Estudo da aplicabilidade de um sistema estereoscópico para a monitoração de pêndulos em barragens

Abstract

There is a demand related to the development of a new measurement tool for monitoring the position of pendulum installed in dams. Thus, from a series of operational and metrological requirements, it was proposed, in this work, the construction and the evaluation of the characteristics of a prototype in order to study the applicability of stereoscopy technique to design an utomated and portable alternative to the currently available coordinometers. Considering the developed prototype, it was characterized an economic configuration in which reference bases are positioned at the measuring stations, which are then monitored using a mobile module. Furthermore, a series of components were designed in order to express the results of measurements according to the characteristics defined for the measurand. Carrying out the calibration for the system evaluation, it was observed that the level of uncertainty associated with measurements fitted to the to the acceptance threshold of 0:05 mm for all over the measuring range, except for a single control point located at the edge (..15:000; ..15:000)T mm. Additionally, it was observed that the variation of the environment illumination is probably not critical considering the performance of the prototype, since it was not identified the occurrence of significant errors for the different configurations studied. Regarding the influence of temperature, on the other hand, it was noticed that an increase of approximately 7oC in the value of this parameter determined the appearance of systematic components of approximately 0:015 mm in the direction of dX and dZ axes considering the position estimates of the pendulum wire. This discrepancy, however, can possibly be minimized by applying a correction function considering the thermal expansion coefficient of the material used for fabricating the reference bases. Finally, it was identified a substantial gain provided by the automation of the process when considered the variability minimization of the results related to the measurand position identification, which process is now systematically done without the aid of the operators. Thus, it can be concluded that the evaluated measurement technique displays to be promising for the design of a novel automated and portable module for pendulum monitoring, which gives it a fundamental contribution to the field of instrumentation in dam safety.

Existe uma demanda relacionada ao desenvolvimento de um novo instrumento de medição destinado à monitoração da posição de pêndulos instalados em barragens. Desse modo, a partir de uma série de requisitos metrológicos e operacionais, propôs-se, nesse trabalho, a construção e a avaliação das características de um protótipo como forma de estudar a aplicabilidade da técnica estereoscopia para a concepção de uma alternativa portátil e automatizada aos coordinômetros atualmente disponíveis no mercado. Em relação ao protótipo desenvolvido, caracterizou-se uma configuração econômica em que bases de referência são posicionadas em estações de medição, sendo as mesmas monitoradas utilizando-se um módulo móvel. Além desses aspectos, uma série de componentes foram concebidos visando-se expressar os resultados das medições de acordo com as características definidas para o mensurando. Considerando-se a calibração realizada para a avaliação do sistema, observou-se que o nível de incerteza associado às medições enquadrou-se em relação ao limiar de aceitação de 0,05 mm para toda a faixa de medição, com exceção de um único ponto de controle localizado na extremidade (-15,000, -15,000) mm. Paralelamente, foi observado que a variação do iluminamento do ambiente não apresentou-se como um fator crítico frente ao desempenho do protótipo, já que não foi identificado o surgimento de parcelas significativas de erro para as distintas configurações avaliadas. Quanto à influência da temperatura do ambiente, por sua vez, notou-se que um incremento de aproximadamente 7oC no valor nesse parâmetro determinou o aparecimento de componentes sistemáticas de aproximadamente 0,015 mm na direção dos eixos dx e dz em relação às estimativas da posição do fio do pêndulo. Tal discrepância, no entanto, possivelmente pode ser minimizada por meio da aplicação de uma função de correção considerando-se o coeficiente de expansão térmica do material utilizado para a fabricação das bases de referencia. Por fim, foi identificado um ganho substancial proporcionado pela automatização do processo em relação à variabilidade dos resultados visto que a identificação da posição do mensurando é agora delineada sistematicamente sem o auxílio dos operadores. Conclui-se, desse modo, que a técnica de medição baseada em estereoscopia apresenta-se promissora para a concepção de um módulo de monitoração de pêndulos portátil e automatizado orientado aos requisitos de projeto, caracterizando, assim, uma contribuição fundamental para a área de instrumentação em segurança de barragens.