Kontrola stability sítě v reálném čase pomocí přístroje Leica TCA2003 Diplomová práce Kontrola stability sítě v reálném čase pomocí přístroje Leica TCA2003 Petr Polák

Cíl práce Program VYS. Vyroben s využitím programovacího prostředí LabVIEW. Kontrola polohové sítě jednoduchým programem „merenistability“. Využití programovacího prostředí LabVIEW pro potřeby geodézie. Anotace

Obsah prezentace 1. Výpočet polohové vázané geodetické sítě 2. TCA2003 Teorie k vyrovnání vázané geodetické sítě 2. TCA2003 Komunikace s přístrojem, komunikační prostředí geobasic 3. LabVIEW Prostředí LabVIEW a práce v něm 4. Vytvořené programy Popis vytvořených programů 5.Závěr Obsah prezentace

Stručně o vyrovnání Základní princip vyrovnání geodetických sítí: Po zaměření nadbytečného počtu měření získávám v důsledku chyb nejednoznačný výsledek K docílení jediného výsledku je nutné jednotlivá měření opravit, což se v praxi provádí tím, že zavedeme určité podmínky. Jedná se tedy o to, vypočítat opravy tak, aby odpovídaly námi stanovené podmínce. Vyrovnání sítě

MNČ Výhody metody nejmenších čtverců (MNČ): Předpoklady použití (MNČ): Jednoduchý výpočet, který vede k lineárním rovnicím Nevytváří příliš veliké opravy a výsledky se tedy podstatně neodlišují od měření Tato metoda je všeobecně známá, používaná a tedy prověřená Předpoklady použití (MNČ): sudé rozdělení chyb jeden vrchol křivky četností Vyrovnání sítě

Způsoby vyrovnání, váhy Vyrovnání měření přímých Vyrovnání zprostředkujících měření Vyrovnání podmínkových měření Volba vah: Umožňují vyrovnávat různě přesné a i fyzikálně různé hodnoty (úhly, délky, atd.) dohromady Jednotková střední chyba (váha 1) Nevhodnost značně odlišných přesností veličin. Vyrovnání sítě

Obecné řešení vyrovnání Obecné řešení vázané geodetické sítě : Každé geodetické úloze či účelové síti přísluší 3 množiny charakterizujících prvků, T, S, X. T = {*t1, *t2, *t3……*tr } , množina všech měřených geometrických parametrů geodetické sítě. Dimenze této množiny je r. S = {s1, s2, s3……sm } , Jedná se o množinu všech zprostředkujících parametrů (m). (délky, úhly, směry) X = {x1, y1,… xk1, yk1,……xk, yk }, Tato množina představuje počet všech souřadnic, tj. konfiguračních parametrů geodetické úlohy. Vztah definující vyrovnání vázané sítě: D(1t) = 1s = A(1x) Po úpravách: w = A.h-l Aplikací MNČ: h = (AT. P . A)-1 . AT. P . l Vyrovnání sítě

Charakteristiky přesnosti Aposteriorní střední jednotková chyba m0: Výpočet Vypočtenou chybu porovnávám s apriorní střední chybou,nesplní-li nerovnici znamená to, že přesnost měřených veličin je nižší, nežli udává střední jednotková apriorní chyba, nebo byly nevhodně zvoleny váhy. Kovarianční matice Mx, Mt: Mx- výpočet středních sořadnicových chyb, středních polohových chyb, parametrů elipsy chyb Mt- střední chyby zprostředkujících veličin Vyrovnání sítě

Elipsa chyb Směr maximálního rozptylu: Hodnoty extrémních rozptylů mx b my elipsa chyb +y a w Helmertova křivka +x Vyrovnání sítě

Leica TCA2003 Samočinná stanice Leica TCA2003: Přesná, robustní, geodetická universální stanice pro velmi přesné měření úhlů a délek Určená především k měření deformací stavebních konstrukcí, pro inženýrskou geodézii, atd. Leica TCA2003

Geobasic Geobasic (GSI) : Příkazové funkce GSI : Nový nástroj který uspokojuje nároky na komunikaci a obslužnost všech fcí. Příkazové funkce GSI : POSIT -otáčí tubus dalekohledu do jednotlivých pozic, režim otočení dále upravuje bližší specifikace SET – nastaví parametry přístroje CONF – vyčte vnitřní nastavení parametrů přístroje PUT – přepíše hodnoty uvnitř stroje (nastavení nuly, čísla bodu) GET – vyčte číselnou hodnotu ze stroje (měření úhlů a délek) Leica TCA2003

GSI-8 Formát datového slova GSI-8: GSI-8 slovo má úhrnem 16 polí k předání informace. Jeden řádek se skládá z 3 slov a koncovky (CR, CR/LF). ÷ Slovo 1 ÷ Slovo 2 ÷ Slovo 3 ÷ 1234567890123456 (16 znaky za slovo) 110001+0000A110 81..00+00005387 82..00 00000992 110002+0000A111 81..00+00007586 82..00 00003031 110003+0000A112 81..00+00007536 82..00 00003080 110004+0000A113 81..00+00003839 82..00 00003080 110005+0000A114 81..00+00001241 82..00 00001344 Pozice 1-2: Slovní index (WI) například "11" (WI pro PtID) Pozice 3-6: Informace příbuzná s daty například "0003" (číslo bloku v slově 1) Pozice 7: Takzvaný podpis "+" nebo "–" Pozice 8-15: Data (8 cifer) například "0000A113" (PtID-číslo bodu) Pozice 16: Prázdné místo (= oddělovač) Leica TCA2003

GSI-16 Formát datového slova GSI-16: Varování a chyby: Obdobný jako u GSI-8, pouze slovo začíná na „*“ a obsahuje 24 znaků. Varování a chyby: Problémy v hlášení chyb Nastavení přístroje před měřením: Nastavení propojení komunikace přístroj počítač Nastavení jednotek (gony, metry) Nastavení konstanty hranolu Nastavení atmosférických korekcí Leica TCA2003

Úvod do LabVIEW LabVIEW Vývojové prostředí od firmy National Instruments pracující s grafickým programovacím jazykem G Programový kód v podobě blokového schématu Zpracovávání programu na základě toku dat (namísto vykonávání instrukcí) Programy = Virtuální měřicí přístroje (Virtual Instruments, VI´s) LabVIEW

Front panel Panel nástrojů Ikona Help Legenda Tabulka Graf Numerický ovládací prvek Numerický indikátor Logický indikátor STOP tlačítko Logický ovládací prvek LabVIEW

Block diagram Panel nástrojů Funkce dělení SubVI Terminál grafu Dráty (tok dat) Numerická konstanta Terminál logického ovladače Funkce časovače While Loop (smyčka) LabVIEW

Express VI´s, VI´s and Functions Express VI: interaktivní VI konfigurovatelným dialogovým oknem Standardní VI: podprogramy (SubVI´s) mají block diagram i front panel Funkce Funkce: základní operační prvek v LabVIEW (nemá front panel a block diagram) Expresní VI Standardní VI LabVIEW 7.0 introduced a new type of subVI called Express VIs. These are interactive VIs that have a configuration dialog box that allows the user to customize the functionality of the Express VI. LabVIEW then generates a subVI based on these settings. Standard VIs are VIs (consisting of a front panel and a block diagram) that are used within another VI. Functions are the building blocks of all VIs. Functions do not have a front panel or a block diagram. LabVIEW

Automatický výběr nástroje Tools Palette „plovoucí“ paleta nástrojů používá se pro modifikaci objektů předního panelu i blokového schématu a operace s nimi Automatický výběr nástroje Posouvání objektů Operace s objekty Umístění / změna velikosti Vytváření breakpoint Popis / text Vytváří kontrolní body If automatic tool selection is enabled and you move the cursor over objects on the front panel or block diagram, LabVIEW automatically selects the corresponding tool from the Tools palette. Toggle automatic tool selection by clicking the Automatic Tool Selection button in the Tools palette. Use the Operating tool to change the values of a control or select the text within a control. Use the Positioning tool to select, move, or resize objects. The Positioning tool changes shape when it moves over a corner of a resizable object. Use the Labeling tool to edit text and create free labels. The Labeling tool changes to a cursor when you create free labels. Use the Wiring tool to wire objects together on the block diagram. Kapátko (kopie barvy) Spojování dráty Změna barvy objektů Zobrazí menu objektu LabVIEW

Další tlačítka u blokového diagramu Panel nástrojů Spouštěcí tlačítko Tlačítko pro opakované měření Další tlačítka u blokového diagramu Ukončení programu Pause/Pokračování programu Zvýrazněný průběh programu Vlastnosti textu Zahájení krokování Zarovnání objektů Rozložení objektů Další krok Uspořádání Click the Run button to run the VI. While the VI runs, the Run button appears with a black arrow if the VI is a top-level VI, meaning it has no callers and therefore is not a subVI. Click the Continuous Run button to run the VI until you abort or pause it. You also can click the button again to disable continuous running. While the VI runs, the Abort Execution button appears. Click this button to stop the VI immediately. Note: Avoid using the Abort Execution button to stop a VI. Either let the VI complete its data flow or design a method to stop the VI programmatically. By doing so, the VI is at a known state. For example, place a button on the front panel that stops the VI when you click it. Click the Pause button to pause a running VI. When you click the Pause button, LabVIEW highlights on the block diagram the location where you paused execution. Click the Pause button again to continue running the VI. Select the Text Settings pull-down menu to change the font settings for the VI, including size, style, and color. Select The Align Objects pull-down menu to align objects along axes, including vertical, top edge, left, and so on. Select the Distribute Objects pull-down menu to space objects evenly, including gaps, compression, and so on. Select the Resize Objects pull-down menu to change the width and height of front panel objects. Ukončení krokování Změna velikosti objektů LabVIEW

Help Context Help Online help Uzamknout help Jednoduchý popis programu Ctrl + H Otevře klasické okno help Use the Context Help window and the LabVIEW Help to help you build and edit VIs. Refer to the LabVIEW Help and manuals for more information. Context Help Window To display the Context Help window, select Help»Show Context Help or press the <Ctrl-H> keys. When you move the cursor over front panel and block diagram objects, the Context Help window displays the icon for subVIs, functions, constants, controls, and indicators, with wires attached to each terminal. When you move the cursor over dialog box options, the Context Help window displays descriptions of those options. In the window, required connections are bold, recommended connections are plain text, and optional connections are dimmed or do not appear. Above is an example Context Help window. Click the Simple/Detailed Context Help button located on the lower left corner of the Context Help window to change between simple and detailed context help. The simple mode emphasizes the important connections. Optional terminals are shown by wire stubs, informing you that other connections exist. Click the Lock Context Help button to lock the current contents of the Context Help window. When the contents are locked, moving the cursor over another object does not change the contents of the window. To unlock the window, click the button again. You also can access this option from the Help menu. LabVIEW

Error list Error list varování závažné chyby detaily někde je chyba ! LabVIEW

Popis programu VYS Program VYS slouží k zaměření a vyrovnání vázané geodetické sítě, k tomuto účelu používá několik subVI, které jsem vytvořil, a ještě řadu funkcí a expresních funkcí, které jsou naprogramované společností NI. VISA port a komunikace programu se strojem Měření osnovy směrů (smerydelkystroj, nastaveninuly, delkydokrovaka) Výpočet směrníků a tvorba matice A (smernikpoli,, plnenimaticeA, plnenimaticedelkyA) Tvorba matice l (ctenistan1…) Vyrovnání (atpa, elipschyb) Tvorba protokolu VYS

Program VYS Pevné souřadnice Přibližné souřadnice Adresu (cestu) k souboru, do kterého se uloží protokol o výpočtu Střední odhadovaná chyba délky a směru Port do kterého je připojen přístroj Měření v jedné nebo ve dvou polohách VYS

Program merenistability Program je podobný graficky i výpočetně programu VYS Využívá subVI „rajon“ k výpočtu polohových souřadnic a porovnává je se zadanými souřadnicemi O výsledcích vytvoří protokol Případné posuny signalizuje zvukovým signálem a grafickým indikátorem merenistability

Program VYS Souřadnice bodů Souřadnice stanoviska pozorovaných Střední odhadovaná chyba délky a směru Adresu (cestu) k  souboru, do kterého se uloží protokol o výpočtu Mezní odchylka polohového posunui Port do kterého je připojen přístroj Měření v jedné nebo ve dvou polohách VYS Prozatím nefunkční časovač

Závěr Programy merenistability a VYS fungují VYS Výhody (pracuje i ze souboru, funguje i v místní síti, generuje protokol) Nevýhody (pevná konfigurace, nedělá grafický výstup, jednotky v protokolu) merenistability Výhody (zvuková a grafická signalizace posunů, protokol) Nevýhody (časovač) LabVIEW Způsob programování pomocí grafických prvků má sice svá úskalí, myslím však, že pro začínající programátory je to revoluční prostředek k dosažení i relativně vysokých cílů. VYS

Použitá literatura Použitá literatura [1] JANDOUREK, Jan. Geodézie 50 : Vyrovnání účelových geodetických sítí v E2 a v E3 . Zdeněk Novák. [s.l.] : ČVUT, 2000. 189 s. ISBN 80-01-02171-8. [2] DUŠEK, Radek, VLASÁK, Josef. Geodezie 50 : Příklady a návody na cvičení. Streibl Jiří. [s.l.] : ČVUT, 1999. 99 s. ISBN 80-01-01929-2. [3] SKOŘEPA, Zdeněk. Geodézie 40. Jiří Pospíšil. [s.l.] : ČVUT, 2002. 129 s. ISBN 80-01-02566-7. [4] HAMPACHER, Miroslav, RADOUCH , Vladimír. Teorie chyb a vyrovnávací počet 10, 20. [s.l.] : ČVUT, 2000. 2 sv. (158, 139 s.). ISBN 80-01-01703-6. [5] HAMPACHER, Miroslav, RADOUCH , Vladimír. Teorie chyb a vyrovnávací počet 10, 20: Příklady a návody ke cvičení. [s.l.] : ČVUT, 2000.163 s. ISBN 80-01-02250-1. [6] RATIBORSKÝ, Jan. Geodézie 10. František Beneš. [s.l.] : ČVUT, 2000. 233 s. ISBN 80-01-02198-X. [7] TCA2003, Copyright Leica Geosystems AG, Heerbrugg, Switzerland, 2004. 740623en – VI.04 – RDV, formát pdf přiloženo v příloze. [8] Manual TPS-System 1000-2.3.1en © Leica, version 2.2, English. Printed in Switzerland - Copyright Leica Geosystems AG,Heerbrugg, Switzerland 1998.Translation of original text (664901-2.3.1de). formát pdf přiloženo v příloze. [9] GSI ONLINE for LEICA TPS and DNA, November 2003, © Leica. formát pdf přiloženo v příloze. [10] National Instrumens, [online], National Instruments Corporation, , URL: http://www.ni.com. [11] DEWERON worldwide, [online], DEWETRON Praha, aktualizováno: 12.1.2006, [cit. 24.1.2006], URL: http://www.dewetron.cz. [12] LabVIEW, Začínáme s LabVIEW, leden 2006. National Instruments Corporation, 373427A-01. [13] LabVIEW, LabVIEW Fundamentals, August 2005, National Instruments Corporation, 374029A-01. [14] Help programu LabVIEW. Použitá literatura