Footogrametryczne systemy pomiarowe

Fot.1. Przykład pomiarów pojazdów szynowych

Obecnie trudno sobie wyobrazić kontrolę geometrii w warunkach przemysłowych bez użycia przenośnych urządzeń pomiarowych 3D, takich jak np. ramiona pomiarowe. Nowe zadania pomiarowe pojawiające się w przemyśle wymagają dużej dokładności przy pomiarach dużych obiektów oraz realizacji pomiarów w trudno dostępnych miejscach. W tej sytuacji coraz więcej firm wybiera optyczne systemy pomiarowe –trackery laserowe i fotogrametryczne systemy pomiarowe. Oba systemy zapewniają dużą mobilność i dokładność przy pomiarach nawet bardzo dużych obiektów.

Podstawowym elementem systemów fotogrametrycznych jest aparat cyfrowy wykonujący zdjęcia mierzonego obiektu. Tym samym obsługa systemu jest bardzo prosta i wygodna. Nie wymaga zasilania sieciowego ani specjalnych akumulatorów. Umożliwia wykonywanie pomiarów dużych obiektów bez konieczności ich transportu na stanowiska pomiarowe i wykonywanie pomiarów w trudno dostępnych miejscach.

ZASADA POMIARU

Pomiar sprowadza się do oznaczenia na badanym obiekcie punktów charakterystycznych i zrobieniu serii zdjęć z różnych kierunków. Zdjęcia są następnie przetwarzane na standardowym komputerze osobistym, po czym wyznaczane są współrzędne 3D poszczególnych punktów. Kalkulacja ta bazuje na przestrzennej triangulacji obrazów i jest w pełni zautomatyzowana. Na tej podstawie można analizować położenie punktów względem siebie, wykonywać odpowiednie pomiary, porównywać wyniki pomiarów z danymi nominalnymi oraz analizować zmiany kształtu obiektu. Punktami pomiarowymi mogą być różnego rodzaju powierzchnie, otwory, krawędzie, narożniki itp.

SYSTEMY

Firma Aicon 3D Systems jest jednym ze światowych liderów oferujących rozwiązania fotogrametryczne dla przemysłu. Podstawowym produktem jest optyczny system pomiarowy DPA składający się z aparatu cyfrowego wysokiej rozdzielczości, oprogramowania Aicon3D Studio oraz zestawu adapterów i skal odniesienia. System zapewnia dokładność pomiarów 15µm/m zgodnie z VDI2634/1. Występuje on w dwóch konfiguracjach:

• DPAInspect – jest to system dedykowany do prowadzenia inspekcji 3D, czyli zbierania współrzędnych 3D punktów, kontroli wymiarów i kształtów mierzonych elementów oraz porównania z danymi nominalnymi CAD. Wykorzystywany jest on przy pomiarach geometrii obiektów oraz w wyznaczaniu współrzędnych punktów odniesienia dla skanerów 3D. System DPA jest zintegrowany z wieloma programami pomiarowymi (Polyworks, RapidForm, Metrolog, Metrosoft i inne), tym samym umożliwiając automatyzację procesu od początkowego stadium fotografowania znaczników po raport końcowy,
• DPAPro – system dedykowany do analizy procesu lub kontroli deformacji mierzonego elementu pod wpływem oddziałujących na niego czynników zewnętrznych. Wykorzystywany podczas testów w komorach klimatycznych na maszynach wytrzymałościowych, testów zderzeniowych oraz przy pomiarach eksploatacyjnych maszyn i form.

Fot.2. System Aicon DPAInspect

APLIKACJE

Zakres aplikacji dla systemów fotogrametrycznych jest ogromny – poczynając od kontroli geometrii kilkucentymetrowych elementów po konstrukcje mające kilka metrów. System DPA znalazł zastosowanie w następujących gałęziach przemysłu:

• motoryzacja – pomiar geometrii tłoczonych blach, kontrola deformacji podzespołów w komorach klimatycznych i kontrola stref zgniotu w testach zderzeniowych,
• przemysł stoczniowy i jachtowy – pomiary geometrii konstrukcji i analiza ściągania konstrukcji w procesie produkcyjnym,
• odlewnictwo – pomiary odlewów,
• elektrownie wiatrowe – kontrola geometrii piast, łopat i kolumn wiatraków,
• kolejnictwo – pomiar geometrii paneli czołowych pojazdów szynowych, pomiary eksploatacyjne deformacji ram wózków wagonowych.

Ponadto DPA wykorzystywany może być do realizacji specjalistycznych zadań pomiarowych. W przeszłości był stosowany przy pomiarach elementów składowych akceleratora LHC w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych pod Genewą. Największe mierzone elementy miały średnice do 15m. DPA był również wykorzystywany w Instytucie Fizyki Plazmy Maksa Plancka do pomiaru specjalnych magnesów i zbiorników na plazmę.

O coraz powszechniejszym zastosowaniu systemów fotogrametrycznych we współrzędnościowej technice pomiarowej decyduje łatwość obsługi i prowadzenia dokumentacji, bezkontaktowy pomiar, mobilność, możliwość stosowania w ciężkich warunkach przemysłowych, praktycznie nieograniczony zakres pomiarowy, niezależność wyników pomiaru od operatora, duża elastyczność oraz łatwość adaptacji do różnych obiektów.

Fot.3. Wykorzystanie DPA do pomiarów elementów składowych akceleratora LHC    w Europejskim Ośrodku Badań Jądrowych pod Genewą