





Studirajte zahvaljujući brojnim resursima koji su dostupni na Docsity-u
Zaradite bodove pomažući drugim studentima ili ih kupite uz Premium plan
Pripremite ispite
Studirajte zahvaljujući brojnim resursima koji su dostupni na Docsity-u
Nabavite poene za preuzimanje
Zaradite bodove pomažući drugim studentima ili ih kupite uz Premium plan
Građevinski fakultet,Skripta,Primenjena geodezija,Automatski elektronski tahimetri,Automatizacija,Elektronski teodoliti,Geodetske mreže,Geodezija,Gravimetrija,
Tipologija: Rezime
1 / 9
Ova stranica nije vidljiva u pregledu
Ne propustite važne delove!






Razvoj instrumentalnih mjernih tehnika i automatizacija mjerenja višeg stepena zasniva se na tradicionalnim principima terestičke izmjere (osim fotogrametrijske metode) jer se mjerenje objekata na terenu u većoj mjeri izvodi u kancelariji. Ideju o „strojevima za mjerenje“ koji bi se pomicali po terenu i mjerili,u ranim 70-tim predstavila je firma Pfilzer, iako ostvarenje tog projekta zbog praktičnih razloga nije bilo moguće. Ako stroj za mjerenje dignemo u zrak govorimo o metodama i razvoju aerofotogrametrije. Razne mjerne platforme sa kompleksnim mjernim instrumentarijem,koji se pomice po tlu,vodi ili zraku- inercijalni mjerni sistemi su pogodniji za određivanje položaja visine vrlo udaljenih tačaka te pri mjerenju gdje se jednak mjerni postupak periodično ponavlja(npr.geometrijski nivelman ) a ne za neposrednu polarnu detaljnu izmjeru. Za daljni razvoj geodetskih metoda izmjere, od velikog značaja je i razvoj satelitske geodezije,koja omogućava određivanje položaja tačaka na Zemlji pomoću umjetnih satelita. Vec treća generacija u razvoju instrumentalne tehnike za satelitska opažanja u geodetske svrhe ( GPS) je omogućila centimetarsku tačnost određivanja položaja tačke. Te nove revolucionarne geodetske mjerne tehnike u kombinaciji sa automatiziranim načinom mjerenja i obrade podataka dopunjuju klasične terestičke metode izmjere koje su u velikoj mjeri ovisne od uslova na terenu i međusobnog dogledanja tačaka. Sa takvim razvojem se sa jedne strane sužava područje djelovanja klasične izmjere, a sa druge usmjerava razvoj terestičke izmjere novim metodama sa ciljem automatizacije mjernih postupaka. Razvoj elektronskih tahimetara teži ka poboljšanju koji omogućava eliminaciju svih vrsta instrumentalnih grešaka,grešaka operatera i automatizaciju mjernih postupaka. Veliki napredak u razvoju elektronskih tahimetara predstavlja ugradnja servomotora ,koji automatski pokrecu stativ i durbin instrumenta- motorizovani elektronski tahimetri. Servomotori (mehanizam koji obavlja posao potreban za upravljanje ili regulaciju) su osnova za razvoj novih tehnologija koji ce potpuno automatizovati rad tahimetara. Ako motorizovan elektronski tahimetar opremimo još sa odgovorajućom programskom i hardverskom opremom ,potrebnom za realizacijom tih novih tehnologija,koji ima najbolji sofisticirani instrument sa osobinama umjetne inteligencije ,dođemo do zadnjeg razvoja stepena tahimetara-automatizovani i robotizovanih elektronski tahimetri tj. AUTOMATSKIH ELEKTRONSKIH TAHIMETARA(KAVANAGH,2007) 2.POTPUNA AUTOMATIZACIJA ELEKTRONSKIH TAHIMETARA Potpuna automatizacija elektronskih tahimetara je potekla od dva koraka,tj od dva razvojna stepena. Prvi korak je bio razvoj tehnologije odnosno sistema za automatsko prepoznavanje cilja (APC). APC je sistem koji mjenja ručno fino viziranje cilja,kad se taj cilj nalazi u vidnom polju durbina tahimetra,tj u vidnom polju sistema APC. Bez odgovarajuće podrške,jos uvijek nije omogućena potpuna automatizacija mjerenja i još uvijek zahtjeva prisutnost
operatera. Npr,kad cilj nije u vidnom polju sistema APC ,sistem APC nije u mogućnosti naći cilj. Potrebno je:
određenoj udaljenosti. Mjerni signal elektrooptičkog daljinomjera nije tačan,ipak ima određenu diferencijaciju. Sl.1.Grubo i fino viziranje sa detekcijom maksimalnog intenziteta povratnog signala U drugoj fazi,koja je analogna finom optičkom viziranju operatora,mikroprocesor pokreće vizurnu os durbina za male vrijednosti naizmjenično u vertikalnom i horizontalnom smjeru,sve dokle ne registrira maksimalnu jačinu povratnog signala po vertikali i horizontali,sto znači da je cilj fino naviziran(tačka C). Poslije toga se izvrši registracija opažanja,mikroprocesor nastavlja sa izdanom naredbom. Ako u prvoj fazi traženja na ograničenom području instrument ne primi odbijeni mjerni val elektrooptičkog daljinomjera,mikroprocesor računaru daje podatke o greški i nastavlja opažanja,kako mu je naređeno. 4.2. AVC SA IZJEDNAČENOM JAČINOM SIGNALA SIMETRIČNO RASPOREĐENIH FOTODIODA Ciljna tačka se signalizira sa jakim svjetlosnim signalom u najjednostavnijem primjeru sa živosrebrenom sijalicom. U okularu elektronskog tahimetra je ugrađen modul sa 4 fotodiode,raspoređene simetrično u 4 kvadranta. Sve fotodiode se nalaze na zajedničkoj silicijskoj pločici i čine detektor za detekciju svjetlosnog signala. Oko operatora je tako zamjenio sistem dioda sa samo 4 receptora. Modulirani svjetlosni snop cilja,koji ima poznatu frekvenciju,pada na detektor za detekciju svjetlosnog signala.Svaka dioda izmjeri jačinu primljenog svjetlosnog signala. Mikroprocesor obradi signale i ako je izmjerena jačina na jednoj od fotodioda veća nego na drugima,servomotorima vrši predviđene popravke smjera koje izračuna mikroprocesor. Postupak se ponavlja dok postoji razlika u jačini signala na pojedinim diodama-tada je svjetlosna tačka u nultoj tački detektora tj u središtu nitnog križa. Tačnost takvog automatskog viziranja je mala jer tako jednostavan detektor sa samo 4 receptora ne može zamjeniti (nadomjestiti) oči operatora,koji ima u srednjem dijelu na površini od 0.1mm² priblizno 2500 receptora. Prednost sistema je jednostavna i jeftna izrada modula i u nekim primjerima (npr. određivanje puta brzih ciljeva) kad nije zahtjevana velika tačnost,sistem potpuno zadovoljava rezultata. 4.3. AVC SA UPOTREBOM SENZORA CCD ili CMOS Izrazitu novost u razvoju automatskog viziranja su donijele kamere,tj senzori CCD i CMOS. Daljinomjer tahimetra pošalje kroz optiku sistema APC ili koaksijalno kroz durbin,laserski mjerni snop prema cilju tj u smjeru vizurne osi durbina. Odbijeni laserski snop primi kamera CCD ili CMOS koja ima istu takvu koaksijalnu ali odvojenu optiku sa durbinom. Ako je signal odbijenog laserskog snopa preslab odnosno ako do odbijanja ne dođe,izvodi se postupak pogodan sistemu viziranja sa detekcijom maksimalnog intenziteta povratnog signala. Između mjernih sistema tahimetra i mjernih sistema senzora kamere CCD ili CMOS
neophodno je uspostaviti funkcionalnu vezu.T a funkcionalna veza kao stalni referentni odnos se zove KALIBRACIJA SISTEMA. Podaci o izmjerenoj jačini odbijenog laserskog snopa i odstupanja slike laserskog snopa do središta koordinatnog sistema senzora CCD ili CMOS koji predstavlja trenutnu vizurnu os se usmjeravaju mikroprocesoru koji ih pomoću kalibracijskih parametara preračuna u ugaone vrijednosti,servomotori okrenu tahimetar oko horizontalne i vertikalne osi za te vrijednosti. (sl.2) Po tom postupku je vizurna os tahimetra skoro fizičko usmjerena prema središtu cilja,odstupanja su reda veličine nekoliko sekund ugaone vrijednosti i na horizontalnom i vertikalnom limbu se mogu registrirati. Ako dostignuta tačnost mjerenja uglova ne zadovoljava,tahimetar na osnovu precizno izmjerene udaljenosti do tačke sa sistema za automatsko oštrenje izoštri sliku u durbinu te ponovo pusti laserski snop. Mala odstupanja koja se pojave između nove slike primljenog snopa na senzoru CCD ili CMOS i koordinatnog ishodišta senzora cilja,poslije se računski uračunaju i pribroje registriranim vrijednostima uglova. Istraživanja su pokazala da je za viziranje cilja sa sistemom AVC potrebna samo trećina do polovine vremena koji bi ga za isti postupak iskusni operator. Sl.2 Slika odbijenog signala određenje tačke maksimalne radiometrijske vrijednosti 5.AUTOMATSKO PRAĆENJE CILJA Nadogradnja tehnologije AVC je u instrument ugrađena tehnologija za automatsko praćenje cilja (APrC). Sa njom automatski elektronski tahimetar može pratiti ciljeve,koji je predhodno identificirao sa sistemom AVC.APrC omogućava rješavanje nekih specificnih geodetskih zadataka gdje su potrebna kontinuirana do pokretnih objekata odnosno ciljnih tačaka sa namjenom određenog puta koju opiše ciljna tacka – DINAMIČNO MJERENJE. Jos značajnije je da APrC predstavlja sljedeći razvojni stepen u automatizaciji polarne izmjere. Ako je operator pri nošenju cilja pažljiv i kod pomicanja cilju obezbjedi(sačuva) dogledanje cilja i tahimetra a ujedno uz sebe ima i kontrolno jedinicu za daljinsko vođenje instrumenta,može teoretski mjerenje izvršiti sam –STOP AND GO METODA MJERENJA. Osnova za učinkovito praćenje cilja je brzo i pouzdano djelovanje sistema AVC(npr. obrada slike odbijenog mjernog snopa na kameri CCD ili CMOS). Frekvencija obrade mjernog signala AVC je ograničena sa procesorskim mogućnostima senzora sistema AVC u tahimetru sa mogućnostima algoritama koji kontrolišu proces APrC. Stoga su ograničeni udaljenost i prije svega,brzina kretanja ciljnih tačaka. Kod APrC se pojavljuje niz problema koji su vezani sa gubitkom cilja iz vidnog polja sistema APC prilikom suvišnih(smetajućih)objekata,prašine te nepažnje operatera koji pomiče cilj sa
Sl.3:Tehnologija pasivnih ciljeva(Trimble) i tehnologija aktivnih ciljeva (Topcon) Zbog velikog broja mjerenja koje ih mora izvesti sistem AVC da bi bez pomoći našao cilj pojavilo se pitanje kako instrumentu ograničiti područje pretraživanja. Signalizirani cilj će instrument grubo uočiti brze ako će približno znati gdje se nalazi. Zato je većina proizvođača automatizovanih elektronskih tahimetara počela razvijati tehnologije za lociranje cilja,odnosno grubo viziranje prema cilju. Neki upotrebljavaju TI tehnologiju aktivnih ciljeva ,gdje su ciljevi sposobni usmjeriti elektronski tahimetar u pravom smjeru – imaju aktivnu ulogu u mjernom postupku. Drugi proizvođači su ustrajni pri uobičajnim ciljevima gdje se sve operacije izvode u instrumentu. Cilj izvršava samo svoju tradicionalnu ulogu- TI tehnologija pasivnih ciljeva. Bez obzira na to jesu li ciljevi aktivni ili pasivni za povećanje područja pretraživanja tahimetra potrebna je dodatna oprema ne samo programska nego i hardverska automatskog elektronskog tahimetra koji se u pogledu na tehnologiju ciljeva naravno razlikuje. Skup dodatne hardverske i programske opreme za realizaciju automatskog traženja cilja moze nazvati modul odnosno jedinica ATC. Jedna od osnovnih dijelova većine modula ATC je odašiljač elektromagnetnog vala koji preko posebne optike emitira snop zraka. Odašiljač se može nalaziti na cilju(aktivni cilj) ili u tahimetru(pasivni cilj). U primjeru kad se odašiljač nalazi u tahimetru , svjetlo elektrooptickog daljinomjera može poslužiti kao izvor svjetlosnih zraka. Svjetlosni snop se iz predajnika širi u obliku stožca ili piramide koji ima vrh u odašiljaču. Osnovna ploha piramide predstavlja područje pretraživanja. Veličina područja pretraživanja moze biti različita,ovisno prije svega od mogućnosti senzora sistema ATC koji prepoznaju od cilja odbijen signal i sposobnosti algoritama koji na osnovu odbijenog signala približno pozicioniraju vizurnu os tahimetra. 6.1 TEHNOLOGIJA ATC SA AKTIVNIM CILJEVIMA Aktivni ciljevi imaju pored reflektora i kontrolne jedinice za daljinsko upravljanje sa tahimetrom,još poseban odašiljač koji kod aktiviranja sistema ATC emitira određeni elekromagnetni talas. Neki prizvođači upotrebljavaju snopove laserskh zraka,drugi sinusno modulirano IC elektromagnetno zračenje. Operator usmjeri odašiljač elektromagnetnog zračenja pomoću optički usmjeravajuće naprave na cilj prema automatskom elektronskom tahimetru koji aktivacijom sistema ATC počne rotirati oko glavne osi s namjerom određivanja
približne smjeri prema cilju. Kad posebni senzor u tahimetru primi iz aktvnog cilja poslano elektromagnetno zračenje mikroprocesor zaustavi rotiranje tahimetra. Poslije toga instrument uključi sistem APC i u tom trenutku cilj se nalazi u vidnom polju sistema APC. Aktivni ciljevi znatno smanjuju vjerovatnoću da će modul ATC naći neki smetajući odbijeni signal-signal koji se ne odbije od cilja nego od druge reflektirajuće površine u okolini. U primjeru kad na terenu koristimo više ciljeva,postoji mogućnost da automatski elektronski tahimetar izabere i navizira pogrešni cilj. 6.2 TEHNOLOGIJA ATC SA PASIVNIM CILJEVIMA Pasivni cilj moze biti svaki obični cilj koji se upotrebljava kod klasične terestičke izmjere sa elektronskim tahimetrom , odnosno cilja koji omogucava AVC .S obzirom da je sistem ATC obično nadogradnja sistema APrC ,češće se upotrebljavaju ciljevi sa 360 stepenskim reflektorom koji omogućava jednostavnije automatsko praćenje ciljeva. Kod tehnologije ATC sa pasivnim ciljevima aktiviranje naredbe za traženje cilja automatski elektronski tahimetri preko posebne optike u sistemu ATC počne emitirati snop laserskih zraka,ujedno servomotori rotiraju gornji sistem instrumenta oko vertikalne osi. Kad senzor sistema ATC u tahimetru primi odbijeni svjetlosni signal,zaustavi rotiranje tahimetra oko vertikalne osi i počne durbin rotirati oko horizontalne osi. Kad odredi približno horizontalni i vertikalni pravac vizurne osi prema ciljnoj tački ,pređe na sistem APC. Pretraživano područje snopa laserskih zraka mora imati širok vertikalni ugao,a horizontalni mora biti poprilično uzak,tako da svjetlosni signal emitiran iz tahimetra koji se vrti oko vertikalne osi u svakom pokušaju pogodi cilj i odbije se nazad na tahimetar. ATC modul mora biti sposoban da signal odbijen od cilja razlikuje od smetajućih odbijenih signala. često smetajući faktor je umjetna svjetlost te odbijena i neposredna upadajuća sunčeva svjetlost. Sljedeća teškoća pri prepoznavanju signala je pojava ogromne dinamike između signala odbijenog od cilja i signala odbijenim od reflektirajućih objekata kao što su prozorska stakla i ogledala ili velike osvjetljene bijele površine(plohe). Tako može pravi signal koji određuje mjernu tačku biti puno slabiji od navedenih smetajućih signala. Razvijači tih tehnologija su razvili posebne algoritme koji upoređuju odbijeni signal sa referentnim signalom odbijenim od cilja.(slika4) Ako su odstupanja prevelika,tahimetar nastavlja proces automatskog traženja cilja,te pokušava naći pravi odbijeni zrak. Veliki nedostatak tehnologije ATC sa pasivnim ciljevima je i vrlo otežana istovremena upotreba više ciljeva pa je jedino trivijalno rješenja fizičko sakrivanje ciljeva reflektora koji nisu u funkciji.
7. ZAKLJUČAK Viši stepen automatizacije elektronskih tahimetara su dobrodošao dodatak,odnosno nadogradnja uobičajnih elektronskih tahimetara.S njima se bitno pojednostavljuje i optimizira dosta,prije svega rutinskih mjernih zadataka. Relativno mišljenje o upotrebljivosti sistema elektronskog tahimetra je moguće dobiti jedino na osnovu praktičnih iskustava. Tehnologija automatskog viziranja cilja u kombinaciji sa specijaliziranom programskom opremom je idealna za uspostavljanje potpuno robotiziranih mjerenja za potrebe opažanja pomicanja i deformacija ili izmjere geodetskih mreža gdje je potreban veliki broj mjerenja do istih ciljnih tačaka. Ujedno je vrlo korisna i kod detaljnih izmjera te jako rastereti operatera. Automatsko praćenje cilja je u osnovi namjenjeno rješavanju specifičnih geodetskih zadataka gdje nas zanima određivanje položaja pomičnih tačaka. Za realizaciju TI One Man Station instrumenata koji omogućavaju samostalno detaljnu polarnu izmjeru-izmjeru koju izvodi jedna osoba pa tahimetar sa ugrađenim sistemom za automatsko viziranje i praćenje ciljeva ima previše tehničkih nedostataka. Sa ugradnjom sistema za automatsko traženje cilja,želja za samostalnim radom jedne osobe postaje realnost. Iako još uvijek postoje neki