Yapı elemanlarının dinamik testlerinde yer değiştirmelerin izlenebilmesi için videogrametrik bir sistem tasarımı

Abstract

Bu çalışmada, hem dinamik hem de statik yük testleri süresince yapı bileşeni üzerindeki işaretli hedef noktaların koordinatlarını ölçmek için videogramterik bir sistem geliştirilmiştir. Tasarlanan sistem, yazılım ve donanım olmak üzere iki bileşenden oluşmaktadır. Borland C++ Builder programlama dili kullanılarak geliştirilen yazılımda, görüntü alma, işaretlenmiş noktaların resim koordinatlarını piksel altı doğrulukta ölçme, görüntü eşleme, ek parametrelerle demet dengelemesi ve yer değiştirmeleri ölçme gibi birçok fonksiyon sunulmuştur. Sistemin donanım bileşeni ise, üç adet Basler A302fc video kamera, PCI IEEE 1394 arabirim kartı, bağlantı kabloları ve kalibrasyon cismini içermektedir. Sistemin bütün ölçme işlemi, başlangıç offline aşaması ve online fotogrametrik aşama olmak üzere iki işlem adımından oluşur. Sistem kalibrasyonu yani offline işlem aşamasından sonra, görüntülerin elde edilmesinden yapı elemanı üzerindeki işaretli noktaların 3 boyutlu koordinatlarının hesaplanmasına kadar olan işlem adımlarını içeren online aşama gerçek zamana yakın biçimde sistem içerisinde çözülebilmektedir. Geliştirilen sistemin işlevselliğini göstermek için farklı deneyler yapılmış ve yük testleri süresince yapı bileşenlerindeki yer değiştirme ölçmelerini belirlemek için geliştirilen sistemin başarılı bir şekilde kullanılabileceği gösterilmiştir. Sistemin ölçme doğruluğu, test alanının ölçülen ve bilinen XYZ koordinatları arasındaki farkları kullanılarak X ve Z doğrultularında 18, 14 mikron ve Y doğrultulanda da 35 mikron olarak hesaplanmıştır.

In this study, a videogrammetric system is developed to measure the coordinates of signalized targets on structural components during both dynamic and static load tests. The system consists of two basic components: hardware and software. The software which was developed by using Borland C++ builder programming language presents many functions such as acquisition multi-images sequences, the measurement of image coordinates of the signalized targets with sub-pixel accuracy, image matching, bundle adjustment with additional parameters and computation of displacements. The hardware component of the system comprises of 3 Basler A302fc video cameras, PCI IEEE-1394 interface card, connecting cables and calibration object. The entire measurement process is realized as a two-stage process which are a preliminary offline phase and online photogrammetric process. After the system calibration that is offline stage, online photogrammetric stage includes the entire process from acquisition multi image sets to computation of 3D object coordinates, are solved by the system at almost real time. Three different experiments were realized to demonstrate the functionality of the developed system and it has been shown that the developed system was successfully employed to determine the displacement measurements in structural components during loading tests. The measurement accuracy of the system was calculated as 18, 14 microns in the X and Z directions and 35 microns in the Y direction using differences between measured and known XYZ coordinates of the test field.