Obje yüzeylerinin belirlenmesinde lazer tarayıcıların kullanım olanakları
Using opportunities of laser scanners for object surface determination
Yazar: EMİN ERBİL YAZICILAR
Danışman: PROF. DR. DURSUN ZAFER ŞEKER
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Yüzey pürüzlülüğünün, kaya kütlelerinin duraylılığı, bozunma özellikleri ve geçirgenliği gibi mühendislik davranışları üzerinde önemli bir etkisinin olduğu bilinmektedir. Bu etkilerin derecesi ise yüzey pürüzlülüğünün geometrik özelliklerine bağlı olarak değişebilmektedir. Bu nedenle, yüzey pürüzlülüklerinin geometrik özelliklerinin en uygun şekilde tanımlanması gerekmektedir. Yüzey pürüzlülüğü konusunda günümüze kadar yapılmış olan birçok çalışmada; pürüzlülüğün, makaslama dayanımı, kabarma ve sürtünme gibi parametreler üzerindeki etkisinin belirlenmesi amacıyla, teknolojideki gelişmelere paralel olarak değişik ölçüm teknikleri ve değerlendirme yöntemleri kullanılmıştır. Bilim ve teknolojideki gelişmeler, ölçme tekniklerindeki gelişmeleri de beraberinde getirmektedir. Ölçme alanında geliştirilen en son tekniklerden birisi de lazer tarama tekniğidir. Diğer ölçme yöntemleriyle kıyaslandığında, lazer tarayıcılarla, ölçülen alanın 3 boyutlu nokta verileri çok kısa sürede ve istenilen sıklıkta elde edilebilmektedir. Yersel lazer tarayıcılar 3 boyutlu obje geometrisini, doğrudan, hızlı ve detaylı elde etmeye olanak veren nitelikte ölçme donanımlarıdır. Lazer teknolojisinde nesne, yansıma yoğunluğu verisi içeren 3 boyutlu nokta verisi olarak elde edilmektedir. Nokta bulutlarının kaydedilmesi, birleştirilmesi, inceltilmesi, nokta boşluklarının doldurulması, filtrelenmesi ile nesnelerin 3 boyutlu modelleri oluşturulmaktadır. Oluşturulan bu modeller üzerinden, mühendislik uygulamaları için gerekli her türlü veriye ulaşılabilmektedir. Yersel lazer tarama yönteminin sağlamış olduğu en önemli avantaj, özellikle karmaşık geometrideki objelerin ve yüzeylerin diğer ölçme yöntemlerine kıyasla çok kısa sürede ve yüksek detay zenginliğinde 3 boyutlu olarak elde edilebilmesidir. Bu çalışmada da, numune yüzeyleri lazer tarama tekniği kullanılarak modellenmiş ve yüzeylerin 3 boyutlu sayısal haritası çıkarılmıştır. Taş parçalarının kırılma deneyi sonunda yüzeylerinde oluşan pürüzlülüğün ölçülmesi ve matematiksel olarak ifade edilmesi hedeflenmiştir. Kırılma deneyi sonunda oluşan yüzeyler incelendiğinde, en uygun ölçme ve modelleme yönteminin yersel lazer tarama olduğuna karar verilmiştir. Çalışmanın amacı, yüzeylerin kesme dayanımlarını etkileyen faktörlerin en önemlilerinden biri olan pürüzlülük derecelerini belirlemek için kullanılan pürüzlülük açılarının hızlı, doğru ve güvenilir olarak belirlenmesidir.

Abstract:
Surface roughness have an important effect on the engineering behavior of rock masses such as stability, deformability and permeability. The degree of effects depends on the features of the roughness of surface geometry that should be properly defined. Various means of surface roughness determination methods developed for the isolation of the effects of surface roughness on shear strength, dilation and friction properties of surfaces. Technological developments are bringing about new survey techniques. Laser scanners are the latest technique developed in surveying discipline. Terrestrial laser scanners, when compared to the other surveying techniques, are able to survey the 3D surface by acquiring a large amount of data in a shorter time and as often as required. Terrestrial laser scanners are measuring instruments providing the detailed 3D object geometry directly and fastly. In Laser Technology, the object is obtained as the point which has the reflective intensity data. By logging, registring and smoothing the point clouds and also filling the spaces of point and filtering, three dimensional models are formed. The models that are formed by this procedure is given the all types of data for the engineering applications. The most important advantage that laser scanners provide is the ability of getting the detailed 3D model of the complex objects very quickly with respect to other measuring methods. In this study, the laser scanning method was used for the digital three dimensional 3D modeling of joint surfaces.. It is aimed to measure and define mathematically the roughness degree of the surfaces of rock pieces that are obtained as the result of breaking experiment. After the visual inspection of the surfaces, it was decided that the most convenient measuring method is scanning the surfaces in terms of complexity.