Polní kalibrace elektronických měřicích systémů

Prezentace na téma: "Polní kalibrace elektronických měřicích systémů"— Transkript prezentace:

1 Polní kalibrace elektronických měřicích systémů
Jiří Bureš Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební a Český svaz geodetů a kartografů SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

2 Geometrická přesnost staveb
Geometrická přesnost je nedílnou součástí celkové jakosti stavby. δxM je mezní odchylka geometrického parametru, δxMD je mezní odchylka stavebních dílců, δxMM je mezní odchylka montážních prací, δxMV je mezní vytyčovací odchylka. Účelem je dosáhnout funkční způsobilosti a spolehlivosti stavebního objektu. SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

3 Metrologická konfirmace
(ČSN EN ISO 10012) - soubor činností požadovaných pro zajištění toho, aby měřicí vybavení bylo ve shodě s požadavky na jeho zamýšlené použití. - musí být navržena a zavedena tak, aby zajistila, že metrologické charakteristiky měřicího vybavení splňují metrologické požadavky procesu měření. - zahrnuje kalibraci a ověřování měřicího vybavení. SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

4 Těsnost shody, přesnost
(ČSN ISO 7078) Těsnost shody měření (vnější přesnost) těsnost mezi výsledkem měření (měřené hodnoty) a pravé (skutečné) hodnoty Přesnost měření (vnitřní přesnost) těsnost shody mezi měřenými hodnotami získanými vícenásobným prováděním stejného měřícího postupu za stejných předepsaných podmínek. … je to o pravděpodobnosti (P) dosažení , resp. nejistotě (riziku a) nedosažení přiblížení se k pravé (skutečné) hodnotě. SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

5 Opakovatelnost měření
(ČSN ISO 7078) Těsnost shody mezi výsledky po sobě následujících měření téže veličiny prováděné stejnou osobou při dodržení všech následujících podmínek: stejná metoda měření stejný pozorovatel stejný měřicí přístroj stejné místo stejné podmínky použití opakování během krátkého časového období SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

6 Reprodukovatelnost měření
(ČSN ISO 7078) Těsnost shody mezi výsledky měření téže veličiny jestliže jednotlivá měření jsou prováděna při měnících se podmínkách: jiná metoda měření jiný pozorovatel jiný měřicí přístroj jiné místo jiné podmínky použití opakování v jiném (delším) časového období SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

7 Metrologie z řeckého „metron“ = měřidlo + „logos“ = slovo, řeč
Metrologie je věda o měření a jeho aplikaci, která se zabývá problematikou veličin a jednotek metodami a postupy měření a zpracováním výsledků vlivů lidského činitele - definuje mezinárodně uznávané měřicí jednotky a konstanty realizuje měřicí jednotky vědeckými metodami vytváří řetězce návaznosti na primární etalony při dokumentování správnosti měření Teoretická (vědecká) – uchování etalonů, definice základních konstant Aplikovaná (užitá) legální (problematika legislativně stanovených požadavků) průmyslová (zajišťuje správnost měřidel při výrobě) W0 SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

8 Legislativa Zákon č. 505/1990 Sb., o metrologii
Vyhláška MPO č. 262/2000 Sb., kterou se zajišťuje jednotnost a správnost měřidel a měření Vyhláška MPO č. 264/2000 Sb., o základních měřicích jednotkách a ostatních jednotkách a o jejich označování Vyhláška MPO č. 345/2002 Sb., kterou se stanoví měřidla k povinnému ověřování a měřidla podléhající schválení typu Zákon č. 22/1997 Sb., o technických požadavcích na výrobky a o změně a doplnění některých zákonů Zákon č. 20/1993 Sb., o zabezpečení výkonu státní správy v oblasti technické normalizace, metrologie a státního zkušebnictví Zákon č. 200/1994 Sb., §4, odst. 3 Zeměměřické činnosti ve veřejném zájmu, vyžadující použití měřidel, mohou být vykonávány pouze s použitím těchto měřidel splňujících požadavky zvláštního právního předpisu SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

9 Rozdělení měřidel Etalony – měřidla sloužící k realizaci a uchování této jednotky nebo stupnice a k jejímu přenosu na měřidla nižší přesnosti (uchování etalonu – úkony potřebné k zachování metrologických charakteristik etalonu ve stanovených mezích) Stanovená - měřidla stanovená vyhláškou MPO č. 345/2002 Sb. k povinnému ověřování Nestanovená (pracovní)- měřidla, která nejsou ani etalonem ani stanoveným měřidlem Certifikované referenční materiály – jsou materiály nebo látky přesně stanoveného složení nebo vlastností používané pro ověřování nebo kalibraci přístrojů, vyhodnocování měřicích metod a určování vlastností materiálů SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

10 Ověření měřidla Ověření
– postup, kterým se posuzuje způsobilost měřidla k měření dané veličiny. Ověřením stanoveného měřidla se potvrzuje, že stanovené měřidlo má požadované metrologické vlastnosti. Tento požadavek se považuje za splněný, pokud je měřidlo v souladu s požadavkem stanoveným opatřením obecné povahy. Postup při ověřování stanovených měřidel stanoví ministerstvo vyhláškou. Výsledkem je ověřovací list s výrokem o splnění požadavků konkrétního předpisu nebo úřední značka na měřidle. SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

11 Kalibrace měřidla Kalibrace – postup, kterým se navazuje měřidlo
na státní etalony. Při kalibraci pracovního měřidla se jeho metrologické vlastnosti porovnávají zpravidla s etalonem; není-li etalon k dispozici, lze použít certifikovaný nebo ostatní referenční materiál za předpokladu dodržení zásad návaznosti měřidel. Výsledkem je kalibrační list. Cejchování – vyznačování značek nebo stupnice s předem stanovenými nejistotami. SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

12 Nejistoty měření Standardní nejistota = směrodatná odchylka = střední chyba - je charakteristika přesnosti vypočtená z rozptylu série měření. Pravděpodobnost P<-s;+s > = 0,68 Rozšířená nejistota (spolehlivost) součin standardní nejistoty a koeficientu rozšíření U = t s kde t … koeficient rozšíření (spolehlivosti, konfidence) 1D: t =2 (P=0,95, a=5%) t =2,5 (P=0.99 a=1%) t = 3 (P=0.999, a=0.1%) , kde vi = E(x) - xi … odchylka od střední hodnoty n … rozsah souboru (počet všech měření) k … počet nutných měření (zpravidla k=1) Carl Friedrich Gauss SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

13 Nejistoty měření Nejistota měření typu A (vnitřní přesnost)
je charakterizována směrodatnou odchylkou vypočtenou z rozptylu měření Nejistota měření typu B (vnější přesnost) vypočtenou na základě zkušenosti nebo jiné informace např. o vlivu prostředí - převezme se z oficiálně publikované hodnoty převezme se z kalibračního listu přidruží se k hodnotě certifikovaného materiálu (odrazivost Kodak, apod.) převezme se z třídy přesnosti získá se z osobní zkušenosti SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

14 Měřidla úhlů (ČSN ISO 8322 – 4) Postup: (ČSN ISO 17123-3)
1) vybudování osnovy 4 cílů 2) zaměření osnovy 4 směrů ve 2 polohách dalekohledu 3) 1 série měření = zaměření osnovy 4 x 4) zaměření 2 nezávislých sérií (za různých podmínek) 5) výpočet výběrové směrodatné odchylky redukovaného směru 1. série série 6) výpočet celkové směrodatné odchylky reduk. směru 7) výpočet celkové směrodatné odchylky úhlu A B O D C SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

15 Nivelační přístroje (ČSN ISO 8322 – 3) Postup: (ČSN ISO 17123-2)
Určení směrodatné odchylky pro 1 km pořadové nivelace 1) Vybudování základny délky 250 m 2) 1 série měření = zaměření převýšení 5 x (tam a zpět) 3) zaměření 2 nezávislých sérií (za různých podmínek) 4) výpočet výběrové směrodatné odchylky 1. a 2. série převýšení ze série 5 dvojic měření tam – zpět = tj. 10 měření 1. série série 5) výpočet celkové směrodatné odchylky převýšení pro 250 m 6) výpočet celkové směrodatné odchylky převýšení pro 1 km 250 m SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

16 Nivelační přístroje (ČSN ISO 8322 – 3) Postup: (ČSN ISO 17123-2)
Určení směrodatné odchylky pro 1 nivelační sestavu 1) Vybudování základny 5 převýšení 2) 1 série měření = zaměření převýšení 2 x (tam a zpět) 3) zaměření 2 nezávislých sérií (za různých podmínek) 4) výpočet výběrové směrodatné odchylky 1 měřeného převýšení z 1. a 2. série 5 dvojic měření tam – zpět 1. série série 5) výpočet celkové směrodatné odchylky 1 převýšení na 1 sestavu a b e d c SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

17 Nivelační přístroje GWCL182 SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA
Délky záměr [m] GWCL182 SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

18 Nivelační přístroje Vývoj změny teploty na sklon záměrné přímky
GWCL182 přechod z prostředí teplejšího do chladnějšího SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

19 Nivelační přístroje Vývoj změny teploty na sklon záměrné přímky
GWCL182 přechod z prostředí chladnějšího do teplejšího SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

20 Nivelační přístroje Vliv oslunění přístroje a latě GWCL182
15 m SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

21 Nivelační latě GBNL4C GWCL182 GSS112 (4 m) GPCL3 GSS111 (5 m) GKNL4
SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

22 Kalibrační základna Vlastnosti základny:
určena pro kalibraci a ověření všech běžných typů necelistvých nivelačních latí s kódovou i klasickou stupnicí, 2) umožňuje kalibraci nivelačních latí délky až 5 m, 3) umožňuje rychlou kontrolu celistvých invarových latí určených pro PN, 4) kalibrace latě probíhá jako při běžném měření za svislého postavení latě na měřickou značku, měřické značky jsou stabilizovány na malém prostoru, při kalibraci se prakticky neprojeví vliv sklonu záměrné přímky, 5) kalibrace probíhá na krátkou záměru, což umožňuje využít maximální přesnosti nivelačního přístroje.

23 Kalibrace latí Výsledky kalibrace systému DNA03 a GKNL4
Rozšířená nejistota K=2, a = 5% d = 0,06 mm SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

24 Kalibrace latí Výsledky kalibrace systému DNA03 a GBNL4C
Rozšířená nejistota K=2, a = 5% d = 0,06 mm Výsledky kalibrace systému DNA03 a GBNL4C SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

25 Kalibrace latí Výsledky kalibrace systému Sprinter 150M a GSS112 (4m)
Rozšířená nejistota K=2, a = 5% d = 0,6 mm SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

26 Elektronické dálkoměry
(ČSN ISO 8322 – 8) Postup: (ČSN ISO ) Určení adiční konstanty PSM měřením 3 úseků 1) Vybudování základny (do 150 m) ze 3 úseků a, b, c 2) 1 série měření = zaměření úseků a, b, c pro 3 různé délky úseků (měření délek 2 x (tam a zpět) = celkem 3 x 3 = 9 délek) 3) výpočet adiční konstanty PSM = c – (a+b) 4) zaměření 2 nezávislých sérií (různé délky úseků, za různých podmínek) 5) výpočet výběrové směrodatné odchylky adiční konstanty PSM z 9 dvojic měření délek tam – zpět 1. série série 5) výpočet celkové směrodatné odchylky PSM a b c SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

27 Elektronické dálkoměry
(ČSN ISO 8322 – 8) Postup: (ČSN ISO ) Určení adiční konstanty PSM měřením více úseků 1) Vybudování základny (do 150 m) ze 6 úseků 2) 1 série měření = zaměření úseků ve všech kombinacích (celkem 21 délek) 3) výpočet adiční konstanty MNČ 4) zaměření 2 nezávislých sérií (různé délky úseků, za různých podmínek) 5) výpočet výběrové směrodatné odchylky PSM 1. série série 6) výpočet celkové směrodatné odchylky PSM d1 d2 d3 d4 d5 d6 SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

28 Elektronické dálkoměry
(ČSN ISO 8322 – 8) Postup: (ČSN ISO ) Určení adiční a cyklické chyby měřením na kalibrované pásmo 1) vybudování základny 30 m (kalibrované pásmo) 2) 1 série měření = zaměření úseků po 0,1 l/2 (pro f = 30 Mhz  l/2 = 10 m, zaměření po 1 m) 3) vyhodnocení odchylek od nominální délky 4) zaměření 2 nezávislých sérií i, j 5) vyhodnocení adiční PSM a cyklické chyby C 6) výpočet výběrové směrodatné odchylky PSM a C 1. série série celková 0,1l/2 0,2l/2 ….. 0 m 30 m SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

29 Adiční a cyklická chyba EDM
Topcon GTS-300 l/2 = 5 m Leica GPH1P C3 = -1,0 mm C4 = -0,4 mm C5 = -0,6 mm C6 = -0,5 mm C7 = -0,4 mm C8 = -1,4 mm PSM = 14,7 mm SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

30 Rozdíl hranol-terč (ČSN ISO 8322 – 10) Postup:
Určení rozdílu mezi hranolem a odrazným terčem 1) vybudování základny (přístroj - cíl) 2) 1 série měření = 10 x měření na hranol, 10 x terč 3) vyhodnocení délky na hranol a terč 4) vyhodnocení rozdílu délek na hranol a terč 5) výpočet výběrové směrodatné odchylky na hranol a štítek hranol terč SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

31 Rozdíl hranol-terč SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA
„VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

32 Totální stanice (ČSN ISO 17123-5) Postup:
Určení souřadnicové přesnosti – předpokládá se justáž osových podmínek 1) vybudování D základny 60 m (3 stativy s hranolem) 2) 1 série měření = zaměření H1, H2, H3 polární metodou v 1. a 2. poloze dalekohledu (4x určení souřadnic X, Y, Z cílů H1, H2, H3, celkem soubor 36 měření souřadnic) 3) celkem 3 série měření ze stanovisek S1, S2, S3 (3 x 24 = 72 měření X, Y + 3 x 36 měření Z) 5) vyhodnocení výběrové směrodatné odchylky MNČ v X,Y v Z H2 ~5 m S2 S1 ~60 m ~5 m H1 H3 SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

33 GNSS (ČSN ISO 17123-8) Postup: Určení souřadnicové přesnosti
vybudování základny Base + 2x Rover (2 až 20 m od sebe) klasické zaměření délky a převýšení R-R (s<3 mm) 1 série měření = 5x zaměření R1, R2 odstup měření cca 5 min . 4) celkem 3 série měření R1, R2 s časovým odstupem 90 min. (5 x 3 = 15 měření X, Y, H pro R1 a R2 = celkem 30 měření pro X, Y, H) 5) vyhodnocení výběrové směrodatné odchylky MNČ v X v Y v H R2 R1 min. 2 m až 20 m dle délky vektoru B SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

34 Etalony AMS VÚGTK Laserový interferometr EDM Leica TCA 2003
Geodetické základny pro EDM – Hvězda (Praha Břevnov), délka 960,8725 m, s<1 mm, ze stativu – Koštice (okr. Louny), délka 1450,0105 m, s<0,5 mm, pilíře (další etalony 3 237,670 m, 4 357,790 m, m) Azimutální základna pro kalibraci úhloměrných přístrojů (theodolity, gyrotheodolity, kompasy) – Židovské pece (Praha 3), úhly, azimuty GNSS – Geodetická observatoř Pecný, Ondřejov Státní etalon tíže – absolutní gravimetr na GOPE v Ondřejově – gravimetrická základna Pecný a Pecný - Chocerady SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

35 Závěr Pro posouzení vhodnosti použití technologie je třeba vždy znát její nejistoty Z důvodu zajištění správné návaznosti je třeba kontrolovat přesnost používaných měřidel a měřicích technologií SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno

36 ZD ČESK Ý SVAZ GEODETŮ A KARTOGRAFŮ Zeměřická díla v územním plánování, stavebním řádu a GIS Cíl je diskutovat širší vzájemné souvislosti stavebnictví - stavebního zákona, územního plánování, stavebního řádu, realizace a dokumentace staveb ve vazbách na majetkoprávní oblasti katastru nemovitostí, zeměměřictví a geografické informační systémy (GIS) (ČT), Brno, FAST

37 25.4.2013 (ČT), Brno, stavební veletrh
GSP ČESK Ý SVAZ GEODETŮ A KARTOGRAFŮ Geodézie ve stavebnictví a průmyslu  tradiční seminář je odborným doprovodným programem stavebního veletrhu v Brně Cílem je diskutovat problematiku výkonu zeměměřických činností ve výstavbě, aktuální problémy inženýrské geodézie, činnosti geodeta ve výstavbě, problematiku dokumentace ve výstavbě, problematiku geometrické přesnosti staveb, výkon ÚOZI ve výstavbě (ČT), Brno, stavební veletrh

38 děkuji Vám za pozornost …
Jiří Bureš Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební a Český svaz geodetů a kartografů SETKÁNÍ UŽIVATELŮ TOPCON A SOKKIA „VYSOČINA 2013“, Skalský Dvůr, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební Veveří 95, Brno