تخمین پارامترهای زبری سطح با استفاده از روشهای فرکتالی و فتوگرامتری برد کوتاه

امروزه اندازه‌گیری زبری سطح در بسیاری ازکاربردهای عمرانی و صنعتی بسیار مورد توجه قرارگرفته است. یکی از شاخصهای مهم در اندازه گیری زبری سطح تعیین بعد فرکتالی می‌باشد. برای تعیین بعد فرکتالی معمولا از مقطع بردارها به روش تماسی استفاده می‌گردد که این امردرخصوص سطوح با زبری کم ممکن است باعث به هم خوردن بافت سطح شود و در نتیجه اندازه گیری زبری با دقت پایینی صورت گیرد.  در این مطالعه یک روش سریع و قابل اعتماد بر مبنای روش فتوگرامتری زمینی که یک روش غیر تماسی است، برای اندازه‌گیری بعد فرکتالی و زبری ارائه شده است. مورد مطا‌لعه در این تحقیق، سطح ماسه‌ای است..بعد از اخذ عکس های متعدد پوشش­دار، مدل رقومی ارتفاعی ایجاد گردید. برای اندازه گیری صحیح بر روی سطح به کمک 6 نقطه کنترل، مقیاس‌گذاری و تعیین سیستم مختصات انجام گرفت. دقت مسطحاتی بدست آمده 1.33 میلیمتر و دقت ارتفاعی 0.32 میلیمتر میباشد. به منظور اندازه‌گیری پارامترهای زبری سطح شامل طول همبستگی و ریشه میانگین مربعات ارتفاع (rms-height  )  پروفیلهای متعددی از سطح سه بعدی استخراج گردید، مقدار شیب طیف سطح، با استفاده از روش welch برای هر کدام از این پروفیلها محاسبه شد و بعد فرکتالی با استفاده از این پارامتر محاسبه گردید. نهایتا با استفاده از بعد فرکتالی، مقدار طول همبستگی و rms-height برای هر کدام از پروفیلها محاسبه شد. در این مطالعه زبری سطح با استفاده از چهار شاخص بعد فرکتالی، طول همبستگی ، rms-heightو پارامتر zs (نسبت مربع میانگین ارتفاع به طول همبستگی) ارزیابی گردید.‌ نتایج نشان دادکه پارامتر zs با ضریب همبستگی 81 درصد با بعد فرکتالی برای تمام پروفیلها، شاخص مناسبی برای محاسبه زبری سطح است، دلیل این امر هم عدم وابستگی این شاخص به طول پروفیل می‌باشد. این مطالعه نشان داد که روش فتوگرامتری زمینی روشی بسیار مناسب و قابل اعتماد برای اندازه‌گیری پارامترهای زبری می‌باشد. از مزیت های مهم این روش برخلاف دیگر روش‌ها مانند مقطع بردار سوزنی‌یا لیزری ‌داشتن پروفیلهای متعدد در هر جهت دلخواه و به هم نخوردن بافت زبری (خصوصا در سطوح با زبری بسیار کم) در اثر تماس مستقیم مقطع بردار با سطح می‌باشد.

estimation of surface roughness parameters using fractal and close range photogrammetric methods

nowadays, surface roughness measurement has been considered in many civil and industrial applications. one of the important indicators in measuring the roughness of the surface, is determining the fractal dimension. to determine the fractal dimension, the profile meters are usually used by contact method, which in the case of surfaces with low roughness may cause distortion of the surface texture and as a result, the roughness is measured with low accuracy. in this study, a fast and reliable method based on close range photogrammetry, which is a non-contact method, for measuring fractal dimension and roughness is presented. the case study in this research is the sand surface.. digital elevation model was created by taking several overlapped photographs. for accurate measurements on the surface 6 control points were created, then scaling and definition of the coordinate system was performed. the accuracy in x-y plane is 1.33 mm and the height accuracy is 0.32 mm. in order to measure the surface roughness parameters including correlation length and root mean square height (rms-height), several profiles were extracted from the three-dimensional surface. the slope of the surface spectrum was calculated using welch method for each of these profiles then the fractal dimensions were calculated. finally, using the fractal dimension, the correlation length and rms-height were calculated for each of the profiles. in this study, surface roughness was evaluated using four indices of fractal dimension, correlation length, rms-height and zs parameter (ratio of rms-height to correlation length). ‌ the results showed that for all profiles, zs with 81% correlation coefficient with fractal dimension, is a sufficient indicator for calculating the surface roughness, because of the the independence of this indicator from the length of the profile. this study showed that the close-range photogrammetry is a very suitable and reliable method for measuring roughness parameters. one of the important advantages of this method, unlike other methods such as needle or laser profile meters, is having multiple profiles in any desired direction and preserve of texture (especially on very low roughness surfaces) due to direct contact of the profile meter with the surface.