lens 4 , the background frame 5 and the flat mirror 6 (Fig. 1 and Fig. 2). Inside the camera 1 is arranged on a film tape 7, moved continuously by means of a motor, and a time base mechanism 8, drawing lines of the time scale on the film. The light source 9, for example in the form of a reflector with a light bulb, is located outside the vibrating element 12. In front of the light source 9 there is a diaphragm 10 with a square-shaped hole with a mat, constituting a light point 11. The light point 11 can be a glittering The mirror ball is illuminated by a sharp light, also by sunlight. In order to measure the vibration of the tested element, the optical axis of the camera 1 is directed at the light point 11 illuminated by the light source 9. The light box 11 moves together with the vibrating element, and the light rays, after passing through the telephoto lens 2, create an image in the plane of the aperture 3. The lens, on the other hand, produces a real image of a light point 11 on the film 7, drawing a line across the direction of the film advance 7 showing the vibration of the tested element. complexes are carried out by simultaneously measuring two or three components of the vibration with two or three cameras 1 (fig. 3). When measuring flat vibrations, the optical axes of two cameras 1 must not lie in one line, and when measuring spatial vibrations, the optical axes of three cameras 1 do not lie on one plane. The most accurate measurement results are obtained when the axes of cameras 1 are mutually to each other. perpendicular. The synchronization of the mechanisms 8 of the time base takes place via the electric cables 14 connecting each camera 1 with the block 13, or by switching on the light source 9 after activating all the cameras 1. The method of photogrammetric registration of the course of mechanical vibrations and the device for making of this method allow to easily measure vibration with great accuracy even of the most inaccessible elements. Due to the separation of the light point from the light source, a minimal increase in the mass of the vibrating element is obtained only by the amount of a negligible mass of the light point. PL