Photomicrometer 3D
Das photogrammetrische Rissmessgerät ist ein Hardware- und Softwarekomplex zur hochpräzisen dreidimensionalen Überwachung von Rissen und Dehnungsfugen.
Eigenschaften von Photomicrometer
Fernmessmethode
Messungen können aus bis zu 40 Meter durchgeführt werden.
Hohe Präzision
Die erreichbare Genauigkeit liegt bei bis zu 0,005 mm (mit entsprechendem Target).
Räumliche Messungen
Erfasst und ausgewertet werden alle drei Raumachsen.
Automatisiert
Die Auswertung der aufgenommenen Fotos ist weitestgehend automatisiert.
Visualisierung
Visualisierung von Ergebnissen erfolgt entsprechend dem Aufnahmezeitpunkt.
Geringe Kosten
Für jede Messaufgabe sind Hard- und Software individuell konfigurierbar.
Zur Anwendung sind keine speziellen Kenntnisse erforderlich
Die Funktionsweise basiert auf der Photogrammetrie. Das Messset ist jedoch so aufgebaut, dass keine Kenntnisse im Umgang mit photogrammetrischen Messsystemen erforderlich sind. Jeder Marker (auch als Target bezeichnet) enthält eine Reihe von kalibrierten Mustern. Diese ermöglichen nicht nur eine präzise Bestimmung der relativen Position der beiden Marker, sondern werden dafür verwendet, um die Verzerrung der verwendeten Kamera zu eliminieren.
Systemzusammensetzung
- Das Messsystem besteht aus folgenden Komponenten:
- Einem Set bestehend aus 2 photogrammetrischen Targets, die beidseitig von dem Riss befestigt werden. Die Targets sind eindeutig kodiert und haben eine Nummerierung. Die Targets werden vor der Auslieferung kalibriert. Das Kalibrierprotokol wird in der Software hinterlegt.
- Der PhotoMicrometer-Software, die zur Auswertung und grafischen Darstellung von Messergebnissen verwendet werden.
- Einer Kamera, die über einen ausreichenden optischen Zoom verfügt. Im Idealfall soll die Kamera mit einem Objektiv mit fester Brennweite eingesetzt werden.
Messprinzip
Das Messprinzip basiert auf der Aufnahme von mehreren Fotos der beiden Marker und der anschließenden Verwendung der PhotoMicrometer-Software zur photogrammetrischen Verarbeitung von Fotos, um eine relative Position der Zentren zweier Marker im dreidimensionalen Koordinatensystem zu erhalten (R-Punkt und 0-Punkt). Der Ursprung des Koordinatensystems (Punkt 0) liegt immer auf der Markierung mit der niedrigeren Nummer. Die positive Z-Achse zeigt nach oben, die positive Х-Achse zeigt nach rechts und die positive Y-Achse zeigt in die Platte hinein.
Beim Vergleich der Ergebnisse, die zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen wurden, bestimmen wir die relative Verschiebung der Marker zueinander.
Dieser Ansatz ermöglicht die Überwachung unter verschiedenen Bedingungen (in Innenräumen, Aussenwänden eines Gebäudes, auf Brücken, in Industrieanlagen) und aus unterschiedlichen Aufnahmeentfernungen (von 0,1 m bis 40 m) zwischen der Kamera und dem Target. Die Bildverarbeitung in der Software PhotoMicrometer basiert auf der Methoden der Photogrammetrie, Stereophotogrammetrie und der hochpräzisen Messung von Targets. Dies ermöglicht eine Überwachung mit einer Genauigkeit von 0,1 mm bis 0,005 mm, abhängig von den verwendeten Markertypen. Die größten Verformungen bzw. Verschiebungen, die mit garantierter Genauigkeit gemessen werden können, betragen auf jeder Koordinatenachse bis zu 10 cm.
Target/Marker
- Die verwendeten Marker haben folgende Funktionen:
- Festlegung des Überwachungsortes
- Festlegung des Koordinatensystems
-
Enthalten Quelldaten für die photogrammetrische Kalibrierung von aufgenommenen Fotos
-
Derzeit werden die Marker in 3 unterschiedlichen Genauigkeitsklassen angeboten:
- M-0.1 (Genauigkeit liegt bei 0,1mm)
-
M-0,02 (Genauigkeit liegt bei 0,02mm)
- M-0,005 (Genauigkeit liegt bei 0,005mm)
Bei der Bestimmung der gegenseitigen Position der Zentren zweier Marker wurde als Maß für die Genauigkeit der quadratische Mittelwertfehler herangezogen. Dieser Fehler ergibt sich aus der Verarbeitung eines Bildpaares, welches aus einem Abstand von 2 Metern und mit einem Schnittwinkel von 90° aufgenommen wurde.
Marker unterschiedlicher Typen sehen gleich aus. Der Unterschied liegt in der Genauigkeit der Kalibrierung und der damit verbundenen Komplexität dieser. Ergebnisse der Kalibrierung werden in einer Kalibrierungsdatei aufgezeichnet und mit den Markern ausgeliefert, um später diese in der Software zu hinterlegen.
Derzeit werden Marker aus folgenden Materialien hergestellt: PVC-Kunststoff (Buchstabe P), Aluminium (Buchstabe A), Glasfaser (Buchstabe T). Informationen bezüglich des Materials, aus dem der jeweilige Target hergestellt wurde, ist in der Bezeichnung angegeben, z. B. M-0,1P; M-0,02A oder M-0,005T.
Alle diese Materialien haben eine ausreichende mechanische Festigkeit und Stabilität, aber einen unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Ausdehnung von Aluminium ist etwa dreimal höher als Glasfaser und die Wärmeausdehnung von PVC ist dreimal höher als die von Aluminium. Die Software kann die Temperatur, die während der Messung herrschte, berücksichtigt. Die Temperatur ist aber nicht immer mit einer ausreichenden Genauigkeit bekannt. Daher ist es bei der Durchführung hochpräziser Beobachtungen empfehlenswert, Marker aus einem stabileren Material und einer geringeren thermischen Ausdehnung zu verwenden.
Targets werden auf beiden Seiten des Risses entweder mit Klebstoff oder mit Schrauben befestigt. Grundsätzlich kann jeder Klebstoff verwendet werden, der während der gesamten Überwachungszeit eine zuverlässige Fixierung bietet: Epoxidharz, Montagemörtel, Zweikomponenten-Klebstoff usw. Verwendung von Klebeband (doppelseitig) kann sehr zuverlässig und in einigen Fällen sehr bequem sein. Wenn die Befestigung mit Klebstoff aus irgendeinem Grund nicht möglich ist, können die Marker mit speziellen verschraubbaren Scheiben, die wir speziell für die Befestigung von Markern entwickelt haben, verwendet werden.
Kamera
Prinzipiell kann jede beliebige Kamera verwendet werden. Die Kamera gehört jedoch zu den wichtigsten Komponenten, die die Genauigkeit der Ergebnisse stark beeinflussen. Eine der wichtigsten Anforderungen an die Kamera ist die Fähigkeit, eine ausreichende Anzahl an Details der Marker bereitzustellen. Dies hängt zum Teil von der Auflösung der Kamera ab, aber vor allem von der Brennweite des verwendeten Objektivs. In der nachfolgenden Tabelle ist der grobe Zusammenhang zwischen der Brennweite und der Aufnahmeentfernung dargestellt. Die äquivalente Brennweite der Kamera ergibt sich aus dem 36×24 mm Sensorformat für Matrizen mit einer Auflösung von 15 – 24 Megapixeln. Wird eine Kamera mit einer anderen Sensorgröße verwendet, so ist die Brennweite mittels des Crop-Faktors umzurechnen.
| Aufnahme-entfernung (m) | 0,2 | 1 | 5 | 10 | 20 | 30 | 40 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Äquivalente Brennweite (mm) |
14-55 |
40-200 |
≥ 200 |
≥ 400 |
≥ 800 |
≥ 1200 |
≥ 1600 |
Software
PhotoMicrometer ist ein photogrammetrisches Programm, das speziell für die Arbeit im Rahmen eines Überwachungskomplexes entwickelt wurde und einen vollständigen Verarbeitungszyklus implementiert – von der Aufnahme von Bildern bis zur Erstellung eines technischen Berichtes. Aufgrund des hohen Automatisierungsgrades aller Prozesse ist es nicht erforderlich, über fundierte Kenntnisse der Photogrammetrie zu verfügen, um die Arbeit mit dem Messset zu beherrschen.
Die PhotoMicrometer-Software basiert auf fortschrittlichen Photogrammetrie-Methoden: hochpräziser Marker-Messalgorithmus, photogrammetrische vorwärts- und rückwärts-Auswertung mit gleichzeitiger Kalibrierung und Entzerrung der Fotos. Dank der fortschrittlichen Algorithmen muss die Kamera nicht vorkalibriert werden. PhotoMicrometer kann zur Verarbeitung sowohl von Einzelbildern (photogrammetrische Methode), als auch von Mehrfachbildern (stereophotogrammetrische Methode) verwendet werden. Das Programm unterstützt Marker unterschiedlicher Genauigkeitsklassen.
Messergebnisse
Für jeden Beobachtungszyklus wird im Programm ein Projekt angelegt. Die Fotos dieses Zyklus werden in das Projekt hochgeladen. Beim Laden erkennt das Programm automatisch die Marker und wendet die gespeicherten Kalibrierungsdaten auf das Projekt an. Wenn die Überwachung unter verschiedenen Temperaturbedingungen durchgeführt wird, muss die Temperatur während der jeweiligen Messung erfasst werden, um den linearen Ausdehnungskoeffizienten zu berücksichtigen. Alle Daten sowie die Ergebnisse von Messungen und Berechnungen werden in einer Datei mit der Erweiterung * .pmm gespeichert.
Befinden sich alle Projektdaten des entsprechenden Beobachtungszyklus im selben Ordner, so können die Messergebnisse entlang aller Koordinatenachsen visualisiert werden. Die Verarbeitung der Messdaten endet mit der Erstellung eines Berichtes.
Die Größe der ermittelten Verformungen bzw. Verschiebungen
Genauigkeit der Bestimmung von Verschiebungen und Verformungen
Aufnahmeparameter und Aufnahmeentfernung
Messungen erfolgen in alle 3 Raumrichtungen, so dass alle Verschiebungs- und Verformungskomponenten erfasst werden. Gemessen werden Verschiebungen von 0 bis 10 cm entlang jeder der Koordinatenachsen. Bei gegenseitigen Verschiebungen der Targets von mehr als 3 cm müssen beim Fotografieren bestimmte Regeln beachtet werden.
Die erreichbare Genauigkeit hängt von dem verwendeten Target, Entfernung vom Aufnahmeort bis zum Target, Aufnahmewinkel und Kameraparametern ab. Üblicherweise liegt die Genauigkeit bei 0,005 bis 0,02 mm. Die Ergebnisse der Bewertung der Genauigkeit photogrammetrischer Bestimmungen sind im vom Programm erstellten Bericht angegeben.
Es ist nicht erforderlich Hebevorrichtungen zu verwenden, um genaue Messungen durchzuführen. Die beiden Targets können aus der Ferne fotografiert werden. Es gibt grundsätzlich zwei Methoden beim Fotografieren: photogrammetrische Methode – von 0,1 bis 0,3 m; stereophotogrammetrische Methode – von 0,1 bis 40 m.
Anforderungen an die Kamera
Grundsätzlich kann jede moderne Kamera mit dem für bestimmte Aufnahmebedingungen erforderlichen optischen Zoom verwendet werden. Das System ist so organisiert, dass alle Fotos während der Verarbeitung einer photogrammetrischen Kalibrierung unterzogen werden.
Auf diese Weise können Sie jede moderne Foto- oder Videokamera zur Überwachung einsetzen (vom Telefon bis zur teuren Profikameras), um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen.
Es gilt jedoch, dass an die Messkamera bestimmte Forderungen gestellt werden, um die maximale Genauigkeit zu erzielen.
Preise
Das Messsystem besteht aus 2 Targets und der Software zur Auswertung der Messergebnisse. Die Target-Sets gibt es in 3 unterschiedlichen Genauigkeitsklassen. Ein Target-Set enthält immer 2 Marker.
Hardware
M-0.1
19,90 €
Im Preis enthalten sind 2 Targets. Genauigkeit der Bestimmung von Verformungen oder Verschiebungen jeder Koordinatenachse liegt bei 0,1 mm (RMSE)
Empfehlung
M-0.02
34,90 €
Im Preis enthalten sind 2 Targets. Genauigkeit der Bestimmung von Verformungen oder Verschiebungen jeder Koordinatenachse liegt bei 0,02 mm (RMSE)
M-0.005
44.90 €
Im Preis enthalten sind 2 Targets. Genauigkeit der Bestimmung von Verformungen oder Verschiebungen jeder Koordinatenachse liegt bei 0,005 mm (RMSE)
Software
PhotoMicrometer-Software ermöglicht eine automatisierte Verarbeitung von Fotos der zuvor aufgenommenen, photogrammetrischen Targets, die auf beiden Seiten des Risses befestigt werden und bewertet deren relative Positionen sowie Verschiebungen und Verformungen in einem dreidimensionalen Koordinatensystem. Mit einer Zeitlizenz können beliebig viele Targets verwendet werden. Für die Auswertung können Sie also eine Zeitlizenz erwerben, die Ihren Bedürfnissen entspricht.
1 Monat
44,90 €
2 Monate
64,90 €
Empfehlung
6 Monate
124.90 €
1 Jahr
189,90 €
2 Jahre
264,90 €
3 Jahre
314.90 €