Entwicklung eines Verfahrens zur photogrammetrischen Verformungsmessung mittels handelsüblicher Digitalkamera und Systemidentifikation mit der Methode [...] / vorgelegt von Christoph Stephan aus Haan. Wuppertal, 2015
Inhalt
- Abbildungsverzeichnis
- Tabellenverzeichnis
- 1 Motivation
- 1.1 Notwendigkeit der Bewertung bestehender Strukturen
- 1.2 Relevanz von Verformungsmessungen
- 1.3 Potential heutiger, handelsüblicher Digitalkameras
- 1.4 Verwendung photogrammetrisch ermittelter Messdaten und der iFEM zur Systemidentifikation
- I Photogrammetrische Verformungserfassung
- 2 Einführende Betrachtung in die photogrammetrische Verformungserfassung
- 3 Berührungslose Verformungsmessung und photogrammetrische Messverfahren
- 3.1 Berührungslose Verformungsmessungen
- 3.2 Photogrammetrische Messverfahren
- 3.3 Bisherige Anwendung photogrammetrischer Verformungserfassung
- 4 Kameraabbildung
- 4.1 Abbildung in der Lochkamera – Zentralprojektion
- 4.2 Abbildung und Rücktransformation einer Ebene
- 4.3 Linsenverzerrung
- 4.4 Zusammenfassung der Transformationen
- 4.5 Reale Kamera
- 5 Kamerakalibrierung
- 5.1 Grundprinzip des Verfahrens
- 5.2 Kalibrierung mittels Schachbrettmuster
- 5.3 Objektive mit fester Brennweite und Einfluss der Fokussierung
- 6 Musterverfolgung
- 6.1 Pixelbasierte Verfahren
- 6.1.1 Grundidee der Verfahren und ein simpler Algorithmus
- 6.1.2 Wahl der Muster
- 6.1.3 Suchbereiche
- 6.1.4 Pyramidale Beschleunigung
- 6.1.5 Subpixel-Verfeinerung
- 6.2 Merkmalserkennung (Feature Detection)
- 6.2.1 Grundlagen und Ablauf des Verfahrens
- 6.2.2 Grundlegende Veröffentlichungen und gängige Algorithmen
- 6.2.3 Ermittlung von Transformationen
- 6.2.4 Wahl der Muster
- 6.3 Gegenüberstellung beider Verfahren
- 7 Ermittlung von Verformungen in einer Ebene
- 7.1 Verfolgung nach perspektivischer Entzerrung
- 7.2 Verfolgung im perspektivisch verzerrten Bild
- 7.3 Vergleich der Verfahren
- 7.4 Zu erwartende Genauigkeiten
- 7.5 Fehlerquellen und mögliche Lösungen
- 8 Ermittlung der Verformung orthogonal zur Ebene
- 9 Frequenzmessung
- 9.1 Grundidee des Verfahrens
- 9.2 Ermittlung der Verformungen
- 9.3 Theoretisch erreichbare Genauigkeit und Anwendungsgrenzen
- 10 Programmtechnische Umsetzung
- II Systemidentifikation auf Grundlage der Methode der inversen Finiten Elemente
- 11 Methode der inversen Finiten Elemente – Stand der Forschung
- 11.1 Einführende Betrachtung
- 11.2 Erweiterung der Gleichgewichtsbedingung
- 11.3 Kostenformulierungen
- 11.4 Algorithmen für statische Berechnungen
- 11.5 Algorithmen für dynamische Berechnungen
- 12 Weiterentwicklung des Verfahrens
- III Validierung und Experimentelle Anwendungen
- 13 Verwendete Ausrüstung
- 13.1 Kamera und Zubehör
- 13.2 Kalibrierplatten und Kalibrierungen
- 13.3 Zielmarken
- 13.4 Messtechnik für Referenzmessungen
- 14 Laborversuche zur Validierung
- 14.1 Versuchsstände
- 14.1.1 Versuchsstand I - Balken auf zwei Stützen
- 14.1.2 Versuchsstand II - elastisch eingespannter Kragarm
- 14.1.3 Versuchsstand III – zweigeschossiger Turm
- 14.2 Genauigkeitsuntersuchung zur Verformungsmessung in der Messebene
- 14.2.1 Einflussfaktoren innerhalb der photogrammetrischen Messung
- 14.2.2 Vergleich der Verfolgung vor und nach perspektivischer Entzerrung
- 14.2.3 Unbeabsichtigte Kamerabewegungen und sonstige Störgrößen
- 14.2.4 Vergleich mit Referenzmessungen
- 14.2.5 Hinweise für die praktische Umsetzung
- 14.3 Genauigkeitsuntersuchung zur Verformungsmessung orthogonal zur Ebene
- 14.4 Genauigkeitsuntersuchung zur Frequenzmessung
- 14.5 Erfassung kompletter Biegelinien
- 14.6 IFEM-Berechnungen
- 15 Baupraktische Anwendungsbeispiele
- IV Schlussbetrachtung
- V Literaturverzeichnis und Anhänge
- Literaturverzeichnis
- A Mathematische und physikalische Grundlagen der Kameraabbildung
- A.1 Projektive Geometrie
- A.2 Arten von Transformationen
- A.2.1 Isometrien
- A.2.2 Ähnlichkeitstransformationen
- A.2.3 Affine Transformationen
- A.2.4 Projektive Transformationen
- A.3 Abbildung in der Lochkamera
- B Übersicht der iFEM-Matrizen
- C Weitere Darstellungen zu den iFEM-Berechnungen aus Abschnitt 14.6.1