Ανάπτυξη λογισμικού για την επίλυση 3D γεωδαιτικών δικτυών βιομηχανικών εφαρμογών αξιοποιώντας σύγχρονα συστήματα μέτρησης συντεταγμένων (Laser Trackers)

Καντζούρη, Αικατερίνη-Θεώνη; Kantzouri, Aikaterini-Theoni

dc.contributor.author	Καντζούρη, Αικατερίνη-Θεώνη	el
dc.contributor.author	Kantzouri, Aikaterini-Theoni	en
dc.date.accessioned	2025-03-11T08:59:41Z
dc.date.available	2025-03-11T08:59:41Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/61322
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29018
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Βιομηχανική Γεωδαισία	el
dc.subject	Laser Tracker	en
dc.subject	Συνόρθωση 3D γεωδαιτικών δικτύων	el
dc.title	Ανάπτυξη λογισμικού για την επίλυση 3D γεωδαιτικών δικτυών βιομηχανικών εφαρμογών αξιοποιώντας σύγχρονα συστήματα μέτρησης συντεταγμένων (Laser Trackers)	el
dc.title	Software development for adjustment of 3D geodetic networks in industrial applications using modern coordinate measurement systems (Laser Trackers).	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Βιομηχανική Γεωδαισία	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-10-16
heal.abstract	Ο σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η ανάπτυξη ενός λογισμικού, το οποίο να συνορθώνει ένα τρισδιάστατο δίκτυο βιομηχανικής γεωδαισίας με δεδομένα μετρήσεων από το όργανο Laser Tracker. Το λογισμικό που αναπτύχθηκε είναι το λογισμικό SONETA (SOftware for NETwork Adjustment). Επιπλέον στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις του φυσικού ομοιώματος γέφυρας τύπου Bailey του εργαστηρίου Γεωδαισίας, με το όργανο Laser Tracker FARO Vantage. Μέσα από αυτή τη πρακτική εφαρμογή αξιολογήθηκε η λειτουργία και τα αποτελέσματα του λογισμικού SONETA. Αναλυτικότερα τεκμηριώθηκε η ορθή λειτουργία του λογισμικού SONETA καθώς και το γεγονός ότι οι υπολογισμοί των επιμέρους διεργασιών του λογισμικού γίνονται με ικανοποιητικούς χρόνους εκτέλεσης, ανάλογα πάντα και με τον όγκο δεδομένων του εκάστοτε προβλήματος. Επίσης, έγινε άμεσα αντιληπτό το σημαντικό πλεονέκτημα της αυτόματης εισαγωγής των δεδομένων, από το λογισμικό χωρίς την επιπλέον μορφοποίηση των δεδομένων από το χρήστη, όσον αφορά το χρόνο και την αποφυγή χονδροειδών σφαλμάτων. Τέλος μέσα από την πρακτική εφαρμογή μέτρησης του ομοιώματος γέφυρας Bailey, παρατηρήθηκαν παραμορφώσεις της γέφυρας, μεταξύ δύο σειρών μετρήσεων, η μία εκ των οποίων (η δεύτερη σειρά) είναι οι μετρήσεις που έγιναν στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας. Η εργασία αυτή χωρίζεται στα παρακάτω κεφάλαια: Στο πρώτο κεφάλαιο παρατίθεται η εξέλιξη του επιστημονικού κλάδου της γεωδαισίας μέχρι την εμφάνιση της βιομηχανικής γεωδαισίας. Ενώ επίσης αναλύονται οι διάφορες εφαρμογές της βιομηχανικής γεωδαισίας και οι μέθοδοι προσδιορισμού συντεταγμένων που συνηθίζεται να χρησιμοποιούνται σε αυτές. Βασικό κομμάτι του κεφαλαίου είναι η παράθεση των διαφορετικών μετρητικών οργάνων που χρησιμοποιούνται σε αυτό τον επιστημονικό κλάδο. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μία αναλυτική περιγραφή του μετρητικού οργάνου Laser Tracker. Πιο συγκεκριμένα παρουσιάζονται η ιστορική εξέλιξη του και οι εφαρμογές του. Ακόμα αναλύονται διεξοδικά οι τρόποι λειτουργίας του. Επίσης γίνεται αναφορά στους συνοδευτικούς εξοπλισμούς του. Τέλος παρατίθενται τα διαφορετικά μοντέλα Laser Tracker που κυκλοφορούν σήμερα στην αγορά. Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται μία επισκόπηση των βασικότερων διαθέσιμων εμπορικών λογισμικών, με τα οποία πραγματοποιούνται οι μετρήσεις του Laser Tracker και γίνεται η επεξεργασία των δεδομένων των μετρήσεων. Στο λογισμικό PolyWorks Metrology Suite, δόθηκε μεγαλύτερη έμφαση όντας το εμπορικό λογισμικό το οποίο χρησιμοποιείται και στην παρούσα εργασία. Ενώ επίσης παρουσιάζονται οι λόγοι ανάγκης ανάπτυξης ενός λογισμικού για τη συνόρθωση ενός τρισδιάστατου δικτύου βιομηχανικής γεωδαισίας με βάση τα δεδομένα των μετρήσεων ενός Laser Tracker. Tο τέταρτο κεφάλαιο αποτελεί το θεωρητικό και το μαθηματικό υπόβαθρο που χρησιμοποιείται από το λογισμικό SONETA. Πιο συγκεκριμένα παρατίθεται τα θεωρητικά και στατιστικά μοντέλα της συνόρθωσης με βάση τη μέθοδο των ελαχίστων τετραγώνων. Στη συνέχεια αναφέρονται οι βασικότεροι μετασχηματισμοί συντεταγμένων, δίνοντας μεγαλύτερη έμφαση στο μετασχηματισμό Helmert 7 παραμέτρων, που χρησιμοποιείται από το λογισμικό. Επίσης αναλύονται οι μαθηματικές σχέσεις της συνόρθωσης στο πρόβλημα του μετασχηματισμού Helmert και στο πρόβλημα της συνόρθωσης ενός τρισδιάστατου δικτύου. Τέλος παρουσιάζεται η στατιστική ανάλυση πάνω στη οποία βασίζονται οι στατιστικοί έλεγχοι αξιοπιστίας της συνόρθωσης ενός 3D δικτύου, που πραγματοποιεί το λογισμικό. Στο πέμπτο κεφάλαιο πραγματοποιείται η αναλυτική περιγραφή όλων των εργαλείων του λογισμικού SONETA καθώς και οι διεργασίες του λογισμικού που πραγματοποιούνται στο παρασκήνιο. Το έκτο κεφάλαιο εστιάζει στην εφαρμογή πάνω στην οποία χρησιμοποιήθηκε και αξιολογήθηκε η λειτουργικότητα του λογισμικού SONETA. Πιο συγκεκριμένα στο κεφάλαιο αυτό δίνεται μια συνοπτική περιγραφή του αντικειμένου μελέτης ενώ επίσης περιγράφονται αναλυτικά όλες οι διαδικασίες των μετρήσεων και της χρήσης του λογισμικού SONETA. Έπειτα δίνονται αναλυτικές οδηγίες για την εξαγωγή των δεδομένων των μετρήσεων από το λογισμικό PolyWorks. Ενώ στη συνέχεια παρατίθενται τα αποτελέσματα που εξάγει το λογισμικό SONETA. Τέλος πραγματοποιήθηκε σύγκριση των αποτελεσμάτων μεταξύ δύο σειρών μετρήσεων της γέφυρας τύπου Bailey, για τον εντοπισμό παραμορφώσεων. Το έβδομο κεφάλαιο αποτελεί μία ανασκόπηση της παρούσας διπλωματικής εργασίας, αναφέροντας τα κυριότερα συμπεράσματα που προέκυψαν κατά τη δημιουργία και από τη χρήση του λογισμικού SONETA. Ενώ επίσης αναλύονται οι παραμορφώσεις του ομοιώματος γέφυρας τύπου Bailey, όπως αυτή προέκυψε από τα αποτελέσματα στο κεφάλαιο 6. Τέλος παρατίθενται και ορισμένες προτάσεις για μελλοντικές βελτιώσεις του λογισμικού.	el
heal.abstract	Τhe primary objective of this thesis is the software development for adjusting a three-dimensional (3D) geodetic network in industrial applications, using measurements from the Laser Tracker. The developed software that has been created is named SONETA (SOftware for NETwork Adjustment). In this thesis, measurements were also carried out. To be more specific the model of the Bailey bridge of the laboratory of Geodesy was measured with the Laser Tracker FARO Vantage. Through this application the functionality and the results of the software SONETA were evaluated, and the correct operation of the software was confirmed. The times of the calculation processes seems to be short, depending on the size of the data of each application. Additionally, it was detected that the automatic input of the data from the software was a great advantage. This time saving feature eliminated the possibility of errors made by the user while formatting further the measurement data. Finally, through the application involving the measurement of the Bailey bridge model, deformations in the bridge have been detected between two sets of measurements, one of which were the ones conducted during this thesis. The structure of the thesis is as follows: Chapter 1 outlines the history of the geodesy field up to the emergence of industrial geodesy. Also, it analyzes the various applications of industrial geodesy, and the coordinates determination methods commonly used. The chapter also highlights the different instruments which are employed in this field. Chapter 2 provides a detailed description of the Laser Tracker instrument, including its historical evolution and its applications. Also, in this chapter the internal operations of the Laser Tracker are analyzed. Then there is an overview of the accompanying equipment and the various Laser Tracker models that are now available on the market. Chapter 3 overview the different available commercial softwares that can be used for Laser Tracker measurements and data processing. Emphasis is given on the PolyWorks Metrology Suite, because it’s used in this thesis. Also, this chapter analyzes the need to develop a software to adjust a three-dimensional industrial geodesy network based on Laser Tracker measurement data. Chapter 4 presents the theoretical and mathematical background used by the SONETA software. Specifically, it covers the theoretical and statistical models of adjustment, based on the least squares method. It also discusses the primary coordinate transformations, focusing on the Helmert 7 -parameter transformation employed by the software. The calculations in the Helmert transformation adjustment problem and in the adjustment of a three-dimensional network are also explained, along with the statistical analysis for the reliability tests conducted by the software. Chapter 5 offers a detailed description of all features of SONETA software and its processes occurring in the background. Chapter 6 presents the application used to evaluate the functionality of the SONETA software, providing a brief description of the measured object. Also, all the measurement procedures and the use of the SONETA software are analyzed in detail. This chapter provides detailed instructions for exporting the measurement data from the commercial software PolyWorks. Then the results of the calculations, conducted by the software SONETA, are presented. Finally, this chapter describes the calculation of the relative and absolute movements of the coordinates between the two-measurement series of the Bailey bridge in order to identify deformations of the bridge. Chapter 7 is a review of the thesis, summarizing the most important conclusions drawn from the use of SONETA software and analyzing the deformations of the Bailey bridge model, as determined from the results in Chapter 6. The chapter concludes with suggestions for future improvements to the software.	en
heal.advisorName	Νικολίτσας, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Τσακίρη, Μαρία	el
heal.committeeMemberName	Πανταζής, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας. Εργαστήριο Γενικής Γεωδαισίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	243 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false