SENSORI E RETI: SENSORI PUNTUALI. Docente: Ing. M. Perrelli Referente: Prof. G. Artese

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1 SENSORI E RETI: SENSORI PUNTUALI Docente: Ing. M. Perrelli Referente: Prof. G. Artese 18/07/2013

2 CONTENUTI DELLA LEZIONE Evoluzione dei sensori Metodologie di misura Reti Puntuali Implementazione di attività di monitoraggio Esempi pratici Gimigliano Maierato

3 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Il Sistema metrico antropomorfo: Usare i propri arti come parametro di riferimento Dito,Piede,Gomito,Braccio,Passo Misura= numero di Dita,piedi, ecc.. tra due oggetti

4 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Necessità di standardizzare PERTICA= bastone con inciso un certo numero di piedi Per gli antichi romani 1 pertica=10 piedi ovvero circa 3m Per misure lunghe Catene o corde con nodi ad intervalli regolari

5 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Misurazione degli angoli usata già dagli antichi egizi

6 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Introduzione della diottra: (greco dioptra, da diá = attraverso e opteuo = osservo) regolo con due mire Si narra che con la diottra Pitagora riuscì a misurare il diametro del sole

7 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Il bastone di Giacobbe Primo esempio di distanziometro usato per misure di lunghe distanze

8 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Il bastone di Giacobbe

9 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE I sec d.c. Primo strumento topografico La Diottra di Erone Sostegno verticale (verifica con filo a piombo) Disco e perno coassiali al sostegno; Un cilindro con una ruota dentata alla base; Una vite col filetto interrotto per bloccare o sbloccare la ruota Sopra il cilindro venivano posti due accessori: un dispositivo di puntamento Una livella ad acqua

10 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Groma

11 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Perpendicolo

12 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Il quadrato geometrico

13 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Grafometro

14 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE La livella torica

15 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Livello a traguardi

16 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Livello a traguardi

17 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Il cannocchiale di Galileo

18 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Livello di Lenoir

19 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Livello di Egault

20 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Il Teodolite

21 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Il Teodolite: Struttura Si identificano tre parti principali: una base solidale al terreno attraverso un treppiede o pilastro, munita di tre viti calanti usate per l orientamento dell asse primario a1 intorno all asse verticale ruota l alidada (corpo a forma di U), l asse solidale all alidada e perpendicolare ad a1 è chiamato asse secondario (a2) intorno all asse secondario ruota un cannocchiale nel quale è definito un terzo asse a3 chiamato asse di collimazione Lettura degli angoli su cerchi graduati con un microscopio di lettura

22 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Il Tacheometro

23 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE La stadia

24 EVOLUZIONE DEI SENSORI PER IL RILIEVO PUNTUALE Stazione Totale Integrazione del teodolite con un distanziometro elettronico Il valore degli angoli azimutali e zenitali, della distanza e del dislivello è visualizzato su un apposito display I dati rilevati, inoltre, sono in genere registrati su una apposita memoria ed elaborati da un microprocessore per eseguire: 1. la correzione degli errori strumentali del teodolite; 2. il calcolo della distanza ridotta all orizzonte; 3. la determinazione del punto di stazione; 4. il calcolo delle coordinate polari e cartesiane dei punti rilevati 5. il calcolo delle coordinate dei vertici di una poligonale.

25 LA STAZIONE TOTALE basamento con tre viti calanti per la messa in bolla alidada, dotata di cannocchiale, mirino, bolla sferica, viti per piccoli spostamenti del cerchio orizzontale e del cerchio verticale (viti micrometriche azimutale e zenitale) piombo laser per centrare il punto a terra. Compensatore

26 LA STAZIONE TOTALE Stazione Totale motorizzata Attuatori elettrici Encoder digitali Controller Schede di memoria

27 LA STAZIONE TOTALE Stazione Totale motorizzata La stazione può essere controllata tramite un controller connesso via cavo o wireless, oppure tramite un display e una tastiera numerica presente direttamente sulla stazione.

28 LEICA TS30 CARATTERISTICHE UNICHE Precisione angolare 0,5 Precisione ATR 1mm Precisione EDM 0,6mm+1ppm Alte prestazioni Motori e puntamento No rumori di movimento

29 LEICA TS30 MOTORI PIEZO ELETTRICI Effetto piezoelettrico è un fenomeno fisico per cui, sottoponendo a sollecitazioni meccaniche una lamina di una certa categoria di cristalli, si manifesta una differenza di potenziale tra le sue due facce. L'effetto si verifica anche in forma opposta: l'applicazione di un campo elettrico a due facce opposte di un cristallo ne produce una deformazione meccanica. Quando un cristallo di questo tipo subisce una compressione meccanica, gli ioni che costituiscono i vertici di ogni cella si spostano dalla posizione di equilibrio, causando la polarizzazione del corpo. L'effetto macroscopico della polarizzazione è la comparsa di una distribuzione di carica superficiale sulle facce del cristallo, e quindi di una differenza di potenziale elettrico. Al contrario, quando viene applicato un campo elettrico esterno, gli ioni delle celle elementari si orientano secondo la direzione del campo, producendo globalmente una deformazione del corpo o movimento dello stesso (attuatore)

30 LEICA TS30 MOTORI PIEZO ELETTRICI Gli attuatori sono capaci di trasformare un segnale in input (tipicamente elettrico) in movimento, come motori elettrici, pistoni idraulici, relè, polimeri elettroattivi, attuatori piezoelettrici,.... I motori sono usati soprattutto quando si richiedono movimenti circolari, ma possono essere impiegati per applicazioni lineari trasformando un movimento da circolare a lineare utilizzando un trasduttore a vite senza fine. D'altra parte alcuni attuatori, come quelli piezoelettrici, sono intrinsecamente lineari.

31 Leica TS30 Caratteristiche tecniche Dati Tecnici TS30 Angoli Precisione 0.5 Cannocchiale Distanza con Prisma Precisione 0.6 mm+1 ppm Distanza senza Pirsma Pinpoint R1000 Precisione 2mm+2 ppm Portata >1000m ATR e PowerSearch ATR precisione 1 ATR portata PowerSearch 1000m Motori Velocità 135 /sec. Altre Memoria Interna 3 viti micrometriche Tasto Trigger EGL 2a Tastiera GeoMos - Smart Station

32 LA STAZIONE TOTALE: EDM Misura elettronica della distanza

33 LA STAZIONE TOTALE: EDM Misura elettronica della distanza: Misura di Fase

34 LA STAZIONE TOTALE: EDM

35 LA STAZIONE TOTALE: EDM

36 LE MIRE Riflettori Raggio perpendicolare raggio non perpendicolare

37 LE MIRE I PRISMI Si risolve il problema della perpendicolarità

38 LE MIRE I PRISMI Possono aggiungere una costante nella lunghezza

39 LE MIRE MIRE riflettenti

40 LE MIRE I PRISMI Possono aggiungere una costante nella lunghezza

41 LE MIRE I PRISMI a 360

42 GLI ERRORI DI MISURA

43 GLI ERRORI DI MISURA Gli errori sono sempre presenti e dipendono da: 1. Errore di calcolo 2. Limiti strumentali 3. Stratificazione verticale ed orizzontale del mezzo attraversato dal fascio 4. Condizioni atmosferiche

44 GLI ERRORI DI MISURA Misura di dislivelli Δab=di*cos(ϕ)+hs-hp di hp ϕ hs Δab Quali errori ci sono?

45 GLI ERRORI DI MISURA Misura di dislivelli Δab=di*cos(ϕ)+hs-hp+ d 2 (2R) Curvatura terrestre

46 GLI ERRORI DI MISURA Misura di dislivelli Δab=di*cos(ϕ)+hs-hp+ d 2 - k* d 2 (2R) (2R) Dove k=1/7-1/8 R Rifrazione atmosferica

47 GLI ERRORI DI MISURA Misura di Distanze

48 GLI ERRORI DI MISURA Misura di Distanze

49 ATTUAZIONE DI UN MONITORAGGIO Monitoraggio con sensori puntuali: 1. Considerazioni preliminari dell area da monitorare 2. Scelta del tipo di monitoraggio 3. Scelta punti di stazione 4. Individuazione punti 5. Definizione della tipologia di mire da usare 6. Scelta del tipo di monitoraggio: 1. Fisso 2. Periodico