طراحي و ساخت دستگاه زبري سنجي سه بعدي ليزري

Design and Development of Three-Dimensional laser Roughness Measurement Apparatus

رفتار يك توده سنگ به خواص سنگ بكر و ناپيوستگي آن بستگي دارد. از طرف ديگر رفتار هيدرومكانيكي درزه ها به وضعيت زبري سطح آن وابسته است. روش هاي مختلفي براي اندازه گيري زبري سطح درزه ها وجود دارد كه خروجي آنها به صورت دو بعدي يا سه بعدي است. به علت فناوري بسيار بالاي مورد استفاده در روش-هايي با خروجي سه بعدي، دقت به مراتب بالاتر و در نتيجه هزينه هاي مربوط به آنها بالاتر است. ازاين رو بيشتر اندازه گيري ها از روش هاي دو بعدي انجام مي شود. بدين منظور براي اولين بار در ايران دستگاهي طراحي و ساخته شد كه با صرف هزينه ي بسيار پايين با استفاده از آن مي توان زبري سطح درزه را تعيين نمود. دستگاه زبري سنجي شامل دو بخش سخت افزاري و نرم افزاري است. در بخش سخت افزاري، يك ليزر خطي براي برداشت از سطح نمونه و يك دوربين رقمي براي ثبت اطلاعات بر روي يك ميز صليبي نصب شد و در بخش نرم افزاري، براي پردازش داده ها برنامه اي مورد استفاده قرار گرفت كه خروجي آن به صورت سه بعدي است. با استفاده از اين دستگاه، علاوه بر غير مخرب بودن روش نوري، بدون نياز به صرف هزينه هاي بالا، امكان دسترسي به داده هاي سه بعدي با دقت بالا فراهم مي شود. به اين صورت كه مقاطعي با فاصله ي 1 ميلي متر تهيه شده و در هر مقطع نقاط نقطه به نقطه بررسي شده و مختصات نقاط محاسبه مي شود. در اين مقاله نحوه ي ساخت و عملكرد دستگاه تشريح، و نتايج اندازه گيري ها آورده مي شود.

Rock mass behavior is closely depends on rock joints characteristics, rock joint behavior is depends on its surfaces roughness. There are several methods to measure joint surfaces roughness by two or three dimensional. Three dimensional methods are expensive and advanced technology, thus to obtain high precision roughness of joint surfaces a new apparatus is designed and developed for first time in Iran. Using the designed apparatus the joint surfaces measurement with high precision is possible with low expenses. The apparatus is made up of two parts consisting hardware and software. Hardware consists of: laser head, cross table, and digital camera. The measured data is processed in software to obtain three dimensional surfaces roughness. As an advantageous of the developed apparatus it is possible to determine surface roughness using non-destructive method and same sample could be used for mechanical laboratory testing. To verify the apparatus performance a rock joint specimen roughness profiles is measured with 1mm intervals and the surface topography of joint surface is obtained with 1mm*1mm cell size. In this paper the apparatus assembly and its application along with the results are illustrated