Deformationsmessung mit Terrestrischem Laserscanning ... - IAPG
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<strong>Deformationsmessung</strong> <strong>mit</strong> <strong>Terrestrischem</strong><br />
<strong>Laserscanning</strong> und Photogrammetrie<br />
Martina Große-Schwiep, Heidi Hastedt und Thomas Luhmann
Inhalt<br />
• Aufgabenstellung<br />
– Messobjekt<br />
– Motivation<br />
• Photogrammetrische Aufnahme<br />
• Laserscanner Aufnahme<br />
• Vergleich<br />
• Zusammenfassung & Ausblick<br />
<strong>Deformationsmessung</strong> <strong>mit</strong> <strong>Terrestrischem</strong> <strong>Laserscanning</strong> und Photogrammetrie (Große-Schwiep)<br />
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Aufgabenstellung<br />
• Messobjekt<br />
– Polymerbetonwanne 12m*1.5m*3.5m<br />
– Zinkproduktion bei Xstrata Nordenham<br />
– Untersuchungen des Wannenverhaltens Deformation bei Befüllung<br />
und Belastung nach Produktionsbedingungen<br />
– Messung im Außenbereich / Winter<br />
3.5m 1.5m<br />
12m<br />
<strong>Deformationsmessung</strong> <strong>mit</strong> <strong>Terrestrischem</strong> <strong>Laserscanning</strong> und Photogrammetrie (Große-Schwiep)<br />
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Aufgabenstellung<br />
• Motivation<br />
– Deformationsbestimmung in 6 Epochen an verschiedenen Tagen,<br />
Witterungen, Temperaturen, Last- und Füllzustände der Zelle (Vorgabe<br />
Auftraggeber) <strong>mit</strong> Photogrammetrie<br />
– Nachweis von Deformationen mindestens ~0.5 – 1mm<br />
– Parallel Untersuchung von TLS für Deformationsanalyse<br />
• Anwendungspotential, Grenzen und Vorzüge<br />
• Genauigkeitspotential<br />
• Zeitliche Begrenzung durch Messbedingungen<br />
– <strong>Laserscanning</strong> 1 Wannenseite<br />
<strong>Deformationsmessung</strong> <strong>mit</strong> <strong>Terrestrischem</strong> <strong>Laserscanning</strong> und Photogrammetrie (Große-Schwiep)<br />
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Photogrammetrische Aufnahme<br />
• Signalisierung <strong>mit</strong> Retromarken auf Klebeträger (4mm / 460<br />
auf ganzer Wanne)<br />
• Maßstäbe (Temperaturmessung zur Korrektur)<br />
• 8 Datumspunke (<strong>mit</strong> Verschraubung)<br />
• Rundumverband <strong>mit</strong> Nikon D2x, 24mm Objektiv<br />
<strong>mit</strong> ca. 500 Bildern<br />
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Äußere Bedingungen<br />
• über die verschiedenen Epochen<br />
– Säureüberlauf (Schwefel)<br />
– Frost- und Schneeeinfall<br />
– Rangierarbeiten<br />
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Photogrammetrische Auswertung<br />
• Auswertung <strong>mit</strong> AICON 3D Studio und AXIOS Ax.Ori als<br />
Bündelausgleichung <strong>mit</strong> Simultankalibrierung<br />
• RMS X = 0.06 mm, RMS Y = 0.04 mm und RMX Z = 0.1 mm<br />
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Ergebnis Photogrammetrie<br />
• Deformationen<br />
– Epoche 4 Epoche 0<br />
– Maximale Verformung 2.9mm<br />
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Referenzkoordinaten TLS-Targets<br />
• Bestimmung TLS-Targetkoordinaten<br />
– Messung der Bildkoordinaten <strong>mit</strong> PhoX (<strong>IAPG</strong>-Programm)<br />
– Bestimmung der Objektkoordinaten: Bündelausgleichung<br />
– Standardabweichungen der TLS-Targets im Objektraum:<br />
RMS X = 0.12 mm, RMS Y = 0.12 mm und RMX Z = 0.5 mm<br />
Originalbild<br />
Aufgehelltes Bild zur Bildmessung<br />
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<strong>Laserscanning</strong> Aufnahme<br />
• Z+F Imager 5006i<br />
• Eine Wannenseite<br />
• 13 Targets<br />
• 3 Scans pro Epoche<br />
• Maximale Messdistanz Scanner-Wanne<br />
– 10m<br />
• Auflösungsstufe „high“<br />
• Rundumscan 3‐4 Minuten<br />
• Auflösung: 0,5mm<br />
• Footprint 5mm (senkrecht)<br />
• Intensitäten der Wanne bei 10-20%<br />
– Entfernungsrauschen bei 1mm (RMS)<br />
• Linearitätsfehler
<strong>Laserscanning</strong> Aufnahme<br />
• 3D-Punktwolke<br />
Standpunkte<br />
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<strong>Laserscanning</strong> Aufnahme<br />
• Intensitätsbild<br />
– Säureüberlauf<br />
– Schweif bei Retromarken<br />
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<strong>Laserscanning</strong> Retromarken<br />
• Problem Retromarken<br />
– Streckendifferenz: 6cm<br />
6cm<br />
Aufnahmerichtung<br />
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<strong>Laserscanning</strong> Registrierung<br />
• Targetkoordinaten aus photogrammetrischer Messung<br />
• Referenzierung der TLS-Punktwolke in LaserControl<br />
Epoche 0 Epoche 4<br />
Durchschnittliche Abweichung 0.7 mm 0.8 mm<br />
Standardabweichung 0.3 mm 0.3 mm<br />
Maximale Abweichung 1.5 mm 1.4 mm<br />
• Export Scan<br />
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Vergleich<br />
• Vergleich <strong>mit</strong> Geomagic<br />
– Epoche 0 & Epoche 4<br />
– Referenzepoche vermascht<br />
– Gerichtete Abweichung in Z-Richtung<br />
• 200 Photogrammetrie-Punkte<br />
– 4mm vor der Wanne<br />
• Bis zu 8 Mio. <strong>Laserscanning</strong>-Punkte<br />
– Schweif bei Retromarken entfernt<br />
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Vergleich<br />
• Epoche 0<br />
– Referenz: <strong>Laserscanning</strong><br />
– Photogrammetrie<br />
• Punkte 4mm vor der Wanne<br />
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Vergleich<br />
• Epoche 0<br />
– Referenz: Photogrammetrie vermascht<br />
• Punkte 4mm vor der Wanne<br />
– <strong>Laserscanning</strong><br />
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Vergleich<br />
• Epoche 4<br />
– Referenz: Photogrammetrie vermascht<br />
• Punkte 4mm vor der Wanne<br />
– <strong>Laserscanning</strong><br />
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Vergleich<br />
• <strong>Laserscanning</strong><br />
– Epoche 0 - Epoche 4<br />
Aufnahmerichtung<br />
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Zusammenfassung und Ausblick<br />
• Erste Machbarkeit nachgewiesen<br />
• Weitere Untersuchungen zur <strong>Deformationsmessung</strong><br />
– Geringere Aufnahmefrequenz<br />
• Weniger Rauschen<br />
• Höhere Genauigkeit<br />
• Längere Messdauer<br />
– Optimierte und kontrollierte Messungen <strong>mit</strong> TLS zur Er<strong>mit</strong>tlung des<br />
Genauigkeitspotentials<br />
– Gemeinsame Marken für TLS & Photogrammetrie<br />
– Photogrammetrie<br />
• Klebemarken<br />
– flach (kein Offset)<br />
– keine Retromarken<br />
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<strong>Deformationsmessung</strong><br />
<strong>Deformationsmessung</strong> <strong>mit</strong> <strong>Terrestrischem</strong> <strong>Laserscanning</strong> und Photogrammetrie (Große-Schwiep)<br />
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