فتوگرامتری صنعتی | معرفی نمونه هایی از کاربرد فتوگرامتری برد کوتاه در صنعت
در این مقاله قصد دارم با ارائه چند تحقیق انجام شده در راستای کاربردهای فتوگرامتری برد کوتاه، دقت، قابلیت اطمینان، انعطاف پذیری و بازده بالای فتوگرامتری برد کوتاه را بررسی نمایم.
بررسی تغییرشکل تلسکوپ رادیویی هوبارت
آنتن های سهمی وار سازه هایی هستند که نسبتا بصورت مکرر بوسیله فتوگرامتری برد کوتاه مورد مطالعه قرار می گیرند. تلسکوپ رادیویی هوبارت که در شکل زیر نشان داده شده است، یک آنتن سهمی وار با قطر ۲۶متر می باشد که صفحه بازتابنده آن از ۲۵۲ قطعه آلومینیومی تشکیل شده است. عملکرد آنتن تابعی از یکپارچگی شکل سطح بازتابنده سهمی وار است. بعنوان بخشی از مطالعه کلی سطح بازتابنده برای تعیین دقیق شکل و تغییرشکل مربوط به تنظیمات مختلف ارتفاع، نیاز بوده است موقعیت های سه بعدی مراکز پنل ها در سه ارتفاع مختلف یعنی افقی، ۴۵ درجه، و قائم اندازه گیری شود.فناوری اندازه گیری سه بعدی انتخاب شده برای این کار سنجش بصری (Vision Metrology) بوده است ( رجوع کنید به، Fraser 2005).
تلسکوپ رادیویی هوبارت با قطر ۲۶متر
آنالیز تغییر شکل
آنالیز تغییر شکل سطح بازتابنده برای تلسکوپ رادیویی هوبارت دو مولفه دارد؛ ارزیابی تطابق سطح بازتابنده با یک سهمی دورانی، و تعیین تغییرشکل سطح بازتابنده زمانی که از حالت قائم به ۴۵ درجه و افقی تغییر جهت می دهد. یک سهمی وار که به بهترین شکل قابل برازش باشد برای هر جهت گیری تلسکوپ تعیین شده و اختلاف RMS حاصل بین سطح طراحی شده و اندازه گیری شده نزدیک به ۵/۱ میلی متر در هر حالت بوده است. انحراف بارز سطح از سطح طراحی شده نسبتا موضعی بوده ( نواحی محدود به چندین پنل) که عموما در لبه بشقاب بوده اند. بیشترین انحراف سطحی اندازه گیری شده از هر نقطه مرکز پنل ۸/۸ میلیمتر بوده است.
نمایشی از مقدار تغییر شکل سطح مربوط به جهت گیری دوباره آنتن در شکل زیر آمده است که نشان دهنده جابجایی های تک تک نقاط سطح می باشد که بین حالت های قائم و افقی اتفاق افتاده است. در اینجا طول بردار اختلاف RMS کلی در جهت محور تلسکوپ (مؤلفه Z) 6/0 میلیمتر بوده است. بیشترین تغییر شکل در پنل های بیرونی جایی که بیشترین جابجایی نقطه ناشی از نیروی پرانش القایی می باشد ۶/۲ میلیمتر بوده است. برای حالت قائم به ۴۵ درجه که تغییر شکل کمتر بود مقدار متناظر ۳/۰ میلیمتر شده است.
بردارهای تغییر شکل
جابجایی نقاط بین وضعیت افقی و قائم آنتن
تلسکوپ رادیویی هوبارت، دقت بسیار بالای قابل دسترسی با سنجش بصری و انعطاف فوق افزونگی برای افزایش دقت اندازه گیری را مورد تأکید قرار می دهد. با سیستم سنجش بصری کاملا اتوماتیک تنها هزینه صرف شده در استفاده از روش فوق افزون، عموما زمان اضافی اندکی است که برای اخذ تصاویر نیاز می باشد. زمان اضافی پردازش اطلاعات نیز در حد ثانیه یا در بدترین حالت در حد چند دقیقه است.
آنالیز آزمایش فشار بر تیرهای بتنی با ساختار بتن مسلح
یکی دیگر از کاربردهای سنجش بصری اتوماتیک تک سنسوره برای مطالعه تغییرشکل، بررسی مکانیزم گسیختگی تیرهای بتنی پل ناشی از برش می باشد (Fraser and Brizzi, 2002). پل بتنی راه یک شاخه از زیرساخت های مهندسی عمران را تشکیل می دهد که امروزه تقاضا برای این سازه ها در حال افزایش است.
در پروژه اندازه گیری جابجایی چهار تیر T شکل مقاوم شده با پلاستیک های تثویت شده با الیاف کربن که زیر بار افزایشی قرار گرفته اند، از سنجش بصری استفاده شده است. شکل زیر یکی از چهار تیری را نشان می دهد که زیر تست بار قرار گرفته است، بارها بصورت پیوسته اضافه می شوند تا زمانی که گسیختگی ناشی از برش اتفاق بیفتد ( عموما زیر باری در حدود ۴۰۰kN). یکی از ملزومات اولیه در اندازه گیری تغییرات تیر در تعیین ترک ناشی از برش و انجام آنالیز اجزا محدود، وجود یک شبکه از نقاط روی سطح تیر است ( البته روی یک پهلوی تیر تقویت شده ی Tشکل). وجود چنین شبکه متراکم از نقاط هیچ مشکلی برای سنجش بصری پیش نمی آورد بطوری که برای هر تیر مورد آزمایش بین ۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ تارگت به کار گرفته شد.
تیر T شکل مقاوم شده با الیاف کربن، زیر فشار
به منظور دستیابی به دقت مکانی مورد نیاز مثلث بندی، یک شبکه متشکل از ۲۰ ایستگاه دوربین در نظر گرفته شد که در هر ایستگاه یک عکس با دوربین دیجیتال GSI INCA 4.2 از فاصله ۷ متری اخذ گردید. شکل زیر نمایی از هندسه عکسبرداری متقارب را نشان می دهد که با وجود برخی از شرایط نامناسب در رویت تارگت، تمام نقاط شیءای حداقل در ۹ عکس ظاهر شده اند.
هندسه شبکه ۲۰ ایستگاهی برای اندازه گیری تیر
تعداد نقاط مانیتورینگ در مکان هایی که احتمال ایجاد ترک حاصل از برش بیشتر است باید انبوه باشد و فراوانی تارگت ها در مناطق دورتر از ناحیه ای که احتمال گسیختگی در آن بیشتر است، کمتر می باشد. از بسیاری از جهات، انجام اندازه گیری فتوگرامتری برای هر مرحله طبق آنچه که در مرحله طراحی در نظر گرفته شده بود، صورت گرفت و دقت مطلوب در تعیین موقعیت نقاط در مورد تمام تیرهای تحت سنجش قرار گرفته، بهتر از ۰۶/۰ میلیمتر بدست آمد، خطای استاندارد تعیین موقعیت نیز نزدیک به ۰۵/۰ میلیمتر تخمین زده شده بود.
نقاط مانیتورینگ انبوهی که از طریق فتوگرامتری بدست آمد (که تماما با یک سیستم مختصات کارتزین یکنواخت رفرنس شده اند) یکسری مزایایی برای پردازش فراهم آوردند که به تنهایی با مولد جابجایی امکان پذیر نبود. بعنوان مثال شناخت و تعیین جابجایی های مختلف جسم صلب که به مقاومت برشی کمک می کند امکان پذیر است. شکل زیر ویژگی های پایه جابجایی یک تیر T شکل بارگذاری شده پیش از گسیختگی ناشی ار برش را نشان می دهد. به دنبال گسیختگی، انتقال و دوران را نیز ممی توان تحلیل کرد.
کاراکترهای جابجایی برای یک تیر T شکل بارگذاری شده
اندازه گیری فتوگرامتری مربوط به تغییر شکل های تیرهای بتنی پل ها با بارگذاری تیرها تا مرحله گسیختگی، اطلاعات ارزشمندی را در زمینه بررسی مکانیزم و ظرفیت انعطاف تیرهای T شکل در مقابل ازهم گسیختگی ناشی از برش را فراهم می آورد.
مطالب مرتبط:
