Μοντελοποίηση της απόκλισης της μέτρησης μήκους χωρίς ανακλαστήρα

Abstract

Αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η μοντελοποίηση της απόκλισης της μέτρησης μήκους χωρίς τη χρήση ανακλαστήρα, μέσω ολοκληρωμένων γεωδαιτικών σταθμών. Η εργασία αυτή αποτελείται από τέσσερα κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζονται ιστορικά στοιχεία της τεχνολογίας μετρήσεων μήκους και περιγράφεται η ιστορική αναδρομή που καταλήγει στην σημερινή εποχή των ολοκληρωμένων γεωδαιτικών σταθμών με την ενσωματωμένη λειτουργία μέτρησης χωρίς ανακλαστήρα. Επίσης, περιγράφονται συνοπτικά λεπτομέρειες της τεχνολογίας των laser καθώς και οι παράγοντες που επηρεάζουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται αναφορά στο αντικείμενο και στην μεθοδολογία της παρούσας εργασίας. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται οι μέθοδοι ομαδοποίησης και επεξεργασίας των δεδομένων και παρουσιάζονται συγκεντρωτικοί πίνακες αυτών με κατηγοριοποίηση ανά όργανο και ανά υλικό. Τα δεδομένα αυτά προέρχονται από προηγούμενες προπτυχιακές και μεταπτυχιακές εργασίες των τελευταίων ετών. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται η μεθοδολογία μοντελοποίησης και προσαρμογής συναρτήσεων στα πειραματικά δεδομένα με την χρήση κατάλληλου λογισμικού, ενώ παρουσιάζονται σε πίνακες οι παράμετροι και το είδος των καμπυλών που προέκυψαν. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιο καταγράφονται τα συμπεράσματα που εξάγονται ενώ γίνονται προτάσεις για περεταίρω έρευνα και πειραματισμό.

The object of this diploma thesis is the adjustment of mathematical equations in already existed experimental data dealing with reflectorless Electromagnetic Distance Measurements, in order to correct the final results and minimize the errors. In the first chapter the operation of the modern reflectorless total stations is presented extensively. Historical elements related to the development of total stations, as well as the characteristics of distance measurement using laser radiation, are given. There is a description and comparison of the two methods that are used for the distance measurement by the total stations. A new method that combines the advantages of the two previous methods, called “System Analyzer” is also described. Moreover, the methodology of previous experiments concerning reflectorless measurements in a variety of materials, is explained. In the second chapter, the experimental data are analyzed and classified in a way that reveals the dependency between the incident angle of the laser beam to the target and the error of distance measurement. The same approach is used to determine how the magnitude of the distance affects the results. All the reflectorless measurements are compared with the result of a measurement at a prism initially placed in the same X,Y,Z position by using a specially manufactured base. With this technique the error of all reflectorless measurements can be determined with high accuracy. In the third chapter, with the help of the MATLAB software, mathematical equations were adapted to the experimental data concerning the change of the laser’s beam incident angle to the target and its impact on the distance measurement error. Each equation reflects a material measured by a specific total station. The procedure of adaptation led to exponential and polynomial mathematical equations of one or two parameters, as it was found that these best describe the phenomenon. However, the correction of the errors with this method presents technical difficulties. So, a general polynomial equation of one parameter was adjusted to all the data of each total station. In the fourth chapter, the conclusions made during the process of the current diploma thesis are presented, including proposals for future research regarding new experiments and also the metrological control of the total stations.