Lézertechnika a mérnökgeodéziában
A lézerfény és tulajdonságai Light Amplification by Sitmulated Emission of Radiation - fényerősítés indukált emisszióval Einstein nevéhez fűződik (1917) Maiman - gyakorlati alkalmazás (1960) elektronok energiaminimumra törekvése stimulált emisszió spontán emisszió
A lézerfény és tulajdonságai A lézerek fajtái a fényerősítő közeg (Barsi) szerint: Szilárdtest (pl. az előbb ismertetett rubinkristály 695nm) Előny: hosszú élettartam, de ritka (az anyag), főleg jó minőségben. Gáz, pl. üvegcsőben hélium (632nm) vagy CO2 (infra) Olcsó, könnyen előállítható, de a hullámhossz és energia korlátozott. Folyadéklézer (festéklézer) Hangolható (bármilyen hullámhossz), de rövidebb az élettartama és általában mérgező folyadékok. Félvezető lézerek (piros és infra) A lézerek fajtái az emissziót gerjesztő energia szerint: Kémiai Rádióhullám Elektromágneses sugárzás (fény) Áram
A lézerfény és tulajdonságai A lézerfény tulajdonságai poláros, azaz a hullámok mágneses mezejének iránya állandó monokromatikus (egyetlen hullámhosszú összetevőből áll), koherens (a fázis minden keresztmetszetben azonos), kis divergenciájú(keskeny és kis széttartású nyaláb), koncentrált energiájú, A lézer energiaosztályai: I. lézerosztály: ide olyan alacsony teljesítményű lézerek tartoznak, amelyek normál működési körülmények között nem bocsátanak ki sugárzást, II. lézerosztály: az ide tartozó lézerek fénye már kilép a rezonátorból, de a kisugárzott teljesítmény még nem éri el az 1mW-ot. Az ilyen fény ha huzamosabb ideig éri a retinát, akkor akár látáskárosodást is okozhat. A szem automatikus pupillareflexe (aminek 0,25 s a reakcióide azonban megvédheti a retinát a sérüléstől. Ebbe a lézerosztályba tartozó lézerek pl. a kisebb He-Ne lézerek. II.a lézerosztály: az ide tartozón lézerek fénye is kilép a dobozból, ezért a szembe kerülhetnek. Teljesítményük kevesebb, mint 1mW, és csak 1000 másodpercnyi közvetlen megvilágítás után képesek a szemben maradandó károsodást okozni. Ilyen lézerek találhatók pl. a vonalkód olvasókban. III.a lézerosztály: ide a 1-5 mw közötti teljesítményű lézerek tartoznak. Ha a nyaláb csak kis ideig (másodperc törtrészéig) éri a szemet, akkor nem okoznak maradandó károsodást. Hosszabb behatás esetén, vagy pl. műszerek okulárisán átnézve, nagy eséllyel károsítják a szemet. Ilyen lézer dobozán (vagy a szobában, ahol a lézert működtetjük) figyelmeztető táblát kell elhelyezni. III.b lézerosztály: olyan folytonos üzemű lézerek, amelyek teljesítménye 5mW és 500mW között van. Ide tartoznak a 0, 25s-os impulzusos lézerek közül azok, amelyek kevesebb, mint 10j/cm2 energiasűrűségű nyalábot bocsátanak ki. Fényük közvetlenül a szembe jutva biztos látáskárosodást okoz. Még szórt vagy falról visszavert fényük is veszélyes. Ezeket a lézereket előzetes tájékoztató után, a lézerekre vonatkozó biztonsági szabályok ismeretével nem rendelkező személy is működtetheti, de cs IV. lézerosztály: az ide tartozó lézerek folytonos üzemben 500mW-nál nagyobb teljesítményűek
A lézerfény és tulajdonságai A lézer energiaosztályai: 1 (Riegl VZ-400), 1M (Optech ILRIS-3D), 2 (Leica C10) vagy ritkább esetben a 3-as (Optech ILRIS-LR)
A lézerfény és tulajdonságai Lézer típusok osztályozása hullámhossz (szín) szerint: Kék 460nm Zöld 532nm (vízbe hatoló) Piros 635nm Infra,UV
A lézerfény és tulajdonságai A lézerfény visszaverődési tulajdonságai (~900nm) Anyag Visszaverődés % Hó Fehér fal Homok Beton Aszfalt 80-90 85 40-60 24 17
Mobil földi lézerszkennelés
Mobil földi lézerszkennelés
Mobil földi lézerszkennelés külső tájékozási adatok biztosítása
Mobil földi lézerszkennelés külső tájékozási adatok biztosítása
Mobil földi lézerszkennelés
Mobil földi lézerszkennelés
Mobil földi lézerszkennelés
Földi lézerszkennelés távmérési módszerek Háromszögelés módszere: Bázisviszony!!!
Földi lézerszkennelés távmérési módszerek http://www.breuckmann.com http://www.inspekservices.co.uk
Földi lézerszkennelés távmérési módszerek Időméréses távmérés:
Földi lézerszkennelés távmérési módszerek Fázisméréses távmérés:
Földi lézerszkennelés távmérési módszerek Teljes hullámalak vagy hullámforma (full waveform) rögzítése
Gyakorlati alkalmazások - Völgyhíd terhelésvizsgálata* Próbaterhelés mérési módszerek: Nyúlásmérő bélyegek Szabatos szintezés Mérőállomás (pillérek dőlése) Kis felbontás, Nagy pontosság Lézerszkenner Nagy felbontás, Kisebb pontosság
Gyakorlati alkalmazások - Völgyhíd terhelésvizsgálata* Teherállás
Gyakorlati alkalmazások - Völgyhíd terhelésvizsgálata* Nyers pontfelhő 3-4 teherállás egymásra vetítve
Gyakorlati alkalmazások - Völgyhíd terhelésvizsgálata* 3.teherállás
Gyakorlati alkalmazások - Völgyhíd terhelésvizsgálata*
Hidak terhelésvizsgálata* A terhelést 42 tonnás teherautók biztosítják
Hidak terhelésvizsgálata folyamat* szintezés felsőrendű: 7 csapat (mindegyik 4 fős) 20 műszer 5-6 mért pont műszerenként minden teherállásban a híd utómozgásainak hatása maradó alakváltozások időjárás befolyásoló hatása
Hidak terhelésvizsgálata folyamat* szintezés szkennelé s földi: 2 műszer 2 álláspont 2 csapat szintezés időtartama anyagi jellemzők kitakarás
Hidak terhelésvizsgálata* A terhelés hatása a kábelekre Megyeri híd
Összefoglalás* A lézerszkennelés nem a hagyományos módszerek kiváltásával, hanem azok kiegészítésével támogathatja legjobban a mérnöki szerkezetek mozgás- és deformáció vizsgálatát.
Gyakorlati alkalmazások Építészeti alkalmazások
Gyakorlati alkalmazások Építészeti alkalmazások
Gyakorlati alkalmazások Mobil térképezés
Gyakorlati alkalmazások Mobil térképezés
Lézertechnika az építési beruházásokban a tradicionális műszerek lézer műszerekkel helyettesíthetők, mert: a mérések gyorsaságának növekedésében, az egyszerűbb terepi adatgyűjtésében az irányított, kontrollált műveletbe való gyorsabb és közvetlen beavatkozásban jelentkezik. következő építési geodéziai feladatok megoldására használható: kitűzések, ellenőrző mérések során, a vonatkozási (referencia) egyenes, ill. sík kijelölésére mozgás- és alakváltozás mérések során, a referencia egyenes, ill. sík kijelölésére dinamikus folyamatok (pl. földmunkagépek) vezérlésére.
Lézertechnika az építési beruházásokban Lézerrel szerelt műszerek fajtái: hagyományos geodéziai műszerek, amelyeket valamilyen módon összekapcsolunk a lézersugárral (rezonátorral). önálló egyenest kitűző műszerek (hibás szakmai zsargonnal vonalkitűzők), lézerteodolitok lézerszintezők libellás, kompenzátoros és rotációs felépítésűek lézervetítők
Lézertechnika az építési beruházásokban Önálló műszerek: Egyenes kitűzők
Lézertechnika az építési beruházásokban Önálló műszerek: Lézerteodolit
Lézertechnika az építési beruházásokban Önálló műszerek: Lézerszintezők
Lézertechnika az építési beruházásokban Hagyományos műszerek lézerrel:
Lézertechnika az építési beruházásokban Hagyományos műszerek lézerrel:
Lézertechnika az építési beruházásokban Hagyományos műszerek lézerrel:
Lézertechnika az építési beruházásokban Az elektromos érzékelők lehetnek: - sugárdetektorok - sík detektorok - elektromos mérőlécek automatikus kereső detektorral - többcsatornás érzékelők, helyzetjelző műszerekkel stb. A fotoelektromos detektorok érzékenysége 0,01 mm körüli érték
Lézertechnika az építési beruházásokban A lézeres mérések pontossága függ: a lézerfolt észlelési pontosságától vagy a fotoelektromos érzékelő pontosságától a lézer iránystabilitásától a légkör refrakciós hatásától A szabad szemmel végzett érzékelés középhibája m v (Ódor 1981) alapján: v 5 2 2 ( 0,6 10 T) m m = + j T az észlelés távolsága m j a foltközép kijelölését jellemző középhiba, amelynek értéke függ még: a folt átmérőtől kontúrvonal élességétől céltárcsa v. skála felépítésétől fordítottan a megvilágítástól A lézeres mérések megbízhatóságát ezek után a következő m l középhibával jellemezhetjük (Ódor, 1981): m = m + m + m l 2 f 2 i 2 r m f az érzékelő pontossága (a lézerfolt észlelésének pontossága) m i a lézer iránystabilitását jellemző középhiba m r a refrakcióból származó hiba.
Felhasznált és ajánlott irodalom: Ágfalvi Mihály: Mérnökgeodézia Támop jegyzet Barsi Árpád, Lovas Tamás: Lézerszkennelés tárgy ppt bemutatói *Berényi Attila: Földi lézerszkennelés mérnökgeodéziai célú alkalmazása (PhD értekezés) *Berényi Attila: Mérnökgeodézia és lézerszkennelés ppt bemutató Szabó Gergely: Alagútfúró gépsor geodéziai irányítása az épülő Gotthard vasúti alagút példáján (TDK dolgozat, BME 2003.) R+C: A lézerről alapjaiban (http://www.colop.hu/szakmai_lezer_alap.html) www.polmeus.com www.topcon.com www.riegl.com