Využití vyvíjené fotometrické metody pro sledování objemových změn staviv

Stanislav Šťastník, Daniel Kopkáně
Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců
e-mail:stastnik.s@fce.vutbr.cz, kopkane.d@fce.vutbr.cz

Abstract 

Pro sledování objemových a délkových změn, deformací a posuvů, lze využít různých metod. V příspěvku je nastíněna optická metoda využívající počítačového zpracování digitálních snímků. Předností fotooptické metody měření je zejména značná nezávislost na rozměru měřeného objektu (od měření deformací mostů až po deformace krystalické mřížky). Dále pak možnost zpracování velkého množství měřených bodů (stovky, tisíce) a to při různém časovém průběhu měřeného děje (zlomky sekund nebo měsíc). A protože se jedná o bezkontaktní metodu, je obzvláště vhodné pro aplikace, kde je z principu vyloučeno silové působení na objekt měření. 

Metoda je založena na skutečnosti, že digitální snímek tvoří matici, z které je možno získat informace o poloze vhodně zvoleného objektu-terče, respektive změny jeho polohy. Při použití robustní matematické metody je možné získat tuto informaci i přesností větší něž jakou umožňuje prosté rozlišení digitálního snímku, tedy se subpixelovou přesností. 
Výstupy z fotometrických metod jsou ze své podstaty relativní: poskytují informaci o změně polohy v obrazových bodech, tzv. pixelech.

V článku je pojednán způsob jednoduchého zpracování získaných hodnot, založený na proložení přímek funkcí odvozenou z statistického normálního rozdělení. Úloha je tedy řešena jednodimenzionálně. Vybavení pro měření se sestává z CCD kamery, stativu a PC s náležitým softwarem.Jako terče byly použity dvě rovnoběžky vytištěné na kancelářský papír laserovou tiskárnou. Terče byli byly nalepeny na čelisti mechanického lisu. Ten byl zvolen pro svou masivní konstrukci která je zárukou vyloučení nežádoucích vnějších vlivů (otřesy apod.). Pro porovnání byl posun čelistí lisu snímán digitálním dilatometrem SYLVAC s rozlišením tisíciny milimetru. Použitý digitální fotoaparát OLYMPUS disponoval rozlišením 7 megapixelů a byl umístěn na stojanu asi 70 cm před snímaným objektem. Pro snímání bylo využito automatického ostření a časové spoušti. Kolmo na přímky byla obrazem zpětně proložena referenční přímka vytyčující řez obrazem. Pro zvýšení přesnosti byli uvažovány i body okolní a to stanovený počet bodů na obě stany od referenční přímky. Následně byly hodnoty těchto bodů (například 1+5 napravo + 5 nalevo) zprůměrňovány a takto z nich byl vytvořen histogram zobrazující úroveň jednotlivých bodů.

Hodnoty získané fotooptickou metodou byly porovnána s hodnotami naměřenými na digitálním dilatometru. Přes své jisté nedostatky vykazuje tato jednoduchá metoda možnost praktického využití pro sledování objemových změn staviv. Metoda též naznačuje možnosti práce s digitální fotografií a možnosti dalšího vývoje.